• 基于.NET的开放网格计算


    一. OGSI.NET

                       1.基础架构


        OGSI.NET的目标是尽可能地利用Microsoft核心的技术去实现OGSI。对于设计而言,是尽量令架构中的层尽可能“薄”,这样的目的是为了在Microsoft提供了技术的新版本的时候能够很方便地利用上。特别地,是指Web Services security的标准,但是这个标准到目前为止还没有一个公共的实现,微软对其有实现,而其他公司也有。因此,设计者希望微软能够提供一套SDK即使有升级或变动,也是SDK内部的事,不需要开发人员对这些版本问题感到愁心,这也达到了以上令层尽可能薄的目的。而WSEWeb Services Enhancements)正属于此类SDK


        下面来说说OGSI.NET的基础架构。在设计中,OGSI.NET有一个实体容器容纳了全部的运行在同一台主机上的服务实例。这个容器进程是由一个应用程序域(AppDomains)的集合构成的,之所以提到应用程序域,是因为.NET的这个机制保证了进程内部的内存保护,即使一个AppDomain崩溃了,也完全不会影响到其他的AppDomains。除了每一个服务实例运行在它们的AppDomains中外,还有一个AppDomain负责容器的逻辑(比如调度、消息的处理等等功能)。在这个AppDomains中的对象可称为调度器(Dispatcher)。在现行版本的OGSI.NET(OGSI.NET 2.0),每个服务都会被放在它自己独立的AppDomain中,为什么这样子做呢?举个例子,假如被同一个factoryOGSAOpen Grid Services Architecture,中定义的创建网格服务的接口)创建的服务都存在于同一个AppDomain中,这样的方式虽然在服务间进行通信显得很有效率,但是假如有一个错误的服务或是一个恶意的服务直接访问了AppDomain中其它服务的内存,付出的却是安全的代价。



        当一个客户端向OGSI.NET发送请求的时候,它实际上是向IIS服务器发送信息。为了让网格服务支持随心所欲的名字,OGSI.NET使用了ISAPI过滤器在请求信息进入IIS请求链的前期就把它拦截了。过滤器重写了请求,所以IIS会把它调度给OGSI.NETASP.NET HttpHandler。这个HttpHandler调度这个请求给OGSI.NET的容器。容器进程拥有一个线程池,每一个IIS请求都会引起一个线程起执行调度器。调度器会决定哪个服务实例可以取得请求同时将线程的执行转移到合适的AppDomain的对象中。


        在AppDomain里面,控制被转移到一个叫做Grid Service WrapperGSW)的对象中。一个GSW包括了一个服务的实例,包括它的方法的实现和它的服务数据。GSW维护着服务所支持的port type的一个列表(包括OGSI指定的由OGSI.NET提供的port type,以及自定义的port type。比如GridService port typeNotificationSouce port type等),另外还有序列化器和逆序列化器,这两个是为了满足服务支持多种消息协议(比如SOAP.NET Remoting)的需要而存在的。GSW执行对每一个特定消息的处理,并逆序列化请求信息,从中得到要调用的方法的名字以及参数,通过请求中的参数还有特定的消息数据(比如SOAP标头数据)来调用方法。当调用返回数据时,GSW再将这些数据序列化成一个二进制array并传回给调度器,调度器再将这个array传给IIS并返回给客户。



    系统元素

        下面,再详细讨论一下OGSI.NET中的几个主要组件:调度器、服务包装器(网格服务和轻量级服务)、Factories以及消息处理器。


    2.1 调度器(Dispatcher


        调度器是在客户端请求与服务实例之间的一个接口,它的主要功能是将请求消息路由到合适的服务实例中并将结果返回给客户端。调度器包含了从GSRGrid Service Reference)到在容器中的AppDomain的映射表。原始的请求被调度到所请求的服务的AppDomainGSW中,GSW会执行请求的工作并将一串字节流返回给调度器,调度器再返回给客户端


        调度器的设计的简明性是经过深思熟虑的了,它能够帮助处理多个并发的请求访问容器,因为它能令请求各自独立,互不干扰。安全同样被加强了,因为调度器并未对进或出的消息进行加工处理,假如它对消息中的类型进行marshall/unmarshall的工作,那么表明它将潜在地运行用户的代码,而这个会令容器处于一种非常危险的境况中。事实上,在处理AppDomain中的所请求的服务实例的消息过程中,只有该实例受到影响。


    2.2 GSWGrid Service Wrapper


        GSW包住了网格服务实例的各种功能单元,每一个在容器中的AppDomain(调度器的AppDomain除外)都有一个GSW,每一个GSW也包装了一个网格服务实例。GSW对于网格服务的作者来说是一个很方便的处理单元,因为它提供了


    *         可插入的,服务特定的消息序列化和逆序列化。


    *         支持插件式的由服务提供的port type,还包括那些并非由服务作者写的port type,比如网格服务特有的port type


    *         用于管理SDEAPI


    *         支持服务安全策略。


        GSW也为调度器提供了一个访问任何一个网格服务实例的接口。GSWProcessRequest方法就是用来从一个网格服务实例本身取得它的WSDL文档,另外,还允许一个实例修改自己的WSDL,比如,更新它的通讯终端)。


        网格服务的作者可以用.NET的特性(Attribute)去修饰他们的服务代码,而这些特性也在运行的时候提供给容器有关服务的信息。另外,容器的配置文件中也提供了更多的有关服务的信息。当GSW在一个AppDomain中被实例化的时候,它将含有对应的服务的程序集载入。配置文件会告诉GSW在容器中注册的哪种序列化/逆序列化的模型是适用于该服务的,服务的类上的特性声明了被服务所支持的port typeGSW指明了所有服务的port type的实例,包括由服务作者写的以及被OGSI规范定义并包含在OGSI.NET中的。服务的SDEservice data element)被GSW初始化,并通过OGSI规范所定义的接口暴露出来。最后,服务的policy由服务的policy特性初始化,每一个服务的请求都会被GSW检查它的policy


    2.3 轻量级服务包装


        GSW由容器的功能所决定,这是为了更好地去处理请求和动态地创建或销毁服务实例。但是容器也可以提供给服务的作者以“服务”,这种服务器端的服务的功能会有一定的限制(比如某些只是维持着某些SDE,象ServiceGroupEntry)。这种服务经常被能够在与一些其它服务配合使用,但在有经常性的跨越AppDomain边界的通讯的时候,会令维持这些轻量级服务在它们各自的AppDomain中的保护机制变得超负荷。


        OGSI.NET提供了第二种服务,叫做“轻量级服务”。它允许实体使用OGSI定义的但有一定限制的功能,而不需要整个容器在下面支持它,也不需要factory服务去创建它。在OGSI.NET中,这种轻量级的服务是被轻量级的服务包装(LWSW)所包住的。轻量级的服务和网格服务很相似,但是有以下约束:


    *         不能创建其它的服务。


    *         当父网格服务或者客户端终止时,其也会终止。或者父网格服务和客户端都可以销毁它。


    *         不需要具备网格服务的可配置性(一个网格服务有服务参数和和全局参数。服务参数用于到服务实例,而全局参数是用于在容器中运行的每一个实例。LWSW没有服务参数,但其在服务器端创建的时候,会使用容器的全局参数)


    2.4 Factories


          Factories是一种创建其他服务实例的服务,这是在OGSI中定义了的网格接口。在OGSI.NET中,Factory服务意味这创建一个新的AppDomain,并在其中创建一个新的GSWGSW会将对应的服务的程序集装载进内存,并实例化一个服务。一个Factory服务使用公开的实例名存储着一个对这个新的AppDomain中的GSW的引用(GSR),这个映射也会被传送到调度器。对象的引用可以看成是一个包装,并可跨应用程序域传送,新的服务实例的引用就是这样从Factory的域传送到调度器的域。


          在容器启动的时候,容器的配置文件会指定由Factory创建的实例的类型。在OGSI.NET中,还有第二种不同的Factory,称为“Meta-Factory”。Meta-Factory接收一个程序集的集合,程序集定义了一个网格服务的类,类中有一个createService方法并有创建服务的参数。Meta-Factory创建一个新的FactoryFactory将程序集中定义的服务实例化,包括自动产生新的服务的WSDL文档。通过以上方式,Meta-Factory可以将在容器启动时未指定的以及尚未在容器中初始化的服务实例部署进容器中。


    2.5 消息处理器


         消息处理器对服务实例输入输出的消息执行消息格式的特定处理过程。OGSI.NET 2.0包含了两个消息处理器,分别用来处理SOAPRemoting的消息格式。当一个服务实例被创建的时候,它的GSW也会为服务所支持的每种消息格式创建消息处理器。当请求信息以字节数组的形式到达调度器的时候,消息处理器会将它逆序列化,这个过程包括创建每一个所需要的参数对象及处理消息头。当请求完成后,或者一个异常被抛出的时候,处理器会序列化这些结果,形成一个字节流。然后交给调度器,并返回给客户端。通过这种方式,调度器处理传输协议,而消息处理器处理消息的协议。消息处理器允许服务作者书写服务的时候,不必关心消息的问题,Marshalling/UnMarshalling和异常都被消息处理器透明地进行了处理。


    (注:OGSI.NETRemoting的方式支持HTTP的二进制数据传输。Remoting消息处理器处理二进知的消息格式,而Microsoft Remoting系统则处理传输。)

      调用服务


        每一个网格服务的实例都提供了一些可以让客户端调用的函数。下面将讨论处理客户请求的过程。


        当一个请求到达IIS WEB服务器的时候,会发生以下的步骤:


    1ISAPI过滤器:一个ISAPI过滤器冲写请求的目的URL,这样请求就可以被OGSI.NET的托管代码中的HttpHandler所处理。


    (注:ISAPI过滤器通过重写请求URL将请求调度给ASP.NET基础架构,这点是必须的。因为IIS根据所请求的页面的扩展名调度请求<比如,所请求的asmx页面会交给ASP.NET来处理>)。为了处理随心所欲的服务名,便使用了ISAPI过滤器。因为请求会在处理的前期被拦截<即在IIS开始调度之前>,假如请求采用了容器所定义的前缀,那么请求将会被拦截,这样才可交给OGSI.NETHttpHandler来处理。)


    2HttpHandler路由:HttpHandler将消息调度出IIS/ASP.NET系统,送往OGSI.NET容器,请求消息被送往容器中的调度器。


    3.调度器寻找网格服务:调度器查找到在调度器的服务表中的请求URL,然后通过URL寻找合适的GSW。调度器得到GSW的句柄,并称它为ProcessRequest方法,这个方法以原始的消息作为参数。


    4.处理消息头:GSW的消息处理器处理原始的消息的消息头,假如是个SOAP消息,那么它将会通过WSE的流水线进行处理。容器会使用消息头的信息来检查调用是否符合服务的安全策略。


    5.取得方法的名称和参数:消息处理器逆序列化消息体,取得客户端所要调用的方法的名称,以及为所调用的参数进行译码的工作。


    6.为方法名取得方法句柄:GSW从它port type数组中找到实现了所指定的方法的port type,然后使用反射取得所需要的方法的句柄。


    7.调用方法:GSW调用所请求的方法并取得结果。


    8.序列化结果:GSW使用消息处理器序列化返回结果或抛出的异常,形成一个字节数组。

    9.将结果返回给客户端:将结果的数组送到调度器,调度器再将其送到HttpHandler,再送到IIS,IIS会结果再传回给客户端。

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