鄭永猛，李長英，楊成偉

(1.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司 濟(jì)寧市分公司，山東 濟(jì)寧 272000；2.山東省魯南工程技術(shù)研究院 管理中心，山東 濟(jì)寧 272000；3.山東財(cái)經(jīng)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250000；4.山東省軟件工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250000；5.中創(chuàng)軟件工程股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

一種支持資源跨域共享的制造網(wǎng)格平臺

鄭永猛1，李長英2，楊成偉3,4,5

(1.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司 濟(jì)寧市分公司，山東 濟(jì)寧 272000；2.山東省魯南工程技術(shù)研究院 管理中心，山東 濟(jì)寧 272000；3.山東財(cái)經(jīng)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250000；4.山東省軟件工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250000；5.中創(chuàng)軟件工程股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

由于地區(qū)間服務(wù)資源的不均衡，如何實(shí)現(xiàn)地區(qū)間服務(wù)資源的共享，為本地和異地企業(yè)提供更多、更廉價的服務(wù)，日益成為政府需要破解的難題。針對這一問題,文中提出一種支持資源跨域共享的區(qū)域制造網(wǎng)格應(yīng)用平臺。對平臺建立的資源聚集和業(yè)務(wù)協(xié)同環(huán)境，提出了一種制造網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，對平臺的業(yè)務(wù)模式進(jìn)行描述，并分析了實(shí)現(xiàn)平臺的關(guān)鍵使能技術(shù)。區(qū)域制造網(wǎng)格平臺的建立克服了網(wǎng)絡(luò)化制造中的帶寬瓶頸和服務(wù)能力不足的缺陷，實(shí)現(xiàn)了更高的訪問速度與容錯性，能夠確保地區(qū)之間制造資源的共享與分配。從平臺部署實(shí)施的應(yīng)用結(jié)果表明，該平臺對中小制造企業(yè)間實(shí)現(xiàn)制造資源跨區(qū)域共享起到了較好的作用。最后，分析了平臺應(yīng)用中存在的不足，并對下一步的工作進(jìn)行了展望。

網(wǎng)格；資源共享；門戶；系統(tǒng)集成

0 引 言

制造網(wǎng)格是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)將各個企業(yè)的軟硬件資源，包括設(shè)備資源、人力資源、技術(shù)資源、應(yīng)用系統(tǒng)資源、服務(wù)資源、用戶信息資源、計(jì)算資源等其他相關(guān)資源，通過封裝和集成的方式聚集起來，為企業(yè)提供一種透明的資源使用方式，實(shí)現(xiàn)資源的按需供給以支持企業(yè)之間動態(tài)聯(lián)盟的建立和提供工作協(xié)同的面向領(lǐng)域的問題求解環(huán)境，以達(dá)到降低生產(chǎn)經(jīng)營成本、縮短產(chǎn)品生命周期、快速滿足市場需要的目的[1-4]。制造網(wǎng)格是網(wǎng)絡(luò)化制造逐步發(fā)展的結(jié)果[5]，其內(nèi)涵有廣義和狹義之分。廣義的制造網(wǎng)格以下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，試圖將全世界所有的企業(yè)連接成一個有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)自動采購、協(xié)同制造、統(tǒng)一銷售，實(shí)現(xiàn)全社會范圍的精確生產(chǎn)模式。最終實(shí)現(xiàn)全球制造資源的融合和虛擬化，能夠使資源的獲取像獲取水電一樣透明[6]。狹義制造網(wǎng)格以開放網(wǎng)格體系架構(gòu)(Open Grid Service Architecture,OGSA)和Web服務(wù)資源框架(Web Service Resource Framework,WSRF)技術(shù)為最新發(fā)展方向，是一定范圍內(nèi)、針對特定的制造任務(wù)建立的網(wǎng)格。包括研究最早的計(jì)算網(wǎng)格以及IBM、Sun、Oracle等公司建立的商業(yè)網(wǎng)格均屬于這一類。

廣義和狹義制造網(wǎng)格只是在不同范圍和不同發(fā)展時期網(wǎng)格的兩種不同表現(xiàn)形式。從現(xiàn)實(shí)角度來說，要建立廣義的全球制造網(wǎng)格環(huán)境還需要很長的一段時間。但是，在面向區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)化制造應(yīng)用的成功基礎(chǔ)上進(jìn)行升級改造，建立特定范圍的狹義網(wǎng)格環(huán)境，是制造網(wǎng)格從概念進(jìn)入應(yīng)用的最佳時機(jī)。平臺作為理論概念到實(shí)際應(yīng)用的橋梁，在網(wǎng)絡(luò)化制造到網(wǎng)格化制造的過渡中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

國外在制造網(wǎng)格方面展開了深入研究。如牛津大學(xué)在“基于只能代理的復(fù)雜動態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究”中對制造網(wǎng)格所涉及的相關(guān)問題(技術(shù)、社會、基礎(chǔ)設(shè)施、物流、信息流等)展開研究；劍橋大學(xué)面向商務(wù)的Grid Manufacturing[7]，能夠動態(tài)生成制造資源；利物浦大學(xué)在“商務(wù)網(wǎng)格和智能供應(yīng)鏈研究”中提出按需、普適訪問制造資源的問題；德國希根綜合大學(xué)面向中小企業(yè)的E-Grid主要目的是簡化企業(yè)接入使用網(wǎng)格服務(wù)的難度。國內(nèi)對制造網(wǎng)格尚處于概念和內(nèi)涵的理解階段。如清華大學(xué)范玉順教授認(rèn)為，制造網(wǎng)格是在網(wǎng)絡(luò)化制造基礎(chǔ)上利用基于先進(jìn)的網(wǎng)格和計(jì)算機(jī)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)資源封裝、集成，提供協(xié)同工作環(huán)境和各種制造服務(wù)[1]。王愛民等認(rèn)為制造網(wǎng)格就是建立在計(jì)算網(wǎng)格基礎(chǔ)上的一種應(yīng)用網(wǎng)格，計(jì)算網(wǎng)格為其提供了基本的支撐[8]。劉麗蘭等提出自組織制造網(wǎng)格和快速制造網(wǎng)格的概念[9]。梁英等在AmGrid基礎(chǔ)上，提出了業(yè)務(wù)共同體技術(shù)和基于策略、事件驅(qū)動的應(yīng)用動態(tài)聯(lián)盟構(gòu)造方法以解決資源在聯(lián)盟中的共享問題[4]。王國慶等提出改變傳統(tǒng)一對多ASP服務(wù)模型，構(gòu)建了網(wǎng)格多對多服務(wù)模型，提高最大吞吐率，減輕了帶寬瓶頸[10]。

綜上，國內(nèi)外在制造網(wǎng)格方面主要研究異構(gòu)制造資源的封裝和共享、在虛擬組織內(nèi)進(jìn)行協(xié)同問題求解。對于實(shí)際的資源跨域共享的區(qū)域制造網(wǎng)格應(yīng)用并未涉及。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 網(wǎng)格平臺構(gòu)建技術(shù)

基于Portlet技術(shù)的網(wǎng)格門戶是近年流行的網(wǎng)格門戶構(gòu)建技術(shù)。其中有必要明確三個概念：Portal(門戶)、Portlet和Portlet容器及其關(guān)系。在JSR168規(guī)范[6]中定義為：

Portal是基于Web的應(yīng)用，提供了個性化、單點(diǎn)登陸、內(nèi)容聚集能力。它將不同來源的交互內(nèi)容集成在一個頁面內(nèi)。Portal提供用戶的個性化定制內(nèi)容，一個頁面可以由來自不同用戶創(chuàng)建的不同的Portlet構(gòu)成。

Portlet是基于Web組件的Java技術(shù)，由Portlet容器來管理，處理請求并動態(tài)生成內(nèi)容。Portlet在Portal中作為可插入用戶接口，為信息系統(tǒng)提供表示層組件。Portlet在門戶中生成的內(nèi)容根據(jù)用戶不同的需求進(jìn)行定制。Portlet容器提供Portlets運(yùn)行的環(huán)境并管理Portlets運(yùn)行的生命周期。它從Portal接收請求并在Portlet中執(zhí)行請求。

它們之間的關(guān)系如圖1所示。Portlet是一個按照

圖1 Portal、Portlet和Portlet容器間的關(guān)系

組件思想進(jìn)行劃分和封裝的Web組件，這些Web組件通過聚集形成完整的Web頁面，這些頁面聚合成一個門戶(Portal)。

從用戶的角度看，Portlet是在Web頁面上顯示出來的工作區(qū)域，每個Portlet管理瀏覽器屏幕的一小部分，每個Portlet可以獨(dú)立與數(shù)據(jù)庫交互，將信息獨(dú)立顯示在Portlet窗口上。由于門戶頁面中的各個區(qū)域的內(nèi)容是獨(dú)立的，每個區(qū)域都可以是一個特定的Portlet程序，通過一些XML配置后，一個Portal就可以根據(jù)需要顯示特定的信息。如SDMSP首頁中的“熱點(diǎn)新聞”Portlet收集、檢索和列出每日地區(qū)最新咨詢信息的功能；“SBM系統(tǒng)”Portlet封裝了遠(yuǎn)程供應(yīng)商管理系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)的門戶頁面和一些業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)按照預(yù)定方式顯示在SDMSP系統(tǒng)Portlet內(nèi)。

1.2 網(wǎng)格平臺架構(gòu)技術(shù)

當(dāng)前主流的網(wǎng)格平臺架構(gòu)有歐盟基金會GridLab項(xiàng)目下的GridSphere；被廣泛用于高等教育機(jī)構(gòu)構(gòu)建Web門戶的uPortal；適于企業(yè)門戶開發(fā)的LifeRay Portal；目前最為符合JSR-168 Spec的portal實(shí)現(xiàn)的JPortal；OpenPortal；具有國際化與商業(yè)化的jCharon；代表了完整的J2EE應(yīng)用，使用了Web、EJB以及JMS等技術(shù)，特別是其前臺界面部分使用Struts框架技術(shù)，基于XML的Portlet配置文件可以自由地動態(tài)擴(kuò)展，使用了Web Services來支持一些遠(yuǎn)程信息的獲取，使用Apahce Lucene實(shí)現(xiàn)全文檢索功能。

比較上述門戶技術(shù)，最終選擇GridSphere作為地區(qū)網(wǎng)格門戶架構(gòu)出自下面的考慮：

(1)它是基于Portlet的網(wǎng)格門戶,符合當(dāng)前發(fā)展趨勢；

(2)它是專門針對于網(wǎng)格開發(fā)的Portlet,易于同網(wǎng)格技術(shù)結(jié)合；

(3)它是完全開源的軟件,便于學(xué)習(xí)和研究；

(4)它是兼容Portlet標(biāo)準(zhǔn)的(JSR-168),易于實(shí)現(xiàn)互操作。

在實(shí)際制造網(wǎng)格平臺構(gòu)建中,其他網(wǎng)格門戶構(gòu)建的方式和技術(shù)也是值得研究和借鑒的。

2 區(qū)域制造網(wǎng)格構(gòu)建

2.1 體系結(jié)構(gòu)

與網(wǎng)絡(luò)化制造平臺不同，制造網(wǎng)格平臺是一種網(wǎng)格應(yīng)用系統(tǒng)，它必需首先具有網(wǎng)格系統(tǒng)的特征。一個典型的網(wǎng)格系統(tǒng)應(yīng)該具有虛擬組織管理服務(wù)(Virtual Organization Management Service)、資源發(fā)現(xiàn)和管理服務(wù)(Resource Discovery and Management Service)、作業(yè)管理服務(wù)(Job Management Service)三個必需的組件，其他還可能包含安全服務(wù)、數(shù)據(jù)管理服務(wù)等組件實(shí)現(xiàn)[11]。制造網(wǎng)格是網(wǎng)格計(jì)算在制造行業(yè)(企業(yè))的一種應(yīng)用。相比普通網(wǎng)格(計(jì)算網(wǎng)格、數(shù)據(jù)網(wǎng)格)制造資源種類繁多且異構(gòu)程度大，制造過程更加復(fù)雜、更具靈活性與不確定性，實(shí)現(xiàn)的難度要大得多。網(wǎng)格技術(shù)權(quán)威IanFoster將網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)定義為“劃分系統(tǒng)基本組件，指定系統(tǒng)組件的目的與功能，說明組件之間如何相互作用的技術(shù)”[12]。因此，為了更好地實(shí)現(xiàn)制造網(wǎng)格，有必要研究制造網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)，并結(jié)合需求，確定制造網(wǎng)格系統(tǒng)的組成模塊，以及它們之間的組合關(guān)系，如圖2所示。

圖2 制造網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)

(1)應(yīng)用層：制造網(wǎng)格中面向領(lǐng)域的問題求解環(huán)境是一種基于網(wǎng)絡(luò)的、面向特定應(yīng)用領(lǐng)域、支持共享和協(xié)同易用的共性能求解環(huán)境。在制造網(wǎng)格環(huán)境下，通過為不同領(lǐng)域定制訪問門戶，為用戶提供基于Web的、統(tǒng)一安全的用戶界面，通過用戶界面提交任務(wù)或直接或間接使用網(wǎng)格平臺中的資源。

(2)工具層：擴(kuò)展和補(bǔ)充服務(wù)層的功能。針對制造網(wǎng)格中任務(wù)的特殊需要，開發(fā)相關(guān)的補(bǔ)充工具，如工作流管理工具、制造任務(wù)建模工具、制造任務(wù)管理工具、制造資源管理工具、服務(wù)評估與性能檢測工具等。

(3)服務(wù)層：利用了計(jì)算網(wǎng)格基于OGSA的GT4實(shí)現(xiàn)制造網(wǎng)格中所需要的計(jì)算、存儲方面的服務(wù)及有關(guān)協(xié)議內(nèi)容，具體包括:資源管理、安全管理、數(shù)據(jù)管理、信息管理、作業(yè)管理。還包括與制造網(wǎng)格相關(guān)的一些管理內(nèi)容，如計(jì)費(fèi)管理和服務(wù)質(zhì)量管理等。

(4)資源構(gòu)造層：通過將各種異構(gòu)、分布制造資源描述和封裝成服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對地區(qū)制造資源的共享。地區(qū)節(jié)點(diǎn)作為一個獨(dú)立的門戶系統(tǒng)服務(wù)于當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)企業(yè)，同時聚集了大量豐富的制造網(wǎng)格資源。地區(qū)節(jié)點(diǎn)之間的資源共享與服務(wù)協(xié)同是通過網(wǎng)格接口接入制造網(wǎng)格環(huán)境實(shí)現(xiàn)的。

2.2 業(yè)務(wù)模式

地區(qū)節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)模式主要由10個基本服務(wù)支撐，分別是服務(wù)注冊、注冊審批、服務(wù)發(fā)布、服務(wù)檢索、服務(wù)申請、服務(wù)使用、服務(wù)管理、信息總匯和監(jiān)控管理，平臺的業(yè)務(wù)流程如圖3所示。

圖3 平臺的業(yè)務(wù)流程

①地區(qū)節(jié)點(diǎn)合法的服務(wù)提供商想發(fā)布遠(yuǎn)程Portlet Web服務(wù)，首先要發(fā)布適當(dāng)?shù)腢DDI目錄入口，說明該P(yáng)ortlet對應(yīng)的WSDL位置，該WSDL描述了所發(fā)布的遠(yuǎn)程Portlet Web服務(wù)接口。之后，上傳按jsr168 Portlet標(biāo)準(zhǔn)封裝的Portlets組件包到地區(qū)平臺資源庫內(nèi)。最后，在平臺上注冊此服務(wù)的主要信息(服務(wù)名、服務(wù)描述、服務(wù)應(yīng)用組和服務(wù)管理組等)以供檢索和查找。為簡化操作流程，該過程以向?qū)Х绞酵瓿伞?/p>

②地區(qū)節(jié)點(diǎn)的平臺系統(tǒng)管理員，對該服務(wù)提供商的資格和服務(wù)進(jìn)行審核，然后以“在線審批”的方式審批服務(wù)。

③地區(qū)平臺管理員部署服務(wù)到平臺上，并進(jìn)一步與服務(wù)提供商取得聯(lián)系商議服務(wù)的細(xì)節(jié)問題，如是否提供試用期限，服務(wù)使用方式(下載、租用)，計(jì)費(fèi)方式(計(jì)次、計(jì)時)，維護(hù)分工等細(xì)節(jié)問題。這些將通過管理選項(xiàng)來設(shè)置。

④服務(wù)Portlet發(fā)布成功后，此服務(wù)注冊信息及UDDI信息在本地區(qū)節(jié)點(diǎn)內(nèi)生效。總控節(jié)點(diǎn)內(nèi)的超級管理員利用管理工具搜索UDDI目錄，查找到遠(yuǎn)程Portlet Web服務(wù)接口(Remote Portlet Web Service Interface)實(shí)現(xiàn)的服務(wù)，將相匹配的Portlet Web服務(wù)注冊在地區(qū)服務(wù)注冊表中，并設(shè)置服務(wù)發(fā)現(xiàn)權(quán)限，使服務(wù)對不同地區(qū)提供不同可見性。

⑤考慮到平臺運(yùn)營的需要，用戶獲得理想服務(wù)內(nèi)容后，并不能直接使用該服務(wù),而是需要申請平臺賬號，并提出具體服務(wù)的使用申請，經(jīng)由本地區(qū)域管理員審批。

⑥申請服務(wù)的用戶獲得使用權(quán)限，同時也建立了自己的賬戶，依據(jù)事先約定，計(jì)次或計(jì)時從賬戶中扣除一定的使用費(fèi)。

⑦在服務(wù)使用中，賬號中的費(fèi)用被消耗。當(dāng)賬戶資金不足時，用戶服務(wù)將被停用，用戶可到指定機(jī)構(gòu)(或網(wǎng)上銀行)對所屬賬號進(jìn)行充值。

⑧服務(wù)管理由服務(wù)提供商和地區(qū)管理員一同進(jìn)行。從權(quán)限能力比較，地區(qū)管理員不僅擁有對服務(wù)本身的管理(如啟動、停用、重新加載、刪除等)，而且擁有對服務(wù)用戶的管理(如查詢、添加、修改等)。

⑨目前總控節(jié)點(diǎn)主要匯總?cè)愋畔?地區(qū)人員(管理員、用戶、服務(wù)提供商)基本信息，地區(qū)服務(wù)基本信息，地區(qū)新聞資訊信息。將信息資源匯總到總控節(jié)點(diǎn)，除了達(dá)到對地區(qū)節(jié)點(diǎn)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，防止地區(qū)節(jié)點(diǎn)崩潰造成不可逆轉(zhuǎn)損失外，也為網(wǎng)格環(huán)境下的資源監(jiān)控與調(diào)度、服務(wù)發(fā)現(xiàn)與管理提供保障。

⑩監(jiān)控管理分為兩部分，地區(qū)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控管理功能提供了本地資源的使用情況，如用戶申請情況、在線情況、服務(wù)申請使用情況，以及硬件資源的利用率等。這些監(jiān)控信息是為了保證地區(qū)管理員有效了解本地資源利用情況、維護(hù)好地區(qū)平臺?？偪毓?jié)點(diǎn)收集地區(qū)節(jié)點(diǎn)的資源監(jiān)控信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、信息表示，即時獲取并分析地區(qū)節(jié)點(diǎn)的使用情況，為資源的跨域調(diào)度、共享提供最佳策略。

3 區(qū)域制造網(wǎng)格使能技術(shù)

3.1 資源分類

制造網(wǎng)格中的資源劃分沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可以囊括制造業(yè)中的各種服務(wù)資源。為了方便進(jìn)行制造資源的封裝與集成，有必要對這些資源進(jìn)行抽象劃分。

·設(shè)備資源類：包含制造活動中具有某種功能的物理設(shè)備，如機(jī)床、夾具、量具等；

·人力資源類：在制造活動中具有某種操作、管理和技術(shù)能力的人；

·技術(shù)資源類：制造活動中所需要的技術(shù)性資源，如設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)流程、工藝流程、管理流程、營銷流程的集合；

·物料資源類：制造活動中所需要的物理材料、半成品和成品，如零部件、原材料等；

·應(yīng)用系統(tǒng)資源類：制造過程中所用到的所有軟件資源的集合，可細(xì)分為設(shè)計(jì)軟件、分析軟件、仿真建模軟件和管理軟件四類；

·服務(wù)資源類：為資源使用者提供各種信息的咨詢、培訓(xùn)以及各種國家、行業(yè)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等；

·用戶信息資源類：記錄資源提供者和資源使用者的基本信息，為資源評估、發(fā)現(xiàn)和調(diào)度提供依據(jù)；

·計(jì)算資源類：在制造環(huán)境問題求解過程提供保障的計(jì)算機(jī)CPU、存儲、帶寬等資源；

·其他資源類：如記賬、公共信息等資源。

3.2 資源封裝

制造網(wǎng)格環(huán)境中的資源是獨(dú)立的、分散的和異構(gòu)的，企業(yè)發(fā)布資源是自主進(jìn)行的，因此對資源的封裝，對于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下對資源的分類、選擇、搜索、調(diào)度、優(yōu)化、集成、組合以及資源的虛擬化，實(shí)現(xiàn)資源的自治管理起著關(guān)鍵作用。

對資源良好封裝的意義還在于，首先要提供統(tǒng)一的、開放的技術(shù)，對資源或者接口進(jìn)行一致的封裝，便于資源的發(fā)現(xiàn)、集成和共享。資源的封裝是實(shí)現(xiàn)資源虛擬化的基礎(chǔ)，通過屏蔽資源的異構(gòu)性、復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)用戶透明使用資源。資源的封裝為資源的調(diào)度、優(yōu)化、質(zhì)量、性能監(jiān)控提供保證。計(jì)算網(wǎng)格研究中心提供計(jì)算、存儲的能力，資源集中在計(jì)算資源、存儲資源管理上。制造網(wǎng)格關(guān)注的是整個制造生命周期全過程，因此涉及的資源種類比計(jì)算網(wǎng)格要豐富得多也復(fù)雜得多。一般包含3.1節(jié)中提到的9種資源類型。

將制造資源進(jìn)行網(wǎng)格化利用是制造網(wǎng)格重要的研究內(nèi)容。制造網(wǎng)格門戶平臺的目標(biāo)是提供對網(wǎng)格資源訪問的入口，同時為用戶提供統(tǒng)一的界面、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)流程、統(tǒng)一的工作協(xié)同環(huán)境。文中采用模板方法對資源進(jìn)行封裝實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)格資源的有效集成?；谀０宓闹圃熨Y源服務(wù)化封裝過程，步驟如下：

(1)資源描述：選擇資源描述模板，填寫資源屬性具體描述，該資源屬性文檔保存為XML格式。

(2)資源封裝：根據(jù)資源描述模板查找對應(yīng)的資源實(shí)現(xiàn)類，根據(jù)資源的特點(diǎn)修改或者直接復(fù)用該資源實(shí)現(xiàn)模板。

(3)資源部署：將資源的接口加入到資源適配器中。在資源適配器中自動生成Resource，同時獲得資源實(shí)現(xiàn)類的相關(guān)信息，完成資源的服務(wù)化封裝，得到WS-Resource，對外呈現(xiàn)統(tǒng)一的調(diào)用接口。

(4)資源調(diào)用：在資源調(diào)用執(zhí)行時，資源適配器自動加載資源實(shí)現(xiàn)類與具體的資源交互實(shí)現(xiàn)資源調(diào)用。

3.3 資源匹配

對于不同類型的服務(wù)，服務(wù)系統(tǒng)采用邏輯服務(wù)構(gòu)建應(yīng)用，并映射到物理服務(wù)實(shí)例完成任務(wù)的具體執(zhí)行。假設(shè)用戶是根據(jù)邏輯服務(wù)定義中設(shè)定的非功能屬性條目給出相應(yīng)的約束，那么問題轉(zhuǎn)化為判斷物理服務(wù)的每個非功能屬性是否滿足邏輯服務(wù)非功能屬性的需求。

對服務(wù)非功能屬性之間的映射問題給出定義：

定義：設(shè)PS={ps1,ps2,…,psn}是和邏輯服務(wù)ls功能匹配的候選服務(wù)集。

定理：物理服務(wù)與邏輯服務(wù)非功能屬性匹配關(guān)系記作RnfmPS.PNF×LS.LNF,對于ps∈PS,ls∈LS,ps.pnf∈PS.PNF,ls.lnf∈LS.LNF,∈Rnfm,當(dāng)且僅當(dāng)：

(1)Count(ps.pnf)≥Count(ls.vnf),即物理服務(wù)的非功能屬性條目等于或多于邏輯服務(wù)的非功能屬性條目。

(2)?ls.lnfi∈ls.lnf,?ps.pnfj∈ps.pnfj, lnfi.name=pnj.name或lnfi.name?pnfj.name，并且ValueMatch(pnf.value,lnf.value)。其中=，?指語義相等和語義包含關(guān)系，即對于邏輯服務(wù)中的每個非功能屬性條目，總能找到物理服務(wù)相應(yīng)的非功能屬性與之對應(yīng)，并且滿足值域匹配要求。取值在虛擬服務(wù)非功能屬性取值值域之內(nèi)。對于不同的非功能屬性，ValueMatch()具體匹配策略不同。

算法1：

{

對vs的每個非功能屬性條目vnf{

flag=fslse;

對psi中的每個非功能屬性pnf{

if(vnf.name=pnf.nameandValueMatch(pnf.value,vnf.value))

flag=true;

ifflag=false,returnfalse;

}

returntrue;

}

ValueMatch()的實(shí)現(xiàn)由非功能屬性內(nèi)容決定(如費(fèi)用、時間、權(quán)限、服務(wù)提供商等非功能屬性因素。

算法2：

{

if

(lnf.usetime≤UsefulLife.endTimeandlnf.usetime≥UsefulLife.startTime)

returntrue;

else

returnfalse;

}

3.4 資源監(jiān)控與管理

通過在地區(qū)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上安裝Ganglia的客戶端(gmond)可以將地區(qū)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)性能信息發(fā)送到平臺上，在中心節(jié)點(diǎn)服務(wù)端(gmetad)對這些信息進(jìn)行分類和統(tǒng)計(jì)得到地區(qū)平臺的系統(tǒng)壓力及性能情況。通過Ganglia PHP Web Frontend(基于Web的動態(tài)訪問方式)以圖形化方式展現(xiàn)出來。Ganglia監(jiān)控軟件主要是用來監(jiān)控系統(tǒng)性能的軟件，如：CPU、MEM、硬盤利用率、I/O負(fù)載、網(wǎng)絡(luò)流量情況等。通過曲線很容易見到每個節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)。通過向Globus配置文件中添加以下內(nèi)容可以實(shí)現(xiàn)與MDS集合，這樣就可以在MDS中調(diào)用Ganglia的信息了。

java org.globus. mds. usefulrp. glue. Ganglia ElementProducer

通過以上設(shè)置，GangliaElementProducer類就可以向索引服務(wù)提供集群范圍的信息了。

另外，原Ganglia工具在大型分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中對其不足進(jìn)了改進(jìn)，包括：

(1)監(jiān)控信息保存：原Ganglia系統(tǒng)采用輪轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)不能長久保存，影響歷史統(tǒng)計(jì)。在地區(qū)節(jié)點(diǎn)將監(jiān)控信息截取，并保存于本地?cái)?shù)據(jù)庫中。當(dāng)中心節(jié)點(diǎn)需要時，利用WebService技術(shù)提取地區(qū)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)用于統(tǒng)計(jì)。

(2)容錯性：隨著平臺地區(qū)節(jié)點(diǎn)的增加，由于網(wǎng)絡(luò)等因素的限制，數(shù)據(jù)傳送的錯誤難以避免。利用線路冗余容錯方式，即在被檢測的網(wǎng)格系統(tǒng)任何兩個匯集節(jié)點(diǎn)之間至少需要有兩條不同的鏈路相連(不必直接連接),使得匯集節(jié)點(diǎn)和與之相連的線路都有備份。

(3)預(yù)警與診斷能力：在SDMSP這樣的大型網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)實(shí)施中，顯著增強(qiáng)診斷網(wǎng)格系統(tǒng)故障的能力是至關(guān)重要的。因此，在節(jié)點(diǎn)(中心、地區(qū))網(wǎng)格平臺上增加了警告機(jī)制模塊，對重要監(jiān)控指標(biāo)(CPU/內(nèi)存/磁盤/數(shù)據(jù)流量)設(shè)置警告閾值，對網(wǎng)格平臺關(guān)鍵性能進(jìn)行警示，并設(shè)置了相應(yīng)的策略，對故障進(jìn)行自診斷和自處理。

4 結(jié)束語

制造網(wǎng)格環(huán)境已基本形成，在平臺運(yùn)行中需近一步解決的問題如下：

(1)不同廠商之間的Portlet不能相互調(diào)用。JSR168(Java Portlet Specification)的出現(xiàn)對統(tǒng)一Portlet起到了關(guān)鍵性作用，為Portlet門戶組件之間的互操作定義了公共模式和接口規(guī)范。盡管如此，對于一些不熟悉JSR168的服務(wù)提供商仍然需要一定的時間改變自己固定的開發(fā)方式，開發(fā)符合標(biāo)準(zhǔn)的Portlet提交到地區(qū)服務(wù)平臺上進(jìn)行集成。

(2)雖然平臺提供了第三方開發(fā)商提交Portlet服務(wù)的機(jī)制，但這種服務(wù)提供和發(fā)布的方式目前還沒有發(fā)揮出最大的優(yōu)勢。平臺目前的服務(wù)仍然以平臺開發(fā)方提供的服務(wù)為主，需要較長的時間來鼓勵有能力的服務(wù)提供商適應(yīng)這種方式。

(3)盡管Portlet標(biāo)準(zhǔn)已比較完善，這種門戶構(gòu)建技術(shù)日益流行，但是實(shí)際的免費(fèi)發(fā)布的Portlet組件還很少能夠見到，以Portlet技術(shù)的組件庫目前尚沒有構(gòu)建，這也在一定程度上阻礙了該技術(shù)的迅速普及。

基于Portlet技術(shù)的制造網(wǎng)格平臺研究與探索將促進(jìn)該技術(shù)的普及和流行；通過服務(wù)的積累來構(gòu)建起基于Portlet服務(wù)組件庫，提高門戶系統(tǒng)的定制速度和實(shí)踐組件技術(shù)的開發(fā)是下一步工作的重點(diǎn)。另外，SDMSP也在積極探索對制造網(wǎng)格各種資源的集成技術(shù)和方式，如通過與WSRD、WSRF等服務(wù)構(gòu)建技術(shù)的結(jié)合集成基于Internet的服務(wù)系統(tǒng)，通過OGSA-DAI技術(shù)實(shí)現(xiàn)對異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的訪問等。

[1] 范玉順,劉 飛,祁國寧.網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)及其應(yīng)用實(shí)踐[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

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A Manufacturing Grid Platform of Supporting Resources Sharing of Cross-domain Region

ZHENG Yong-meng1,LI Chang-ying2,YANG Cheng-wei3,4,5

(1.Jining Branch,China United Network Communications Co.,Ltd.,Jining 272000,China;2.Management Center of Southern Shandong Academy of Engineering Technology,Jining 272000,China;3.College of Management Science and Engineering,Shandong University of Finance and Economic,Jinan 250000,China;4.Shandong Provincial Key Laboratory of Software Engineering,Jinan 250000,China;5.CVIC Software Engineering Co.,Ltd.,Jinan 250000,China)

Due to unbalanced regional service resources,how to implement the service resources sharing between regions,and to provide more and more cheap service for the local and foreign enterprises,is becoming a problem to be solved by the government.In order to solve this problem,put forward a regional manufacturing grid application platform of supporting cross-domain resources sharing.For the environment of resource aggregation and business collaboration established by this platform,a manufacturing grid system architecture was presented.Describe the business mode for the platform and analyze the key enabling technology.This platform established overcomes the defects of bandwidth bottleneck and insufficient service ability,to achieve the higher access speed and fault tolerance,and to ensure a better quality of service.The experimental results show that the platform can effectively realize sharing resources between regions.At last,the shortcomings of the application of the platform have been analyzed,and the future work is prospected.

grid;resource sharing;portal;system integration

2015-05-18

2015-08-24

時間：2016-01-26

山東省高?？萍加?jì)劃資助項(xiàng)目(J14LN19)；山東省自然基金(博士)資助項(xiàng)目(BS2015DX013)作者簡介：鄭永猛(1981-),男,工程師，碩士研究生,研究方向?yàn)楦呒墧?shù)據(jù)庫與系統(tǒng)集成、算法設(shè)計(jì)與分析等。

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20160126.1520.050.html

TP311

A

1673-629X(2016)02-0199-06

10.3969/j.issn.1673-629X.2016.02.044