系统构架设计与优化

针对数字图书馆的具体应用需求，以及数字图书馆中多媒体资源存储所面临的一些问题，图12-1给出了数字图书馆的网格构架设计。其中，网格资源代理(Grid Resource Broker，GRB)负责分配计算力资源，并且根据任务需求和当前网格资源空闲情况，决定应用程序的运行时间和地点。

当某个数字图书馆站点的计算资源都处于繁忙状态，并且超过等待阈值，则GRB请求远程计算。Globus Toolkits中的主要构件，如:GRAM和MDS就是专门为网格任务管理和网格信息发布而设计的。

任务调度模块负责将用户请求分配给选中的应用程序服务器，然后与数据管理系统进行交互，以特定的资源发现策略获取用户所需的多媒体数据。创建工厂(Creation Factory)接收客户端请求，如果接收请求则用GSH(Grid Service Handle)和GSR(Grid Service Reference)进行回复。

图12-1　网格构架设计示意图

如图12-2所示，根据数字图书馆实际的应用需求，并结合Globus Toolkit的体系结构和功能，设计了一个简单的框架结构图。各部分功能分别如下:

(1)资源层是网格应用的基础，也是网格应用环境的异构性、分布性和自治性特征的突出表现。各种资源包括主机、存储设备等有形的物理资源，多媒体库、XML文件、关系数据库、本体论元信息等数据资源，以及软件程序、网络带宽、应用服务等逻辑资源。

(2)面向服务的网格结构层:将资源的共享问题转化为抽象资源到资源服务的映射，将资源的协同问题转化为不同服务实例之间的交互。其中，所有的服务都是基于Globus提供的网格安全机制GSI(Grid Security Infrastructure)，以及SOAP(Simple Object Access Protocol)的安全扩展，以确保网格服务之间的通信安全性。主要包括以下几个模块:(www.xing528.com)

①资源服务。提供基本的网格服务管理，如:信息协议、生命周期管理等，通过Web服务接口描述资源的共享能力，并针对不同种类的资源，抽象资源的共享能力，将其封装为网格服务。

图12-2　基于网格的数字图书馆框架结构图

②领域相关服务。抽象领域相关的共性功能，从而得到一组共性的软件服务，如:领域相关的分析服务、数据挖掘、计算服务，以及数据可视化。可以采用引入新的应用服务的方式，把领域相关功能扩充到网格系统中。新引入的应用服务与其他网格服务之间的交互，采用统一的服务交互模型。

③服务管理与监控。管理各种网格服务，并监控服务的状态，确保只使用可操作的资源。可以采用基于“推进模型”的监控方法，即:每个资源周期性地通报其活跃度，并更新用于描述每个多媒体服务提供者状态的数据结构，如果在一定时间范围内没有收到某个资源的更新信息，则尝试询问该资源和更新状态列表。

④副本管理。提供透明、有效的分布式资源访问。包括并列的、容错的数据转移，以及副本位置的更新；根据逻辑文件名找到物理备份；基于Grid FTP协议，负责安全、有效的大范围存储系统间的数据传输。

(3)数字图书馆信息检索窗口:通过领域相关的编程模型、人机交互机制，为网格应用提供人机界面。用户提交的资源请求，在应用层被转换成资源描述语言或协议的描述形式，如:采用的RSL(Resource Specification Language)，然后由资源解释器解析成资源管理系统可用的内部格式。