（计算机系统结构专业论文）织女星信息网格易用性关键问题研究.pdf

摘 摘要 信息网格利用网格技术实现信息资源共享与协同工作。信息网格的研究问题可以 笼统地分为主体相关研究、客体相关研究以及主体和客体之间交互的相关研究在信 息网格中，主体一般是指使用网格的用户，客体是指用户可以使用的所有类型资源。 目前信息网格技术的研究重点较偏重于资源相关方面研究，而对于网格用户这一 主体支持的研究还不够深入，易用性方面更是鲜见深入的研究。动态性是信息网格的 一个重要特征，也是影响信息网格易用性的一个主要因素。主体相关的动态变更包括 主体基本信息变更( 如手机号、地址改变) 、管理相关信息变更( 如主社区改变) 、角 色变更等。变更发生时如果不及时处理会引发异常，降低系统易用性。如何找到异常 发生的病因、及时处理以适应变更，保证系统正常运行是本文研究的重点。如何进行 可定量的易用性评价也是易用性相关研究的一个重要方面。 针对信息网格主体研究中的重点和难点问题，基于织女星团队已有的研究成果， 本文从空间( 三层e v p 主体模型) 、时间( 全生命周期) 、评价( 基于深广度的易用性 评价) 三个方面研究了用户行为，旨在解决或者部分解决信息网格易用性相关问题。 本文所研究的易用性问题具体包括用户正常使用信息网格时基于深广度的易用性评价 问题；如何避免用户使用信息网格时可能出现的异常问题和异常发生时如何通过尽可 能少的人工干预解决异常问题。 提出一种信息网格主体e v p 空间模型，该模型针对已有主体研究中存在的问题提 供的解决思路如下：利用虚拟层主体信息，系统对最终用户屏蔽了和访问控制相关以 及和预访问资源相关的具体信息；利用虚拟层以及虚拟层和有效层问映射关系屏蔽主 体信息变更和角色变更细节；设有主社区概念，实现用户自主管理和系统用户管理的 结合；有效层主体信息设置解决用户使用复杂度问题。 对于虚拟层主体存在的插入、删除和修改等异常，基于瞄准病因而非症状的方法， 找到异常产生的根本原因：函数依赖。将虚拟层主体信息进行基于范式提升的模式分 解，消除产生异常的病因，使得分解后子模式集合中的每个元素都具有良好的性质， 并从无损分解和保持函数依赖两个方面形式化证明了主体信息模式分解的正确性。当 有效层主体信息或虚拟层主体信息的模式发生一定的变更( 主键属性变更、其他属性 变更、外键属性变更、元组变更和角色变更) 时，不需调整或者只需调整部分有效层 主体信息到虚拟层主体信息的映射关系，就可以保证用户或应用程序得到正确的虚拟 层主体信息，避免异常的发生，具有动态变更适应性。 主体空间模型的全生命周期分析讨论了信息网格主体的全生命周期所包含的各个 阶段，将全生命周期原理作用于主体e v p 模型的各个层次，用来剖析网格用户的各个 动作对模型各个层次的信息网格主体信息所产生的影响。 1 1 1 中i 司 i ；院博i 学位怠土以【n 即竹强州协易月i ”l 父趾蜩趣j f 充 最后本文提出罄r 深广度的信息网格易用性评价方法，考虑不同大小的评价粒度、 不f d 的操作权重和阶段权重以及信息网格用，、的全g ：命删期等方l 因素，粕确定义了 信息网格的全生命周期易用性及计算方法。描述了信息嘲格用户行为晟优树1 ：的权重 归- 等性质，解决用户正常使用信息网格时基于深广度的易用性评价问题。通过具体 的例子和数挢- 统计，计算给出该评价方法在织女星信息网格中的应用。实践证明该方 法对信息网格的易用性评价具有实际意义，并对系统的组织建设和结构调整具有指导 意义。 关键词：易用性，织女星信息网格，主体，映射，变更 摘世 e s s e n t i a l i s s h e so fu s a b i l i t yi 1 1v e g ai n f o r m a t i o ng r i d y a n gn i n g d i r e c t e db yx uz h i w e i i n f o r m a t i o n 鲥dm a d ei n f o r m a t i o nr e s o u r c es h a r i n ga n d c o o r d i n a t e dw o r k i n gp o s s i b l e u s i n gt h et e c h n o l o g yo f g i r d t h er e s e a r c ho ni n f o r m a t i o n 鲥di n c l u d e st h a to f s u b j e c t , o b j e c t ，a n dt h a to f c o m m u n i c a t i o nb e t w e e ns u b j e c ta n do b j e c t s u b j e c ti st h eu s e ro f i n f o r m a t i o ng r i dw h i l eo b j e c ti sa l lk i n d so f r e s o u r c ei ni n f o r m a t i o ng r i d a tp r e s e n t ，t h er e s e a r c ho nr e s o u r c e si so f t h em o s ti m p o r t a n c ei nt h er e s e a r c hf i e l do f i n f o r m a t i o ng r i d ，w h i l et h er e s e a r c hu p o ns u b j e c ti so f t h es e c o n dr a n k , l e ta l o n et h es t u d y o nu s a b i l i t yi ni n f o r m a t i o ng r i d d y n a m i cm o d i f i c a t i o ni sn o to n l yt h ep r i m a r yc h a r a c t e ro f i n f o r m a t i o ng r i d ，b u ta l s ot h em a i nf a c t o rt h a tw o r k so i lu s a b i l i t y t h ed y n a m i cm o d i f i c a t i o n o f s u b j e c ti ni n f o r m a t i o ng r i di n v o l v e st h em o d i f i c a t i o no f u s e r s b a s i ci n f o r m a t i o n ( s u c h a s t h ec e l lp h o n en u m b e r t h ea d d r e s se t c ) ，t h ei n f o r m a t i o no f u s e rm a n a g e m e n t ( s u c h 勰t h e m o d i f i c a t i o no f t h eh o s tc o m m u n i t y ) a n dt h ei n f o r m a t i o no f r o l e i tw i l lr e d u c eu s a b i l i t yi f t h e s em o d i f i c a t i o n sr e s u l ti na n o m a l i e s h o wt of i n dt h ec a u s a t i o no f e v e r ya n o m a l y ；d e a l w i t ht h em o d i f i c a t i o ni nt i m et oi n s u r et h el u l lo f t h es y s t e ma r em a i ni s s u e so f t h i sp a p e r h o wt oa n a l y z eu s a b i l i t yw i t l lm e a s u r a b l em e t h o di sa l s oa ni m p o r t a n ta s p e c th e r e f o c u so nt h ee m p h a s e sa n dt h ed i f f i c u l t i e si nt h er e s e a r c hu p o ni n f o r m a t i o ng r i d s u b j e c t , w er e s e a r c ho nt h eb e h a v i o r so f i n f o r m a t i o n 鲥ds u b j e c tf r o m t h ep o i n to f v i e w o f s p a c e ( t h ee v p t h r e el a y sm o d e lo f s u b j e c t ) ，t i m e ( t h ef u l ll i f ec y c l e ) a n de v a l u a t i o n ( t h e e v a l u a t i o no f u s a b i l i t yb a s e do nd e p t h sa n dw i d t h s ) b a s e do nt h ea c h i e v e m e n t sv e g a g r o u p h a v eg o ti no r d e rt os o l v ea l lo rp a r to f t h eu s a b i l i t yi s s u e si ni n f o r m a t i o n 酣d w ef o c u so n t h r e em a i ni s s u e si nt h i sp a p e ri n c l u d ei s s u eo f u s a b i l i t yb a s e do nd e p t h sa n dw i d t h sw i t h t h es y s t e mr u n n i n gn a t u r a l l y ；i s s u eo f h o wt oa v o i dt h ea n o m a l i e s ；i s s u eo f h o wt od e a lw i t h t h ea n o m a l i e sw i t hl e s sm a n u a lo p e r a t i o n s a ne v p s p a c em o d e lo f i n f o r m a t i o ng r i ds u b j e c ti sp r o p o s e di nt h i sp a p e r t h i sm o d e l a i m sa tt h ei s s u e se x i s ti nt h er e s e a r c ho ni n f o r m a t i o ng r i ds u b j e c ta n dp r o v i d e st h em e t h o d s 弱f o l l o w st os o l v et h ep r o b l e m s ：u s i n gt h ev i r t u a ll a y e ro f s u b j e c tt om a k ei n f o r m a t i o no f a c c e s sc o n t r o la n dt h er e s o u r c et h eu s e rw a n tt ou s et r a n s p a r e n c et ot h eu s e r ；u s i n gt h e v i r t u a l l a y e r o f s u b j e c t a n d t h e m a p p i n g b e t w e e n t h e e f f e c t i v e l a y e rs u b j e c ta n d t h e v i r t u a l l a y e rs u b j e c tt om a k et h ed e t a i l so f u s e r s m o d i f i c a t i o nt r a n s p a r e n c et ot h eu s e r ；u s i n gt h e v i r t u a ll a y e ro f s u b j e c tt os u i tt h em o d i f i c a t i o no f t h er o l e ；u s i n gt h eh o s tc o m m u n i t yt o m a k ei n d e p e n d e n c em a n a g e m e n tc o m b i n e dw i t ht h eu s e r sm a n a g e m e n to f t h es y s t e m ；u s i n g t h ee f f e c t i v el a y e rt os o l v et h ep r o b l e mo f u s e r s u s i n gc o m p l e x i ty t h e r ea r et h r e em a i na n o m a l i e so f t h ev i r t u a ll a y e rs u b j e c ti n f o r m a t i o n ：a d da n o m a l y , 中r 目 乍院“4i 乍仃l 龟上织盘! i n p h 畴叶一谢f - i 趁i , i t 咒 d e l e t ea n o m a l ya n dm o d i f ya n o m a l y f u n c t i o n a ld e p e n d e n c yi sf o u n dt ob et h ec a u s eo f t h e s ea n o m a l i e s w eu s em o d ed e c o m p o s i t i o nb a s e do nf o r m a lf o r me l e v a t i o nt od e c o m p o s e t h es u b j e c ti n f o r m a t i o no f v i r t u a ll a y e ri no r d e rt oe l i m i n a t et h ec a u s e so f a l lt h ea n o m a l i e s e v e r y e l e m e n ti nt h es e to f s u bm o d eh a st h en i c ec h a r a c t e r s t h ed e c o m p o s i t i o ni sp r o v e d t ob ec o r r e c tf o ri ti sb o t ht h ei o s s l e s s j o i nd e c o m p o s i t i o na n dt h ed e c o m p o s i t i o nt h a tk e e p t h ef u n c t i o n a ld e p e n d e n c y w h e nt h es u b j e c ti n f o r m a t i o no f b o t he f f e c t i v el a y e ra n dv i r t u a l l a y e rh a ss o m ek i n do f m o d i f i c a t i o ns u c ha st h a to f k e ya t t r i b u t e s ，o t h e ra t t r i b u t e s ，f o r e i g n k e ya t t r i b u t e s ，t u p l e sa n dr o l e s ，n s e r so rp r o g r a m c a l la l s og e tt h e j u s ts u b j e c ti n f o r m a t i o no f v i r t u a ll a y e rw i t hn o n eo rl i t t l em a n u a lm a p p i n ga d j u s t m e n tb e t w e e nt h ee f f e c t i v el a y e r s u b j e c ta n dt h ev i r t u a ll a y e rs u b j e c t t h ea n o m a l i e sa r ea v o i d e da n d t h es y s t e mh a st h e a d a p t a b i l i t yo f d y n a m i cm o d i f i c a t i o n t h ef u l ll i f ec y c l eo f s u 巧e c ts p a c em o d e ld i s c u s e sa l lt h ep h a s e so f t h ec y c l e , m a k e s t h et h e o r yo ff u l ll i f ec y c l et or e a c to ne v e r yl a y e ro f t h em o d e l ，a n a t o m i z e st h ec h a n g e so f t h em o d e l st h r e el a y e r sa f f e c t e db yu s e s b e h a v i o r s t h ee v a l u a t i o nm e t h o do f u s a b i l i t yb a s e do nd e p t h sa n dw i d t h si sp r o p o s e da tt h ee n d o f t h i sp a p e r d e f i n e st h eu s e r s f u l ll i f ec y c l eu s a b i l i t yi ni n f o r m a t i o ng r i da n dt h e c a l c u l a t i n gm e t h o dt a k i n gd i f f e r e n tg r a n u l a r i t i e s ，d i f f e r e n to p e r a t i o nw e i g h ta n dp h a s e w e i g h t , f u l ll i f ec y c l eo f i n f o r m a t i o n 出di n t oa c c o u n t ，d e s c r i b e st h a tt h es u m o f t h ew e i g h t s o f a l lo p e r a t i o n si so n e s o l v e st h ep r o b l e m so f u s a b i l i t yb a s e do nd e p t ha n dw i d t hw i t ht h e s y s t e mr u n n i n gn a t u r a l l y i l l u s t r a t e st h ea p p l i c a t i o no f t h i sm e t h o di ni c t ( i n s t i t u t eo f c o m p u t i n gt e c h n o l o g y ) w i t ht h ea c t u a le x a m p l e sa n dt h ed a t as t a t i s t i c t h i sm e t h o d i sa l s o p r o v e db yt h ef a c tt ob eu s e f u lf o rt h e e v a l u a t i o no f u s a b i l i t ya n da l s os i g n i f i c a n tt ot h e o r g a n i z a t i o no f t h es y s t e m k e yw o r d s ：u s a b i l i t y , v e g ai n f o r m a t i o ng r i d ( v e g a - i g ) ，s u b j e c t ，m a p p i n g ，e v o l u t i o n v q f 7 院 iq - 位论卫一坝t 星n 惦磷川蚌丘钰亡韪 亢 图目录 图1 1 从用户角度看的织女星信息网格的层次体系结构 图1 2 信息网格部署结构图 图1 3 信息网格用户管理示意图 。3 图2 1 资源e v p 模型三层之日j 映射关系示意图 图2 2r e s 模型示意图 图2 3 ( 汀3 用户管理流程图 图2 4 万维网上的身份和自由联盟的身份 图2 5 自由联盟总体结构 图2 6 v o m s 系统 图2 7 用户访问v o m s 的过程 图2 8g u m s 组成及工作过程。 图2 9g u m s 本地节点工作过程。 图2 1 0 用户访问c a s 服务器 4 1 0 1 9 2 0 图2 1 l 用户访问资源服务器。2 2 图3 1 社区结构示意图2 7 图4 1 织女星网格的业务益处3 2 图4 2 信息网格主体e v p 模型。3 3 图5 1 信息网格用户全生命周期示意图。：4 2 图5 - 2 用户注册流程图4 2 图5 3 用户登录流程图4 3 图5 4 用户使用网格流程图4 3 图5 5 用户维护流程图4 4 图5 6 用户挂起流程图4 5 图5 7 用户重新接入流程图4 5 图5 8 用户退出网格流程图4 6 图5 9 用户注销流程图 图6 1 虚拟层主体信息模式分解示意图l 5 5 图6 2 虚拟层主体信息模式分解示意图2 5 6 图6 3 虚拟层主体信息模式分解优化示意图5 6 图7 1 用户操作树o p 图7 0 图7 2 以i o 为底的对数函数图 图7 3 用户操作易用性示意图7 4 图7 4 用户阶段易用性优化示意图7 5 n ：2 ：2 l j矗 图7 5 社k 组织变更日；意图7 7 图7 6 权匡变更对易川性的影响示意图7 8 图8 1 各社区元素分靠图8 2 图8 2 调整前的易用性 图8 3 调整后的易用性 8 3 8 4 图8 4 易用性随权重变化示意图8 4 图8 5 信息网格平台动态变更调整性能图示8 5 图8 6 主体属性扩展示意图 图8 7 不同社区用户所见的毛体属性扩展结果 图8 8 操作蕴含关系示意图 8 7 8 8 图8 9 修改后的操作蕴含关系示意图9 3 图8 1 0 角色继承关系示意图 中l 一 7 “唧l 佗诊卫 ；! 丘t i 信h 州 嚣喵) i l 竹 ，j 迦埘 表目录 表2 1 网格资源空f i i j ：个瑶次的特点比较表。9 表4 i 信息网格主体模型备层功能表 3 4 表5 1 网格七体全，命周期中三层主体表示的变化4 7 表6 1 范式解决的问题 表7 1 易用性之问关系计算表 表7 2 优化前的用户阶段易用性计算 表7 3 优化后的用户阶段易用性计算 表7 4v e g a i g i 0 易用性计算 表7 5v e g a i g 2 0 易用性计算 表8 1 信息网格平台社区，用户、资源、角色统计表 表8 2 角色操作关系判定表 x 5 l 6 9 7 4 7 5 7 6 7 7 8 1 9 4 声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。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。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了谢意。 作者魏静奇 日期：j 徊5 舞年矗6 丘 关于论文使用授权的说明 中国科学院计算技术研究所有权处理、保留送交论文的复印件，允许 论文被查阅和借阅；并可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、 缩印或其它复制手段保存该论文。 名：和哥翮躲纽c 等吼二噼怫目 吼帝j f 击 1 1 信息网格概述 第一章引言 一体化智能信息平台( u n i f o r mi n t e l l i g e n ti n f o r m a t i o np l a t f o r m ，u i i p ) 又叫信息网 格 x z w o l 一1 】，它为系统层网格( 计算网格) 提供需求，从计算网格获得支持。织女 星信息网格( v e g ai n f o r m a t i o ng r i d 。v e g a i g ) 是计算所的在研项目，其需求主要是 支持下列应用系统：铁路信息网格、所务信息网格、肇庆信息网格( 如信息集市、政 务信息共享与公，丌) ，数字图书馆、金融界的信息仪表板和其他信息集成应用。各应用 系统具有一定的共性需求，优先由核心支持，领域特定的需求可通过添加领域库、领 域模块、领域网程、甚至领域共性应用程序( g s m l 类或a b a c u s 类程序) 等方式支 持这里将信息网格主要需求归纳为以下四个方面： 一体化( u n i f o r m ) 用一句话说，信息网格消除了信息孤岛。信息网格具有单一系统映象。一体化提 供具体功能。 1 ) 联通性。所有信息联成一片。 2 ) 单一入口点。用户向网格发布信息，从网格获取信息。 3 ) 一致性。网格中的信息( 在一定同步限制下) 是一致的( c o n s i s t e n t ) 。 4 ) 同步性。根据用户需求不同，网格可以提供多种同步强度。 智能( i n t e l l i g e n t ) 用一句话说，信息网格让用户能够方便地发布和获取信息。信息网格通过其智能 技术将繁琐的细节操作留给自己，让用户看到一个自动化的使用简单方便的平台。智 能性让强大的功能能简单地实现和使用。 1 ) 正交性原理。信息网格由少数几个正交的概念组成。这些概念每一个很简单， 但可以( 无障碍) 组合，从而提供强大的功能。这也是模块化和构件的思想。 例如：用户、角色、权限控制、发布、获取是正交的； 2 ) 最小信息原理。信息网格使用界面满足最小信息原理：用户只需向系统提供最 少的信息，即可完成需要的操作。尽量让网格多干事。比如，能不能保证大部 分工作只需不超过三次点击? 3 ) 最小功能原理这与上述两条原理相关。信息网格应当向( 大多数) 用户呈现 足够他们常见应用的少数互相正交的功能。复杂的功能应是一种简单功能的组 合。 4 ) 邻近性原理。用户过去经常1 二的事以后还会干( 时间邻近性) 用户如果关心 一个信息，町能也关心与它相关的信息( 空间邻近性) 。这条原理可能用来优 中i q i 了院弛i | wo 一玲爻以! 幺譬f - i i 州格斟j l f 抖足钰亡争。：j f ，c 化信息的组织。 5 ) 问核性原理为j r 实观柔r e 和灵活性。l i 体不宜对信息的聪性“接操作i 面应 通过一个中介，比如访f u 】控制中的角色、信息的元数掘等。 信息( i n f o r m a t i o n ) 用句活说，信息网格只关心信息流，即信息的发布、管卿和获取不关心信息 的处理。这足为了在早期研究中将目标定得有限。信息网格是服务网格的一部分，而 服务包括消息、内容、工作流、交易、计算等等因此，信息网格只涉及内容一个层 次这个限制减少了实现一体化和智能两个目标的难度。 1 ) 信息的表示。原始信息包含哪些格式( 5 c 本、文件、数掘库等) ? 元数掘包含 哪些? 如何将所有类型的信息整合成一个整体? 每种类型的信息至少包括几 个方面( 类型，值，操作，在整体中的位置) ? 2 ) 信息的主体。管理和使用信息的人( 和程序) ，以及他们可以用到的操作 3 ) 权限控制。主体对信息的访问控制。 平台( p l a t f o r m ) 用一句话说，信息网格为用户提供一个平台，不是最终应用，也不只是一套a p i ， 用户可以通过简单配置即能定制一个最终应用。构造平台不仅有利于产业化，也是科 研工作的试验床。 1 ) 底层平台无关性。信息网格能支持多种硬件和操作系统、多种数据库和x m l 、 s o a p 等语言和协议。 2 ) 广域结点支持。信息网格所运行的平台可以是一台单机服务器，也可以是分布 在全国各地的一个网格或a s p 平台。 3 1 模块化体系结构。信息网格本身具有层次和模块化体系结构。 4 1 应用实例和评价。不能只做一个信息网格，还必须定制几个有代衷性的应用实 例，并对最终的信息网格做出性能和功能的科学评价。这个工作的重要性常常 被忽视，但却是科研的重要部分，应花不少于1 ，5 的资源。 1 2 课题的背景及意义 在从事比较原创性的研究时，“客体优先”的方法( 即对客体的研究先于并重于对 主体研究的方法) 在织女星网格尤其是织女星信息网格的设计中发挥了重要作用，但 足与此同时还要注重“并行设计”( 客体研究和主体研究并重) 、“以人为中心”( 注重 以主体研究为重点) 等思路。织女星小组在信息网格客体方面的研究已经累积了一些 关键技术如网格资源空间模型 l w 0 3 1 】，信息网格关系数据模式的变更管理 y g m 0 4 ， 频道，信息网格社区等等。相对于网格客体即资源而言，主体即用户的相关研究则薄 弱一些。2 0 0 2 年织女星小组提出了一种面向用户行为的信息刚格时空模型 y g m 0 2 。 这个模型以用户为中心，用户控制着信息的共享、管理和信息服务。川时，用户只需 艟一章一j 发：b 操竹。指令或服务 1 f 求，指令的实现以及与此相关的信息。致性等维护细节，则由 信息刚格e i 幼完成。返利- 辅助智能功能可以将川户从繁琐的细节中解皮出来。图1 1 描述了该模型的层次结构。此外织女星小组在1 ：体方面相父的研究还包括 g o s - u s l l m 0 5 等等 用户 用户界面 r i 定义服务一 预定义服务唯 公扎操作平台 信息网格内核 系统接几 圜圆 图1 1 从用户角度看的织女星信息网格的层次体系结构 本文的研究属于织女星小组关于主体行为研究的一个部分，主要以计算所所务信 息网格平台为研究背景，着重研究了信息网格易用性相关的部分关键问题。计算所所 务信息网格平台在实现中采用图1 2 的部署结构。服务结点主要用来响应客户的请求； w s 服务器提供物理服务，主要用来访问物理关系和封装成服务的l e g a c y 系统；信息 服务器提供物理、虚拟、有效层资源的存储和访问服务；d b 为数据库系统，l e g a c y 为存储系统；通用浏览器包括，客户端包括p b v b 等应用，专用浏览器包括g s m l 浏览器。 图l _ 2 信息网格部署结构图 信息网格平台的建设是信息网格中的一个霞要应用，涉及到的主要应用问题包括 分布、异构、权限、记费、共享、自主、协同等等：涉及的体系结构问题主要包括松 目 皖辨l 学位乏迎一织盘即竹钮t q 格蛄i f | n 父 j 亡问题研究 敞鹤合、动念扩展，全 一体、白协同等；e 要i i 标足实现降低全生命周期成本和提 幽使用效率，根掘j ：f 文和策略实现用户、应用，资源的动态绑定 蔓盛 圈l 寥囝i 壁箜i 丝型i 壁箜i 蹙j箜l 用户基本操作( 注 册、登录、查询、 访问控制相角色分主社区寻 注销等) 关操作 配径 用户服务 用户元数据 用户信息存储 图1 3 信息网格用户管理示意图 用户相关研究是所务信息网格平台建设中的一个重要部分，涉及到信息存储、元 数掘存储、多种用户服务如基本操作、权限、访问控制、角色分配、计费、协同等多 方内容。图l - 3 给出了信息网格用户管理的示意图。 1 3 问题的定义 主体是易用性相关研究的一个重要因素。对于不同用户，同一系统的易用性可能 是不同的。如大多数的操作系统保留了字符界面，对f 熟练的程序员，因为字符界面 和系统的交互速度快，效率高，因而从某种程度上来说字符界面的易用性很高，但是 对于初级用户来说，字符界面的易用性则很低。 信息网格的易用性研究指的是在信息网格系统达到町用性的基础上，通过增加系 统功能，提高系统灵活性、增强系统变更适应能力等手段减少用户对系统的干预、用 户和系统之间的交互，以达到便于用户使用系统的目的。 迄今为止，业界尚未出现信息网格易用性的精确定义，相应地也没有成熟的易用 性评价方法得到广泛的应用。信息网格易用性的研究必须从主体和客体两个方面进行， 不可偏废任何一方。此外信息网格的易用性( u s a b i l i t y ) 研究是在可用行( a v a i l a b i l i t y ) 的基础上进行的，因此必须从正常和异常两个方面来丌展研究。本文研究的主要问题 是从时间( 全生命周期) 、空间( 三层e v p 主体模型) 、评价( 基于深广度的易用性评 价方法) 三个方面研究织女星信息网格易用性相关问题。本文所研究的易用性问题指 用户正常使用信息网格时基于深广度的易用性评价问题；如何避免用户使用信息网格 时可能出现的异常问题以及异常发生时如何通过尽可能少的人工干预解决异常问题。 信息网格用户使用网格时的客户端硬件、软件环境干差万别，以系统响应时间为 基础的评价方法未能对信息网格的易用性作出全面的评价。除硬软件相关因素外，信 息网格易用性评价还应将基于浏览器的页面显示宽度和用户点击深度考虑进去，形成 4 撼亭，j 较为全面的汁价方法 动态性足信息网格的一个重要特征，也是影响f i - i 息网格易川性的一个主要因素 1 ：体相关的动态变更包括主体基本信息变史( 如手机号、地址等) ，管理相关信息变更 ( 如改变主社区等) 、用户角色变更等主体相关信息变更可能导致异常的发生，如插 入异常、删除异常，变更异常等，异常的发生会降低系统易用性。如何找到异常发生 的病因来避免异常：在异常发生时及时处瑚以适应变更，保证系统正常运行是本文研 究另外两个重要方面。 综上所述，将本文研究的主要问题归纳为以下三点： 1 ) 用户正常使用信息网格时基于深广度的易用性评价问题。 2 ) 如何避免用户使用信息网格时可能出现的异常问题。 3 ) 异常发生时如何通过尽可能少的人工干预解决异常问题。 本文暂不考虑物理资源服务自身的用户系统内部问题，即基于第四章提出的信息 网格主体e v p 模型，本文只研究有效层和虚拟层主体信息之间的映射关系及映射的变 更适应性，暂不研究和物理资源服务用户系统关系密切的虚拟层主体信息和物理层主 体信息之间的映射关系。同时本文只讨论用户角色的变更处理，暂不考虑和客体研究 紧密耦合的访闯控制策略变更相关问题。 1 4 本文主要贡献 本文以织女星信息网格易用性为研究重点，围绕信息网格易用性着重研究了用户 币常使用信息网格时基于深广度的易用性评价问题：如何避免用户使用信息网格时可 能出现的异常问题以及异常发生时如何通过尽可能少的人工干预解决异常问题。具体 研究内容包括信息网格主体模型研究、主体全生命周期管理、主体信息变更适应性和 易用性评价等方面。研究的目标是基于信息网格主体模型的研究，实现信息网格用户 的全生命周期管理，在用户正常使用网格时给出正确的易用性评价，在主体相关信息 变更时，找到可能导致异常出现的原因，避免异常的发生并在异常出现时通过尽量少 的人工干预及时处理异常，保证系统正常运转，提高易用性。本文的主要贡献和创新 点包括： 。 1 ) 提出信息网格主体e v p 模型 信息网格主体模型由三层主体信息和两个相邻层次之问的映射关系共同构成，包 括有效层主体信息、虚拟层主体信息和物理层主体信息以及有效层主体信息到虚 拟层主体信息的映射关系、虚拟层主体信息到物理层主体信息的映射关系。利用 虚拟层主体信息，系统对最终用户屏蔽了和访问控制相关以及和预访问资源的具 体信息。 2 ) 信息网格主体e v p 模型规范化研究 将信息网格主体e v p 模型各层、相邻层之f h j 映射关系、虚拟层主体信息模式表示 日 7 h 博i f ，论上镪丘i 忙h 州慨磷j 1 i 叶父钟题l 卅充 疗法基于范式提升的模式分解方_ ：! = 、虚拟层1 体f 膏息基于范式提刀梭，分解 i 得到的子模式集合等进行肌范化表示。琏f 瞄准病w 而非症状的方法找到引起 e 体信息变更时异常产生的原因足某些函数依赖的存在，将虚拟层主体信息进行 基于范式提升的模式分解，消除产尘异常的病闪，使得子模式集合中的每个元索 都具有良好的性质，避免了这两类函数依赖所引起的异常从无损分解和保持函 数依赖两个方面证明了主体信息模式分解的正确性，保证分解后所得的虚拟层t 体信息子模式集可以通过连接操作得到分解前的主体信息模式。当有效层主体信 息或虚拟层主体信息的模式发生一定变更时。不需或者只需调整部分有效层主体 信息到虚拟层主体信息的映射关系就可以保证用户或应用程序得到币确的虚拟 层主体信息，避免异常的发生，保持系统正常运行，具有动态变更适应性。 3 ) 提出基于深广度的信息网格易用性评价方法。 从基本概念入手，考虑了不同大小的评价粒度、不同的操作权重和阶段权重以及 信息网格用户全生命周期等方面因素精确定义了信息网格的全生命周期易用性 及计算方法，描述了信息网格用户行为最优树上的权重归一等性质，解决用户正 常使用信息网格时基于深广度的易用性评价问题。通过具体的例子和数据统计、 计算给出该评价方法在织女星信息网格中的应用。实践证明该方法对信息网格的 易用性评价具有实际意义，并对系统的组织建设和结构调整具有指导意义。 1 , 5 本文组织结构 第一章概括介绍了信息网格的研究现状，本课题的选题背景，在此基础上具体描 述了论文研究的问题并概括了文章的主要贡献。 本文在第二章中首先介绍了本团队及其他团队的相关研究，总结了分布式系统以 及信息网格中用户系统的研究现状以及访问控制的相关研究。 第三章总结了本文的主要指导思想，包括：f a s t & e a s y 思路、全生命周期原理 和社区原理。 第四章分析了信息网格主体的相关研究现状，给出信息网格主体e v p 模型，具体 分析了各个层次的主体信息、两个层次之日j 的映射关系，并总结了模型的主要特点。 第五章详述了网格的全生命周期原理，指出信息网格主体的全生命周期所包含的 各个阶段，使用信息网格中的全生命周期原理分析了用户的各个行为对模型各个层次 的信息网格主体信息所产生的影响。 第六章基于第四章的研究成果，瞄准引发信息网格主体相关异常的根本原因。将 虚拟层主体信息进行基于范式提升的模式分解，消除产生异常的病因，避免了主体信 息的插入异常、删除异常，修改异常等等。同时从无损分解和保持函数依赖两个方面 证明了模式分解后仍能得到正确的有效层主体信息和虚拟层主体信息之问的映射。当 上键属性、其他属性、外键属性、元组和角色发生变更时，只需较少的人工参与，适 6 价肇j 1 j 当调整映射就丁以确保系统的旷常运转 第七氍提出- r 坫于深厂，度的埸刚性评价方法。从形式化定义和公州系统入f 给 出不同粒度e 的易用性概念，描述权霞归一等性质并基f 计算所所务t i 息网格给出j ； 体的计算疗法，通过具体的例子和数掘统计、计算说明该评价方法在t l 算所所务信息 网格中的应用 第八章总结了信息网格主体e v p 模型在计算所所务信息网格平台中的应月j ，分析 了该模型对协同工作的支持。从易用