级别： 中级 Abel W. Lin (awlin@ncmir.ucsd.edu), 软件架构师, National Center for Microscopy and Imaging Research
2005 年 12 月 19 日 “构建统一的网格，第 1 部分” 讨论了 “启用网格” 对于端到端的过程来说意味着什么，并且介绍了在 National Center for Microscopy and Imaging Research (NCMIR) 开发的 Telescience Project 中的基于网格的系统架构。在本文中，我们将介绍网格界面的问题。我们将介绍为什么网格界面对于端到端的过程来说非常重要，以及为什么使用 portlet 可以为 NCMIR 的网格项目提供更加丰富的网格用户环境。
目前 IT 基础设施的特点之一是可以存放并处理大量的信息和数据。处理和管理大量信息（并从这些数据制定决策）的能力曾经是只有那些可以访问大型的超级计算机的少数特权用户才有的能力。现在，网格计算已经将这个领域的门槛极大地降低了，让每个人都可以访问（或创建）具有大型计算能力的资源。然而，底层网格基础设施的开发和部署正在朝着为终端用户扩展访问能力的方向发展。为了能够在端到端的过程中最大化利用网格的能力，网格必须能够透明地嵌入到特定用户的自然工作过程中。
为什么网格界面对于端到端的过程来说非常重要？
网格门户的经典原理是网格技术通常都很难学习和使用，因此一个简单的、直观的 Web 界面可以为用户提供启动不同应用程序的方法。在统一的网格中，例如在 “构建统一网格，第 1 部分” 中介绍的网格，有一个简单、直观的 Web 界面就非常重要，但是统一的网格需要的不仅仅是一个简化的网格界面。它还需要采用一种透明的方法将网格功能集成到现有的应用程序界面环境中。这种对网格进行的透明集成就是统一网格界面的特点。
网格界面需要的不仅仅是单选按钮和复选框
第一代网格（及其超级计算中心的前身）的用户案例模型与航空领域中使用的 hub-and-spoke 模型非常类似。用户数据环境被当作是 “hub”，在每个步骤上，用户（及其数据）都会在使用这些计算资源的国家之间来回进行路由，并需要记录到一个 “spoke”（或虚拟组织）中。最初的实现对于终端用户来说并不理想，因为它们通常都需要具有使用命令行界面的能力。不久之后，登录机制被集成到网格门户中。然后，用户不再需要通过一个命令行提示符进行登录了，而是被定向到一个 Web 页面上。然而，这些第一代的网格门户只是简单地使用单选按钮和复选框来替换了复杂的命令行参数和语法。尽管这是一种简化语法界面的简单方法，但是这对于将网格集成到用户的自然工作流过程来说并没有太大的帮助。
图 1. 第一代的网格门户界面
在 “构建统一网格，第 1 部分” 中，我们讨论了一个统一的网格，它让我们不但可以更快地对更多数据进行计算，而且可以改变使用数据的整个过程。构建统一网格的挑战会涉及整个架构的各个方面。作为统一网格需求的一部分，下一代的门户界面必须能够更精确地反映终端用户的应用程序环境的自然工作流程。这种环境可以更近似地反映为一个点到点 的流程图，其中数据和信息可以在外部应用程序之间自由流动，而不是在每个步骤之后都返回一个 hub。这非常简单，不需要网格门户，只用应用程序门户就可以了。
Portlets 和 JSR168
并不奇怪，门户已经成为应用程序和信息发送的统治者。业界领先的分析家推崇将门户作为提供访问权限的机制，并可以与相关信息、应用程序、业务过程和人力资源进行交互，这可以通过以一种高度个人化的方式来选择目标用户而实现。根据分析家的说法，企业门户已经成为全球 2000 个企业最渴望获得的用户界面，并且已经被列为 CIO 所关注的最重要的 10 个领域之一。
然而，直到最近，门户工具依然限制了应用程序门户的创造力和效用。这些工具通常都是在定制开发的应用程序组件中进行开发的，通常是基于 Sun Microsystems 公司的 Java™ 2 Platform Enterprise Edition（J2EE）Web 应用程序模型。在门户开发的早期，很少会关注组件的交互性或重用性，因为所开发或定制的门户 API 通常都仅仅局限于一个门户框架。另外，由于应用程序门户是一个新兴的概念，人们还没太关注如何管理一个一致的表示层，以及如何管理大型的过程（通常会封装一个特定的应用程序）。
最近，人们制定了两个重要的标准来解决门户的可移植开发问题，它们是 Web Services for Remote Portlets Specification（WSRP）和 Java Specification Request 168 Portlet Specification（JSR168）。WSRP 与编程语言和平台无关，它定义了一些 Web Services Description Language（WSDL）接口和用来表示面向 Web 服务的语义。JSR168 定义了一个标准的 Java 门户 API、一个门户容器以及 API 与这个容器之间的约定。这两个标准以及一些新的健壮的门户框架项目（例如 GridSphere Project）已经开始了开发统一网格界面的工作。采用这些标准之后，portlets 就成为了表示门户环境最重要的领域。支持 portlets 的供应商的数量（以及开放源码项目的个数）就是很好的证据。其中包括 IBM WebSphere®、Sun ONE Portal Server、Oracle 9iAS、Jetspeed 和 GridSphere 项目。
以应用程序为中心的门户，例如 Telescience，可以充分利用 portlets 的可移植的表示层，以及门户之间的持久性逻辑和状态信息（以及传递给外部应用程序的信息）。就是这种关键信息构成了一个统一的点到点的网格界面。
Telescience Portal
Telescience Portal 的基本功能是用户管理的 3-D 显微镜方法的工作流，其中从 3-D 数据的获取、处理、可视化以及提取有用信息所需要的步骤序列都在一个直观的单一登录 Web 环境中呈现在用户面前。与所有的第一代门户一样，Telescience V1.0 的主要成就是创建一些简单的 Web 访问的用户界面，可以通过一个用户名和密码连接到异构的中间件集上。例如，采用 Telescience V1.0，用户可以通过一个定制界面来浏览数据网格，并通过使用 Web 封装的中间件命令来启动作业。然而，这些界面都是以一种自治的方法进行设计的，目的是实现那些通过将命令行界面映射到特定的中间件工具而开发的单一交互能力。
Telescience V2.0 基础设施（在 第 1 部分 中已经介绍过了）让我们可以在具有单一操作的界面之间来回切换，并将它们集成到一个功能丰富的用户环境中，后者可以由整个过程而不是网格中间件来自动化处理和表示。例如，数据网格 portlet 所表示的信息可以通过主工作流 portlet 中的操作完全进行控制。当用户在任务流上下文中的不同应用程序之间进行导航时，数据网格 portlet 和其他 portlet 可以动态变化，以反映用户的操作。例如，操作可以是简单的目录操作，例如创建目录和删除目录；也可以是高级的文件操作，例如动态格式转换。
图 2. Telescience Portal
这种功能可以采用记录每个用户所特有的有状态信息的能力来实现。Telescience V1.0 可以记录用户通过整个试验工作流的过程。Telescience V2.0 可以对所有用户的信息进行跟踪和记录，一直到用户用来启动特定应用程序所采用的各个参数。这种功能是由通过 portlet 框架实现的管理持久性逻辑和状态信息的能力实现的。利用这种细粒度的信息可以使得 Telescience portlets 和 Application to Middleware Interaction Component（ATOMIC）工具可以适合那些需要审计信息的项目，例如管理临床数据所需要的 Health Insurance Portability and Accountability Act（HIPAA）。
另外，第 1 部分 还介绍了一种随需应变的统一网格，其中分析结果的数据可以自由流动并与各种工具进行交互，从而提供对数据搜集参数的精炼。Telescience 通过合并实时用户操作和状态信息 —— 由门户进行管理，与联邦数据库中过去试验的元数据一起 —— 来开始启用这个过程，从而创建在试验过程中的反馈。这种反馈对于上一篇文章中介绍的统一网格的概念来说非常重要，这样网格不但可以作为一种快速提供数据的方法，而且还可以作为一种更好地利用数据的方法。
丰富的网格用户环境
统一网格促进了到应用程序环境的转化，其中底层中间件的操作对于终端用户来说是完全透明的。这种透明性现在可以通过用户界面组件反映出来。虽然非常简单，但是我们已经具有了到中间件工具的足够界面，它们简单地使用易用的复选框和单选按钮来替换命令行参数。统一网格与 portlet 界面的一起启用，标志着向丰富用户环境的转变，其中中间件功能也很自然地封装到了自然科学工作流中，因此用于访问特定中间件工具的外在界面已经不再需要了。
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讨论
关于作者  | | | Abel W. Lin 是 National Center for Microscopy and Imaging Research 的 Telescience Project 的架构师和技术负责人。他在科学领域应用网格和其他计算机科学技术方面已经有 5 年多的经验了。他设计并领导了 Telescience Project 的 Telescience Portal 和 ATOMIC 组件的第一代证据概念系统，他还是一位科学家，在生物和计算机科学领域发表了很多文章。他的兴趣包括分布式系统体系结构、软件项目管理和结构生物学。在工作之余，他喜欢看书、打高尔夫球和冲浪。
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