??? 摘? 要： 本文在深入研究關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)抽象層次和信息網(wǎng)格特征的基礎(chǔ)上，提出了一個具有三層結(jié)構(gòu)和二級映射的信息網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)模型，并采用面向智體的軟件工程方法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。
??? 關(guān)鍵詞： 網(wǎng)格? 信息網(wǎng)格? 服務(wù)結(jié)構(gòu)模型? 智體? 多智體
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??? 在當(dāng)今信息爆炸的時代，人們生產(chǎn)信息、獲取信息、使用信息的手段和方式是多種多樣的，其中信息系統(tǒng)是廣為使用的方法。而大量調(diào)查和使用證明，目前的信息系統(tǒng)使用的生命周期都很短暫，使用的效率也較低。其原因是多方面的。其中一個很重要的原因是信息系統(tǒng)本身與企業(yè)的業(yè)務(wù)密切相關(guān)，而企業(yè)的業(yè)務(wù)經(jīng)常變化和發(fā)展，信息系統(tǒng)所采用的技術(shù)難以適應(yīng)這種變化，從而導(dǎo)致需要開發(fā)新的系統(tǒng)。再加上管理體制和規(guī)劃上不可遇見的原因，使大量企業(yè)/行業(yè)同時存在多個信息系統(tǒng)，相互不能替代，又不能無縫地共享信息，從而產(chǎn)生大量的信息孤島。因此，信息集成和共享成為矛盾。信息網(wǎng)格是徹底解決信息集成和共享矛盾的新的思路和技術(shù)。
1? 信息網(wǎng)格
??? 網(wǎng)格是構(gòu)筑在互連網(wǎng)上的一組新興技術(shù)。它能夠合理調(diào)配使用地理位置分布、異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)資源，在非集中控制的環(huán)境下為科技人員和普通用戶提供無縫、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。網(wǎng)格概念的提出從根本上改變了人們對“計(jì)算”的看法，因?yàn)榫W(wǎng)格提供的是與以往根本不同的計(jì)算方式。它突破了以往強(qiáng)加在計(jì)算資源之上的種種限制，使人們以一種全新的、更自由、更方便的方式使用網(wǎng)格資源，從而解決更復(fù)雜的問題。
??? 按照網(wǎng)格功能強(qiáng)度可將網(wǎng)格分為計(jì)算網(wǎng)格、信息網(wǎng)格和知識網(wǎng)格。計(jì)算網(wǎng)格聚合網(wǎng)絡(luò)上分布的計(jì)算機(jī)、工作站、機(jī)群、群集、數(shù)據(jù)庫、高級儀器和存儲設(shè)備等，形成對用戶相對透明、虛擬的高性能計(jì)算環(huán)境，目標(biāo)是解決大規(guī)模的科學(xué)計(jì)算問題。信息網(wǎng)格主要為上層應(yīng)用提供信息的無縫共享。知識網(wǎng)格在信息網(wǎng)格之上，是網(wǎng)格的高層應(yīng)用，主要完成從底層的數(shù)據(jù)和信息中發(fā)掘知識。信息和知識之間的界限比較模糊，如一個人的信息可能是另一個人的知識。
??? 信息網(wǎng)格中的核心問題是研究各類信息資源在網(wǎng)格上的注冊、表示、定位、管理、存儲和訪問機(jī)制，研制一體化的智能信息處理平臺，消除信息孤島，方便用戶發(fā)布、處理和獲取信息。信息網(wǎng)格包含計(jì)算網(wǎng)格和數(shù)據(jù)網(wǎng)格的全部功能，重點(diǎn)拓展了廣域信息共享服務(wù)。信息網(wǎng)格利用數(shù)據(jù)挖掘、信息融合和資源引擎等技術(shù)完成網(wǎng)絡(luò)資源的搜集與共享，并利用單一系統(tǒng)映像技術(shù)完成信息的單一映像和有效融合，保證邏輯資源的物理可用性，便于用網(wǎng)格引擎實(shí)現(xiàn)資源的獲取。信息網(wǎng)格作為網(wǎng)格的高端研究領(lǐng)域，還未形成標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)。本文參照關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)抽象層次和開放式網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)(OGSA)，提出了一種支持信息網(wǎng)格的服務(wù)結(jié)構(gòu)模型，詳細(xì)討論了實(shí)現(xiàn)這種服務(wù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。
2? 信息網(wǎng)格的服務(wù)結(jié)構(gòu)模型
??? 信息網(wǎng)格主要是利用現(xiàn)有的網(wǎng)格基礎(chǔ)設(shè)施、協(xié)議規(guī)范、Web技術(shù)和DB技術(shù)，為網(wǎng)格用戶提供一體化的智能信息平臺，其目標(biāo)是創(chuàng)建一種架構(gòu)在OS和Web之上的基于Internet的新一代信息平臺和軟件基礎(chǔ)設(shè)施。在這樣的平臺上，信息的處理是分布式的、協(xié)作的和智能化的，用戶可以通過單一入口訪問所有信息。信息網(wǎng)格追求的最終目標(biāo)是能夠做到服務(wù)點(diǎn)播（Service On Demand）和一步到位的服務(wù)（One Click Is Enough）。
??? 信息網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)模型主要由物理層、邏輯層、應(yīng)用層三個層次和A-L映射、L-P映射二級映射組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
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??? (1)物理層。信息網(wǎng)格基礎(chǔ)物理層的主要元素是網(wǎng)格中產(chǎn)生、保存和管理信息的分布式異質(zhì)存儲系統(tǒng)(如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、Web站點(diǎn)等)，以及存儲系統(tǒng)中提供信息的各種數(shù)據(jù)實(shí)體的集合。
??? (2)邏輯層。信息網(wǎng)格的邏輯層是在基礎(chǔ)物理層的基礎(chǔ)上抽象出邏輯資源層，是存儲系統(tǒng)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。定義邏輯層時不僅要對各種不同形式的數(shù)據(jù)實(shí)體進(jìn)行抽象，而且要定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求，定義這些數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。邏輯層把各種資源統(tǒng)一封裝成服務(wù)，并提供標(biāo)準(zhǔn)的訪問接口。
??? (3)應(yīng)用層。信息網(wǎng)格應(yīng)用層是對網(wǎng)格用戶可以看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是網(wǎng)格用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。而特定用戶只關(guān)心整個網(wǎng)格信息中的一部分內(nèi)容，并且通常是經(jīng)過組合加工的內(nèi)容，因此邏輯層的內(nèi)容對于他們而言仍然顯得復(fù)雜而沒有針對性。信息網(wǎng)格應(yīng)用層的形成正是針對這一問題，為最終用戶提供更為有效的組合信息。
??? (4)A-L映射。當(dāng)邏輯層改變時，由信息網(wǎng)格系統(tǒng)對各個A-L映射（應(yīng)用層-邏輯層映射）關(guān)系作相應(yīng)改變，可以使應(yīng)用層保持不變，從而不必改變具體的應(yīng)用，進(jìn)而保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。
??? (5)L-P映射。定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)改變時，由信息網(wǎng)格系統(tǒng)對L-P映射（邏輯層-物理層映射）作相應(yīng)改變，可以使邏輯層保持不變，從而保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。
3? 面向智體的實(shí)現(xiàn)
??? Agent是一個運(yùn)行于動態(tài)環(huán)境的、接受另一個實(shí)體的委托并為之服務(wù)的、具有較高自治能力的實(shí)體，是一種模擬人類智能行為并提供相應(yīng)服務(wù)的計(jì)算機(jī)程序。它具有自主性(autonomy)、主動性(activity)、反應(yīng)性(reactivity)、可動性(mobility)、智能性(Intelligence)等。
??? 本文根據(jù)信息網(wǎng)格的服務(wù)結(jié)構(gòu)模型特點(diǎn)和Agent的特性設(shè)計(jì)了一種集中式與分散式相結(jié)合的混合式信息結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
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??? 混合式信息服務(wù)結(jié)構(gòu)中的信息服務(wù)中心負(fù)責(zé)信息網(wǎng)格服務(wù)的注冊、定位、服務(wù)綁定等協(xié)調(diào)管理工作。網(wǎng)格用戶一方面把自己能提供的服務(wù)通過自己的用戶智體(Agent-oriented)發(fā)布到信息服務(wù)中心；另一方面當(dāng)網(wǎng)格用戶需要網(wǎng)格提供服務(wù)時，用戶首先在信息服務(wù)中心進(jìn)行注冊，注冊成功后，服務(wù)請求者從服務(wù)中心發(fā)現(xiàn)自己需求的服務(wù)。經(jīng)過發(fā)現(xiàn)之后，服務(wù)提供者和服務(wù)請求者就綁定在一起，二者之間隨之建立了緊密的聯(lián)系。這里需要詳細(xì)說明以下幾點(diǎn)：
??? (1)信息服務(wù)中心是一個服務(wù)器群組集合。
??? (2)用戶智體隱去本地資源的異質(zhì)特征，能夠提供透明的服務(wù)。所有的用戶智體都具有對等(P2P)的權(quán)限，即在滿足各種協(xié)議和操作規(guī)程的前提下同等地使用網(wǎng)格資源。所有的Agent之間共用資源、相互協(xié)作、相互服務(wù)、共同完成一個任務(wù)。當(dāng)Agent之間出現(xiàn)依賴關(guān)系時，可以通過相互協(xié)商與合作來加以控制和管理。
??? (3)各用戶智體獨(dú)立負(fù)責(zé)各自的資源調(diào)度，能和信息服務(wù)中心動態(tài)地交互信息，以便信息服務(wù)中心實(shí)時了解其資源信息并根據(jù)具體情況動態(tài)地修改管理決策、協(xié)調(diào)資源“爭用”、資源“獨(dú)占”等問題。
??? (4)各用戶智體對其他用戶智體的信息和使用權(quán)限只能通過信息服務(wù)中心授權(quán)獲得。兩用戶智體間一旦建立連接，所有事務(wù)就由雙方相互協(xié)調(diào)完成，不需信息服務(wù)中心的干預(yù)。兩用戶智體間的合作可以根據(jù)任務(wù)的具體要求采用直接/主動非終止模型或直接/主動終止模型。所謂直接/主動非終止模型是指服務(wù)請求方Agent首先向服務(wù)提供方Agent發(fā)出主動非終止服務(wù)請求，要求服務(wù)提供方一旦條件滿足即主動地為它提供服務(wù)。服務(wù)提供方Agent接收到服務(wù)請求后，向服務(wù)請求方做出直接主動非終止服務(wù)承諾，一旦條件成立即主動地提供服務(wù)，并返回相應(yīng)結(jié)果。所謂直接/主動終止模型是指服務(wù)請求方Agent首先向服務(wù)提供方Agent發(fā)出主動終止服務(wù)請求，要求服務(wù)提供方在條件滿足時主動提供服務(wù)。服務(wù)提供方Agent接收到服務(wù)請求后，向服務(wù)請求方作出直接主動終止服務(wù)承諾，一旦條件成立即主動地提供服務(wù)，并返回相應(yīng)的結(jié)果，服務(wù)提供意味著合作終止。
??? 用戶智體由通信模塊、用戶接口模塊、感知模塊、控制協(xié)調(diào)模塊、任務(wù)處理模塊等組成，如圖3所示。
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??? (1)通信模塊。主要負(fù)責(zé)與其他Agent之間的聯(lián)系，它既可以把其他Agent的請求/應(yīng)答信號傳遞給任務(wù)處理模塊，也可以把任務(wù)處理模塊產(chǎn)生的協(xié)作/協(xié)商信息傳送給其他Agent。
??? (2)用戶接口功能模塊。此模塊是用戶的智能接口，負(fù)責(zé)系統(tǒng)與用戶之間的信息交換，幫助用戶向系統(tǒng)提出要求并以用戶喜歡的方式顯示返回處理結(jié)果。用戶只能通過用戶接口功能模塊與系統(tǒng)進(jìn)行交互。用戶接口功能模塊接收到一項(xiàng)任務(wù)后，即將任務(wù)送到控制協(xié)調(diào)模塊進(jìn)行處理。
??? (3)感知模塊。用于感知外部環(huán)境施加的刺激，并把相應(yīng)的信息傳遞到控制模塊進(jìn)行處理?？刂茀f(xié)調(diào)模塊在接收到信息后先對其進(jìn)行過濾及抽象處理，形成與外部環(huán)境中的對象相對應(yīng)的有意義的符號，然后從功能函數(shù)集中搜索相應(yīng)的方法進(jìn)行匹配，并產(chǎn)生相應(yīng)的決策。
??? (4)控制協(xié)調(diào)模塊。在眾模塊中起核心的作用，統(tǒng)籌管理各模塊。通過協(xié)調(diào)各結(jié)果，最后決策具體任務(wù)的執(zhí)行，存放并管理所有處理任務(wù)，對任務(wù)的狀態(tài)進(jìn)行記錄。
??? (5)任務(wù)處理模塊?；诋?dāng)前的知識和一定的規(guī)則進(jìn)行判斷推理，執(zhí)行具體行為的功能函數(shù)或方法，從而完成相應(yīng)的任務(wù)。
4? 總? 結(jié)
??? 實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)格資源的透明訪問是非常重要的，但目前還沒有一個成型的、系統(tǒng)的信息網(wǎng)格結(jié)構(gòu)模型。本文在借鑒關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)抽象層次的基礎(chǔ)上，結(jié)合信息網(wǎng)格的特征，提出了一個具有三層結(jié)構(gòu)和兩級映射的信息網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)模型，并利用被稱之為“第四代程序設(shè)計(jì)方法” 的面向“智體”（Agent-Oriented）的軟件工程方法進(jìn)行具體實(shí)現(xiàn)。
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