基于QoS的网格服务发现机制研究
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【摘要】论文主要讲述了一种基于服务质量（qos）的网格服务发现机制，这种机制从三个方面考虑服务质量的要求。基于服务质量的网格服务消费者客户端，利用本地缓存，按服务质量作为主关键字排序;基于服务质量的路由过程，在服务路由器的路由信息表中添加服务质量关键字，并且为每类服务单独的创建一个服务路由信息表，从而在加速服务发现的同时具有了服务质量的限制;基于服务质量的服务提供者服务端，引入了连锁店的概念，每个连锁店都设置一张服务信息表，用于存放相关的其他连锁店的状态及服务质量要求，这样即可以提高发现速度，又可以提高服务的可用性及可靠性，从面保证了服务的质量。
【关键词】网格计算;服务推荐;服务质量;服务发现;排序
1.引言
网格概念和技术是在问题与应用的推动下不断发展、丰富和完善的。到目前为止，网格的发展基本上可以划分为三个阶段：萌芽期，20世纪90年代早期，主要是千兆网的实验床，以及一些元计算实验。实验期，20世纪90年代中晚期，比如I-WAY项目，学术性研究Globus、Legion以及一些应用。发展期，本世纪以来，出现了大量的网格计算项目，出现了影响很大的组织―全球网格论坛GGF（Global Grid Forum），同时网格计算也不再仅仅局限于科学研究，工业界与学术界联盟，正致力于使网格计算在更广泛的领域得到推广和应用。网格技术发展的必然趋势是全球范围内的标准化、技术融合和大型化。
2.开放网格服务体系结构
开放网格服务体系结构（OGSA Open Grid Service Architecture）[20]是 GGF（global grid forum）的重要协议标准，是继五层沙漏结构之后最重要的一种网格体系结构。OGSA 把 Globus标准与面向商业应用的Web Service结合起来，把网格计算从科学工程计算应用扩展到更广泛的以分布式系统服务集成为主要特征的商业应用领域。OGSA以服务为中心，把一切都抽象为服务，利用新兴的Web服务定义语言（Web Services Definition Language）接口确保异构系统间的互操作性，这样不同类型的系统就可以进行通信、共享信息。
OGSA的虚拟组织需要建立注册服务和句柄映射服务将该组织内的各种资源包装成网格服务，并把这些服务到注册中心以供查询。网格用户通过访问注册中心中获取所有服务工厂的信息和已经创建的服务实例的信息。用户通过发送特定的服务请求使服务工厂创建一个实例，并按照服务接口描述把数据传递给该实例就可以开始访问服务实例，获得服务提供的功能。如图1OGSA 服务框架所示。
图1 OGSA 服务框架
3.基本思想
以服务为中心，如果说五层沙漏结构是以协议为中心的协议结构的话，开放网格服务体系结构（OGSA Open Grid Service Architecture）就是以服务为中心的体系结构。这里的服务指的是具有特定功能的网络化实体。在五层沙漏结构中强调的是被共享的物理资源（或者这些资源提供的服务）;在OGSA中服务的概念更广，包括各种计算资源，存储资源，网络，程序，数据库等。简言之，一切都是服务。五层沙漏结构中试图实现的是对资源的共享，而在OGSA中实现的将是对服务的共享。从资源到服务，这种抽象将资源，信息，数据等统一起来，有利于灵活的，一致的，动态的共享机制的实现。
为了使服务的思想更加明确和具体，OGSA定义了“网格服务”（Grid Service）的概念。网格服务是一种Web Service，该服务提供了一组接口，这些接口的定义明确并且遵守特定的惯例，解决服务发现，动态服务创建，生命周期管理，通知等问题。在OGSA中，将一切都看作是网格服务，因此，网格就是可扩展的网格服务的集合，即网格={网格服务}。网格服务可以以不同的方式聚集起来满足虚拟组织的需要，虚拟组织自身也可以部分根据它们操作和共享的服务来定义。如图2网格服务的组成所示。
图2 网格服务的组成
简单地说：网格服务=接口/行为 + 服务数据。OGSA将互操作性问题转化为两个子问题：（1）定义服务的接口;（2）识别激活特定接口的协议。其强调的是与协议消息相对应的服务，侧重于实体表现出来的行为特征，即特定对象的生理机能。
4.考虑QoS的服务消费者
图3 考虑QoS的服务消费者的工作机制
此机制如图3考虑QoS的服务消费者的工作机制所示。根据局部性原理，一个消费者经常访问的那部分服务的使用频率占该消费者访问的全部服务的很大比例。该机制充分利用缓存，根据服务消费者的消费历史，保持缓存内的服务信息总是这段时间内最常用的。新机制从服务消费者对QoS的不同要求出发，根据服务消费者使用服务的历史，将使用过的服务按主要参数进行分类，如网络带宽、处理器、内存要求、外存要求等，并以这些主要参数分别作为主关键字进行排序，结果存储在“服务信息表”中，每一项服务信息后面还附有其性能、价格等信息。对相应服务设置预约标志位T，若T=0，表示其服务提供者不支持提前预约，T=1，表示其服务提供者支持提前预约。与其对应的“地址表”中存放相应的服务提供者的地址和相关信息。服务消费者在有新的服务请求时，按主关键字即服务消费者最关心的服务要求，先到“服务信息表”中，用最佳适应算法，查找适合的服务。如果有合适的服务，则到“地址表”中找到相对应的服务提供者的地址和相关信息。由于服务消费者对服务质量的要求有最大值和最小值，在查找的过程中可能找到多个条件匹配的服务信息，则到地址表找其对应的地址，和对应的服务提供者进行联系，排除那些目前不可用的服务，如服务被占用或出现故障，从剩下满足条件的服务中，得出最适合的服务，最大限度的满足服务消费者的服务质量要求。如果没有合适的服务，则再到服务中介中查找合适的服务。找到合适服务获取其WSDL后，再按服务消费者服务请求中的主关键字，更新“服务信息表”和“地址表”，将新的信息写入其中，并把这段时间中最不常用的服务信息及其提供者地址和信息换出。
5.总结
论文从服务消费者和服务提供者两方面出发，提出了一种保证了QoS的服务发现机制。该机制中，服务中介、服务消费者和服务提供者之间的交互模式充分考虑了网格动态性的特点。服务消费者方面根据服务消费者使用服务的历史，将过去的服务使用情况按服务消费者每次最关心的服务部分分类，设置“服务信息表”和与其相对应的“地址表”，利用缓存的局部性原理换进换出，使本地缓存中保持的总是最近最常用的服务信息。
参考文献
[1]钱雪忠，王建峰.基于WSRF的网格资源监控与发现系统[D].西安：西安交大，2005.
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[4]武秀川.计算网格的资源分发和发现机制[D].北京：清华大学，2003.