第三代网格融入NGI

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目前，网格服务已经与Web服务彻底融为一体了，松散耦合的分布式计算模式使得网格应用的领域进一步拓展到人们生活的每一个方面，网格商用化的时代即将到来。

随着网格计算的发展，也有人把它看成是未来的互联网技术。网格将互联上的资源整合成一台超级服务器，有效地提供内容服务、计算服务、存储服务等应用。“网格问题”被定义为“在个人、组织和资源构成的动态集合中实现灵活、安全和协调的资源共享”。

网格系统的发展和演化划分为三代: 第一代是今天人们认识的网格计算系统的先驱; 第二代主要关注支持大规模数据和计算的中间件系统; 第三代将研究重点迁移到全球协作、面向服务的方法和信息层问题。

第三代网格系统

采用面向服务的体系结构（SOA，Service-Oriented Architecture）和基于元数据的语义表达正是第三代网格技术的两个鲜明特征。正如网格计算从第一展到第二代过程中，其研究和发展重点发生了迁移，在第二代网格系统与第三代网格系统之间，尽管传统的网格技术被描述为实现对大规模数据和计算资源的共享和协同，其研究重点已经向实现分布协作以及虚拟组织发展。

第三代网格技术专注于更完整的网格系统，使其能够构建如e-Science这样的基础设施。从e-Science这个名称就可以看出，当前的网格系统更加关注具体用户（进行新型科研的科学家）的需求，而不仅仅是技术本身。在第三代网格系统中，大型并行计算机不再是网格系统的核心，相反，由众多用户参与、松散耦合的分布式计算将扮演越来越重要的角色。

第三代网格技术的发展使网格系统表现出一定程度的自治性。例如，人们不再直接处理网格系统的规模以及其内部的异构性，而将这部分功能交给程序或脚本完成。这意味着网格系统的不同组件间需要进行某种程度的协调，而这种协调，反过来，需要在不同层面上通过程序化的方式进行规范。

类似地，这种自治性还表现在当系统出现故障时的自动恢复机制。自主系统被定义为具有以下八个特征:

需要了解其组件和状态的详细信息和知识;

必须能够动态地自行重配置;

为达到目标，能够优化自身的行为;

能够从故障中恢复;

保护自己免受攻击;

能够感知周围环境;

实现开放的标准;

优化地使用资源。

应该说，目前的网格系统离实现真正的自主系统还有一定距离，但是，正在研发的一些网格项目已经开始展现出自主系统的部分特征。

开放网格服务架构（OGSA）框架是在Globus Toolkit和Web服务技术融合的基础上提出的一套规范和标准。该标准于2002年由Globus项目组和IBM联合提交给全球网格论坛（GGF，Global Grid Forum）。OGSA支持虚拟组织内部网格服务的动态创建、维护和管理。这里服务被定义为提供特定功能，如计算资源、存储资源、网络、软件和数据库等的网络实体。OGSA以标准的Web服务为基础，结合网格应用特定的需求构建网格系统。

OGSA提出后不久，GGF及时推出了开放网格服务基础架构（OGSI，Open Grid Service Infrastructure）草案，并成立了OGSI工作组，负责该草案的进一步完善和规范化。OGSI作为OGSA核心规范提出，其1.0版于2003年7月正式。OGSI规范通过使用XML Schema，扩展Web服务描述语言WSDL，实现了有状态的Web服务。OGSI提出了网格服务的概念，并针对网格服务定义了一套标准化的接口，主要包括: 服务实例的创建、命名和生命周期管理、服务状态数据的声明和查看、服务数据的异步通知、服务实例集合的表达和管理，以及服务调用错误的处理等。在此基础上，Globus项目开发了Globus Toolkit 3（GT3），提供了一个完整的OGSI实现，GT3将许多功能重构为与OGSI兼容的服务。例如，GT3将服务发现、作业提交、监控和可靠的文件传输定义为与OGSI兼容的服务。其他如数据传输、副本定位和授权等服务也尽量构建为与OGSI兼容。此外，GT3定义了一组使用Web服务描述语言WSDL和XML Schema的约定与扩展，以便启用有状态的网格服务。

网格计算和Web服务的统一

近年来的实践表明，OGSI存在明显不足。其过分强调网格服务和Web服务的差别，导致两者之间不能更好地融合在一起。由于OGSI单个规范中的内容太多，所有接口和操作都与服务数据相关，因此缺乏通用性。此外，其过多采用XML Schema的某些扩展特性，比如xsd:any基本用法、属性等，造成移植性差，不能使用常用的Web服务和XML工具开发网格服务。另外，OGSI通过封装资源的状态，将具有状态的资源建模为Web服务，没有对资源和服务进行区分，这种做法引起了“Web服务没有状态和实例”的争议。同时网格服务的描述语言GWSDL与Web服务描述语言WSDL 1.1规范存在一定程度的不兼容性，而WSDL2.0规范又延迟，使得对OGSI规范进行分解、重组和优化显得十分必要。

2004年1月，包括IBM、HP和Globus联盟在内的六家公司和组织公布了统一网格计算和Web服务的新标准Web服务资源框架（WSRF，WS-Resource Framework）。WSRF是对OGSI的重构和发展，并集成了如Web服务寻址（WS-Addressing）和Web服务通知（WSN，WS-Notification）这样一些新的Web服务标准，实现网格计算和Web服务的统一。2005年1月31日，Globus项目组的Globus Toolkit 4（GT4）是WSRF规范和WSN规范的一个具体实现。

基于元数据的语义表达

第三代网格系统的第二个主要特点是通过元数据表达语义信息以促进网格系统的自动化和自主性。当前语义网格的实现主要依赖于两项关键技术――元数据和本体论。从正在开发的语义网格项目来看，第三代网格正在解决如何表示、存储、访问、共享和维护信息的问题。在这里，信息表示具有特定含义的数据，而数据本身则是未经加工的原始素材。我们期待下一代的语义网格技术将关注于如何获取、使用、检索、和维护知识，支持用户达到其特定的目标。在这里，当前面提到的信息被应用于求解问题或执行决策时，信息就成为了知识。语义网格涉及到网格所有的三个概念层次: 知识、信息和数据。这些相互补充的层面将最终为分布异构资源提供一个丰富、无缝和一致的网格环境。

随着研究重点向实现分布协作以及虚拟组织发展，第三代网格系统拓展了网格应用的范畴，网格应用不再局限于使用大规模数据和计算资源的科研领域，松散耦合的分布式计算模式使得网格应用的领域进一步拓展到人们生活的每一个方面。目前，网格服务已经与Web服务彻底融为一体了。这标志着网格已经调整好方向。标志着网格商用化的时代即将来临。

链接:从网络到网格的演变

克服下一代互联网所暴露问题的另一条途径是发展网格技术，以更好地管理网上的资源，将之虚拟成为一个空前强大的一体化信息系统，在动态变化的网络环境中，共享资源和协同解决问题，从而让用户从中享受可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务，并获得前所未有的使用方便性和超强能力。在这一点上，世界主要国家和地区都把发展网格技术放到了战略高度，纷纷投入巨资，抢占战略制高点。

清华大学李三立院士将网格与宽带网络作了比较，他说:“将先进计算基础设施(即网格)与信息高速公路(宽带网络)相比较，可以说，信息高速公路是信息传输和获取的信息基础设施;而先进计算基础设施则是信息处理的信息基础设施。虽然，国内外都有不断把信息高速公路扩充频带宽度、改进路由器性能的计划;但是，国外科学家认为:真正的下一代信息基础设施是先进计算基础设施。它将使以计算机为主体的信息处理发生根本性的变化。”