第二章 网格体系结构

1. 第二章 网格体系结构 龚 斌 山东大学计算机科学与技术学院 山东省高性能计算中心

2. Web Services资源框架WSRF（Web Services Resource Framework）

3. 内容 • WSRF产生的原因 • WSRF, Web Service, OGSI and OGSA的关系 • WSRF的特性和原理

4. The Best of Both Worlds Web Services & Grid Requirements share manage access Resources on demand Applications on demand Global Accessibility Secure and universal access Business integration Vast resource scalability Grid Protocols Web Services

5. WSRF的驱动力 • 2004年1月宣布Web service资源框架WSRF • OGSI v1.0 －》WSRF • By the Globus Alliance and IBM, HP, SAP, Akamai, TIBCO and Sonic • OGSI的定义 • WSDL的扩展和新的WSDL2.0支持的功能类似 • 引入状态服务。。。 • Web Service技术的发展 • Web－Addressing：独立于传输协议定位服务 • WS-MetaDataExchange：提供了发布服务的一些信息 • WSDL 2.0

6. OGSI的主要批评意见 • 过分强调网格服务和Web服务的差别，导致了两者之间不能更好地融合在一起。 • OGSI单个规范中的内容太多，所有接口和操作都与服务数据有关，缺乏通用性，而且OGSI规范没有对资源和服务进行区分。 • 不能使用现有的Web服务和XML工具工作 • 扩展了WSDL－困难 • 太多的“面向对象” • 通过封装资源的一个web服务模型化一个状态资源，耦和了生命周期、身份和资源状态 • 有状态的Web Service • 纯web service是无状态和实例的 • WSDL2.0的推迟发布 • OGSI重复了WSDL的一些工作

7. WSRF的驱动力 • Web services 必须提供用户访问和操作服务的状态数据的能力； • 需要定义管理服务状态数据的规范，便于应用以标准和可操作的方式发现、观测和交互状态资源 • 不希望和web service不兼容和冲突 • 利用web service的功能

8. WSRF的需求源自于 • 网格计算 • 系统管理 • 商业计算 Grid Computing Systems Management Web Services Business Computing

9. OGSA Evolution informational Autonomy of the Grid OGSA V1.0 OGSA Profile Normative OGSA Glossary Basic Execution Service Naming JSDL Physiology of the Grid Open Grid Services Infrastructure Web Services Resource Framework Web Services Notification

10. OGSA Specifications Landscape SYSTEMS MANAGEMENT GRID COMPUTING UTILITY COMPUTING Use Cases & Applications Distributed query processing Data Centre Collaboration Persistent Archive ASP Multi Media VO Management OGSA Self Mgmt OGSA-EMS WS-DAI Information WSDM Discovery GGF-UR Data Model Naming Core Services Privacy Trust Others ... Service Groups Notification WS-I BP WSRF-RAP WS-Security SAML/XACML X.509 Basic Profile WS-Addressing HTTP(S)/SOAP WSDL WSRF-RL WSRF-RP

11. WS-Resource Properties WS-Resource Lifetime WS-Notification Modeling Stateful Resources with Web Services WS-Base Faults WS-Service Group WS-RenewableReferences WSRF的目标 • Web services 标准的建议 • 扩展 Web services标准的建议，定义了状态资源管理的规范 • 从OGSI to WSRF: 重构和发展过程 • WS-Resource framework • 定义状态资源的Web services 访问模式 • A family of Web services specifications that clarify how “state” and Web services combine • 无状态的Service, 有状态的Resource • WS-Notification • 为Web Services提供基于消息发布和预定能力 • WS-Resource framework和WS-Notification • 建立在已存在的Web services 定义和技术 • 帮助统一网格计算、系统管理和Web services To be developed

12. WS-Resource Properties WS-Resource Lifetime WS-Notification Modeling Stateful Resources with Web Services WS-Base Faults WS-Service Group WS-RenewableReferences What we are announcing today • A family of Web services specification proposals • Introduces a design pattern to specify how to use Web services to access “stateful” components • Introduce message based publish-subscribe to Web services Introduced Today To be developed

13. WSRF Web ServiceOGSIOGSA ？

14. From Open Grid Services Infrastructure to WS-Resource Framework: Refactoring & Evolution • Version 1.0 • 2/12/2004 • Karl Czajkowski, Don Ferguson, Ian Foster, Jeff Frey, etc

15. How WS-RF fits in with other standards, specifications and protocols. Grid stuff Globus (GRAM, MDS) WSRF Web services WSDL, SOAP Internet protocols HTTP, TCP/IP

16. Examples of WS-Resources • Files on a file server • Rows in a database • Jobs in a job submission system • Accounts in a bank

17. Web service Web service

18. Web service with WS-Resource

19. Web Service with WS-Resources

20. Web Service with WS-Resources WS-Resources

21. WS-Resource Properties WS-Resource Lifetime WS-Notification Modeling Stateful Resources with Web Services Web Services WS-Service Group WS-Base Faults WS-RenewableReferences OGSA Enabled OGSA Enabled OGSA Enabled Network Storage Servers OGSA Enabled OGSA Enabled OGSA Enabled OGSA Enabled OGSA Enabled OGSA Enabled Security Database Messaging Workflow Directory File Systems How these proposals relate to OGSA WS-Resource Framework & WS-Notification are an evolution of OGSI • OGSA Services can be defined and implemented asWeb services • OSGA can take advantage of other Web services standards • OGSA can be implemented using standard Web services development tools • Grid applications will NOT require special Web services infrastructure Applications OGSA Architected Services Web Services OGSI – Open Grid Services Infrastructure

22. Standardization Open Grid Services Architecture(www.ggf.org/ogsa-wg) Domain-Specific Services Program Execution Data Services Core Services Open Grid Services Infrastructure Web Services Messaging, Security, Etc.

23. GT1 GT2 OGSI 在应用和技术上起步相差较大 Have been converging ? WSDL 2, WSDM WSDL, WS-* HTTP WSRF意味着什么？ Grid Web 网格和 Web Services的融合?

24. GT1 GT2 OGSI Started far apart in apps & tech Have been converging WSRF WSDL 2, WSDM WSDL, WS-* HTTP 网格和Web Services融合 Grid Web WSRF的定义意味着网格和 Web服务团体在一个共同的基础上前进

25. Standardization Open Grid Services Architecture Domain-Specific Services Program Execution Data Services Core Services Open Grid Services Infrastructure WS-Resource Framework Web Services Messaging, Security, Etc.

26. 和OGSI相比WSRF的优势 • 融入Web服务标准，同时更全面地扩展了现有的XML标准，在目前的开发环境下，使其实现简单化 • OGSI中的术语和结构让WS组织感到困惑，因为OGSI错误地认为Web服务一定需要很多支撑的构建。WS-Resource Framework通过对消息处理器和状态资源进行分离来消除上述隐患，明确了其目标是允许Web服务操作对状态资源进行管理和操纵 • OGSI中的Factory接口提供了较少的可用功能，在WS-Resource Framework中定义了更加通用的WS-Resource Factory模式。

27. 和OGSI相比WSRF的优势（续） • OGSI中的通知接口不支持通常事件系统中要求的和现存的面向消息的中间件所支持的各种功能，WS-Resource Framework中规范弥补了上述的不足，从广义角度来理解通知机制，状态改变通知机制正是建立在常规的Web服务的需求之上 • OGSI规范的规模如此庞大，使读者不能充分理解其内容，以及明确具体任务中所需的组件。在WS-Resource Framework中通过将功能进行分离，使之简化并拓展了组合的伸缩性

28. WSRF的组成

29. 简介 • WSRF是被提议的Web服务规范的一部分,其目的是要阐明把“有状态”怎样加入到Web服务中. • WSRF只是标准化了Web服务的这种能力 • 在Web服务有很多种方式来管理和访问状态 • 其相关规范的制定的分工: • WSRF:IBM,Globus,HP • WS_Notification:IBM,Globus,HP,Akamai,SAP,Tibco,Sonic等.

30. 三种服务接口、状态和资源关系 • A truly stateless service • 实现消息交换，无需访问不在输入消息中的其它信息，例如：压缩和解压缩 • A conversational service • 实现一系列的操作，前一个操作的结果数据用于后一操作中 • 许多Web sites采用http sessions and cookies实现 • 运行在状态资源上的一个无状态的服务 • 提供对逻辑状态资源的访问和操作 • 这些操作基于服务发送和接受的请求完成

31. 简介(续) • 重点研究第三种服务模型 • 无状态服务加强reliablity和scalability • 状态单元由其它组件维护 • 引入状态资源概念 • 将web Service和状态资源区分 • 一个服务对应多个状态资源 • 一个状态资源可以对应多个服务 • Web服务资源:Web服务和状态资源的组合. • 一个状态资源作为服务消息交换执行的数据上下文 • 状态资源可以被创建，赋予身份和删除等 • 状态资源的定义和服务的接口相互关联 • 描述如何通过Web服务接口来访问WS_Resource. • 等等.

32. 简介(续) • 状态资源被定义为: • 有一系列能被XMl文档表示的状态数据. • 有一个能够非常容易定义的生命周期. • 能够被一个或者多个Web服务识别. • 状态资源的例子: • 文件系统中的文件 • 关系数据库中的一行 • EJB或者其它状态资源的集合

33. WSRF的能力 • 定义了如何使用XML描述和访问资源的属性 • 阐明了定位状态资源的方法 • 定义了如何创建一个资源和撤销资源的消息 • 为Web services 提供了消息预定和事件通知机制 • 概述了如何组织资源和服务组 • 为WS-Addressing增加了容错能力 • 定义了一个标准化、可扩展的Web services error messages 格式

34. WS-Addressing • 有状态资源是在Web服务消息交互实现中被使用. • Web服务端点:是一个可引用的实体,或者处理器,或者可作为Web服务消息目标的资源. • 端点引用主要是传达Web服务端点所需要的信息,为Web服务往返各条消息提供地址.

35. WS_Addressing • 功能：Web服务和消息寻址 • 提供了多种与传输无关的机制 • 支持通过各种网络的处理节点（端点管理器、防火墙和网关等）以使得与传输无关的方式进行消息传输 • 定义了两个可互操作的构件： • 端点引用EPR（EndPoint Reference） • 消息信息头

36. WS_Addressing(续) • 端点引用的抽象属性组成： • [address]：URI （必需的） • 这可能是一个网络地址或一个逻辑地址。 • [reference properties] • 一个引用可能包含很多独立的属性，而标识被传递的实体或资源需要这些属性 • [selected port type] : • [service-port] • [policy] : wsp:policy (0..unbounded) • 动态生成XML 策略元素描述了端点的行为、需求和能力 。

37. WS_Addressing(续) • Web服务寻址(WS_Addressing) • 表示部署在特定网络站点的上的Web服务地址端点的引用 • 包括一些相关的元数据,例如服务描述信息,引用特性等等. • 状态资源:服务端点引用中的属性域包含了状态资源标识符 • 隐式资源模式：状态资源标识符被封装在服务端点引用中 • 服务和状态资源分离和结合

38. 六个独立部分 资源特性 资源生存周期 可更新引用 服务组 基本故障 通知

39. 六个独立部分（续） • WS－Resource Framework • WS_ResourceProperties • WS_ResourceLifetime • WS_RenewableReference • WS_ServiceGroup • WS_BaseFaults • WS_Notification • 独立提出，OGSI的发布功能发展

40. WS-Resource框架模型 • WS-Resource 是什么 • 例子: • 物理实体 (e.g.. processor, communication link, disk drive) 或者逻辑结构 (e.g.. agreement, running task, subscription) • Real or virtual • 静态 (long-lived, pre-existing) 或者动态 (created and destroyed as needed) • 简单或者 混合 (collection) • 单一 – 独立身份和生存期 • 有状态的- Maintains a specific state that can be materialized using XML • 可以通过一个或多个Web Services访问 resource

41. WS-Resource 框架模型 • WS-Resource 利用了WS-Addressing • Web services and WS-Resources通过使用“Endpoint Reference” 来引用 • 创建和定位的服务将返回 Endpoint References • Web service and WS-Resource 是分开的: • 一个 Web service是无状态的 • 一个WS资源提供了状态执行了上下文 • 不同的实体、不同的生存期和不同的能力

42. WS-Resource 框架模型 • WS-Resource 属性 • 资源的状态和元数据as an XML document • 查询和设置操作 • WS-Resource 生存期 • Explicit destruction or “Soft state” time-to-live • Provides for cleanupof resource instances resource <ProcessorProperties> <ProcID>5A34C1DE03</ProcID> <ProcArchitecture>Power6.2</ProcArchitecture> <ProcSpeedMIPS>400</ProcSpeed> <ProcCacheMB>256<ProcCache> <ProcRunning>1</ProcRunning> </ProcessorProperties>

43. The WS-Resource framework model Web Service Run-time environment WSDL Interface Web Service

44. The WS-Resource framework model Endpoint Reference Invoking a Web Service Run-time environment message Interface Web Service message address

45. context WS-Resource 框架模型 Endpoint Reference Using a Web service to access a WS-Resource Run-time environment id resource message Interface Web Service message address id

46. context WS-Resource 框架模型 Endpoint Reference Using a Web service to access a WS-Resource Endpoint Reference Run-time environment id resource message Interface Web Service message address id resource

47. id address WS-Resource 框架模型 Endpoint Reference Creating / Locating a WS-Resource Run-time environment Endpoint Reference resource message Interface Web Service message address Web Service either locates or creates a WS-Resource

48. WS_ResourceProperties • 资源特性 • Web 服务资源的状态的个体组件(元素). • 通过Web服务接口查看和修改它.(检索,更改和删除) • 描述Web服务资源的有状态资源组件的类型的XML 文档 <GenericDiskDriveProperties xmlns:tns="http://example.com/diskDrive" > <tns:NumberOfBlocks>22</tns:NumberOfBlocks> <tns:BlockSize>1024</tns:BlockSize> <tns:Manufacturer>DrivesRUs</tns:Manufacturer> </GenericDiskDriveProperties>

49. WS_ResourceProperties • 每个资源特性都被表示成在Web 服务资源特性文档中的一个XML 元素。 • 客户端是通过WSDL的portType得到Web 服务资源特性文档. • 事实上,Web 服务资源特性文档充当Web 服务资源实际状态的视图，或者投影。

50. WS_ResourceProperties • 例如，考虑一个被称为“C”的有状态资源。如果“C”的状态包含三个资源特性组件，被称为p1、p2 和p3，那么它的资源特性文档，被称为“ExampleResourceProperties”，可能被定义如下