本发明专利技术属于计算机体系结构领域，提出一个基于网格计算机体系结构的主机与外设之间的连接系统及方法。本发明专利技术解决网格计算机系统中网格主机与网格化外设之间通过网络远程互连的问题，系统在ＴＣＰ／ＩＰ网络之上建立，采用分层的结构模块，制定了设备接口和ｇＤｅｖｉｃｅ协议处理包含网格功能子模块和会话子模块两个主要功能模块，定义了设备原语、控制原语、ｇＤｅｖｉｃｅ ＰＤＵ等消息传输或者交互格式，借助以上消息传递机制实现了网格主机与网格外设之间的连接。本系统在主机端采用虚拟设备方式实现主机对远程网格化外设的透明访问；通过接口和消息传输格式的标准化，异步通信机制等具体技术实现了对网格计算机系统松散耦合特征的支持。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计算机体系结构和网络协议设计领域领域，特别是一种基于网格计算机体系结构的计算机外设部件连接系统及方法。
技术介绍
网格计算是人们为了解决资源大规模共享问题而提出的一种计算模式，它最早来源于人们对高性能计算能力的追求，将LAN/WAN上地域上分布的若干高性能计算机合成一个虚拟的大计算机，解决一个大问题，或让许多用户透明地共享这些昂贵的计算、存储、设备资源。随后，人们将网格思想扩大化，用以解决Web服务、商业计算、计算机应用、网络计算环境等领域存在的问题。网格计算的主要目的可以简述为1)资源共享，即让计算机资源，包括计算能力、存储容量、大型设备、重要应用等，能自主控制，并有效地被许多用户所共享，提高资源的利用率和效能；2)互连互通，即让计算机在资源层面上互连，需要在计算、存储、设备、应用、数据、信息、甚至知识之间建立连接；同时网格要实现互通，即协同计算，解决诸如信息孤岛、应用分布的问题3)应用服务，即让计算机应用成为一种主动服务，人们根据实际的需要动态地使用或购买计算机资源。基于网格计算的主要思想，同时为了解决传统计算机体系结构所面临的问题，一些学者提出了基于网格思想的网格计算机体系结构，如Dagger(De-coupled Architecture with Grid-key and Grid EnablingResource)，DSAG(网格化的动态自组织体系结构)等。这些网格计算机体系结构都主张对计算机系统中的资源按照其功能和服务的不同进行重新划分和组合，重组的结果就是传统计算机系统中的资源演化成了网格计算环境下具有网格使能特征的功能单元。这些功能单元在其自身的网格使能特性支持下，可以动态、按需地组成松散耦合的网格计算机系统。本专利技术旨在解决网格计算机体系结构下计算机外设部件与计算机主机(可以理解为网格计算机中的网格处理器)的互连问题。本专利技术实现了对网格计算机体系结构所要求的散耦合、动态、自组织等特性的支持。参考文献I.Foster，C.Kesselman and S.Tuecke，The anatomy of the gridEnablingscalable virtual organizations，International Journal of High PerformanceComputing Applications，2001，Vol.15，P.200-222. 孙凝晖，樊建平，Dagger一种散耦合的网格计算机体系结构，计算机研究与发展，2003，40，(12)，1731-1736。樊建平，陈明宇，网格化的动态自组织体系结构DSAG，计算机研究与发展，2003，40，(12)，1737-1742。IEEE Standards Staff，Guidelines for 64-bit Global Identifier(EUI-6)，http://standards.ieee.org/regauth/oui/tutorials/EUI64.html，10-November-2004。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题本专利技术解决了独立的网格化外设与网格计算机主机之间的网络互连问题。根据网格计算机体系结构的要求，计算机系统的资源演化成具有独立网络身份的功能单元，这些单元分布于网络中，因此，要把这些具有独立网络身份的功能单元构建成计算机系统，首要问题是将这些功能单元连接起来。本专利技术解决的就是具有独立身份的网格化外设与网格计算系统通过网络互连的问题。本专利技术解决了网格计算机对远程的网格化外设的透明访问问题。虽然网格计算机系统中的部件之间是松散耦合的网络连接关系，但是这种关系不应当影响系统的正常运行，系统也无须因为部件是本地互连还是远程互连而有所变化。具体到外设部件上，这就是网格计算机系统对远程的网格化外设的透明访问问题，即网格计算机系统对远程外设的访问接口和对本地外设的访问接口没有区别。本专利技术解决了网格化外设与网格计算机之间的耦合关系松散化问题。松散耦合是网格计算机体系结构的基本特征之一，网格化外设与网格计算机系统之间的互连必须体现这一特征。具体而言，松散耦合包括以下一些子问题1)外设和主机之间接口和消息传输标准化问题，制定了外设部件标准的对外服务接口，并且在两个层次上定义了外设与主机之间消息传输的标准格式。2)外设和主机之间消息传递的异步性问题，改变传统计算机主机与外设之间的强同步通信方式为弱同步方式，并且在任务(task)粒度上实现了主机与外设之间的异步通信。3)外设和主机之间所传递的消息的无状态问题，减弱前后传递的消息之间的相关性，在任务粒度上实现了主机与外设之间消息传递的无状态。本专利技术对网格计算机系统的动态自组织特性形成了支持。动态自组织是网格计算机系统的重要特征，本专利技术在通信和互连的机制上对网格计算机系统的动态自组织特性形成了支持。2、本专利技术的体系结构模型基于网格计算机体系结构的计算机外设部件连接系统采用层次模型，结构如图1所示。本系统在TCP/IP网络之上进行设计。主要部分是设备接口和gDevice协议处理两个功能模块，其中gDevice协议处理又分为网格功能和会话两个子功能模块。除此之外，为了实现对主机操作系统的透明，在网格主机端建立了虚拟设备模块。各功能模块的功能定义如下1)设备接口模块的功能是实现对设备资源的抽象，每个设备在这一模块被抽象成一个标准资源操作接口的集合，这个标准接口输入/输出的消息就是设备原语。2)gDevice协议处理模块的功能是通过gDevice协议来实现网格使能，即把一个传统设备转变为可以直接连接到TCP/IP网络的网格使能设备。a)网格功能子模块用于实现网格相关的功能，具体包括设备复用管理、智能互连管理、安全控制。网格功能子模块借助于一些控制原语来控制会话子模块的会话，以实现复用管理、智能互连管理，安全控制等功能。b)会话子模块用于实现数据通信相关的功能，包括以会话为单位维持外设与主机之间的互连关系，对出入数据进行基本的封装和解析等。这一模块封装后的数据格式就是gDevice协议数据单元(gDevice PDU)。3)虚拟设备模块的功能是支持网格主机对远程外设的透明访问，为主机操作系统提供一个与本地普通设备无差别的访问接口。3本专利技术的技术实现方案3.1设备接口模块的实现设备接口模块的主要功能就是将设备接口数据格式化，设备接口数据格式具体为设备命令，设备结果和设备数据输入三类设备原语，可以涵盖设备所有的接口操作。设备命令是主机发给设备的操作指令；设备结果是命令执行后的返回，是由从设备向主机发出的设备数据输入是从设备(比如键盘鼠标)主动向主机发送的数据。每条设备原语包括以下三个字段 1)原语代码(DataCode)原语类型的识别码，该代码代表了原语的具体语义内容。2)数据长度(DataLen)原语所带数据的长度。3)数据内容(Data)原语所带的具体数据内容。网格主机和网格设备两端设备接口模块的结构如图2所示。3.2网格功能子模块的实现控制原语是网格功能模块功能的载体，网格功能子模块通过与会话子模块之间交互控制原语来实现其功能。因此网格功能子模块实现的核心内容是对控制原语的处理。图3显示了网格功能模块的结构。网格功能子模块定义了五类本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于网格计算机体系结构的计算机外设部件连接系统方法，其特征在于，本专利技术提供了一种网格计算机体系结构下网格主机与网格外设之间通过ＴＣＰ／ＩＰ网络连接的系统及方法，专利技术采用了层次的模块的体系结构，采用虚拟设备实现计算机主机对远程网格化外设的透明访问，系统在不同层次上定义了一系列的标准接口，并在采用任务的机制实现了消息异步传递。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张跃冬，杨毅，孙毓忠，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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