1、中国海洋大学硕士学位论文基于网格的海洋环境信息可视化服务技术研究姓名：黄鑫申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术导教师：秦勃20090601Technology Study of Ocean Evironmental Information Visualization Based on Grid ServiceAbstractThe ocean is an important treasure-house of energy and resource. China is a major maritime country. The social and economic development
2、is depended on the ocean more and more. As a strategy of science and technology development, the “Digital Ocean“ has been put into the “11th Five-year Plan“ and the state ocean science and technology development project, by China government for the 21st Ocean Century. The “Digital Ocean“ is proposed
3、 with the “Digital Earth，. It is an information system composed of large ocean data with multi-resolutions and various types, and also many analysis algorithms and models.Grid technique has gradually become hot research in the computer field in recent years. Its purpose is to building dynamic virtua
4、l system in distributed, heterogeneous and autonomic grid resource environment. And in its internal autonomy to achieve cross-domain resource-sharing and resources-cooperation to effectively meet the complex application-oriented Internet on large-scale computing power and massive data-processing req
5、uirements. Grid has many advantages, so it is characterized as the third generation of the internet after traditional internet and the web.The work in this paper is an important part of the “863“ Project “Study on Grid based on ocean environment data sharing and information service“ (No. 2006AA09Z13
6、9). The following are the main works.1，Realized data sharing of the ocean environment informationIn this paper, based on analyzing the specialties of ocean environment information data, we realized a data sharing system, which realized a unified data access on the heterogeneous and distributed ocean
7、 environment data resources. IVAnd the data sharing system is constructed with GT4 (Globus Toolkit 4) and OGSA-DAI (Open Grid Service Architecture Data Access and Integration).Ill2, Based on Grid technology, realized data parallel visualization of the ocean environment informationIn this paper, grid
8、 platform implement parallel visualization of large-scale data sets by develops visualization service based on Globus Toolkit 4.0. Parallel visualization methods were applied to the grid platform, and large-scale of visualization mission was divided into a number of sub-mission which can be stand-al
9、one deal with.Keywords: Ocean; Grid; Data sharing; Visualization; OGSA-DAI独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 _(注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:签字日期：年 结构层：构造层由各种物理资源构成，包括存储资源、计算资源、数据
10、 各种资源 比如计算机，存储 网络，仿感器等工爲与应用锋?等资源与服务 的安全访问基于网格的海洋环境信息可视化服务技术研究12库、网络资源等，它的基本功能是控制和管理局部资源，向上提供访问 这些资源的接口。连接层：连接层实现构造层资源间的通信、数据交换，定义核心的通信 和认证协议。资源层：资源层建立在连接层的通信与认证协议之上，提供数据访问、 计算机访问、状态与性能信息访问等服务。考虑的是单个局部咨源。全基于网格的海洋环境信息可视化服务技术研究13局状态和跨越分布资源集合的原子操作由汇聚层考虑。汇聚层：汇聚层的主要功能是协调多种”资源的协同完成任务。汇聚 层在资源基础上，实现更高级的应用。汇聚
11、层可分为通用的汇聚层和面 向特定问题的汇聚层。应用层：应用层是在虚拟组织环境中存在的，应用可根据上一层上定义 的服务来构造，可以调用资源层的服务，也可以调用汇聚层的服务，满 足应用需求。协议是五层沙漏结构中的核心部分，每一层与其它层之间都通过定义好的接 口进行互操作，五层沙漏结构还针对每一层提供API和SDK，将每一层实现的 功能和服务方便的提供给其他层或者是上层的网格应用使用，从而帮助人们方 便、快速的构建网格系统，实现虚拟组织之间的资源共享。 (2)开放网格体系 结构OGSA开放网格服务体系结构OGSA是用于建立面向服务的下一代网格系统的标 准，是GGF 制定的重要 标准建 议，是继五层沙
12、漏结构之后最重要、最新的一种网 格体系结构。它是在原来 “五层沙漏结构”的基 础上，结合最新的Web Service 技术提出来的。从层次结构上，OGSA架构从下到上可分4层如图2-2所示：资源层、Web 服务层、基于OGSA架构的服 务层、网格应用程序层。OGSA Ensibied ServersOOSA Enabled StogcOGSA Enabled Network基于网格的海洋环境信息可视化服务技术研究14图2-2 OGSA体系架构 资源层：资源的概念是网格计算的中心部分，构成网格能力的资源包括 物理资源和逻辑资源。物理资源包括服务器、存储器和网络；逻辑资源Applic&iions基
13、于网格的海洋环境信息可视化服务技术研究位于物理资源之上，它们通过虚拟化和聚合物理层的资源来提供额外的 功能。 Web服务:OGSA 架构第2层是Web 服务层,它包括Web服务和OGSI。OGSA有一条重要的原则：所有网格资源都被建模为服务。OGSI规范 定义了网格服务并建立在标准Web服务技术之上，它利用XML与Web 服务描述语言(WSDL )，为 所有网格资源指定标准的接口、行为与交互。 OGSI进一步扩展了 Web服务的定义，提供了动态的、有状态的和可管 理的Web服务的能力，这些是在对网格资源进行建模时都是必需的。 基于OGSA 架构的网格服 务层：Web服务及其OGSI扩 展为上层
14、提供了 基础设施 一 基于架构的网格服务。GGF目前正在致力于在诸如程序 执行、数据服务和核心服务等领域中定义基于网格架构的服务。随着这 些新架构的服务开始出现，OGSA将变成更加有用的面向服务的架构 (SOA)。网格应用程序层：随着时间的推移，一组丰富的基于网格架构的服务不 断被开发出来，使用一个或多个基于网格架构的服务的新网格应用程序 不断出 现。比较有代表性的开 发工具有CoG kits、MPICHG2. Condor-G、MyProxy等，这些应用程序拘成了 OGSA架构的第4层。 OGSA己经被广泛的接受为网格的标准框架，得到了众多科研机构、网格学术 团体、以及商业性机构和最终用户的支持和认可。目前这一体系结构已成为网格 开发的默认标准。2.3网格服务基于网格的海洋环境信息可视化服务技术研究2.3.1网格服务的概念Web Service提供了一种基于服务的框架 结构，但Web Service面对的一般都 是永久服务，而在网格应用环境中，大量的是临时性的短暂服务，比如一个计算 任务的执行等。考虑到网格环境的具体特点，OGSA 在原来web Service服务概念 的基础上，提出了 “网格服务(Grid Service)”的概念，用于解决服 务发现、动态服务创建、服各牛命周期管理等与临时服各有关的问题。
