面向服务的数字图书馆信息网格

2.6.3　面向服务的数字图书馆信息网格

前面从不同角度、不同应用探讨了网格技术在数字图书馆中的应用可能性，同时有些项目中提出了系统的体系框架，但多数项目没有实现原型系统的设计。从这些项目可以看出，数字图书馆信息网格并没有一个统一的创建标准，网格技术在很多方面为数字图书馆的创建提供了借鉴。这里我们主要谈谈基于开放网格服务体系和Web服务资源框架构建的数字图书馆信息网格。

1.核心思想

数字图书馆信息网格可以采用这种体系结构:所有的数字图书馆通过“服务”的形式发布自己系统的功能，例如检索、元数据处理等，这些服务可以采用不同的语言、不同的编程体系实现，而只需遵循网格平台的接口标准。发布的服务由网格平台统一注册和管理，而用户的请求则会根据平台中的服务体系结构和调度策略被自动导向相应服务提供者，即数字图书馆，数字图书馆取得用户所需资源，将结果反馈给平台，最终反馈给用户。因此服务管理在整个结构中起着非常重要的作用，它是整个框架中信息资源得以共享的核心所在。

2.服务管理内容

在数字图书馆信息网格中，服务管理主要涉及下面几个方面内容，同时可以参考借鉴已有的网格技术用于数字图书馆信息网格。

(1)服务描述、注册和发布

数字图书馆信息网格中会存在众多分布、动态的网格服务(各数字图书馆发布的)，网格服务信息分布于网格中不同的位置。这时就需要一种机制实现网格服务信息一定程度的聚集和集成，即各数字图书馆向网格平台注册其网格服务信息，发布网格服务的存在。这种发布首先应该有一种统一的服务描述机制，各馆遵循统一服务描述语法，包括描述项目、描述规则以及描述方案等。同时应该有适用的注册发布软件平台，这样各数字图书馆才能够轻松地将自己的服务提交给平台管理。

目前常用的服务描述方法有Globus资源描述语言RSL、服务描述语言WSDL和资源描述框架RDF。RSL是Globus 3中设计的一种简单的资源描述语言。Globus资源管理框架中的不同组件之间通过RSL的描述完成管理功能，RSL提供一个框架性的语法描述，以组成复杂的资源描述，并与系统中的其他组件协调工作。WSDL是万维网联盟用来描述万维网服务接口的一种描述语言。WSDL定义了一系列的标记，力图做到描述的服务接口独立于具体的实现平台，在任何平台下都可以调用。RDF是万维网联盟W3C提出的一个描述资源的标准。它用于表达资源的元数据，资源的具体描述可以是任何形式，既可以用XML语言描述，也可以用其他描述方法，Globus 4就是采用的XML语言对服务进行描述的。RDF可用于资源发现、数字图书馆等应用领域。同时RDF也是语义服务描述的主要手段。

(2)服务发现

服务的统一描述、注册和发布其实是为了服务的发现。服务发现是网格平台服务管理的一个核心内容，应能够保证通过提供查询支持，高效地实现符合用户要求的服务发现，即能够快速找到能够满足用户请求的平台中所有服务的信息。

目前服务发现的主要方法有UDDI、MDS等。统一描述、发现与集成协议UDDI是实现Web服务商业注册中心的标准规范。它同时定义了Web服务发布与发现访问协议的实现标准。UDDI提供了一种基于分布式的商业注册中心的实现方法，商业注册中心维护企业和企业提供的Web服务的全球目录，该目录基于通用的XML格式，UDDI商业注册中心在逻辑上是集中的，在物理上是分布式的，由多个根结点组成，相互间根据一定规则进行数据同步^［63］。

Globus2和Globus3中的MDS2、MDS3则基于轻型目录访问协议LDAP(Lightweight Directory Access Protocol)，服务通过目录形式呈现给用户和信息提供者，对象类的定义和MDS的配置均呈树状结构。MDS2根据用户请求，在自己维护的LDAP数据库中为其查找能够匹配的资源，如果本地信息不能满足，可向上层转发。而在MDS3中，它遵循OGSA的设计原则，每一个网格服务在生成一个实例时，都由一个名为Factory的服务赋予一个唯一的Handle，称为GSH(Grid Service Handle)。GSH中并不包含服务的详细信息，用户在调用服务前，一个名为HandleResolver的服务会对用户提交的GSH进行解析，使用户能够绑定到资源。每个网格服务都必须实现一个名为FindServiceDate的接口。通过该接口，用户可以访问到该服务的详细信息，这些信息被称为GSR(Grid Service Reference)^［64］。

Globus4中的MDS是一个“协议沙漏”，它定义了Globus4中信息获取和传递的标准协议。它通过服务接口将所搜集的信息提供给用户，用户可以向MDS查询信息，也可以订阅感兴趣的资源属性，即当所订阅的资源属性发生变化时用户可以得到通知。对底层信息提供者来说，MDS4提供了标准的注册接口，使信息提供者有资格将信息提供给MDS4，信息提供者既可以是Globus服务(GRAM，RFT，RLS)，也可以是集群监控软件(Ganglia，Hawkeye)或队列系统软件(PBS，LSF)等这些非Globus服务。对于注册到MDS4中的信息提供者，其中是Globus服务的，将通过Web Service标准的订阅注册通知接口被选择收集;非Globus服务的，将通过GLUE Schema的映射机制被采集^［65］。

Condor是威斯康辛(Wisoconsin)大学开发的高性能网络计算环境下的资源管理系统，Condor的Matchmaker是一个典型的不依赖全局命名的资源共享系统。资源描述和请求被发送到一个中央服务器上，由服务器负责匹配请求和资源信息。Condor的特点是资源不再由一个唯一的标识符区分，而完全依赖属性的描述^［66］。

(3)服务调度

在接受用户的请求任务并分析该任务的资源需求和处理需求后，网格平台会进行服务发现，发现的结果是符合用户此次请求任务的服务列表。如何将用户的任务分发、调配到这些服务处理并且将传回的结果进行整合是服务调度的主要内容。

目前关于服务调度主要有如下几种模型:基于“超级调度者”的方法、基于市场的方法、基于发现的方法以及由这几种方法组合的混合技术。用于网格环境的调度项目和系统主要有AppLes、Nimrod-G、Condor-G、基于知识的元调度器(KB Meta scheduler)、PBS、LSF与Silver/Maui等^［67］。其中AppLes的调度算法集中高效的数据协同定位，具有一定的适应性，另外采纳了预测模型。Nimrod-G中的调度侧重于时间期限和经济模型。Condor-G处理高吞吐率计算来处理可控的局部网络环境，其匹配调度器的目的是处理单个任务并且是无关调度。基于知识的元调度器利用基于人工智能的多约束条件搜索技术来实现调度决策。PBS、LSF与Silver/Maui主要用于集群系统，要求对资源具有完全的控制。如果以GRAM作为底层协议，也可以将PBS、LSF部署在网格层次上。Silver利用Maui实现作业在多个集群间进行调度。

(4)服务维护

发布到网格平台中的服务并非一成不变，可能会发生服务信息更新以及服务注销等基本操作，因此服务维护也是服务管理的基本内容。服务的动态更新需要按照一定的规律定期更新，同时对服务信息的修改应有严格权限，原始注册馆或经过原始注册馆授权的用户才可以修改或删除信息。同时对已注册服务，如果资源拥有馆不想提供给用户使用或不想接受网格调度了，这时就需要注销该服务。

目前服务维护的主要方法有状态监测、基于服务生命周期的管理等。例如在Globus4的MDS中，用户可以向MDS查询资源的属性，这些资源属性代表了资源的配置和状态。管理员和服务提供者可以为永久资源和临时资源维护一些属性，MDS中的信息通过为资源数据关联一个超时时间来保证其反映最新情况，即服务生命周期的值。MDS Index Service中保存的所有服务都有一个相关的生命周期。如果在这个生命周期指定的时间内没有更新，数据就过期了。这种方法可以通过只在相关的资源属性进行更新时维护这些资源的配置和状态，从而对临时资源进行处理。当资源不再可用时，资源属性就不会更新了，这些信息就会超时并被删除。

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