张瑞生、李廉、单志广、杨裔、王俊岭等编著的 《网络计算环境--应用开发与部署》系统讲述以网络 为基础的科学活动环境中如何灵活快速部署应用的专 业书籍。全书由引论、网格应用开发、网格应用部署 三篇组成，共十一章，包括网格技术概论、Globus、 SAGA、NBCR0pal、CGSP、CNGdd GOS等流行网格系统 的应用开发模式介绍，以及应用部署概述、ADIF—— 资源管理、ADIF——工作流管理、ADIF——通知与订 阅机制、ADIF——日志管理等应用部署的框架与实现 。章节之间相对独立，可供读者有选择地参考。     本书取材广泛，内容系统，介绍了多种主流网格 平台及其应用开发技术，以及网格应用部署的框架和 方法，可供网络计算及相关领域的科研技术人员参考 ，也可供相关专业研究生、本科生阅读。       

第一篇 引 论

第 1章
在当今信息爆炸的时代，面对大规模、超大规模的计算需求，传统的计算模式爱莫能助，特别是在面对实时性要求较高的现实问题时，传统的计算模式更是捉襟见肘。有这样一个笑话可以很好地描述如此尴尬的处境：一个城府极深的外星人在地球的某处埋下一枚足以摧毁整个地球的定时炸弹，时限是 20分钟。如果我们不能在 20分钟内找到这枚炸弹并成功将它排除，那么我们的余生就只剩下短短的 20分钟时间。在这有限的时间内，你可以欢呼，你可以雀跃，你可以伤心，你可以落泪，你可以祈祷，你可以诅咒，总而言之，我们的生命只剩 20分钟。
在如此急迫的情形下，普通人的力量是渺小的，只有依靠社会精英或者群体智慧，局面才能得以控制。因而一种新的代表社会精英抑或群体智慧的计算模式成为我们的首选——高性能计算。高性能计算可以实现计算能力质的突破。通常来说，计算能力可以从两个方面实现突破：①提高单个节点的计算能力；②多个节点之间的并行计算。对于提高单个节点的计算能力来说，目前的芯片设计工艺水平不足以实现单个计算节点处理能力质的飞跃。因而，我们不得不转向并行计算。此时摆在面前的道路有两条：其一是单个节点内部的并行；其二为多个节点之间的并行。多核技术很好地诠释了单个节点内部的并行。但是受到数据交换与通信延迟的限制，单个节点中并不能一味地集成内核。因此，多个节点之间的并行颇受青睐。
多个节点通过适当的网络连接，同时参与某项任务的处理，这是当今比较流行的并行计算模式。这些彼此相连的节点，称之为一个集群。不同的组织与机构可以按照特定的需求组建适合自身利益的集群。然而考虑到节点所占的空间与耗费的电力等种种因素，集群的规模往往受到种种限制。另外，考虑到集群中各个节点之间的通信带宽与延迟，整个集群的处理能力并不等于所有节点处理能力的总和，而是随着规模的扩大呈现滞涨态势。以至于当节点规模增大到一定程度后，集群的整体处理能力的增长速度将十分缓慢。也就是说，虽然集群能够有效地满足计算需求的增长，但是当计算需求增长过快时，集群依然会处于一种无可奈何的境地。
通过上述分析，我们容易知道，制约集群处理能力的重要因素就是各个节点之间的通信带宽与延迟。为了摆脱集群的这种限制，分布式的概念应运而生。它允许分布在不同地域的众多节点通过互联网的连接来共同完成某项任务。一般来说，在分布式框架下，任意节点都可以通过互联网按照某种协议参与某项任务的计算。与并行计算不同，这种模式下的节点不需要频繁的交流与通信。这使得分布式计算比较适合处理关系松散的数据或者任务，而并行计算比较适合处理关系复杂、纵横交错的数据与任务。
结合前面的笑话，我们知道分布式计算比较适合用来寻找炸弹的位置。在这种模式下，每个参与进来的节点可以针对自己所在的地区进行搜寻，找到炸弹后即可排除。如果确信自己所在的区域不含炸弹，那么通知其他节点该区域为安全区，以避免重复搜寻。
分布式计算的特征可以总结为协同计算、数据共享、动态扩展。结合这三个基本特征，我们可以组建一个囊括全世界的计算节点的超级计算机。在这台特殊计算机的帮助下，我们可以轻松地找到并排除外星人安置的那枚定时炸弹。
根据有关统计，网络系统的平均利用率只有 30%左右。如何更好地利用网络资源已经成为人们日益关注的话题。虽然从理论上来讲，任何个人计算资源都可以参与到分布式系统中而成为其中的一个节点，但是各个分布式系统都有自身的加入方式。通常来说，个人计算资源是无法主动加入到分布式系统中的，只有通过分布式系统的主动邀请，个人计算资源才能成为其中的一个计算节点。事实上，导致这种局面的首要因素就是分布式系统缺乏统一的扩展协议。通过不懈的努力，科学家受电力网格的启发，终于找到了解决这一问题的有效方法——利用网格计算，把网络上的计算节点组织起来，形成一个巨大的全球计算环境。
电力网格[1]用高压线把分散在各地的各式各样的发电站连接起来，向用户提供源源不断的电力。用户只需插上插头、打开开关就能用电，而无需关心电能是从哪个电站送来的，也不需要知道是水力电、火力电或是核能电。建设网格的目的也一样，昀终是希望能够把分布在因特网上的众多计算机、存储器、贵重设备、数据库等资源结合起来，彻底消除资源“孤岛”，形成一个虚拟的、强大的超级计算机，以满足日益增长的计算、存储需求，并使信息世界成为一个有机的整体，达到昀大限度的信息共享。因而网格必须满足三大条件： 
(1)在非集中控制的环境中协同使用计算资源； 
(2)使用标准的、开放的和通用的协议和接口； 
(3)提供非平凡的服务。
网格是把地理位置上分散的资源通过通信手段连接起来的一种基础设施。在网格系统中，用户不需要了解资源的具体信息就可以自由地使用所需的资源。分布式资源与通信网络是网格的物理基础。网格上的资源可以包括计算机、集群、数据库、仪器、设备、传感器、存储设备、数据与软件等实体资源，亦可以包括策略、算法、计算周期等逻辑资源。
为了得到较好的用户体验，网格将囊括其中的所有资源通过网络无缝地连接起来，形成一个有机的整体。对于用户来说，网格系统就是一个超级计算机。用户可以像在本地一样地使用任何自己能够使用的资源，而无需考虑该资源所处的地理位置。就像《网格：一种未来计算基础设施蓝图》 [2]一书中描述的一样，网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普通老百姓提供更多的资源、功能和服务。
同其他系统一样，网格中的所有资源对外提供统一的访问接口，资源请求者只需按照统一的格式发出所需资源的请求消息，就可以使用被网格获准使用的资源。用户在使用网格资源时，无需知道所使用的资源在网格中的地理位置、访问格式、存储形式等具体信息。
网格中的资源应当是可靠的，这不仅要求资源本身所产生的内容是正确的，还要求资源具有从错误状态中自动恢复过来的自愈性，甚至自动寻找相同资源替换运行出错资源的能力。例如用户 U打算通过网格查询兰州市今天的天气状况。正常情况下，在接收到用户 U发出的请求 R后，网格将指定某个合适的服务 S来处理该请求，而后返回兰州市的天气状况给用户 U。如果服务 S在处理 R时遇到异常，也就是说服务 S在运行的过程中出现故障而无法给出请求 R的正确结果，那么此时用户 U将收到请求处理失败的消息或雷雨、大雪、晴天等一起出现的怪异天气状况。显然这个结果不能令用户 U满意。因而网格具有自动寻找可用的同等资源来替代异常服务的能力是十分必要的。
为了实现资源的广泛共享以及给用户更好的体验，网格应当具备如下基本特点： 
(1)虚拟性。网格中的资源和用户都要经过抽象，把实际的用户和资源虚拟化为网格用户和网格资源。这样所有的网格用户才能使用统一的接口与界面来访问各种各样的资源。 
(2)共享性。网格是一个资源共享的场所，其中的任何资源都应当能够共享使用。这就要求网格中的任何一个资源都应当能够被多个用户同时使用，任何一个用户都应当能够同时使用多个资源。 
(3)集成性。网格将分散在世界各地的资源聚集成一个有机的整体，并协调分散在世界各地的资源使用者。网格用户不仅能够使用单个资源的某个功能，还可以使用多个资源的某些功能的合成功能。 
(4)协商性。网格支持资源的协商使用，资源的请求者和资源的提供者可以通过协商得到不同质量的服务，以满足不同的实际需求。 
(5)自愈性。网格支持资源的自愈性。资源请求者所请求的某个资源运行出现异常时，网格自动寻找合适的同等资源替换该资源，以昀大程度上挽回用户的损失。事实上，在很多情况下，用户并不会察觉到这种替换。
网格是一个开放的、标准的系统。只要遵守网格规定的标准，任何设备都可以
加入进来。网格系统也是一个简单灵活的系统。任何用户都不需要专门的学习与培训，也不需要了解技术的具体细节，就可以熟练地运用网格系统。按照学科来分，网格系统可以分为如下几类。 
(1)化学网格 [3]。主要指集成了化学计算资源的网格系统。化学网格的用户主要是化学家。这些用户可以通过化学网格寻找满足自身需求的化学资源，而后按照一定的顺序，编排成适合特定需求的合成服务。 
(2)生物网格。我国比较成熟的生物网格是中国科学院研发的生物科学数据网格 [4]。它主要是在微生物与病毒主题数据库建设的基础之上，针对于微生物与病毒基因组学发展的趋势，利用网格技术在数据整合和计算整合方面的优势，建立的基于微生物与病毒基因组研究所需的数据资源与应用资源的网格应用。主要功能包含微生物与病毒的信息资源整合，微生物与病毒基因组数据的浏览和可视化，常规生物信息学分析方法的整合与应用等。 
(3)医学网格。主要指集成了医学计算资源的网格系统。目前比较成熟的网格系统有：医学图像网格、医学数据网格、医学可视化网格以及生物医学网格。这些网格系统大都侧重于医学领域的一个方面，可以称之为领域网格。 
(4)地球网格。主要指集成了地球结构及气候变化等资源的网格系统。目前比较成熟的有国际组织“地球系统网格联盟” (Earth System Grid)[5]以及英国国家地震工程仿真网格 [6](UK Network for Earthquake Engineering Simulation Grid)。前者主要侧重于对地球气候变化的研究，并提出了全球气候模型与区域气候模型，以及相应的虚拟化软件。后者主要为研究者提供一个地震工程方面的实验环境，以方便相关研究的交流与合作。此外，北京网格地球科技有限公司 [7]提供的一系列地球网格软件也可以提供地质方面的信息。这些软件有 GEOffice地质办公软件、 GEWorks精细油藏描述工作平台、 GEMapTool地质绘图工具、 GESeisTool地震解释与显示工具、 GELogTool测井解释与显示工具、 GEModelTool地质建模与可视化工具、 GeoFacies沉积相及储层综合研究软件，以及 CGMEditor图形编辑器软件。通过这些软件，使用者可以比较全面地了解到自己所需的地质信息。 
(5)虚拟天文台。望远镜技术的进步使得人类可以建造大型的空间天文台，为伽马射线、 X射线、光学和红外天文的发展开辟了新的前景，同时也推动了新一代的大口径地面光学望远镜和射电望远镜的建造。而高速互联网技术使得异地天文数据的交换和处理成为可能，这为广大天文爱好者带来了福音。美国国家科学院借此提出建立国家虚拟天文台的项目，而后世界各国迅速响应，纷纷提出搭建各自虚拟天文台的计划。当前国际上已经得到资金支持的主要有美国国家虚拟天文台 [8](NVO)、欧盟天体物理虚拟天文台 [9](AVO)、英国天文网格 [10](AstroGrid)。这些天文台产生的观测数据通常都是由网格来处理的，因为通常的计算节点与集群无法处理如此大规模的数据。

J手
前言
第一篇 引论
第1章 网格技术概述
第二篇 网格应用开发
第2章 Globus
 2.1 Globus项目
 2.2 Globus的研究
 2.3 GlobusToolkit
 2.3.1 安全架构GSI
 2.3.2 信息架构
 2.3.3 资源管理GRAM
 2.3.4 数据管理
 2.3.5 通信
 2.3.6 错误检测
 2.3.7 可移植性
 2.4 Globus开发示例
 2.5 本章小结
第3章 SAGA
 3.1 简介
 3.2 定位
 3.3 总体设计
 3.3.1 直观API
 3.3.2 功能包
 3.3.3 适配器
 3.4 本章小结
第4章 NBCROpal
 4.1 NBCR
 4.2 OpalToolkit
 4.2.1 应用部署
 4.2.2 命令客户端的使用
 4.2.3 PostgreSQL用法
 4.2.4 MySQL用法
 4.2.5 DB2用法
 4.2.6 DRMAA用法
 4.2.7 Globus用法
 4.2.8 Condor用法W
 4.2.9 TORQUE／PBS用法
 4.2.10 CSF4用法
 4.2.11 元服务用法
 4.2.12 编写作业管理器
 4.3 本章小结
第5章 CGSP
 5.1 简介
 5.2 目标
 5.3 系统主要结构
 5.3.1 服务容器
 5.3.2 信息中心
 5.3.3 域管理
 5.3.4 执行模块管理
 5.3.5 数据管理系统
 5.3.6 异构数据库
 5.3.7 网格门户
 5.3.8 网格并行接口
 5.3.9 安全管理
 5.4 应用实例
 5.5 本章小结
第6章 CNGridGOS
 6.1 CNGridGOS系统软件
 6.1.1 全局名字管理
……
第三编 网格应用部署
第7章 应用部署概述
第8章 ADIF——资源管理
第9章 ADIF——工作流管理
第10章 ADIF——通知与订阅机制
第11章 ADIF——日志管理
参考文献
附录A 资源相关度量
附录B RMtypes.xsd文档
附录C 资源管理模式说明
附录D 用户资源列表说明
附录E WorkflowDefinition．xsd的一个非正式例子
附录F 资源订阅部署清单的具体架构
附录G 通知清单的具体架构