面向网格计算机体系结构的外设部件系统及方法

本发明属于计算机体系结构领域，针对网格计算机体系结构的需求以及网格计算机系统中对网格部件和网格零件的定义提出了一种面向网格化计算机体系结构的网格化外设部件的系统实现。本发明旨在解决在网格计算机体系结构下外设部件面临的部件独立化，部件自主管理，网格化外设对网格计算机体系结构散耦合和动态部署方面的支持，外设部件的共享等问题；提出了网格化外设部件的软硬件体系结构；提供了网格化外设部件的具体设计及系统结构，包括硬件系统的结构，软件系统的模块，各软件模块的流程等。网格化外设部件对网格计算机体系结构的构建提供了支持，体现出了网格计算机体系结构所要求的松散耦合、动态、自组织等特性。

1.一种面向网格计算机体系结构的外设部件系统，其特征在于，整 个系统由外设部件和外设网格使能模块组成，两者之间通过外设接口连 接；所述外设网格使能模块用于将外设部件连接到网络，完成对外设部 件和网络接口的控制功能，为系统提供处理和存储能力；所述外设网格 使能模块由多设备控制器、CPU、网络接口、内部存储器、外部存储器和 外设接口组成，其中多设备控制器、CPU、内部存储器、外部存储器之间 通过内部总线连接，网络接口和外设接口通过外部总线连接到多设备控 制器；所述多设备控制器用于控制所述网络接口和所述外设部件的运行， 所述CPU用于为多设备控制器、系统软件运行提供处理能力，所述内部 存储器和外部存储器用于为多设备控制器、系统软件运行提供存储能力， 所述网络接口用于完成网络接入和通信功能，所述外设接口用于连接外 设部件。
2.根据权利要求1所述的面向网格计算机体系结构的外设部件系统， 其特征在于，CPU、内部存储器、多设备控制器集成在一片SoC芯片中。
3.根据权利要求1所述的面向网格计算机体系结构的外设部件系统， 其特征在于，多设备控制器包括外设部件控制逻辑和网络接口控制逻辑。
4.根据权利要求3所述的面向网格计算机体系结构的外设部件系统， 其特征在于，外部存储器用固件实现，存储包括操作系统在内的外设部 件的系统软件。
5.根据权利要求1所述的面向网格计算机体系结构的外设部件系统， 其特征在于，系统的网络身份用IP网络地址、IEEEEUI64规范的名字、 或域名来标识。
6.根据权利要求1所述的面向网格计算机体系结构的外设部件系统， 其特征在于，系统的数据处理通过智能互连、安全控制、复用管理和会 话管理四个主模块实现；所述智能互连模块用于实现资源自动发现，自 动互连，意外处理，所述安全控制模块用于实现对外设部件的安全控制， 所述复用管理模块用于管理多个访问者对外设部件的复用，所述会话管 理模块用于实现对会话的管理。 7、根据权利要求6所述的面向网格计算机体系结构的外设部件系统， 其特征在于，定义了以下控制原语来实现所述四个主模块之间的通信： 1)SESSION_END_CMD：控制原浯，命令会话结束； 2)SESSION_END_RLT：控制原语，会话对SESSION_END_CMD的 执行结果； 3)SESSION_END_NOTICE：控制原语，表明会话主动结束； 4)ACCESS_REQ：控制原语，会话请求获得对外设部件的访问权； 5)ACCESS_RESP：控制原语，外设部件对会话的请求做出响应； 6)SWITCH_CMD：控制原语，通知外设部件或者会话做出切换操作； 7)SWITCH_RLT：控制原语，由外设部件或者会话所返回的命令执 行结果； 8)SWITCH_REQ：控制原语，访问权切换请求，多设备控制器请求 将外设部件的访问权切换给指定会话； 9)SWITCH_RESP：控制原语，访问权切换响应，对SWITCH_REQ 作出回应。
8.根据权利要求7所述的面向网格计算机体系结构的外设部件系统， 其特征在于，系统内维护一个资源信息列表，存储所有可能与外设部件 进行会话的主机信息，包括主机名、网络地址、连接端口属性，维护一 个会话列表，存储当前维持的所有会话的属性。
9.一种面向网格计算机体系结构的外设部件系统设计方法，所述系 统由外设部件和外设网格使能模块组成，其步骤如下： S8.1，启动外设部件； S8.2，所述智能互连模块运行智能互连步骤，进行资源自动发现，自 动互连，意外处理； S8.3，所述会话管理模块建立或关闭会话； S8.4，发送和接收会话消息； S8.5，对会话消息进行判断，如果是复用管理执行S8.6，如果是安全 控制执行S8.7，如果是会话管理执行S8.8； S8.6，所述复用管理模块执行复用管理步骤，管理会话的数据读写权， 使得只有当前处于复用前台的会话才能够取得对外设接口的数据读写 权； S8.7，所述安全控制模块执行安全控制步骤，对访问者的身份进行认 证、授权，为数据处理提供安全控制密钥； S8.8，回到S8.4，继续发送和接收会话消息。
10.根据权利要求9所述的面向网格计算机体系结构的外设部件系 统设计方法，其特征在于，智能互连步骤包括： 1)根据智能互连步骤的发起事件，如果是外来会话连接请求则执行 2)，如果是系统初始化则执行5)，如果是控制原语输入，则执行9)； 2)对外来连接请求进行处理； 3)对是否能够接受连接请求做出判断，如果不能，程序结束；如果能 则执行4)； 4)调用会话管理模块为新的请求建立会话，更新资源信息列表； 5)探测资源信息列表中包含的资源表项，标记出各个资源项的可用状 况； 6)依照资源信息列表中的可用表项按顺序调用会话管理步骤发起新 的会话； 7)根据会话管理步骤调用会话管理模块的结果更新资源信息列表； 8)判断是否已经达到最大会话数或者遍历完资源信息列表，如果是则 程序结束，否则重新回到6)； 9)判断输入的控制原语的内容，如果是CONNECT_REQ，执行10)； 如果是DISCONNECT_REQ，执行13)；如果是SESSION_END_NOTICE， 执行15)； 10)判断是否可以互连，可以则执行11)，否则结束程序； 11)调用会话管理步骤发起会话； 12)根据会话管理步骤返回的结果修改资源信息列表，程序结束； 13)向相应会话发送SESSION_END_CMD，等待SESSION_END_RLT 返回； 14)根据SESSION_END_RLT的信息修改资源信息列表，程序结束； 15)修改资源信息列表，程序结束。
11.根据权利要求9所述的面向网格计算机体系结构的外设部件系 统设计方法，其特征在于，复用管理步骤包括： 1)根据复用管理步骤的发起事件，如果是ACCESS_REQ则执行9)， 否则执行2)； 2)依据系统策略对SWITCH_REQ做出决策，允许切换则执行4)，否 则执行3)； 3)向请求者发送SWITCH_RESP，包含Reject信息，拒绝请求，程序 结束； 4)向取得访问权会话和被剥夺会话发送SWITCH_CMD；等待 SWITCH_RLT返回； 5)SWITCH_RLT返回成功执行7)，否则执行6)； 6)向请求者发送SWITCH_RESP，包含Fail，表明失败，程序结束； 7)向请求者发送SWITCH_RESP，包含Permit，表明允许切换到前台； 8)移动ActivePointer，也就是复用控制指针到新的前台会话，程序结 束； 9)依据系统策略对ACCESS_REQ做出决策，允许则执行10)，否则 执行14)； 10)向被剥夺访问权会话发送SWITCH_CMD；等待SWITCH_RLT； 11)SWITCH_RLT返回成功执行12)，否则执行13)； 12)向请求者发送SWITCH_RESP，包含Permit，表明允许切换到前 台，执行8)； 13)向请求者发送SWITCH_RESP，包含Fail，表明失败，程序结束； 14)向请求者发送ACCESS_RESP，包含Reject信息，拒绝请求，程 序结束。
12.根据权利要求9所述的面向网格计算机体系结构的外设部件系 统设计方法，其特征在于，会话管理模块工作步骤如下： 1)进行会话列表的数据结构初始化工作； 2)启动会话管理的Server进程，该进程用于接受外来的会话请求； 3)程序在完成2)或完成一次处理后等待下一次事件输入； 4)程序在接收到一个事件后进行判断，如果是会话结束通知则执行 5)，如果是结束会话请求则执行6)，如果是系统退出则执行7)，如果是 建立新会话则执行8)； 5)根据会话结束通知修改会话列表，删除已经结束会话的信息，返回 3)； 6)根据结束会话请求给相应的会话发送控制原语，要求该会话进入结 束过程，返回3)； 7)结束所有的会话，释放会话列表资源，结束Server进程； 8)创建一个新的TCP连接； 9)以8)为基础创建新的会话，并修改会话列表，添加表项，然后返 回3)。