分布并行计算在网格环境下的一种新实现

!") 计算机应用研究!"")年

分布并行计算在网格环境下的一种新实现’

王振宇，林伟伟，齐德昱

（华南理工大学计算机科学与工程学院，广东广州#%")&%）

摘*要：介绍了开放网格服务结构+,-(的标准实现,./0123//456’的系统结构、编程模型以及分布式并行的支撑环境，并以大规模矩阵相乘为例给出了该环境下分布并行计算的实现方法和试验结果。讨论了任务分布、系统通信和容错机制等关键问题。

关键词：分布并行计算；+,-(；,./012工具

中图法分类号：37’8’9"’***文献标识码：(***文章编号：%""%$’)8#（!"")）"%$"!")$"&

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!*引言

网格计算开始于科学研究领域，于!"世纪8"年代中期提出，用来表述一种适用于高端科学和工程的分布式计算体系结构。它涉及计算密集型、数据密集型、知识密集型和协作密集型等应用领域，如天文计算、生物医学数据分析、高能物理的联合计算、知识集成等

［%］

"*6B#软件系统结构

,3’软件系统结构由,3’核、基础服务、用户定义服务组成

［’］

，如图%所示。,3’核是网格服务架构的基本模块，包括

提供+,-=定义的接口、消息和网格行为，方!+,-=参考实现：

便同L;0服务引擎和宿主平台互操作；提供"安全基础设施：基本的网格安全，包括消息和传输层的保护、端到端的互相认证和授权；日志服务、系统管理、句柄解析、路由

#系统级服务：等服务。

。当前，网格计算在商业计算上得到应

用，如=VB的“按需计算”是以网格计算为基础。在分布式计算技术方面，H+WV(，X!JJYWB=，FH+B等尽管早已得到应用，但仍存在一些本质问题，未完全达到平台无关的目标，也不容易穿过防火墙，未实现真正意义的互连互通。从%88Z年起，开放源码的,./0123//.456!成为网格计算的事实标准，在世界范围内上千个网格中应用。!""!年由,./012小组和=VB提出的开放网格服务体系（+?;@,G5D-;GK5Q;(GQC56;Q61G;，+,-(）成为,,[标准。该标准统一了,./012和L;0服务，向外提供网格

［!］

服务。,./0123//.456’（,3’）是+,-(的首个实现，建立在

基础服务建立在,3’核之上，提供信息服务、数据管理服务、作业执行服务等。用户定义服务作为应用层服务，用来发掘+,-=引用实现和安全基础架构提供的功能。这些服务可以和其他高层服务协同工作，如元调度器、资源分配管理器、协作监控服务等。,3’引入网格服务容器，该运行环境提供网格服务持续管理、生命周期管理、实例管理等功能，可借助现有的宿主运行环境实现，如X!JJJXV容器。L;0服务引擎负责管理从网格服务客户端到服务端的\BO消息，包括解码、拆包（]@>AG2CA..5@I）、类型映射、把调用分发给服务实例。,3’选用(?AQC;(R52作为L;0服务引擎。H3’在安全基础架构中支持传输层安全和消息级安全，提供系统级服务。

L-FO，-+(7和L-$=@2?;Q65/@等万维网标准上，支持分布式状态管理、轻量级检查和发现以及异步通知。

+,-=（+?;@,G5D-;GK5Q;=@EGA26G1Q61G;）是构建+,-(的基础设施

［’］

，网格服务规范在L;0服务的基础上定义网格服务

的标准接口和行为。本文以+,-(Y,3’为背景，分析实现分布并行计算的关键问题，并给出了在,3’环境下矩阵乘的实现和结果分析。

收稿日期：!""#$"!$"%；修返日期：!""#$"&$!!

万方数据基金项目：广东省重大科技专项基金资助项目（!""’(%"’"&"&）

"!!"服务端框架结构组件模型

#$%服务端框架的参考实现模型如图&所示。’()*+,’-./框架作为0,1服务引擎处理0,1服务，如23’4消息处理、5’67849处理器和0,1服务配置等。#:;1</容器框架提供实例句柄管理、实例仓库、生命周期管理等功能，管理有状态的0,1服务。4.=;>?)@A:,B/创建0,1服务实例和调用服务上的操作。849C8D?)@A:,B是’-./框架的一个5)=)提供者的特殊情形的实现，它处理封装的消息，通过服务实例句柄与实例仓库通信，发现0,1服务，调用服务上的操作。通常，0,1服务在工厂所在的宿主环境下创建，有时因为负载平衡或访问权限等问题需要在不同的宿主机环境下创建0,1服务（对客户端透明），由#$%

框架处理路由问题。

"!""客户端框架结构组件模型

#$%以5’67849作为客户端编程模型，缺省实现是’7()*+,’6D2，该框架提供运行时5’67849引擎，负责从客户端到来的消息处理和分发，如图%

所示。

#"6CD:E;BDDC-,/编程模型

#$%内核采用5)=)实现，基于0,1服务和5)=)编程环境提供3#2D功能。#$%编程模型包括网格服务和客户端编程。#!!"网格服务编程模型

网格服务编程模型如图E所示，包括网格服务基础接口F)/,）及实现、网格服务回调机制、操作提供者、工厂及回调、服务数据。

#B.A2,B=.*,F)/,接口继承#B.A2,B=.*,，2,B=.*,4B;(,B>.,/，#B.A2,B=.*,9)::1)*G接口，其中只有#B.A2,B=.*,接口通过02HI向外暴露给客户端，其他接口用来控制网格服务的行为。这些基础类实现服务数据管理、操作提供者管理、服务实例生命周期管理等。#$%提供#B.A2,B=.*,F)/,接口的两个缺省实现：

（J）#B.(2,B=.*,DK(:。它构成临时的网格服务的基类，这些服务由3#2D工厂机制创建。

（&）4,B/./>,@>2,B=.*,DK(:。它是持久的网格服务的基类，这

些服务不是万方数据3#2D

工厂机制创建的。

（

8J_ 计算机应用研究8JJE

年

务。网格客户端应用通过!"#$%&’##"()*并发地调用这些网格服务实例。由于每个并行节点用!"#$%&’##"()*构建，支持从微机到巨型机的任何机种，从+),-#.&到/012和3),%4等，方便异构机间的网络并行，充分地利用现有的网络资源完成分布并行计算。

与传统意义上的并行机和网络并行实现方式相比，利用网格基础设施作为分布并行计算的编程环境的优点是：充分利用互联网上的资源实现大型问题的分布并行计算，解决处理机、操作系统等方面的异构性，充分利用现有的网络设施以及实现的简单性。$5!6几个关键问题

和#分别是!H!和!H!矩阵 …… 此处隐藏：7454字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……