一种基于策略的可扩展网格资源管理机制.doc
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1、一种基于策略的可扩展网格资源管理机制0引言 随着人们对网络在资源共享、分布计算、空闲资源的收集和利用等方面需求的提高,被认为是下一代互联网的网格研究受到世界各国的重视。如今网格研究呈现两个趋势:一是研究中心由美国向其他国家扩展,如欧盟的EGEE、DATAGrid、EuroGrid,英国的EScience,德国的DGrid,亚太地区的ApGrid,日本的Ninf、NAREGI、BioGrid,中国的中国国家网格(China National Grid)、教育科研网格(China Grid)、织女星网格(Vega Grid)等13;二是研究被越来越多的商业机构关注,并且他们积极参与到研究中,加快了
2、研究的进度,如Sun公司的Grid Engine,还有IBM、Microsoft、HP、Compaq、Intel、SGI、Pfizer、波音公司、福特公司、爱立信(Ericsson)、日立(Hitachi)、宝马(BMW)等都在构造和试用自己的内部网格1。 网格研究中的关键技术主要有体系结构、资源管理、任务管理和安全机制等。当前对网格资源管理的研究主要分为两类,一类是以代理服务器为中心的集中式管理模式;一类是以虚拟组织(Virtual Organization, VO)4为代表的分布式模式。本文在设计网格的资源管理机制时,将资源管理和安全机制放在一起考虑,充分考虑安全性与可扩展性之间的平衡,提
3、出了一种基于策略的网格资源管理机制。 1网格资源管理体系和安全体系 11网格资源管理体系 网格的资源管理包括资源的发现、描述、组织、定位、调度、分配、确认、监测、更新、进程创建以及信息的发布等其他活动。从结构上来看,主要采用两种方式,即集中式和分布式。在集中方式中(图1),用户主要是通过资源请求代理5来获得所需的节点资源,而网格系统也是通过资源代理来对系统中的资源进行调度和管理。用户通过资源信息服务器5来向系统通报自身的资源状况,同样,系统也通过信息服务器来发布系统中资源的动态变化;用户也可通过信息服务器来实时查询系统的资源状况。不同的系统主要是对资源请求代理和信息服务器的组成方式进行了相应的
4、改进,使其更适合于一个具体的网格系统。比如有的系统根据代理在系统中所扮演的不同角色,将资源请求代理分为资源代理、应用代理和经纪人代理6。还有的系统将资源请求代理和信息服务器两者的功能分别叫做资源分发和资源发现,通过数据库查询的方法或基于代理(Agent)的方法实现资源的管理7,但其实质与基于代理的集中方式还是一样的。 在分布方式中(图2),主要是基于虚拟组织4的分布式网格资源管理的思想。其出发点是单个网格应用不大可能也没有必要使用系统中的所有节点为其服务,而且如果某个网格应用需要用到的资源节点比较多。为了协调各节点间的行为,用于通信的开销也会随着节点数目增加而急剧增长。因此,当接收到某个网格应
5、用时,资源调度系统首先按照某种策略选择一个代价相对较小的资源集,然后涉及该网格应用的资源管理就在这个资源集中进行(VO) 8。为了进一步避免虚拟组织占用的资源规模较大且较为分散, 提高系统性能和降低作业处理的代价,有些系统引入了子虚拟组织(SVO)的概念9,10。 12网格安全体系 网格的安全体系主要要解决的问题有11:现有系统与技术的集成;不同主机环境的协同工作;相互影响的主机环境之间的信任。其结构也主要分为集中式和分布式。集中式的网格安全体系主要有William Johnston等人提出的Akent和美国加州大学L.Pearlman等人提出的CAS (Community Authoriza
6、tion Server)模型12。这两种结构的缺点是对分布式资源的适应性不好,如果一旦资源证书主机或CAS服务器失效,则整个系统就将瘫痪,系统的可靠性较差。分布式的网格安全体系主要有A.Shah等人提出的一种基于Java的网格安全框架Symphony(交响乐)体系框架。这种安全体系通过代理证书和属性证书使得用户之间能够进行协作,其缺点是对现有安全模型的兼容性不够12。 2基于策略的可扩展网格资源管理机制 21新机制提出的思想和可行性 目前的网格应用主要包括网格计算、资源(包括数据库和设备等)共享、空闲资源的收集和利用等,而人们眼前的网络是一个容量(包括用户数和资源数)巨大、异构、动态、资源孤立
7、分散的系统。现实中用户对网格的需求是多种多样的,网络系统的各个组成部分也是千差万别的。在这种情况下如果只采用一种方式来力求把两者有机地联系起来,并且能够良好地工作,在目前还是比较困难的。因为从第1章的介绍和分析中可以清楚地看到,在集中方式中资源管理的机制比较简单,安全体系也比较简单,但实际上又在无形中产生了两个新的资源孤岛资源信息与调度服务器,以及安全认证服务器,使得整个网格系统的可靠性比较差。而在分布的方式中虽然解决了系统可靠性问题,但其资源管理机制又比较复杂,效率比较低,如何屏蔽千差万别的本地安全机制也是一个不小的难题。 本文将用户的需求和资源节点分别进行了分类,从用户的不同需求出发,结合
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