网格技术在协同管理平台的构建与模式的实现

企业中的各种信息都是存在着联系的，例如费用报销，这笔费用是什么时间花的，为哪个项目花的等等这些都是与报销单相关的信息。如果这些关联的信息被封存在不同的数据库或应用平台中，审批者就只能得到简单电子化的报销单而无从获得更多的信息以支持决策。协同管理则提供了更好的解决方案，它将各种分散的、不规则存在的信息整合成一张"信息网",每个信息节点之间依靠某种，或某几种业务逻辑关系进行关联，访问者就可以完全突破信息孤岛的困扰从而轻松自如的穿梭在这张信息网中并获取自己关心的信息。在协同管理平台中，审批者可以从这张报销单开始，迅速了解各种关联信息，包括费用花费的时间、地点、金额，并进而了解这笔费用花费后的项目进展情况，总体预算情况等等。管理的一个重要方面就是对真实的、全局信息的了解，而协同管理无疑提供了这样的可能性。

　　1  企（行）业资源协同管理现状

目前，企业资源管理中比较先进的理论是基于全生命周期管理的管理思想，例如产品全生命周期管理、客户全生命周期管理等。这些理论都是建立在企业内部的一个二维平面上，使用的是一些传统的计算机技术，如ERP、PDM、CRM、SCM和第二代互联网技术等。这些技术在管理单个企业的资源时都存在很多明显的缺陷，例如资源共享困难、数据查找不便、信息利用率低下等。

虽然目前一些先进的企业应用集成（EAI）平台和技术不断被推出，可用以解决企业内部不同系统之间的信息共享和资源优化等问题，但是，以目前的EAI技术来实现一个行业的所有资源的协同管理和综合利用是根本不可能的。如果使用目前的万维网技术，虽然能够实现行业内各个企业资源的联网和共享，但资源的使用和查找会存在很大的缺陷，因为目前的万维网技术对网络上资源的利用率不到总数的1%.电子商务、虚拟企业和网络化制造等技术促进了企业信息化的发展。虽然虚拟企业和网络化制造技术强调企业间的资源优化，试图通过网络解决企业间的信息交换和共享问题，但由于没有一个高效、标准化的信息服务体系结构，使企业间资源优化共享的目的很难实现。

为了克服传统的企业应用系统和目前的企业应用集成技术及万维网技术在资源管理、资源共享、资源利用等方面的缺陷，本文提出了以第三代互联网技术--网格（Grid）来建立行业联盟中各种资源的协同管理平台的思想，即通过使用网格技术组建的资源综合管理平台来实现对行业资源的全生命周期进行管理，达到各个联盟企业对行业资源的充分综合利用，从而提高整个行业的竞争力。

　　2  网格的定义及企（行）业资源协同管理网格体系的构建

　　2.1 网格定义

网格作为一种能带来巨大处理、存储能力和其他IT资源的新型网络，可以应付临时之用。网格计算通过共享网络将不同地点的大量计算机相联，从而形成虚拟的超级计算机，将各处计算机的多余处理器能力合在一起，可为研究和其他数据集中应用提供巨大的处理能力。有了网格计算，那些没有能力购买价值数百万美元的超级计算机的机构，也能利用其巨大的计算能力。

为解决不同领域复杂科学计算与海量数据服务问题，人们以网络互连为基础构造了不同的网格，有代表性的如计算网格、拾遗网格、数据网格等，它们在体系结构和需要解决的问题类型等方面不尽相同，但都需要共同的关键技术，主要有如下几种：

高性能调度技术 在网格系统中，大量的应用共享网格的各种资源，如何使得这些应用获得的性能，这就是调度所要解决的问题。网格调度技术比传统高性能计算中的调度技术更复杂，这主要是因为网格具有一些独有的特征，例如，网格资源的动态变化性、资源的类型异构性和多样性、调度器的局部管理性等。所以网格的调度需要建立随时间变化的性能预测模型，充分利用网格的动态信息来表示网格性能的波动。在网格调度中，还需要考虑移植性、扩展性、效率、可重复性以及网格调度和本地调度的结合等一系列问题。

资源管理技术 资源管理的关键问题是为用户有效地分配资源。高效分配涉及到资源分配和调度两个问题，一般通过一个包含系统模型的调度模型来体现，而系统模型则是潜在资源的一个抽象，系统模型为分配器及时地提供所有节点上可见的资源信息，分配器获得信息后将资源合理地分配给任务，从而优化系统性能。

网格安全技术 网格计算环境对安全的要求比 Internet的安全要求更为复杂。网格计算环境中的用户数量、资源数量都很大且动态可变，一个计算过程中的多个进程间存在不同的通信机制，资源支持不同的和授权机制且可以属于多个组织。正是由于这些网格独有的特征，使得它的安全要求性更高，具体包括支持在网格计算环境中主体之间的安全通信，防止主体假冒和数据泄密；支持跨虚拟组织的安全；支持网格计算环境中用户的单点登录，包括跨多个资源和地点的信任委托和信任转移等。

　　2.2 企（行）业资源协同管理网格体系的构建

在当今信息技术高速发展及新信息不断出现的情况下，对于各个行业而言，如何更好地处理这些数据信息，并将其处理结果及时准确地提供给行业中属于本行业联盟的各个相关企业，这就要一些新技术的支持。结合企业信息化发展的需要以及目前国内外发展的现状，可以利用网格技术来对在行业联盟中出现的大量数据进行处理及对行业资源进行协同管理，以提高整个行业联盟竞争力。

虽然各个行业存在不同的特点，在具体网格的划分上存在差异，但其也不失一般性。可以将关于行业资源的网格归为三个基本网格：数据与计算网格、信息网格和服务网格。行业资源可以根据目前行业资源的共性将其分为实体资源、技术资源、客户资源、服务资源，再结合全生命周期管理的思想，所示的面向行业资源协同管理的网格体系结构。

下面对资源维中的各个资源进行简单的说明。

①实体资源：包括人员、厂房、办公大楼、设备、仪器和产品等。②技术资源：主要包括本行业中的信息、知识、技术（技术）等。③服务资源：服务资源是行业联盟为所有联盟企业及其客户提供的服务，不仅联盟企业可以利用这些服务资源，企业的客户也可以利用这些资源为自己服务。

对于网格维中的各个子网格的界定和划分可以按照以下原则进行：

（1）数据与计算网格。众所周知，在一个行业联盟内部，各个企业都拥有自己的专用数据库或者数据仓库。这些数据虽然在企业内部能够被共享，数据信息能够顺畅地从一个部门交流到另一个部门，但是对整个行业而言，这些数据可能是不可见的。这样，即使在一个行业中有丰富的数据信息，如果这些数据信息不能在整个行业内部进行交流，则这些数据信息也不能发挥它们真正的效用。基于这个原因，需要建立一个行业层面上的数据与计算网格，集成多种异构、分布式的数据源，例如不同企业的数据仓库、分布式异构数据源等，进而为海量数据的存储、传输、处理与融合提供基础框架[2].数据与计算网格的建立，对于整个行业资源而言，就有了一个能够对整个行业的资源数据进行综合管理的数据平台，从而能从行业的角度上对这些数据信息进行整合利用，为整个行业联盟中的各个企业所用，以发挥这些数据信息的效用。

（2）信息网格。信息网格是网格计算模型的组件。它使终用户和应用程序可以获得对任何信息源的安全访问，不管它在什么地方。这种访问可以通过内部网、Internet、甚至在一个外部网（extranet）环境中的本地和分布式网络进行。信息网格提供了对异质文件、数据库和存储系统的访问，并且它支持共享数据以用于处理和大规模的协作。信息网格除了具有对来自于数据与计算网格的数据进行分析处理的能力外，还应该具有根据这些数据信息进行一定预测分析的能力[4].既然是对一个行业的资源进行综合的整合利用，必然要在行业的层面上对行业的整体运作进行一定的预测，从而使得在行业内部根据这种预测的结果进行资源的合理优化配置。在行业与行业之间，也可以根据一定的预测结果使本行业能够更好地与其他行业协同工作。

（3）服务网格。服务网格根据由信息网格处理的信息结果提供该系统所支持的各种服务，同时对属于本行业联盟的企业提供服务。它所提供的功能大多是单个企业内部子系统无法完成的工作，如低压电器的安全管理，其中包括安全的申请、测试和查询等工作，这些在网格的基础上可快速有效地实现。再如基于行业的新产品的开发，使不同组织的人员可以协同工作和交互信息，并且可以根据各个企业不同的需要，提供个性化的服务，建立不同的服务访问接口，为属于本行业联盟的企业提供量身定制的服务。此外，面向本行业与其他行业之间的交互行为所提供的服务问题，因为在信息网格中，能够根据相应的数据信息对本行业的整体运行作出一定的预测分析，所以可能存在一个与其他行业相互协调工作的要求。为了满足这一要求，要在服务网格中建立能与其他行业交互数据信息的服务接口。例如，低压电器行业与电力行业有着极其密切的关系，根据对电力制造行业在一段时间内整体发展的预测，以及本行业内企业的生产状态，确定出对整个行业的指导性预测，从而使得行业能够更加稳定地发展。

引入生命周期维的目的在于作为一个适用于行业资源的原型系统，在开发设计以及实施时必须考虑到生命周期。对一个行业而言，因为其中所包含的具体的业务需求复杂多样，针对每一种业务需求而进行的开发设计工作的具体阶段也将不尽相同。考虑到一般性，将这里的生命周期简单地确定为三个阶段：定义、设计和实施。在定义阶段，应该包括从项目确定到需求分析的确定之间的各个小阶段。设计阶段应包括总体设计、详细设计等具体的小阶段。而具体的开发工作和终的实施应属于实施阶段。同时需要注意，传统的开发生命周期中应该包括实施后的维护过程。但是，一般来说在这一阶段又会有新的需求出现，并且考虑到生命周期应该是一个螺旋式的前进过程，同时网格系统应该具有一定的自学习、自适应的能力，在实施阶段以后，如果系统需要改进，则应该视为一个新的需求过程的开始。

　　3  子网格之间的协同模式探讨

在实现行业联盟中各种资源的协同管理、充分共享和综合利用的过程中，有很多课题需要研究，很多问题需要解决。其中不仅包括企业内部的资源，还包括本行业的共同资源；不仅包括各种资源的综合管理技术问题，还包括资源的利用效率问题。

根据以上对网格的划分以及网格体系的构建，为了使网格技术对行业资源进行很好的协同管理，满足行业资源整合利用的目的，要将各个子网格协同起来形成一个可以协同工作的平台。不同子网格之间的协同工作平台的体系结构。

构造资源主要指分布式异构资源，如不同的服务器系统以及相应的应用系统等。

在系统平台的构建中，要开发规范的协同管理模块，通过该模块的集中统一控制，使得整个平台于系统及服务网格、信息网格、数据网格和底层设备的各个子系统符合统一的规范，利于实现系统间的互通、互联和互操作，进而在管理控制平台的统一控制、协调下发挥出该平台的化效用。

系统协同管理模块对整个网格体系中的各个子网格之间的协同工作起到约束和维护的作用，保证各个子网格在开发及运行时可以协同一致，使相邻的子网格之间的数据接口很好地连接上下二层网格，达到信息传递流畅的目的。同时，系统协同管理模块还要对各个子网格的不同组成部分进行一定的约束管理，以保证各个组成部分对整个体系的稳定性要求。

对于在系统平台中各个网格之间的数据传输协议，本文采用现在国际上已经得到公认的Globus的网格计算协议。由于该协议分为五层：构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层，所以，与本文提出的平台体系相对应。其具体的对应层次关系。

采用Globus协议的目的为：一是使用该协议族中的协议，可以保证所开发的平台有一定的普遍适应性，可以满足不同网格环境下的需要；二是使用该协议还可以达到与其他平台进行互连互通的目的，实现异构平台的集成。

基于以上架构的具体工作流程模式。

用户提出任务请求后，通过内部的应用程序和服务网格，将用户请求进行初步处理。如果为无效请求，则通知用户重新发送任务请求。若任务请求有效，则由服务网格将该请求传递到信息网格/数据与计算网格。首先在数据与计算网格内部寻找是否可以对该请求进行响应，如果可以处理，则将任务请求进行处理并回送处理结果到用户端；如果在处理过程中超时，则要通知用户重发任务请求，经过在数据与计算网格内对该任务请求进行匹配，构造资源/公共网络接口层将该任务请求信息发送到外部信息系统，在外部信息系统处理该请求后，将处理结果通过公共网络接口层和中心网格传递到用户端。这样，即可完成对用户任务请求的处理响应。

　　4  总结与展望

本文简单介绍了基于网格技术的行业资源协同管理平台的构成及工作模式，利用网格技术对行业资源进行整合利用将会使行业资源得到很好的协同管理，有助于打破现有的信息壁垒，使行业中的信息资源得到共享和有效的利用。网格技术是一个全新的研究领域，同时也是面向行业资源协同管理平台体系的主要支撑技术，对于网格技术及其应用的深入研究，将是今后进一步工作的重点。