科学网关中远程计算服务机制的研究.pdfVIP

第27卷第2期 青岛大学学报(自然科学版) V01．27No．2 2o1 4年5月 JOURNALOF Science Mav2O1 4 QINGDAOUNIVERSITY(NaturalEdition) 文章编号：1006—1037(2014)02一0034一05 doj：10．3969／j．issn．1006—1037．2014．05．09 科学网关中远程计算服务机制的研究 杨瑞敏，蒋 静，张 灿，孙 杰 (青岛大学信息工程学院，青岛266071) 摘要：科学网关是支持交互的基于Web的科学、教育和协作的工具。在科学网关中用户如 何能够方便地使用分布在世界各地的高性能计算资源是分布式计算领域的重要问题。据此 提出了一种远程计算服务机制，并将该机制应用于一个基于OGSA的科学网关系统中。通 过MATLAB软件，证明了该系统可以使用户建立、发起和处理图形计算仿真。为科学网关 中的远程计算提供了新的设计思想和实现方法。 关键词：远程计算；服务组件；科学网关；网格；MATLAB 中图分类号：TP393．2 文献标志码：A 科学计算是众多科学研究领域的重要组成部分。在科学计算过程中需要对百万兆字节数量级(TB)甚 至是千万亿字节(PB)数量级的数据进行成千上万个步骤的分析和处理。例如：核物理实验中模拟原子的裂 变与聚变、生命科学中的基因排序、大气科学中的天气预报等等。科研人员通常需要在高性能的超大规模并 行计算机系统上执行科学计算，才能在有限的、规定的时间内获得计算结果。然而，普通科研工作者构建一 个科学计算系统或者租用巨型计算机都需要付出异常昂贵的成本代价，并且构建系统或者申请使用巨型机 也需要复杂耗时的过程。如何解决普通科研工作者对科学计算的需求同科学计算门槛过高之间的矛盾，成 为科学计算领域的挑战之一。 随着互联网技术和分布式技术的发展，使得远程计算成为可能。网格服务是支持远程计算的一种计算 模式，是分布式计算与虚拟化技术相结合产生的一种网络应用模式。该模式通过虚拟化技术将分布在不同 地理位置上的计算机集群、存储设备和通讯设备等打包成资源服务，并通过互联网向终端用户按需提供这些 服务。用户需要时申请资源，使用完成后释放资源。通过这种方式，一方面用户可以共享分布在世界各地的 高性能计算机以满足科学研究的计算需求；另一方面使用这种方式成本低廉，使用过程相对简单。 由此可见，远程计算系统降低了在高端计算机资源上分析数据的入口门槛。而传统的远程计算是后台 用脚本运行应用程序，其弊端是不能扩展，使用也不够灵活。为此，本文提出的远程计算科学网关[1’21是将 远程服务器上的计算软件工具打包成一个服务组件，供网络用户调用计算服务组件实现远程科学计算。 1 相关技术 1．1 科学网关与web服务 网关虽然表面上看起来和网络站点比较类似，其表示层也会应用像内容管理系统一样的工具，但是网关 是更为复杂的实体。网关里的工具是交互式的，用户可以在图形上缩放、旋转一个分子，在三维体上探测等 值面[3]，并且是实时交互，不需要等待网页刷新，用户能够可视化结果而不需要在超级计算机上预约时间或 等待批处理作业参与，每一个网关可以托管网络社区上传的工具，而且这些工具部署的时候不需要为网络重 新编写代码。 web服务是指自我包含的、自我描述的模块化应用程序，这种应用程序一旦在网络上部署后，网络上的 29 收稿日期：2014—01 作者简介：杨瑞敏，男，硕士研究生，研究方向：网格与分布式。 通讯作者：蒋静，女，教授，研究方向：云计算。 第2期 杨瑞敏，等：科学网关中远程计算服务机制的研究 35 统，支持网络上机器到机器的互操作交互。根据这个定义，每个Web服务必须有一个接口，该接口要求使用 Services Web服务描述语言(webDescription Acc