维普资讯 http://www.cqvip.com ＱＱ Ｑ：丝 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎＯＩＯｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ 数据网格问题浅析 邓冰吴东锋 科教平台 （湖南总队 湖南长沙 ４１０００８） 摘要：本文从网格的产生入手，较简单的介绍了网格的产生与发展，具体介绍了数据网格的各种服务与关键技术。对国内外数据网格 研究的现状进行了简要的评述。 关键词：数据网格 网格 元数据、存储资源代理 中图分类号：Ｎ６４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３ ０５３４（２００７）０８（ａ）一０２０４—０２ １网格的发展 传统因特网实现了计算机硬件的连通， 控制信息作为元数据存储，并用于对资源访问 的控制，以及对系统实体的相关信息和应用相 自领域的元数据的描述进行了详细规定；另一 方面，采用ＸＭＬ语言对应用元数据进行描 Ｗｅｂ实现了网页的连通，而网格则实现了互连 关数据的加密。 网上所有资源的全面连通，包括计算资源、 ２．６调度 存储资源．软件资源、信息资源、知识资 该服务提供与外部调度系统的接口，如： 源等。 ＮＱＥ（ｎｅｔｗｏｒｋ ｑｕｅｕｅｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ），ＮＷＳ 因为网格资源是分布的，它所涉及的资源 （ｎｅｔｗｏｒｋｗｅａｔｈｅｒ ｓｅｒｖｉｃｅ）等。利用这些系 类型相当复杂，规模大，跨越的地理范围较广， 统进行内部决策，如：进行用户资源请求与可 所以网格的计算一定是分布式计算而不是集 用资源的匹配，决定将一个特定的数据集存储 中式计算。网格资源虽然是分布的，但它们 在哪个特定的位置等．另外，还可以利用这 却可以充分共享，共享是网格的目的，没有共 些系统进行动态信息收集。 享就没有网格。解决分布式资源的共享问题 ２．７方法执行 是网格的核心内容。网格可以是国际网格、 该服务提供与执行环境的接口，如： 国家网格、也可以是地区性的网格、企事业 Ｕｎｉｘ，ＣＯＲＢＡ，Ｇｌｏｂｕｓ等，使得某些简单或复 内部网格或家庭网格、个人网格等。 杂的方法得以执行。 ２数据网格的各种服务 ３数据网格的关键技术 ２．１目录服务 数据网格在网格基本功能的基础上扩充 该服务实现了元数据目录并提供访问 数据管理功能，提供与信息有关的各种服务， ＡＰＩ．通过ＡＰＩ可以插入、更新、删除、查 其最核心的关键技术是元数据目录和存储资 询目录中的数据。它为元数据目录提供统一 源代理。 的逻辑视图，实际的元数据目录可以是多个异 ３．１元数据目录 构的、分布式的、复制的目录。另外，它还 为了实现命名的透明性，网格需要有效管 能够有效实现系统级元数据与应用元数据的 理数量繁多的名字和属性，以及它们之间的关 无缝集成。 系；为了实现定位的透明性，网格需要有效管 ２．２注册与发布 理数据集的定位信息；为了实现协议的透明 服务支持新实体的注册和利用元数据目 性，网格需要有效管理数据资源的有关信息。 录进行元数据及相关数据的发布。可以利用 实际上，这些信息就是用于描述资源、方 注册服务来记录已注册实体间的相互约束和 法、数据集和用户的元数据。概括地说，元 相互联系，这些信息可以用于完整性约束，并 数据目录为用户身份认证、数据定位、访问 为信息发现提供支持。另外，可以利用发布 控制、数据复制等提供支持。元数据可以分 服务来控制对元数据及其它数据的访问级 为系统元数据、副本元数据和应用元数据。 别。 系统元数据主要是关于网格自身结构的信息， ２．３信息发现 比如，网络互联情况、存储系统的容量和使 该服务为支持信息发现提供必要的工 用策略等。副本元数据主要是关于数据副本 具。 的信息，比如，文件与具体存储系统之间的映 ２．４存储资源代理服务 射信息。应用元数据主要是关于与具体应用 该服务提供存储资源代理，用于将存储、 相关的文件的逻辑结构或语义的信息，比如， 检索数据集等高层用户的请求映射为异构分 数据的内容和结构、获取数据的必要条件 布式存储环境中的底层存储操作，并能够有效 等。 管理数据副本。存储资源代理利用存储在元 元数据的管理包括元数据的命名、发布 数据目录中的信息来实现这一功能。存储资 和访问，并为用户提供统一的访问接口。网 源代理为不同的数据存储系统提供Ｉ／Ｏ接 格中的所有元数据构成元数据目录。在元数 口，如：数据库系统、档案存储系统、文件 据目录中，应该尽量采用统一的结构来描述元 系统等。 数据，这对于应用元数据而言比较困难，主要 ２ ５身份认证与访问控制 是因为不同应用的元数据之间的差别比较 该服务维护用于用户身份认证、服务问 大。目前，关于应用元数据的描述主要有两 相互认证、资源访问控制等的元数据。访问 条途径：一方面，有关应用领域的科学家对各 ２０４科技咨询导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ 述。 随着应用的不断发展，网格也在不断发 展，元数据在不断增多，其结构也１３趋复杂。 为了保证在网格规模不断扩大的情况下，仍然 提供高效的元数据服务，元数据目录应该采用 具有良好可扩展性的层次式分布式结构，这需 要一套合理的管理机制。 ３．２存储资源代理 众所周知，网格中的数据位于广域范围内 分布的异构存储设备（数据库、文件系统或 档案库）上，为了提高数据访问的效率，在网格 范围内建立多个数据副本（ｒｅｐｌｉｃａ），从而实现 数据的就近访问。存储资源代理是网格中的 数据管理核心。存储资源代理是为高层应用 访问分布的异构存储资源和数据副本提供统 一接口的中间件。存储资源代理利用元数据 目录为用户提供面向集合（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｒｉｅｎｔｅｄ） 的数据视图，在物理上，同一集合中的数据可 能分布在异构的存储系统中。用户利用存储 资源代理提供的ＡＰＩ提出数据访问请求，存储 资源代理利用元数据Ｅｌ录中的信息进行协议 转换，并将转换后的数据访问请求发向不同的 存储系统（数据库、文件系统或档案库），从而 实现对异构存储资源的统一访问。 在系统功能方面，存储资源代理可以划分 为：数据副本管理器、数据移动器、数据访 问器、数据定位器和缓冲区等几个部分。数 据副本管理器主要负责管理数据副本和维护 数据副本的一致性，它通过数据定位器确定数 据或其副本的物理位置，通过数据移动器实现 对数据及其副本的访问和一致性维护。数据 移动器主要负责数据在不同存储资源之间的 移动，通过数据定位器确定数据的物理位置， 通过数据访问器实现对数据的访问。数据访 问器主要负责与具体的存储设备和其它的存 储资源代理联系，实现数据访问。数据定位 器利用元数据目录获取有关数据的各种信息， 从而实现数据定位。缓冲区的主要目标是提 高数据访问的效率。为了实现存储资源代理 对各种存储资源的数据访问，需要为不同的存 储资源设计转换器，实现数据访问接口的转 换。 ４数据网格发展状况 当今世界对网格技术、网格计算最感兴 趣的国家是美国，美国用于网格技术基础 维普资讯 http://www.cqvip.com Ｚ Ｑ： Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎ￣Ｈｅｒａｌｄ 科教平台 论数学思维教育与创造能力的培养 李晨阳 （中国民航大学研究生部 天津 ３００３００） 摘 要：“数字是思维的体操”。在分析数学思维在培养创造力中的功能基础上，从创造意识、创造品质、创造技法三个方面分 析了数学思维对创造能力培养的影响，从符号思维、对偶性思维、反例思维、函数思维四个角度提出了在数字教学中利用数学思维方 式提高创造能力的具体对策。 关键词：数学思维 创造能力 培养 中图分类号：Ｇ６２３．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—０５３４（２ｏ０７）０８（ａ）一０２０５—０２ 随着人们对数学作用的研究，数学的作 精神、思想、方法等则是数学思维活动的结 维活动木身的范围，进一步深入到数学思维 活动升华的更高层次，数学思维品质己经迁 用已呈现多元化。数学对于创造能力培养具 晶，是数学思维的宏观概括。有重要作用：由于数学的研究对象并不一定具 今日的数学兼有科学和技术的品质。因 移到文化道德、思想修养、智育美育等人文 有明显的直观背景，而是各种可能的量化模 此，在本文中谈数学、数学思维的功能，自 素质范畴。式，这也就为人们创造性才能的充分发挥提 然包括数学知识与思维方式、方法本身的直 ｄ数学教学能力。 供了最为理想的场所。ｌ１ ５１ １数学思维在培养创造力中的功能 数学思维是人们在数学活动中的思想或 心理的过程与表现。它是通过对数学问题的 重视数学思维的训练与开发，是数学的 产生的迁移功能，这种功能应是以下几个方 基木功能之一。数学教学的目标之一，也就 是形成的数学思维。 面： 接功能，同时也具有数学、数学思维活动所 ａ计算机和科技应用功能。 ｂ数学思想方法功能。 ２数学思维对创造能力的影响 创造能力主要包括创造意识、创造品 质、创造技法。因此本文将逐一论述数学思 提出、分析、解决、应用和推广等一系列 工作，以获得对数学对象的本质和规律性的 这是指数学思维活动给人们带来的较高 层次的数学意识与数学观念，或者说形成一 认识过程。数学思维与数学知识具有密不可 个数学头脑、掌握某些数学思维的方式与方 维对创造意识、创造品质、创造技法的影 响。 分互为依赖的关系。数学思维是一种内隐的 法，形成数学思维的能力。 心智活动，而数学知识是这种活动的外显结 果。平时提到的数学意识，观念以及数学的 ｃ文化教育功能。 这种功能是指己经超越了数学与数学思 ２．１数学思维对创造意识的影响 创造意识就是创造个体产生创造行为的 研究经费已达５亿美元，美方已投入精力 们认识到市场经济的商场已成为战场，谁掌握 参考文献 规划实施的“全球信息网格”将于２０２０年 战场上的主动权，谁就是胜利者。这一转变 【ｌ】曹来发，贾成科．世界各国网格建设展望．完成。美国海军和海军陆战队已启动了一个 的背景是如今的公司必须能够应对客户和市 华北电力设计院． 耗资１６０亿美元的网格项目于２０１３年实施完 场需求的变化，对客户的需求做出即时反应， 【２】晓亮．欧洲未来的网格计划．高性能计算技 毕，美国ＩＢＭ公司最近宣布投入１００亿美元完 对快速度变化的经济环境做出响应，这样才能 术． Ｊ杨广文．网格三层框架：数据、信息、知 善“美国ＩＢＭ网格计算中心”，美国微软公 在竞争中取得先机。今天的公司必须具备业 【３司于２００１年投入４３亿美元、２００２年投入５２ 务上的随需应变的手段，构建足够强大、灵 识．清华大学． 亿美元，２ ００ ３年又投人若干亿美元试图在 活，可伸缩的计算基础构架来应对迅速增加 【４Ｊ红字，张戈．浅述网格技术的发展．南阳 ２００５年推出网格操作系统和网格用户界面。 的网络流量和使用量，这就需要建立一个网格 理工学院． ５Ｊ胡沐隽．网格计算技术综述．中国地质大学． ２００３年由美国费米国家加速器实验室和阿贡 来动态地重新分配计算机资源，以便在机构内 【如美国ＩＢＭ网格计算中 【６】吴豪，曾国荪，张季平．数据网格关键技术 国家实验室联合全球科学家一起全力打造 跨部门共享这些资源，“国际数据网格”，２００４年美国ＩＢＭ公司将 心已向客户提供全套的计算能力、存储能 在亚洲设立网格计算中心、商业化网格计算 力、任务与工作流管理软件以及数据管理软 中心等。 术是今后ｌ０年内最重要的信息技术，网格技术 我们中国也早在２００２年初就认为网格技 里之外的网格计算中心的超级计算机、如同 分析．国家高性能计算机工程技术中心同 济分中心． 关键技术研究．国防科学技术大学． 件等服务，用户通过虚拟专用网络使用远隔千 【７】王意洁，肖侬，任浩，卢锡城．数据网格及其 用电、用水一样迅速获取计算资源。这一示 的发展会导致网络、操作系统，用户界面的 范优越性引来了气象预报、药品设计、石油 深刻变革，在网格技术、高性能计算机领域， 勘探、舰船设计、航空航天、商业应用等 它们已成为ＩＢＭ网格计算中心的 中科院计算所曙光公司已成为领头雁。２００２ 用户的青睐，年上半年，曙光公司已把网格的研究列为项 回头客。 目，做了前瞻性的工作，确认网格计算技术会 引发一场互联网的大发展。网格技术会把网 的处理器、存储器整合起来。今天的中国网 格已步入良性发展轨道，如国家网格、城市 网格，地区性网格、局域网网格相继启动， 从社会发展到国防建设，从地球科学、 高能物理学，分子科学、神经系统科学、医 各领域明确提出了分布式异构环境下的海量 信息高效复杂处理的应用需求，迫切需要加强 络计算资源整合起来，把联网的无数台计算机 学、生物学等学科到作战指挥，战场仿真， 网格的数据管理能力，因此，针对应用需求开 同理网格计算也可用于智能交通，城市应急 展数据网格关键技术的研究迫在眉睫，这对各 系统、远程医疗、企业管理等诸多方面。 目前中国由计划经济转变为市场经济，人 领域的发展将起到极大的推动作用。 科技咨询导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ ２０５
