CN102970354A - 基于超资源融合的云计算体系的构造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于超资源融合的云计算体系的构造方法，是将云计算***的构造行为统一为两统一化：***成分的超资源一统、构造操作的超资源融合一统以及融合的语义框架化；所述***成分的超资源一统是指将云计算***的构成成分都统一为超资源；所述构造操作的超资源融合一统是指将云计算***的形成与运行行为都统一视为融合操作，通过组合、复合及集成的融合操作来形成云计算***；所述融合的语义框架化是指将融合操作通过纵横交错的分层抽象，形成多级分层的共性成分，并预制为可共享的标准件，供形成具体的融合操作使用。该方法的显著特点是云操作的形式语义化和过程的纵横交错化，同时可显著提高云计算***的开发效率与产品质量。

Description

基于超资源融合的云计算体系的构造方法

技术领域

本发明涉及计算机软件领域，尤其涉及基于超资源融合的云计算体系的构造方法。

背景技术

云计算是一种典型的“客户-服务”模式。与传统的“客户-服务”模式相比，云计算的显著特点是其服务端构成复杂，服务的形成往往由许多不可预知的独立***自主地协作实现，我们称这种服务端为“透明协作服务端”。一个云模式的***或者设备，其功能的实现应该是基于一个透明协作的服务端。因此，云计算***的开发，关键点都归结到这种透明协作的服务端的开发。

传统的服务端实现技术，主要是分层技术与SOA技术。分层技术一般将服务端分为数据库层与业务逻辑层，而业务逻辑层可以根据需要继续分层。每层可以位于独立的网络节点上，也可以与其他层位于同一节点上，也可以与其它层共享一个进程空间。每层的访问，既可以以服务形式，也可以以调用形式。SOA技术没有严格的分层，***的构造基于服务组合。这实质上相当于多“客户-服务”模式，只是客户与服务没有固定的绑定。

对于云计算，服务端的服务或者其他软件体要求支持多态与变粒度，并且它们之间需要透明的协作，因此，云计算的服务端比传统的客户-服务模式更加复杂。然而，目前的云计算***构造方法，仍然主要沿用或者改造传统的分层技术或者SOA技术。由于云计算重点解决的是资源多态与透明协作，即云计算的关键问题，而分层技术不是解决这类问题的，所以采用分层技术无益于关键问题的解决。SOA技术中的以服务组合为基础的方法，对于云计算关键问题的解决是较为理想的路线，但SOA的服务组合没有框架，没有组合语义，属于无序组合，难以应对复杂的云计算开发。基于企业服务总线ESB的服务组合虽然属于框架化的服务组合，但该框架实质上只是一个服务通信框架，相当于一个面向服务的消息中心，仍然没有组合语义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种面向云计算***的***体系结构及其构造方法，以充分提高云计算***的运行性能、云计算***的软件生产率和软件质量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明基于超资源融合的云计算体系的构造方法，将云计算***的构造行为统一为两统一化：***成分的超资源一统、构造操作的超资源融合一统以及融合的语义框架化；所述***成分的超资源一统是指将云计算***的构成成分都统一为超资源；所述构造操作的超资源融合一统是指将云计算***的形成与运行行为，都统一视为融合操作，通过组合、复合及集成的融合操作来形成云计算***，并且实现云计算***的功能；所述融合的语义框架化是指将融合操作通过纵横交错的分层抽象，形成多级分层的共性成分，并预制为可共享的标准件，供形成具体的融合操作使用。

优选的，融合过程的形式为超资源图，所述超资源图包括节点和有向边，节点表示超资源，有向边表示资源关联的二部多重图，一个超资源节点的向下关联的节点是生成该超资源节点的源节点。

优选的，所述的超资源的基本结构为VR、ATTR、SEMA以及DONOR组成的一个四元组，其中，VR为资源实体或虚拟实体，ATTR为资源属性，SEMA为资源的语义，DONOR为资源的功能供体。

优选的，超资源中的DONOR一方面监听其向上关联的节点的服务请求，并受理请求，将所请求的服务作为服务的属性返回；一方面监听其向下关联的节点状态，当其发生变化时，按照节点的构造逻辑更新节点。

优选的，所述的超资源节点的构造逻辑分为三层：微引擎层、传动层与终端层，这种三层架构的中心是微引擎Engine、传动器Transmission和终端器Terminal。

优选的，所述微引擎层由多个微引擎组成，每个微引擎实现一个功能集合，以“服务”的形式工作，所述微引擎是指轻量级的引擎，它们不像其他引擎那样运行在独立的进程空间，而可以运行在同一进程空间，实现紧凑的交互与集成。

优选的，所述微引擎的包括资源感知引擎、数据集成引擎、数据同步引擎、数据转化引擎、数据交互引擎、数据交换引擎以及数据更新反射引擎。

优选的，所述传动层为引擎的传动机构，由多个传动器组成，起到引擎功能的传递与转化作用，主要负责引擎功能的调用并组合，形成可直接服务于终端器的功能。

优选的，所述的终端层为终端器的集合，每个终端器是一个可为上层应用或者用户直接使用的功能的集合。

本发明与现有的云计算***构造方法相比，具有如下优点：

1、本发明可以显著提高***开发效率:本发明给出的***构造方法是基于超资源的融合，将云计算***构造看作是支持形式语义的超资源融合，而超资源可以是较大的***构件，故构造***的效率将显著提高。

2、本发明可以显著改进云计算软件质量：针对传统开发的缺乏形式语义支持，本发明方法支持形式语义的融合，可以应对复杂的云计算开发，改进云计算软件质量。

附图说明

图1是本发明超资源图的示意图；

图2是本发明云制造建模示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例以物控网体系作进一步描述，物控网主要实现资源的管理层面的连接和静态的组合、集成与交互，以及资源的管理。我们这里，物控网的基本体系基于我们提出的“格件”中的“纵向融合”体系，也称“基于ETT模式的融合体系”。

该体系将物控网看做是经基于ETT（Engine-Transmission-Terminal)模式的资源融合形成的网络。如图1所示，融合的过程是一个节点表示“超资源”、边表示资源关联的二部多重图，我们称为“超资源图”。其中，每个超资源节点代表的所有各级关联超资源的融合体，其结构可以表述为：

超资源=资源实体或虚拟实体+资源属性、结构与语义+资源的操作行为实体+资源的管理行为实体；

融合的进行基于ETT模式，重点实现的是独立分布的超资源的连接、组合、集成、通信（信息交换与信息传递）、数据采集、数据更新等。

一个超资源节点可以通过两种链接方式与其他超资源节点链接：

实链接：节点A到节点B的实链接（称为A下链B），表示节点A是节点B的管理者。管理者对被管理者除了具有访问权外，还有管理权。管理权主要包括对被管理者进行各种策略（行为策略、安全保密策略、访问策略、计费策略等）配置与修改、故障与恢复管理、加入与撤离管理等。每个节点至多可以由一个管理者，因此，实链接构成一棵多叉树。

虚链接：节点A到节点B的虚链接（称为A下访B），表示节点A被授予对节点B的访问权。授权的方式是节点A向B的管理者父亲提出。

ETT模式是我们提出的一种面向可动态扩展的与插件化的通用平台架构与计算模式，通过微引擎、传动器和终端的的动态***，实现平台的可扩展和动态可扩展。这种架构的中心是微引擎(Engine)、传动器（Transmission）和终端器（Terminal），所以我们称其为ETT（Engine-Transmission-Terminal)。

ETT模式的***主要有三大层构成：

微引擎层：由多个软件微引擎组成。每个微引擎实现一个功能集合，以“服务”的形式工作。这里，微引擎是指轻量级的引擎，它们不像其他引擎那样运行在独立的进程空间，而可以运行在同一进程空间，实现紧凑的交互与集成。

具体到物控网，微引擎的包括资源的感知引擎、获取引擎、组合引擎、集成引擎、通信引擎、信息转换引擎、信息更新发射引擎、管理引擎等。

传动层：为引擎的传动机构，由多个传动器组成，起到引擎功能的组合、传递与转化作用，主要负责引擎功能的调用并组合，形成可直接服务于终端器的功能。

终端层：为终端器的集合。每个终端器，是一个可为上层应用或者用户直接使用的功能的集合，包括实体类终端、服务类终端、控制类终端。实体类终端是数据实体，用户可以通过超资源驱动器访问；服务类终端代表过程性功能，用户通过消息接口与服务类终端交互；控制类终端是超资源的控制模板，用户通过消息接口可以操作控制模板。

具体到物控网，终端层主要包括各类云端接入器，向上监听父节点的服务请求，并通过传动层与引擎层实施具体的服务功能，最后将结果提交到父节点。

ETT模式正像MVC模式一样，也是给出了一种的新的问题解决模式，也可以看作是一种新的局部的问题解决模式。

实施例2

本实施例以融合网形成体系作进一步详细说明，在云制造***中，融合网代表的是基于物控网的具体的云制造应用***，由专门提供的可视化建模工具构建。

融合网的建模，采用我们的格件技术（基于形式领域融合的计算模型）中的“横向融合”（即场融合）技术（如图2所示）。

场融合模型是基于资源融合的结构可扩展的软件开发框架，属于广义数据流处理框架，它将应用***看作是通过将资源进行融合而形成的。融合是通过框架进行的，框架是由提供数据通路的数据“管道”和加工、处理和控制数据的数据“站点”构成，框架的具体化是通过对站点和管道的“扩展”而进行的。这里的管道和站点统称“融合器”。在格件体系中也称为“格具”，是框架支撑部件。横向融合加工处理的对象是广义的数据流，可以是数据、本体、对象、代码等。

横向融合在横向“融合引擎”控制下进行。融合器有服务器、处理器、库所、管道、传感器、广播器、接收器、开关、I/O适配器等9大类。

服务器：为处于运行态的软件体的抽象，是软件服务器，实现特定的处理功能。它的输入与输出都是管道，实现的是对管道数据的加工、处理。服务器也可以通过适配器与FuseGrid（我们的网格计划）节点连接，以实现更为复杂的处理。

服务器一般由用户根据具体的需求在***“基”服务器的基础上进行定制。***可以提供某些公用的服务器，如对多个管道的合并、分解等。特别是，如果设置基本的算术运算和逻辑运算服务器，再结合开关、管道等，则对“计算”具有完备性。

处理器：为代码执行器的抽象，它可以执行某些既定规范的代码，例如，计算机CPU、Java虚拟机JVM和Prolog解释器等就是典型的处理器的例子。处理器用在xDFF中可以实现“主动”计算结构。

库所：持久的内部存储区，缓冲来自其他融合器的数据，具有共享特性。

管道：用于连接其他融合器，用作数据通道，是数据流的抽象。这里，数据是广泛的数据，可以包括计算机程序。

传感器：用于捕获事件，并报告其它融合器。传感器一般寄生在其他融合器中，起到为融合器通风报信的作用。

广播器：用于按照频道广播信息，一般寄生在其他融合器上。频道代表数据标识、数据结构。广播器广播的信息由“接收器”接收。

接收器：用于按照频道接收来自“广播器”的信息，一般寄生在其他融合器上。频道代表数据标识、数据结构。广播器与接收器联合起来实现多路信息的广播与接收。

开关：用作数据流的导向器（开关），控制数据流的流向。开关直接连接管道，控制管道的接通与关闭。开关由逻辑表达式或逻辑程序控制。开关分两大类：选择开关和分配开关。

选择开关：为多选一，输入为多项，开关从这多项中选择一项输出；

分配开关：为一到多，一项输入，多项选择输出，开关负责按条件将输入项输出到某一输出项；

I/O适配器：专用于外部接口的融合器，外部***通过该类融合器与本平台交互。

该类融合器的状态也可以被传感器捕获，以使其他融合器可以感知该类融合器。同样，该类融合器也可以嵌入到传感器，实现事件驱动。

I/O适配器器分多种，一般由用户根据具体情况定制。例如，常见的I/O适配器有：

记录集视图适配器：分快照型、热连接型、只读型、读写型等。可以包括各种数据库（如各种Server型关系数据库、文件型数据库等）、各种支持记录的文件等。

XML适配器：连接XML数据源。

文件适配器：连接OS文件，将特定OS文件的读写转化为***标准读写，实现对异构***文件的读写，也实现网格文件。

消息适配器：连接某些消息***。

服务适配器：连接具有标准服务规范的服务，如Web Services、EJB、DCOM、CORBA、Sockets等。

FuseGrid适配器：专门应来连接我们的资源融合网格FuseGrid，实现纵横连接。这种情况下，该类融合器代表了它所属的xDFF***，成为FuseGrid节点，充当服务类资源――服务格。

DataHub的虚拟视图：直接连接本***的虚拟视图，构成多级数据集散。

每类具体的融合器相当于一个标准化的处理器，即核，所以，该模型也可看作是基于异构多核的融合模型。

由于这些融合器是标准化的，所以用户一般可以直接使用他们构成资源融合流程，也可以按照规范“扩展”这些融合器后再使用，这样就支持结构扩展的***建模。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于超资源融合的云计算体系的构造方法，其特征在于，将云计算***的构造行为统一为两统一化：***成分的超资源一统、构造操作的超资源融合一统以及融合的语义框架化；所述***成分的超资源一统是指将云计算***的构成成分都统一为超资源；所述构造操作的超资源融合一统是指将云计算***的形成与运行行为都统一视为融合操作，通过组合、复合及集成的融合操作来形成云计算***，并且实现云计算***的功能；所述融合的语义框架化是指将融合操作通过纵横交错的分层抽象，形成多级分层的共性成分，并预制为可共享的标准件，供形成具体的融合操作使用。

2.根据权利要求1所述基于超资源融合的云计算体系的构造方法，其特征在于，融合过程的形式为超资源图，所述超资源图包括节点和有向边，节点表示超资源，有向边表示资源关联的二部多重图，一个超资源节点的向下关联的节点是生成该超资源节点的源节点。

3.根据权利要求1所述基于超资源融合的云计算体系的构造方法，其特征在于，所述的超资源的基本结构为VR、ATTR、SEMA以及DONOR组成的一个四元组，其中，VR为资源实体或虚拟实体，ATTR为资源属性，SEMA为资源的语义，DONOR为资源的功能供体。

4.根据权利要求3所述基于超资源融合的云计算体系的构造方法，器特征在于，超资源中的DONOR一方面监听其向上关联的节点的服务请求，并受理请求，将所请求的服务作为服务的属性返回；一方面监听其向下关联的节点状态，当其发生变化时，按照节点的构造逻辑更新节点。

5.根据权利要求1所述基于超资源融合的云计算体系的构造方法，其特征在于，所述的超资源节点的构造逻辑分为三层：微引擎层、传动层与终端层，这种三层架构的中心是微引擎Engine、传动器Transmission和终端器Terminal。

6.根据权利要求5所述基于超资源融合的云计算体系的构造方法，其特征在于，所述微引擎层由多个微引擎组成，每个微引擎实现一个功能集合，以“服务”的形式工作，所述微引擎是指轻量级的引擎，它们不像其他引擎那样运行在独立的进程空间，而可以运行在同一进程空间，实现紧凑的交互与集成。

7.根据权利要求6所述基于超资源融合的云计算体系的构造方法，其特征在于，所述微引擎的包括资源感知引擎、数据集成引擎、数据同步引擎、数据转化引擎、数据交互引擎、数据交换引擎以及数据更新反射引擎。

8.根据权利要求5所述基于超资源融合的云计算体系的构造方法，其特征在于，所述传动层为引擎的传动机构，由多个传动器组成，起到引擎功能的传递与转化作用，主要负责引擎功能的调用并组合，形成可直接服务于终端器的功能。

9.根据权利要求5所述基于超资源融合的云计算体系的构造方法，其特征在于，所述的终端层为终端器的集合，每个终端器是一个可为上层应用或者用户直接使用的功能的集合。