（计算机应用技术专业论文）基于网格的信息发布系统开发与研究.pdf

北方丁业大学硕士学位论文 摘要 政府工作中存在政府管理企业的工作模式。在政府部门实施电子政务，存在 政府系统和企业系统并存的现象。政府需要从企业系统中抽取内容和数据来发布 信息，而这些企业系统在开发平台、操作系统、后台数据库等方面都有独立的标 准，使得系统之间的共享和同步存在困难，有信息孤岛现象存在。本课题的目标 就是利用网格技术研究电子政务系统中多系统的协同工作问题，以解决信息共享 和同步。 在本文中，作者研究了几种传统的信息发布模式，详细地分析了每种信息发 布模式的优缺点，在原有信息发布模式的基础上提出了一种新的信息发布模式一 基于网格的信息发布模式。 本文首先研究了网格的体系结构，并利用g r i ds e r v i c e 实现了异构数据源 的注册发布服务，将多个独立的数据源集成到网格开发平台g l o b u s 下，并利用 o g s a d a i 中间件对注册节点提供元数据管理服务，通过x m l 格式进行数据的传 输和转换，消除了不同系统的数据模式的异构性。 其次，本文讨论了现在流行的几种基于j a v a 的信息发布中使用的框架技术， 并给出了他们的优缺点以及在系统实现中如何使用这些技术做了简要的介绍。框 架的使用，简化了信息发布系统的开发。 针对信息发布的技术需求，提出了实现基于网格的信息发布系统的具体方案。 详细介绍了系统中需要实现的功能以及每个功能的工作流程。主要包括：利用网 格技术透明的获取不同网格节点上的数据，解析从网格节点上获得的数据，使用 样式表语言把信息发布的内容结构和信息的表现分离，借鉴插件的思想实现功能 定制，信息发布管理功能的实现以及网格节点数据服务和数据源的定制。 接下来讨论了信息发布系统的具体实现，重点介绍了系统的主要接口。在 s p r i n g 框架下，改变系统的接口实现仅需要改变配置文件，方便了信息发布系 统的升级。本课题的信息发布系统是基于网格、使用b s 结构实现的，提供了友 好的人机界面，方便用户的使用。 关键词：网格服务功能定制信息发布s p r i n g 框架 北方工业大学硕士学位论文 r e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o no f i n f o r m a t i o ni s s u i n gb a s e d g r i dt e c h n o l o g y a b s t r a c t e a c hg o v e r n m e n th a sap a t t e r no fm a n a g i n ge n t e r p r i s e si ni t sa r e a , w h i l et h e i m p l e m e n t a t i o no fe l e c t r o n i c g o v e r n m e n t b r i n gf o r w a r da na s p e c t t h a tt h e g o v e r n m e n t sc o m p u t e r s ”t e ma n de n t e r p r i s e sc o m p u t e rs y s t e m e x i s t sa t c o n c u r r e n c e m e l lt h eg o v e r n m e n tw a n t st o p u b l i s hi n f o r m a t i o na b o u te a c h e n t e r p r i s e ，i tn e e dt od r a wo u tm e s s a g e sf r o me a c he r t e r p r i s e sc o m p u t e rs y s t e m ， w h i c hh a si t so w ns t a n d a r do nd e v e l o p m e n tp l a t f o r m ，o p e r a t i n gs y s t e ma n dd a t a b a s e o ro t h e ra s p e c t s 。t h e s ea l o n es y s t e m sa r o s eap h e n o m e n o no fi n f o r m a t i o ni s l a n d ， w h i c hm a d ei n f o r m a t i o ns h a f i n ga n ds y n c h r o n i z a t i o nb e t w e e nd i f f e r e n ts y s t e m s d i m c u l t y 。t h ea i mo ft h et h i sp a p e ri st or e s e a r c hc o o p e r a t i o no fm u t i - s y s t e mi n e l e c t r o n i cg o v e r n m e n tb a s eo ng r i dt e c h n o l o g y ，w h i c hw i l lr e s o l v et h ep r o b l e mo f i n f o r m a t i o ns h a r i n ga n ds y n c h r o n i z a t i o n 。 i nt h i sp a p e l ，t h ea u t h o rr e s e a r c h e ds e v e r a lt r a d i t i o n a li n f o r m a t i o np u b l i s h i n g p a t t e r n , a f t e ra n a l y z c dm e r i t sa n dd e f e c t so fe a c hi n f o r m a t i o np u b l i s h i n gp a t t e r n , a u t h o rp u t sf o r w a r dan e wi n f o r m a t i o np u b l i s h i n gp a t t e r nb a s e do l dp a t t e r n ，w h i c hi s i n f o r m a t i o np u b l i s h i n gt e c h n o l o g yb a s e do ng r i dt e c h n o l o g y 。 f i r s t l y ，t h i sp a d e l s m d i e dt h ea r c h i t e c t u r eo fg r i da n du s e dg r i d s e r v i c e i m p l e m e n t e dt h er e g i s t r a t i o na n dp u b l i s h i n go fd i f f e r e n td a t as o u r 。w ep r o v i d e s e r v i c e sf o rd i f f e r e n td a t an o d e st h r o u g hs t a n d a r dg d ds e r v i c ei n t e r f a c e sa n du s e x m lt oe l i m i n a t eh e t e r o g e n e i t yo fd a t am o d e lf r o mv a r i o u ss y s t e m s t l l i sp l a t f o r m c a l li n t e 孕a t ed i f f e r e n tb u s i n e s ss y s t e m si n t og r i de n v i r o n m e n t s e c o n d l yt h i sp a p e rd i s c u s s e ds o m ep o p u l a rt e c h n o l o g yf r a m e w o r kb a s e d o nj a v a a n dg i v e st h e i rm e r i t sa n dd e f e c t s ，a t t e rt h a tg i v e sas u m m a r yp r e s e n t a t i o no f h o wt o u s et h e mi nt h i ss t u d y w i t hu s i n gt e c h n o l o g yf r a m e w o r k ，t h ed e v e l o p m e n to f i n f o r m a t i o np u b l i s h i n gw i l lb eb f i e f i a e s s a i m i n ga tt h er e q u i r e m e n to fi n f o r m a t i o np u b l i s h i n g , t h i sp a p e rp r o p o s e sa d e s i g ns c h e m eo f b a s e d o i lg r i ds e r v i c et e c h n 0 1 0 9 y ，i nw h i c hm a d eai n t r o d u c t i o no f f u n c t i o n sw i l lb er e a l i z e da n dh o wd o e st h i sf u n c t i o n sw o r k 。i tm a i n l yi n c l u d e s ：g a i n s d a t af r o md i f f e r e n td a t an o d e s ，p a r s et h e s eg a i n e dd a t a ，d e t a c h e st h ed a t aa r c h i t e c t u r e a n di t se x p r e s s i o nu s es t y l es h e e t ，i m p l e m e n t st h ef u n c t i o nc u s t o m i z a t i o nu s ef o r r e f e r e n c eo fg r i di d e a , i m p l e m e n t sf u n c t i o n so fi n f o r m a t i o np u b f i s h i n ga n d m a n a g e m e n ta n df u n e t i o n - e n s t o m i z a t i o no fd a t as e r v i c ea n dd a t ar e s o u r c es e r v i c eo n g r i dd a t an o d e 。 i nt h en e x tp l a c e ，t h i sp a p e rg i v e st h ed i s c u s s i o no fd e t m l e di m p l e m e n t a t i o no f i n f o r m a t i o np u b l i s h i n gs y s t e mw h i c hs t r e s s e si n t e r f a c e su s e di nt h i ss y s t e m 。u n d e r t h es p r i n gf x a m e w o r k ，c h a n g i n gt h ei m p l e m e n t a t i o no fi n t e r f a c eo n l yn e e dm o d i f y i n g t h ec o n f i g u r a t i o nm ew h i c hm a k e su p g r a d i n gs y s t e me a s i l y t h ei n f o r m a t i o n p u b l i s h i n gs y s t e mr e a l i z e db yt h i ss t u d yb a s e do ng r i dp r o v i d e df i - i e n d l yi n t e r f a c e a n di se a s i l y t ou s e k e yw o r d s ：g r i ds e r v i c ef u n c t i o nc u s t o m i z a t i o ni n f o r m a t i o np u b f i s h i n g s p r i n gf r a m e w o r k 3 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得韭左王 些盔堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同 志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：李乔童签字日期：缔参舶日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解j e 友王些太堂有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论 文被查阅和借阅。本人授权j b 友兰些太堂可以将学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：李天童一 签字日期：川年椭日 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 辩醐呼期2 1 日 ， 电话： 邮编： 北方工业大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 论文研究背景 当今的世界正处于一场信息革命之中，伴随着信息技术和计算机网络的发 展，当代企业的信息化建设主要有2 个方向，首先是电子商务网站，是企业开 向互联网的一扇窗户；其次就是管理信息系统，是企业内部信息的组织管理者。 企业门户代表着i t 技术应用的新浪潮，必将成为企业信息化建设的新思维方式。 企业门户不仅是一个i t 技术工具，更是一个发展的战略。在国外，实施企业门户 战略不只是空谈，它已经被列入了许多大企业的日程表中。与国外的热闹场面相 比，国内了解企业门户概念的企业很少，而计划建立企业门户的企业就更加微乎 其微。由此，中国企业建立自己的门户网站，为自己的客户、员工和代理商提供 综合性服务的重要性不言而喻。而怎样成功、高效地建设一个企业门户网站已是 一个迫切值得思考的问题。 目前企业与企业之间，组织与组织之问都有各自的信息发布系统，企业或者 组织的上级单位也有其独立的信息发布系统。这些信息发布系统在开发平台，操 作系统，后台数据库等方面都有各自独立的标准，使得信息发布系统之间的共享 和同步存在困难，有信息孤岛现象”存在。本课题的目标就是在网格的环境下 研究信息发布技术，以解决信息发布中的共享和同步问题。、 1 2 信息发布技术研究现状 w e b 信息发布技术是信息化发展过程中的关键技术之一，其发展过程可以使 用以下的模式来描述啪： 第一阶段为手工编写h t m l 模式，由程序员编写包含标签和信息的h t m l 代码， 发布到服务器上供客户浏览。 第二阶段为数据库和动态网页相结合的模式。程序员编写动态访问数据库的 代码，应用服务器在处理用户的请求时访问数据库得到动态数据。 第三阶段是数据库、发布系统和静态页面相结合的模式。在静态预发布模式 中由发布系统来动态的完成网页的编辑，把生成的静态页面提交到w e b 服务器供 客户访问。 北方：i = 业大学硕士学位论文 1 3 几种w e b 信息发布模式的比较 大多数电子商务和电子政务网站在信息处理和运作中有如下的需求特征：1 ) 经系统发布的信息量大。2 ) 系统所发布的信息类型多样。3 ) 所发布的信息来源多 样，部分是由分布在各地的采编人员通过网络提交的信息或者由系统通过搜索引 擎从网络中搜索得到的信息，部分是从其他的合作伙伴的数据库或者服务器中得 到的信息，这些数据是异地存储的。总的特点是信息渠道多、信息源在地理上分 布、数据异构、要求信息发布系统进行汇总整合。4 ) 系统信息的处理过程复杂， 各种数据有独立的处理途径和方式，最终目标要把这些数据用统一的格式提交给 用户。5 ) 最终发布的方式多样化，b 2 c g 2 c ，b 2 b g 2 6 等发布方式并存。 对于大多数电子商务网站和电子政务网站在运作中的需求，以前的三种模式 都有一定的局限性： 1 手工编写h t m l 模式，由于工作效率低下、重复劳动量大、建立的网站不 容易维护等缺点，难以满足有较大信息量网站。 2 数据库和动态网页编程相结合的模式通常需要c g i 程序员周旋于大量的 网页和程序之间，网站的管理员很大程度上是作为排版者和程序员存在的，形式 和内容混合在一起，使得真正的使用者( 如市场人员和业务人员) 无法直接管理网 站，发布信息只能通过专业人员来间接完成。 3 使用数据库、信息发布系统和静态页面相结合的静态预发布模式中使用 了模板的概念结合数据库中的安全性能，检索快和维护管理方便的优点以及静态 页面可以快速发布的特征，保证了发布系统和数据库服务器的隔离。不仅适合于 发布系统和w e b 服务器在同一个地点的情况，也适合于远程托管服务，是w e b 信息发布的新阶段，用户从i n t e r n e t 中获得的数据是静态页面，在b 2 c ，6 2 c 类型的应用中比较完善。 所有纵上三种模式中存在共通的局限性：他们都不适合在b 2 b ，6 2 6 ，b 2 g 等 多种服务方式的应用，并且数据来源集中且形式单一，难以实现分散管理，不能 实现不同系统间的信息共享，冗余比较多，信息采集、功能扩充困难等。 本课题研究基于网格的w e b 信息发布系统技术，在很大程度上解决了上述问 题。 1 4w e b 服务网格概述 网格是一种元计算技术，就是将物理上分布，系统异构的多种计算资源通 过高速网格连接起来，共同解决大型应用问题。国外已经有很多项目在进行网格 2 北方工业大学硕士学位论文 研究，比较重要的有g l o b u s 和l e g i o n 以及近来投入商用的w e bs e r v i c e s 等， 它们都对网格体系结构的研究做出了巨大的贡献。网格在产生初期主要集中在高 性能的科学计算及仿真领域。现在的网格计算不再局限于此，已经出现了不同应 用领域的网格，面向不同应用领域的网格系统，在功能体系上有不同的特征及要 求。例如：w e b 服务网格代表商业应用的w e b 服务技术，所谓的w e b 服务就是以 独立于平台的方式，通过标准的w e b 协议，可以由程序访问的应用程序逻辑单元， w e b 服务主要由i t 公司如：i b mm i c r o s o f t ，h p 及s u n 等在i n t e r n e t 上定义或 规范的一个开放的，面向w e b 应用的标准。在这样的网格系统中，一切都是服务 系统的功能单元，要么是服务的提供者，要么是服务的消费者。网格的这些特点 有效的屏蔽了不同操作系统，不同数据结构的底层细节，提供了使用共享数据的 统一接口。 在w e b 服务技术中引入网格研究领域，有助于解决网格研究所面临的应用集 成、资源共享、系统互操作和标准化等问题。本文在网格协议体系结构和开放网 格服务架构o g s a ( o p e ng r i ds e r v i c e sa r c h i t e c t u r e ) 的基础之上，探讨网格 系统与w e b 服务的结合。并将w e b 数据服务引入到网格任务描述中，给出一种 w e b 服务与网格技术相融合的机制。 1 5 课题来源 本课题来源于北京市门头沟区工业局电子政务系统项目中外网信息发布的 需求，如图1 1 所示。该工业局所管辖范围内有若干家乡镇、开发区、企业，而 这些乡镇和企业都有各自的信息发布系统，这些信息发布系统在开发平台、操作 系统、后台数据库等都有独立的标准。每个信息发布系统都是孤立存在的，因此 要实现该区工业局电子政务系统，解决工业局以及下属的各个乡镇以及企业信息 发布系统的协调统一就成为一个重大的问题。 3 北方1 ：业大学硕士学位论文 o2 eo2 ao 2 b6 2 c 丽网冈磊 系 统 配 置 与 维 护 ；w e b 站点 二一一宴予政务应星墨堡 塑建生系篓| 垒竺星塑些墨丝| 电子政务窿用支捧平台 塞= 舅2 曼堡f 蝉删i 三堡堕矍墨 数据转换 数据集成平台 髓络基础设麓 r b 淼 e 电子敢务系统总体框架 图1 1 电子政务整体架构 门头沟区工业局管辖范围内有若干乡镇、开发区、企业，而这些乡镇和企业 原来都有各自的业务系统，这些已有的业务系统的开发平台、操作系统、后台数 据库等都可能是异构的，例如有基于s q ls e r v e r 数据库的，有基于o r a c l e 数据 库的。因此工业局的数据库群可能包括局机关的数据库、乡镇的数据库和企业的 数据库。该局对外的访问也有可能在这些异质、异构的数据库间进行，例如工业 局内部经常需要获取这些分布的乡镇企业系统中的数据：查询某企业系统的产品 情况、企业基本信息情况等。 从以上分析可以看出：在电子政务系统的整体架构中，信息发布系统是直接 和用户交互的上层系统。方便用户的操作是信息发布系统建设的主要标准。此外， 在发布各乡镇企业信息的过程中，在不能通过i n t e r n e t 直接和企业数据库连接 的情况下，如何获取企业数据也是本课题要研究的问题。 本课题研究基于网格的信息自动发布技术，力求解决电子政务信息发布的问 题。其基本的思想是将网站要展示的数据与表现分离，数据的获取与各个数据源 的具体实现细节分离，实现网站功能的定制和信息自动发布。利用现有的网格技 术，可以透明的存取位于不通数据源的数据，从而实现数据的获取与数据源的具 体实现分离。 1 6 研究目标 整体目标是构建基于网格的信息发布系统，具体如下所示： 1 通过本系统，用户可以方便地浏览信息发布网站，定制自己喜欢的风格 4 j e 方工业大学硕士学位论文 和语言界面。而无需知道后台程序的实现形式。 2 网站维护人员可以根据具体的需求，通过本系统方便的实现信息的自动 发布和定制网格节点，并可以根据用户不同的需求，在原有系统基础上进行扩充 和升级，其改动过程中，网站维护人员不需要了解程序的底层实现过程。 3 网站管理人员可以根据需要自动生成信息发布网站。 1 7 课题研究涉及到的问题 基于网格的信息发布系统的应用需求比较明确：在网格环境下建立一套软件 系统，使得用户只需要使用浏览器浏览网页，就可以根据网站的提示，填写相应 的信息，直接在线发布信息。基于网格的w e b 信息发布系统需要研究如下问题： 1 透明的获取网格环境中不同网格节点上的数据。 2 w e 3 信息发布系统中解析网格上获取的数据。 3 将获取的数据表现出来，形成良好的人机界面以方便用户的人机交互。 4 提供可以供用户定制的功能模块。 5 提供可以供用户表现数据的页面风格( 模板) 。 为了满足电子政务应用系统中更高的需求，系统还需要考虑以下问题： 1 便捷的功能挂接平台，方便系统的升级和网站功能的扩充。为此需要开发一 个开放性的平台来满足网站功能扩充的需求。 2 提供数据源的定制功能，由于数据节点的不确定性，需要存储相应的数据库 信息。 3 对于来自网格上不同数据源的异构数据，需要信息自动发布系统进行汇总整 合。 基于以上需要研究的问题，开发基于网格的w e b 信息发布系统采用当前最先 进的j 2 e e 体系结构，x m l 技术，w c 设计模式、g l o b u s 网格技术来实现。 1 8 论文的组织以及主要的工作 本文分析了各种w e b 信息发布技术和网格技术，在此基础之上深入的介绍了 在网格基础之上构建w e b 信息发布网站的实现过程，整体的论文结构如下： 第一章为引言部分，介绍了论文研究的背景，信息发布技术的现状以及课题 研究的内容和目标。 第二章介绍了网格研究现状，着重介绍了在本课题中应用到的网格服务中的数 5 北方工业大学硕十学位论文 据网格服务。 第三章介绍了与本课题相关的技术，包括x m l 、s p r i n g 、s t r u t s 、d i g e s t e r 、 j d o m 、a n t 等，并简要介绍了这些技术在本课题实现过程中发挥的作用。 第四章主要介绍了课题的主要实现功能，总体流程和课题实现难点的解决方 案。 第五章具体介绍信息发布系统中各模块的实现和运行的结果，并附上一部分 核心源代码。 6 北方一亡业大学硕十学位论文 2 网格技术研究 网格的概念【6 】：2 0 0 2 年7 月，i a nf o s t e r 在什么是网格? 判断是否网格 的三个标准一文中，限定网格必须同时满足三个条件：1 ) 在非集中控制的环 境中协同使用资源；2 ) 使用标准的、开放的和通用的协议和接口( i a nf o s t e r 认 为目前只有g l o b u s 才算得上标准协议) ；3 ) 提供非平凡的服务。 从网格的定义可以看出，网格提供了一种统一的方式访问共享资源，屏蔽了 各个资源的不同特征，使得网格成为解决异构数据源问题的首选。w e b 服务网 格是网格的一个分支，代表了商业应用的w e b 服务技术与面向科学和工程领域 的网格技术的相互融合。由于本课题的目标之一是通过网格透明的获取不同网格 节点的数据，屏蔽底层数据源的异构性，使用w e b 服务网格可以很好的达到这 个目标。 研究网格技术需了解网格的体系结构，因为网格体系结构是构建网格的基 础。网格种判1 主要包括科学计算网格、数据网格、知识网格、w e b 服务网格 等多种网格体系结构。本章着重介绍了网格技术的设计思想，网格服务以及网格 体系结构。 2 1 网格技术的设计思想 网格技术【8 i 出现于2 0 世纪9 0 年代，它利用高速互联网把分布于不同地理位 置的计算机、数据库、存储器和软件等资源连成整体，就像一台超级计算机一样 为用户提供一体化信息服务。其核心思想是“整个因特网就是一台计算机”。网格 技术充分实现了资源共享，具有成本低、效率高、使用方便等优点。另外，网格 技术具有较为统一的国际标准，有利于整合现有资源，也易于维护和升级换代 网格在产生初期主要集中在高性能的科学计算及仿真领域，现在的网格计算 不再局限于此，已出现了不同应用领域的网格，参见图2 1 所示。面向不同应用 领域的网格系统在功能体系上有不同的特征及要求，而网格体系结构则研究的是 一般网格系统的通用功能体系及其相互关系，它是对各专用网格系统的抽象与概 括。 7 北方工业大学硕士学位论文 计算和数据ii信息和知识 薰 s e m a n t i c ： 2 2 各种网格类型 堕些窒旦塑il墨室堡茎 i ：c d n i - - p 2 p r t e cp a r a s i t 一 图2 1 网格应用的分类 h p i i b m w m i c r o s o f t ： s u n o n e ： 1 c 网格主要包括科学计算网格、数据网格、知识网格及w e b 服务网格等。 2 2 1 面向科学计算及仿真应用的网格 面向科学计算及仿真应用网格的基本功能就是利用网格技术将多种复杂的 分布式的计算资源组织起来 9 1 ，形成一个分布式、松耦合的巨型计算系统。该计 算系统的主要任务是完成超大规模的、复杂的仿真和计算任务，如中长期天气预 报、航空航天跨领域的安全仿真等等。科学计算及仿真应用网格是目前研究最早 成果最多的网格，它也是网格研究的起点。该网格体系结构大致可分为应用层、 网格通用服务及本地资源层。从网格通用服务来看，它是靠建立一组通用服务完 成与本地资源的通信连接，并为上层应用提供访问接口。通用网格服务包含很多 方面，它们的功能及层次都不一样，但它们的总体功能是完成网格资源的统一访 问，为上层应用提供统一的访问接口( a p i 或s d k ) 。在这些接口中，有的是为 了统一异构资源的访问接口，协调多个用户同步访问同一资源的问题；有的是完 成多个资源的聚集管理，包括查找、分类等等。 总体上讲，科学计算网格具备三种基本功斛l o 】：( 1 ) 任务管理，用户通过该 功能向网格提交任务、为任务指定所需资源、删除任务并监测任务的运行状态； ( 2 ) 任务调度，用户提交的任务由该功能按照任务的类型、所需资源、可用资 北方工业大学硕士学位论文 源等情况安排运行日程和策略；( 3 ) 资源管理，确定并监测网格资源状况，收集 任务运行时的资源占用数据。 2 2 2 数据网格 数据网格】是以大规模数据的共享、存贮、传输及分析为基本特征。数据网 格体系结构中最明显的特征是在网格通用服务层中增加或强化了一些数据库或 数据管理服务，如数据管理( d a t am a n a g e m e n t ) 、元数据管理( m o a d a t a m a n a g e m e n t ) 、对象一文件的映射( o b j e c t - f i l em a p p i n g ) 、复制管理( r e p l i c a t i o n m a n a g e m e n t ) 、s q l 数据库服务( s q ld a t a b a s es e r v e r ) 、复制目录( r e p l i c a c a t a l o g ) 等。 数据网格以海量数据的存贮、传输、共享及分析为基本任务，因此数据网格 必须具备如下能力：分析任务的能力，主要完成海量数据的分析，并对分析结果 进行可视化处理，以便用户使用；随时掌握网络中资源的能力；执行任务程序的 能力，可根据用户需要执行分析程序；任意数据传输的能力，数据传输是数据网 格基础通信服务；判定和保障服务质量的能力；从错误中恢复的能力等等。数据 网格的体系结构参见图2 2 所示。 基本网格服务 s q l 数据库计算单元存贮单 服务服务元服务 授权、认证i 复制目录和计费服务掌引 图2 2 数据网格的体系结构 9 妹； ： 日： 匠； 卿i 穗； 匮i 北方工业大学硕士学位论文 2 2 3 知识网格的体系结构 知识网格与数据网格的主要区别在于知识网格的数据结构及数据之间的关 系更加复杂。主要反映在如下几个方面：数据对象的来源多样化；数据对象的信 息更加复杂，数据对象的知识即数据对象之间的关系结构复杂化；难以用传统数 据库的二维关系来表达。目前知识网格属于智能信息处理的范畴，与它相关的内 容有语义网( s e m a n t i cw e b ) 、知识管理( k n o w l e d g em a n a g e m e n t ) 、知识本体 ( o n t o l o g y ) 、智能主体( a g e n t s ) 、信息网格、一体化智能信息平台等。 2 2 4w e b 服务网格的体系结构 w e b 服务网格代表商业应用的w e b 服务技术【1 2 j ( 如i b m 的w e bs e r v i c e ， m i c r o s o f t 的n e t 等) 与面向科学和工程领域的网格技术的相互融合。所谓的w e b 服务就是以独立于平台的方式，通过标准的w e b 协议，可以由程序访问的应用 程序逻辑单元。w e b 服务主要是由r r 公司如i b m 、m i c r o s o f t 、h p 及s u n 等在 i n t e r n e t 上定义或规范的一个开放的，面向w e b 应用的标准。在这样的网格 系统中，一切皆是服务，系统的功能单元要么是服务的提供者，要么是服务的消 费者，它的体系结构参见图2 3 所示。 r e q u e s t o r p r o v i d e 图2 3 面向服务的网格体系结构 w 曲服务网格大大地拓展了网格的应用领域，并且给网格技术的发展注入更 多的活力，直接导致了o g s a ( o p e ng r i ds e r v i c ea r c h i t e c t u r e ) 的诞生。在 i n t e r n e t 上引入了商业性的网格服务，为网格应用展现出美好的前景。目前 在企业界有这样的趋势：将现有的i n t e m e t w e b 技术和网格技术相结合，把因特 网上的资源整合成一台超级服务器，有效地提供内容服务、计算服务、存储服务、 北方1 ：业大学硕士学位论文 交易服务、内容分发( c o n t e n t sd e l i v e r y ) 、服务分发( s e r v i c e d e l i v e r y ) 、电子服 务( e - s e r v i c e ) 、实时企业计算( r e a l - t i m ee n t e r p r i s e c o m p u t i n g ，简称r t e c ) 、分 布式计算、p e e r - t o p e e rc o m p u t i n g 、w 曲服务( w e bs e r v i c e s ) 以及网上联机游 戏等等。 2 3 网格服务的整体架构 从图2 4 种可以看出，网格系统由以下几部分组成： 1 网格资源层。网格资源层是构成网格系统的硬件基础，它包括各种计算 资源，如超级计算机、贵重仪器、可视化设备、现有应用软件等，这些计算资源 通过网络设备连接起来。网格资源层仅仅实现了计算资源在物理上的连通，但从 逻辑上看，这些资源仍然是孤立的，资源共享问题仍然没有得到解决。因此，必 须在网格资源层的基础上通过网格服务( 网格中间件层) 来完成广域计算资源的 有效共享。 2 网格通用服务。又称网格中间件层或网格操作系统，是一系列工具和协 议软件，其功能是屏蔽网格资源层中计算资源的分布及异构特性，向网格应用层 提供透明一致的使用接口，同时需要提供用户编程接口和相应的环境，以支持网 格应用的开发。 3 网格应用层。网格应用层是用户需求的具体体现，在网格通用服务的支 持下，用户可以使用其提供的工具或环境开发各种应用系统。能否在网格系统上 开发应用系统以解决各种大型计算问题是衡量网格系统优劣的关键。o g s a ( o p e n g r i d s e r v i c e a r c h i t e c t u r e ) 最突出的思想就是以“服务”为中心。在o g s a 框架中，将一切都抽象为服务，包括计算机、程序、数据、仪器设备等，这有利 于通过统一的标准接口来管理和使用网格。w e bs e r v i c e 提供了一种基于服务的 框架结构，但是w e bs e r v i c e 面对的一般都是永久服务，而在网格应用环境中， 大量的是临时性的短暂服务，比如一个计算任务的执行等。考虑到网格环境的具 体特点，o g s a 在原来w e bs e r v i c e 服务概念的基础上，提出了“网格服务( g r i d s e r v i c e ) ”的概念，用于解决服务发现、动态服务创建、服务生命周期管理等与 临时服务有关的问题。基于网格服务的概念，o g s a 将整个网格看作是“网格 服务”的集合，但是这个集合不是一成不变的，是可以扩展的，这反映了网格的 动态特性。 北方工业大学硕十学位论文 格 通 用 鹏 网格计算协议互联网协议 围 本地 二口回 2 4 使用服务 图2 4 网格协议的分层结构 服务通常指的是标准的w e b 服务以及o g s a 组织的g r i ds e r v i c e 两种实现方 式。 2 4 1w e bs e r v i c e 技术 w e bs e r v i c e1 1 4 是这两年提出的一种新的面向服务的体系结构，随着异构计算 环境的不断增加，各种系统间的互操作性就显得必要，要求系统能够无缝地进行 通信和共享数据。w e bs e r v i c e 使用了标准技术，通过w e bs e r v i c e ，软件应用程 序资源在各网络上均可用。因为w e bs e r v i c e 基于标准接口，所以即使是以不同 的语言编写并且在不同的操作系统上运行，它们也可以进行通信。因此，w e b s e r v i c e 是生成必须适用于网络上不同系统的分布式应用程序的极好方法。从软 件开发的角度讲，w e bs e r v i c e 是一套实现网络服务发布与调用的规范。这套规 范使用h t r p 作为通信协议、使用s o a p 协议实现远程服务的调用、使用w s d l 文件描述服务、使用u u d i 机制实现网络上各种服务的集成和发布。 图2 5 显示了w e bs e r v i c e ( 在中央) 、其客户端软件应用程序( 在左侧) 及 其使用的资源( 包括数据库、其他w e bs e r v i c e 等，在右侧) 之间的关系。w e b s e r v i c e 通过使用标准协议( 如 r r t p ) 交换x m l 消息来与客户端和各种资源 进行通信。在w e b l o g i cs e r v e r 上部署w e bs e r v i c e 后，由w e b l o g i cs e r v e r 负 北方t 业大学硕十学位论文 责将传入的x m l 消息路由到您编写的w e bs e r v i c e 代码。w e bs e r v i c e 将导出 w s d l 文件，以描述其接口，其他开发人员可以使用此文件来编写访问此w e b s e r v i c e 的组件。 图2 5w e bs e r v i c e 各功能关系 w e bs e r v i c e 突出的优点是实现了真正意义上的平台独立性和语言独立性【”】。 同传统的分布式模型相比，w e bs e r v i c e 的主要优势在于协议的通用性和完全的 平台、语言独立性。在企业中，要求所有参与者都采用同一个基于某种语言和平 台的模型是不现实的。而w e bs e r v i c e 结合面向组件方法和w e b 技术的优势，利 用标准网络协议和x m l 数据格式进行通信，具有良好的普适性和灵活性，便于 信息发布中的数据交换。 2 4 2g r i ds e r v i c e 技术 g r i ds e r v i c e 技术是在开放网格体系结构o g s a 中提出来的。它是对w e b s e r v i c e 的扩展，实际上就是一种w e bs e r v i c e 和网格技术融合的产物。由于o g s a 采用w e bs e r v i c e 框架，因此很自然具有w e bs e r v i c e 的所有优势。g r i ds e r v i c e 是一种编程模型，提供在可缩放的、松耦合的和非特定平台的环境下交换信息的 能力。信息交换使用诸如h t r p 、x m l 、x s d 之类的标准协议，能够统一的封 装信息、行为数据表现以及流程。而无须考虑应用所在的环境是使用何种系统和 设备。g r i ds e r v i c e 最大优势就是提供了异构平台无缝衔接的技术手段，实现异 1 3 北方t 业大学硕士学位论文 构平台间的互通。网格工具包g 1 0 b u s t o o l k i t 已经成为对o g s a 进行规划和组建 的开发平台，它将w e b 服务，数据库存取，j 2 e e 等技术有机的纳入网格中，从 而形成构建网格系统的标准和规范。因此本文的信息发布系统采用g l o b u s t o o k i t 作为数据的来源和基本的开发平台。 在信息发布中使用g r i ds e r v i c e 的目的就是将服务功能以接口的方式提供 给数据使用者，数据库访问操作则通过中间件平台完成。用户不需要了解后台的 实现过程仅需调用功能接口就可以完成对数据库的操作。g r i ds e r v i c e 将客户对 数据库的操作目的封装成s o a p 对象，通过h t t p 协议传送到w e b 服务器，w e b 服务器将接收的s o a p 对象转发给g r i ds e r v i c e 请求服务器，g r i ds e r v i c e 请求服 务器解析接收到的s o a p 请求，调用g r i ds e r v i c e ，对数据库进行操作，最后 把返回的结果转换为相应的s o a p 应答。w e b 服务器收到s o a p 应答后，再通 过h t t p 协议将结果返回到客户端。访问模型如图2 6 所示。 浏览器 澎 g r i d数据库 s e r v i c e访问组件 ，i n t e n e t 客户端 h ns 应用程序 州 i 数据集成中间 图2 6g r i d s e r v i e e 和数据集成 2 5 在信息发布中使用g r i ds e r v i e e 在本课题研究的信息发布系统中利用网格技术的主要目的是在网格环境下 透明的获取不同网格节点上的数据。具体包括： 1 分布式透明：通过集成系统访问节点数据的用户，无须关心节点的位置， 详细的访问方法等。 2 异构透明：用户采用与访问本地数据库相似的模型和语言来访问其他数 据库模式。 3 本地自制：节点在共享数据的时候不改变现有的数据库系统和应用系统。 北方工业大学硕士学位论文 4 可扩展性：可以很方便的增加一个数据节点的数据库到信息发布环境中， 查看发布的数据服务，以及暴露在数据服务中的数据源信息等。 1 5 北方1 。业大学硕十学位论文 3 信息发布的关键技术 在本课题中，研究并使用了大量当今流行的w e b 信息开发技术。这些技术 协同工作，分别实现了系统的不同方面。例如插件部署