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东 北大学 硕士学 位论文摘要 网格环境下基于本体的服务查询问题的研究 摘要 随着经济全球化的日益激烈，企业柔性业务集成正在成为当今网络 经济下的主要运行方式。通过将在地理位置或逻辑上分布的异构系统或 企业以网络的方式连接起来，实现其制造资源的共享，有效地提高了各 制造系统或企业间的信息交流和合作能力，使其能够灵活地响应客户需 求的变化，并有利于企业降低成本、提高效率，增强企业竞争优势。 本文讨论了一个面向 c i ms领域的支持企业业务柔性集成的服务网 格系统 e f c s - g r i d 。文中首先根据系统的实际需求，给出了 e f c s - g r i d 系统的整体结构框架，简述了各个组成模块的功能，具体讨论了此系统 中基于语义本体的服务查询的相关问题。 为将本体语义信息引入到网格系统中，文中对本体的理论、本体的 构建及其应用进行了深入研究;应用 o wl本体定义语言为网格服务建 立了统一的、抽象的概念模型，实现了网格服务的标准化表示;构建了 适合于网格系统的本体知识库。为解决本体自身不完善的问题，本文提 出了面向相对封闭系统的完善本体的概念， 并加入了本体的自学习机制， 提高了本体的可用性。 为了解决由于网格内资源服务数量众多、种类多样可能造成服务匹 配效率与精度低的问题，文中对基于本体的服务查找的策略和理论进行 深入探讨，提出了基于上下文的领域选择算法和领域内基于语义的服务 匹配算法，以及一种基于本体的可行的服务发现策略。文中详细地介绍 了服务发现过程，并给出了应用实例。经验证，有效地提高了查询效率 和精度。 为了解决网格服务间存在的各种异构冲突，文中为每个领域定义了 标准服务，在发布服务时，实现发布服务与标准服务的映射，保证了发 现的服务可以直接参与服务合成过程，有效地实现了服务合成动态、自 动 的执行 。 最后，总结了全文并对系统的进一步完善提出了建议。 关键词 本体 网格 服务匹配 语义 异构解决 服务合成 东北大学硕士学位论文ab s t r a c t s t u d y o n o n t o l o g y - b a s e d s e r v i c e ma t c h i n g i n g r i d en v i r o n me n t w i t h ab s t r a c t t h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f g l o b a l c o m p o s i t i o n e n v i r o n me n t c o mp a nie s c o mp a ni e s h a s b e e n a ma i n o p e r a t i o n mo d e e c o n o my , f l e x i b l e b u s i n e s s wi t h i n e n t e r p r i s e s i n p r e s e n t o f n e t w o r k b u s i n e s s . b y c o n n e c t i n g h e t e r o g e n o u s s y s t e m s o r l o c a t e d g e o g r a p h i c a l l y o r l o g i c a l l y s e p a r a t e l y t o g e t h e r , of c a n s h a r e t h e i r r e s o u r c e s , i n c r e a s e t h e i r a b i l i t i e s c o m m u n i c a t i o n a n d c o o p e r a t i o n , r e s p o n d t h e c h a n g e s o f c o s t u m e r s fl e x i b l y i n o r d e r t o ma k e e n t e r p r i s e s d e c r e a s e t h e c o s t , i n c r e a s e t h e e f f i c i e n c y a n d e n h a n c e t h e a d v a n t a g e o f c o m p e t i t i o n . i n t h i s p a p e r , a s y s t e m o f e n t e r p r i s e f l e x i b l e c o mp o s i t i o n s e r v i c e g r i d ( e f c s - g r i d ) i s d i s c u s s e d . f i r s t l y , i n t e r ms o f t h e d e ma n d o f t h e s y s t e m, t h e g e n e r a l f r a me w o r k o f e f c s - g r i d s y s t e m i s p u t f o r w a r d . t h e n , t h e f u n c t i o n o f c o m p o n e n t s i n t h i s s y s t e m i s i n t r o d u c e d i n b r i e f a n d t h e i s s u e o f o n t o l o g y - b a s e d s e r v i c e m a t c h i n g i s d i s c u s s e d d e t a i l e d l y . mu c h r e s e a r c h i s d o n e o n c o n s t r u c t i o n a n d a p p l i c a t i o n o f o n t o l o g y i n t h i s p a p e r . t h e c o r r e s p o n d i n g o n t o l o g y k n o wl e d g e i s c o n s t r u c t e d f o r s e r v i c e g r i d . t h e i d e a s o f o n t o l o g y a n d o wl ( we b o n t o l o g y l a n g u a g e ) a r e a p p l i e d t o e s t a b l i s h a u n i f o r m a b s t r a c t c o n c e p t m o d e l a n d s t a n d a r d i z a t i o n f o r g r i d s e r v i c e s . t o r e s o l v e t h e p r o b l e m o f i n c o m p l e t i o n o f o n t o l o g y , t h e c o n c e p t i o n o f c o m p l e t e o n t o l o g y f o r r e l a t i v e l y c l o s e d s y s t e m i s p u t f o r w a r d a n d t h e me c h a n i s m o f s e l f - l e a r n i n g i s a d d e d i n t o o n t o l o g y f o r i n c r e a s i n g t h e u s a b i l i t y a n d f e a s i b i l i t y o f o n t o l o g y i n v i e w o f t h e l a r g e a mo u n t o f d i f f e r e n t s e r v i c e s i n g r i d , t h e s e r v i c e s i n s y s t e m a r e c l a s s i f i e d a n d s t o r e d b y d i f f e r e n t o n t o l o g y d o ma i n s . a t t h e s a me t i m e , c o n t e x t - b a s e d d o ma i n s e l e c t i o n a l g o r i t h m a n d o n t o l o g y - b a s e d s e r v i c e ma t c h i n g a l g o r i t h m a r e p r o p o s e d i n t h e p r o c e s s o f s e r v i c e ma t c h i n g , w h i c h i n c r e a s e s t h e ma t c h i n g e f f i c i e n c y a n d p r e c i s i o n . i n o r d e r t o r e s o l v e t h e h e t e r o g e n e i t y a mo n g s e r v i c e s i n g r i d , d o m a i n m o d u l a r s e r v i c e s a r e d e f i n e d f o r e a c h o n t o l o g y d o ma i n . wh e n s e r v i c e 一i i i 东4 e 大学硕士学位论文 ab s t r a c t p r o v i d e r s p u b l i s h t h e i r s e r v i c e s i n t o t h e s y s t e m , a me c h a n i s m o f f u n c t i o n a l i n t e r f a c e ma p p i n g f r o m r e s o u r c e s e r v i c e s t o d o ma i n m o d u l a r s e r v i c e s i s i m p l e me n t e d . t h e n , t h e s e r v i c e ma p p i n g f i l e a n d t h e s e r v i c e i n v o k i n g p l a n a r e g e n e r a t e d a u t o ma t i c a l l y , t h u s t h e r e s u l t s e r v i c e s f o u n d b y s e r v i c e m a t c h i n g c a n p a r t i c i p a t e i n s e r v i c e c o m p o s i t i o n d i r e c t l y , w h i c h r e a l i z e s t h e d y n a mi c a n d f i n a l l y , a u t o ma t i c s e r v i c e c o m p o s i t i o n e f f e c t i v e l y therid， i t a n a l y z e sw h o l e s y s t e m a n d d i s c u s s e s t h e f u r t h e r d e v e l o p m e n t o f t h e w o r k ke y wo r d s o n t o l o g y ,s e r v i c e ma t c h i n g ,s e ma n t i c i n f o r ma t i o n h e t e r o g e n e i t y s o l u t i o n , s e r v i c e c o mp o s i t i o n i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论 文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学 位而使用过的材料。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 、 、 。 、 、 、 : 1 4 日期: ) r , s , t 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关 保留、 使用学位论文的规定:即学校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。 本人授权东北大学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、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流， 请在下方签名 ; 否则视为不 同意 。 ) 学位论文作者签名 签字日 期: d 4 - -1 0 v / 、， j 导师签名: 签字 日期 : 幸 、 寻 - l i ，0 l e 东北大学 硕士学位论文第一章 绪论 第一章 绪论 1 . 1 . 引言 随着高性能应用需求的迅猛发展，单台高性能计算机 己经不能胜， 一些超大规模应用问题的解决。这就需要将地理上分布的、系统异构 多种计算资源通过高速网络连接起来，共同解决大型应用问题，即广: 高性能的元计算技术 ( me t a c o m p u t i n g ) ，也称为网格 ( g r i d )技术。1 格是网络上可用的一组分布式计算资源，它在最终用户或应用程序面 表现为一个大型虚拟计算系统。网格可以跨越地点、组织、机器体系. 构和软件边界，向连接到网格的每个人提供无限的能力、协作和信息 问。网格是目前越来越重要的研究领域，被称为是下一代的 i n t e r n e t . 格是一种关系科研、经济、社会、国防的重要国家基础设施，在国内 都引起了广泛的关注。网格 ( g r i d )概念产生于 9 0年代中期，是从电 网 ( p o w e r g r i d )概念借鉴过来的。网格的最终目的是希望大家能够 使用电力一样方便地使用分布在网络上强大而丰富的计算能力，为应 提供不间断的、无限的处理能力，如同电力和水力基础设施。 目前，使用业界广泛支持的规范，网格中的服务能够彼此通信， 布自己，被发现和调用。网格服务一般基于 o g s a规范，采用 x m l s o a p g h m0 3 , w s d l c c m0 0 和 u d d i等规范建立。当今，大多数的软 公司正基于这些新的标准来开发，基于 w e b服务的动态发现、即时集 所提供的服务， 将成为 i n t e r n e t 上应用的主流 t s u 0 1 n a y 0 1 。当大 的网格服务可获得时，一个新的商机出现了，这就是提供增值网格服 的可能性。 增值的网格服务能通过合成在网格上己有的基本服务来建二 这是一个通过合成基本的网格服务获得一个新 的服务功能的过程 。这 网格服务可由不同的提供者提供，从而提供给用户增值服务的能力。 随着网格服务的研究和应用的深入，越来越多的企业将会把自己 业务能力包装成网格服务发布。对于企业而言，网格服务技术不仅带 了发布 自己的业务能力和动态发现潜在合作伙伴的能力。更重要的一 是，合作的双方 ( 或多方)通过网格服务，可以实现真正跨平台的、 即的业务流程对接。这两点对于动态联盟的实现尤其重要:前一点使 盟创建者可以在一个广阔的范围 静态或动态地)寻找合适的盟员: 一点使联盟可以通过网格服务的合成获得成员间业务流程的快速集成 东北大学 硕士学位论文第一章 绪论 第一章 绪论 1 . 1 . 引言 随着高性能应用需求的迅猛发展，单台高性能计算机 己经不能胜， 一些超大规模应用问题的解决。这就需要将地理上分布的、系统异构 多种计算资源通过高速网络连接起来，共同解决大型应用问题，即广: 高性能的元计算技术 ( me t a c o m p u t i n g ) ，也称为网格 ( g r i d )技术。1 格是网络上可用的一组分布式计算资源，它在最终用户或应用程序面 表现为一个大型虚拟计算系统。网格可以跨越地点、组织、机器体系. 构和软件边界，向连接到网格的每个人提供无限的能力、协作和信息 问。网格是目前越来越重要的研究领域，被称为是下一代的 i n t e r n e t . 格是一种关系科研、经济、社会、国防的重要国家基础设施，在国内 都引起了广泛的关注。网格 ( g r i d )概念产生于 9 0年代中期，是从电 网 ( p o w e r g r i d )概念借鉴过来的。网格的最终目的是希望大家能够 使用电力一样方便地使用分布在网络上强大而丰富的计算能力，为应 提供不间断的、无限的处理能力，如同电力和水力基础设施。 目前，使用业界广泛支持的规范，网格中的服务能够彼此通信， 布自己，被发现和调用。网格服务一般基于 o g s a规范，采用 x m l s o a p g h m0 3 , w s d l c c m0 0 和 u d d i等规范建立。当今，大多数的软 公司正基于这些新的标准来开发，基于 w e b服务的动态发现、即时集 所提供的服务， 将成为 i n t e r n e t 上应用的主流 t s u 0 1 n a y 0 1 。当大 的网格服务可获得时，一个新的商机出现了，这就是提供增值网格服 的可能性。 增值的网格服务能通过合成在网格上己有的基本服务来建二 这是一个通过合成基本的网格服务获得一个新 的服务功能的过程 。这 网格服务可由不同的提供者提供，从而提供给用户增值服务的能力。 随着网格服务的研究和应用的深入，越来越多的企业将会把自己 业务能力包装成网格服务发布。对于企业而言，网格服务技术不仅带 了发布 自己的业务能力和动态发现潜在合作伙伴的能力。更重要的一 是，合作的双方 ( 或多方)通过网格服务，可以实现真正跨平台的、 即的业务流程对接。这两点对于动态联盟的实现尤其重要:前一点使 盟创建者可以在一个广阔的范围 静态或动态地)寻找合适的盟员: 一点使联盟可以通过网格服务的合成获得成员间业务流程的快速集成 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 因此，我们可 以通过研究网格服务的合成 ，结合动态联盟的特 点，为动 态联盟，特别是中小企业动态联盟，提供一个业务流程集成的解决。 1 . 2 . 网格的基本概念 1 , 2 . 1网格的含义 网格就是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池。 网格能够充分吸纳各种计算资源，并将它们转化成一种随处可得的、可 靠的、标准的同时还是经济的计算能力。除了各种类型的计算机，这里 的计算资源还包括网络通信能力、数据资料、仪器设备、甚至是人等各 种相关资源。 而根据网格的求解特点，人们又提出了多种名称的网格，比如以数 据密集型问题的处理为核心的数据网格;以解决科学计算为核心的科学 网格:以全球地球系统模型问题求解为主要目的的地球系统网格等。 那种认为网格就是仅仅通过网络把计算机、人、仪器、数据等连接 起来的观点是过时的，它过分强调了物理的网络和离散的网络资源，而 没有将他们作为一个有机的统一的整体来看待。另外一种观点就是把网 格看作是中间件系统，这种观点也是不全面的。中间件的确在网格中占 有很重要的地位，但是网格决不仅仅是中间件。这两种观点都存在一定 的片面性，第一种观点过分强调网格物理上的资源组成，第二种观点过 分强调网格逻辑上的功能，只有将两者结合起来才是完整网格系统。 i a n f o s t e r 曾经指出鉴别网格的三个指标为: 网格实际上是这样一个系统: 协调非集中控制资源一一 网格整合各种资源，协调各种使用者，这 些资源和使用者在不同控制域中，比如，个人电脑和中心计算机;相同 或不同公司的不同管理单元;网格还解决在这种分布式环境中出现的安 全、策略、使用费用、成员权限等问题。否则，只能算本地管理系统而 非网格 。 使用标准、开放 、通用的协议和界面一一网格建立在 多功能的协议 和界面之上，这些协议和界面解决认证，授权，资源发现和资源存取等 基本问题。得到非平凡的服务质量一一网格允许它的资源被协调使用， 以得到多种服务质量 ，满足不同使用者需求 ，如系统响应 时间，流通量 ， 有效性，安全性，及资源重定位，使得联合系统的功效比其各部分的功 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 因此，我们可 以通过研究网格服务的合成 ，结合动态联盟的特 点，为动 态联盟，特别是中小企业动态联盟，提供一个业务流程集成的解决。 1 . 2 . 网格的基本概念 1 , 2 . 1网格的含义 网格就是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池。 网格能够充分吸纳各种计算资源，并将它们转化成一种随处可得的、可 靠的、标准的同时还是经济的计算能力。除了各种类型的计算机，这里 的计算资源还包括网络通信能力、数据资料、仪器设备、甚至是人等各 种相关资源。 而根据网格的求解特点，人们又提出了多种名称的网格，比如以数 据密集型问题的处理为核心的数据网格;以解决科学计算为核心的科学 网格:以全球地球系统模型问题求解为主要目的的地球系统网格等。 那种认为网格就是仅仅通过网络把计算机、人、仪器、数据等连接 起来的观点是过时的，它过分强调了物理的网络和离散的网络资源，而 没有将他们作为一个有机的统一的整体来看待。另外一种观点就是把网 格看作是中间件系统，这种观点也是不全面的。中间件的确在网格中占 有很重要的地位，但是网格决不仅仅是中间件。这两种观点都存在一定 的片面性，第一种观点过分强调网格物理上的资源组成，第二种观点过 分强调网格逻辑上的功能，只有将两者结合起来才是完整网格系统。 i a n f o s t e r 曾经指出鉴别网格的三个指标为: 网格实际上是这样一个系统: 协调非集中控制资源一一 网格整合各种资源，协调各种使用者，这 些资源和使用者在不同控制域中，比如，个人电脑和中心计算机;相同 或不同公司的不同管理单元;网格还解决在这种分布式环境中出现的安 全、策略、使用费用、成员权限等问题。否则，只能算本地管理系统而 非网格 。 使用标准、开放 、通用的协议和界面一一网格建立在 多功能的协议 和界面之上，这些协议和界面解决认证，授权，资源发现和资源存取等 基本问题。得到非平凡的服务质量一一网格允许它的资源被协调使用， 以得到多种服务质量 ，满足不同使用者需求 ，如系统响应 时间，流通量 ， 有效性，安全性，及资源重定位，使得联合系统的功效比其各部分的功 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 因此，我们可 以通过研究网格服务的合成 ，结合动态联盟的特 点，为动 态联盟，特别是中小企业动态联盟，提供一个业务流程集成的解决。 1 . 2 . 网格的基本概念 1 , 2 . 1网格的含义 网格就是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池。 网格能够充分吸纳各种计算资源，并将它们转化成一种随处可得的、可 靠的、标准的同时还是经济的计算能力。除了各种类型的计算机，这里 的计算资源还包括网络通信能力、数据资料、仪器设备、甚至是人等各 种相关资源。 而根据网格的求解特点，人们又提出了多种名称的网格，比如以数 据密集型问题的处理为核心的数据网格;以解决科学计算为核心的科学 网格:以全球地球系统模型问题求解为主要目的的地球系统网格等。 那种认为网格就是仅仅通过网络把计算机、人、仪器、数据等连接 起来的观点是过时的，它过分强调了物理的网络和离散的网络资源，而 没有将他们作为一个有机的统一的整体来看待。另外一种观点就是把网 格看作是中间件系统，这种观点也是不全面的。中间件的确在网格中占 有很重要的地位，但是网格决不仅仅是中间件。这两种观点都存在一定 的片面性，第一种观点过分强调网格物理上的资源组成，第二种观点过 分强调网格逻辑上的功能，只有将两者结合起来才是完整网格系统。 i a n f o s t e r 曾经指出鉴别网格的三个指标为: 网格实际上是这样一个系统: 协调非集中控制资源一一 网格整合各种资源，协调各种使用者，这 些资源和使用者在不同控制域中，比如，个人电脑和中心计算机;相同 或不同公司的不同管理单元;网格还解决在这种分布式环境中出现的安 全、策略、使用费用、成员权限等问题。否则，只能算本地管理系统而 非网格 。 使用标准、开放 、通用的协议和界面一一网格建立在 多功能的协议 和界面之上，这些协议和界面解决认证，授权，资源发现和资源存取等 基本问题。得到非平凡的服务质量一一网格允许它的资源被协调使用， 以得到多种服务质量 ，满足不同使用者需求 ，如系统响应 时间，流通量 ， 有效性，安全性，及资源重定位，使得联合系统的功效比其各部分的功 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 效总和要大得 多 。 1 . 2 . 2网格的 目的 网格是借鉴电力网的概念提出来的，网格的最终目的是希望用户在 使用网格计算能力时，就如同现在使用电力一样方便。我们在使用电力 时，不需要知道它是从哪个地点的发 电站产生出来 的，也不需要知道电 力是通过什么样的形式产生的，不管是水力发电，还是火力发电，我们 使用的是一种统一形式的 “ 电能” 。网格也希望给最终的使用者提供的是 与地理位置无关 、与具体 的形式无关的通用 的计算能力 。实际上，网格 本来的意思是一个互相连接的系统，这个系统被用来在一个广泛的区域 内配送电流或电磁信号。因此，所有的电气和电子设备都可以通过插入 到网络中来访问某些资源，这样就成了 “ 启用网格”的设备。 1 . 2 . 3 网格的基本要求 对于网格提供的计算能力，有四个基本的要求，他们分别是可靠性 要求，标准化要求，易访问性要求和价格低廉的要求。 网格的可靠性是指网格提供的计算能力必须保证是持续、稳定和安 全的。不应该因为网格内部个别资源的变化而对网格应用造成影响。即 网格内部局部资源的变动对网格应用应该是透明的。 网格的标准化要求一方面是指网格资源之间应该有一个统一的可以 相互的接口或者协议标准，因为只有这样才能够实现网格资源的互操作 从而实现充分资源共享，标准化是共享的前提;标准化的另一个含义是 指网络对用户提供的计算能力应该满足一定的标准，有一种比较统一的 形式，从而便于以一种统一的方式进行访问。当然一致性的前提是网格 必须提供给用户一个相对稳定的标准化接 口。 网格的易访问性要求是指用户可以在任何时间，任何地点，以自己 习惯的统一形式访问和使用网格资源。网格计算能力可以通过网格系统 输送到任何角落，随处可得。也就是说，在网格上没有资源处在什么位 置的概念，只有 “ 在网格上”和 “ 不在网格上”的区别。 网格费用的低廉性要求是网格能够被普遍接受和推广的前提，不管 网格有多少优点，如果大多数的使用者无法承受其费用，网格就不可能 被普及。而它的各种优势也就根本得不到体现。 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 效总和要大得 多 。 1 . 2 . 2网格的 目的 网格是借鉴电力网的概念提出来的，网格的最终目的是希望用户在 使用网格计算能力时，就如同现在使用电力一样方便。我们在使用电力 时，不需要知道它是从哪个地点的发 电站产生出来 的，也不需要知道电 力是通过什么样的形式产生的，不管是水力发电，还是火力发电，我们 使用的是一种统一形式的 “ 电能” 。网格也希望给最终的使用者提供的是 与地理位置无关 、与具体 的形式无关的通用 的计算能力 。实际上，网格 本来的意思是一个互相连接的系统，这个系统被用来在一个广泛的区域 内配送电流或电磁信号。因此，所有的电气和电子设备都可以通过插入 到网络中来访问某些资源，这样就成了 “ 启用网格”的设备。 1 . 2 . 3 网格的基本要求 对于网格提供的计算能力，有四个基本的要求，他们分别是可靠性 要求，标准化要求，易访问性要求和价格低廉的要求。 网格的可靠性是指网格提供的计算能力必须保证是持续、稳定和安 全的。不应该因为网格内部个别资源的变化而对网格应用造成影响。即 网格内部局部资源的变动对网格应用应该是透明的。 网格的标准化要求一方面是指网格资源之间应该有一个统一的可以 相互的接口或者协议标准，因为只有这样才能够实现网格资源的互操作 从而实现充分资源共享，标准化是共享的前提;标准化的另一个含义是 指网络对用户提供的计算能力应该满足一定的标准，有一种比较统一的 形式，从而便于以一种统一的方式进行访问。当然一致性的前提是网格 必须提供给用户一个相对稳定的标准化接 口。 网格的易访问性要求是指用户可以在任何时间，任何地点，以自己 习惯的统一形式访问和使用网格资源。网格计算能力可以通过网格系统 输送到任何角落，随处可得。也就是说，在网格上没有资源处在什么位 置的概念，只有 “ 在网格上”和 “ 不在网格上”的区别。 网格费用的低廉性要求是网格能够被普遍接受和推广的前提，不管 网格有多少优点，如果大多数的使用者无法承受其费用，网格就不可能 被普及。而它的各种优势也就根本得不到体现。 东北大学硕士学位论文 第一章 绪论 1 . 2 . 4 网格面临的挑战 网格技术的兴起和发展得益于技术进步和应用需求的驱动，目前已 经从支持科学计算为主向市场更大和应用面更宽方向发展，并面临着诸 多挑战。 在技术方面，其研究重点是网格软件技术的研究和实现，并以网格 系统软件为主要研究对象。人们需要建立一个具有开放的体系结构、标 准和协议，以形成信息获取、传输、访问、共享和处理的单一开放的信 息处理基础设施平台，需要克服虚拟组织的管理和协同工作问题，需要 解决网格的可用性和可开发性的障碍，并解决系统安全问题。 网格作为基础设施，除了技术上的挑战外，一些社会、政治因素对 网格的普及也至关重要，应当建立资源的外包、数据的保密等法律保护 机制。 工 。 t e r n e t 上汇集了成千上万的计算资源、数据资源、软件资源、各 种数字化设备和控制系统。如何将物理上互连的众多资源汇聚起来，联 合提供服务，是网格技术的实质。 1 . 3 .网格环境下的服务查询问题 在己有的网格系统中，用于完成服务注册、发布、查询以及调用的 都是一些成型的信息系统。g l o b u s md s和 u d d i b e 0 2 a b c 0 2 就是其 中最典型的两个例子。然而，md s和 u d d i 都只支持简单的查询方式， 并且不能提供富有表现力的服务描述能力。 以u d d i 为例， u d d i 只支持 关键字和分类查询，没有提供强大的服务 自动发现机制。这种基于关键 字的搜索方法很简单， 但是缺乏语义信息的支持，因此造成查询精度低， 导致查询结果集包含过多的 “ 垃圾”结果，同时一些与查询请求语义相 关的结果又很难被包括在结果集中，这大大地影响了服务的查询效率。 为了提高服务发现的效率和精度，目前出现了很多在网格中加入语 义的研究。所谓语义，就是在强大的知识存储的基础之上，让计算机能 够理解我们的需求，帮助我们快速找到目标。从而实现根据用户提出的 所需服务的功能描述准确的查找到服务的功能。在当前存在的研究中通 常采用的都是基于语义扩展网格服务属性，建立属性值之间等价及相容 关系的方法来提高匹配精度。其实质是一种改进的属性名、 值对匹配。现 在设计系统的目标都是试图利用本体语义对 u d di 进行了扩展， 在 u d d i 东北大学硕士学位论文 第一章 绪论 1 . 2 . 4 网格面临的挑战 网格技术的兴起和发展得益于技术进步和应用需求的驱动，目前已 经从支持科学计算为主向市场更大和应用面更宽方向发展，并面临着诸 多挑战。 在技术方面，其研究重点是网格软件技术的研究和实现，并以网格 系统软件为主要研究对象。人们需要建立一个具有开放的体系结构、标 准和协议，以形成信息获取、传输、访问、共享和处理的单一开放的信 息处理基础设施平台，需要克服虚拟组织的管理和协同工作问题，需要 解决网格的可用性和可开发性的障碍，并解决系统安全问题。 网格作为基础设施，除了技术上的挑战外，一些社会、政治因素对 网格的普及也至关重要，应当建立资源的外包、数据的保密等法律保护 机制。 工 。 t e r n e t 上汇集了成千上万的计算资源、数据资源、软件资源、各 种数字化设备和控制系统。如何将物理上互连的众多资源汇聚起来，联 合提供服务，是网格技术的实质。 1 . 3 .网格环境下的服务查询问题 在己有的网格系统中，用于完成服务注册、发布、查询以及调用的 都是一些成型的信息系统。g l o b u s md s和 u d d i b e 0 2 a b c 0 2 就是其 中最典型的两个例子。然而，md s和 u d d i 都只支持简单的查询方式， 并且不能提供富有表现力的服务描述能力。 以u d d i 为例， u d d i 只支持 关键字和分类查询，没有提供强大的服务 自动发现机制。这种基于关键 字的搜索方法很简单， 但是缺乏语义信息的支持，因此造成查询精度低， 导致查询结果集包含过多的 “ 垃圾”结果，同时一些与查询请求语义相 关的结果又很难被包括在结果集中，这大大地影响了服务的查询效率。 为了提高服务发现的效率和精度，目前出现了很多在网格中加入语 义的研究。所谓语义，就是在强大的知识存储的基础之上，让计算机能 够理解我们的需求，帮助我们快速找到目标。从而实现根据用户提出的 所需服务的功能描述准确的查找到服务的功能。在当前存在的研究中通 常采用的都是基于语义扩展网格服务属性，建立属性值之间等价及相容 关系的方法来提高匹配精度。其实质是一种改进的属性名、 值对匹配。现 在设计系统的目标都是试图利用本体语义对 u d di 进行了扩展， 在 u d d i 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 基于关键字和分类查询的基础上加入了语义支持。为了实现在分布环境 下系统对语义的支持，w3 c最新提出了o wl ( we b o n t o l o g y l a n g u a g e ) 本体定义语言，它是一种基于 x ml标准的网络资源标记语言，建立在 r d f和 r d f s c h e ma 之上，它总结了其前身 d a ml在设计上的经验和不 足， 结合了o n t o l o g y 的知识， 实现了对概念和概念之间关系清晰的表达， 在语义推理能力方面也有长足 的进步 。 1 . 4 . 网格环境下服务的异构问题 网格能够充分的吸纳各种计算资源，并将它们转化为一种随处可得 的、可靠的、标准的同时还是经济的计算能力。然而这些资源通常属于 不同的组织，跨越不 同的领域，满足各 自不 同的资源 约束。由此可见 ， 网格要面对的是一个庞大的彼此异构的资源服务群。为了在网格中将这 些异构的服务集成起来，使其能够最大限度的发挥作用，常规的异构信 息处理便不可避免: 第一:怎样在不同的模式间进行模式转换。 第二:怎样实现查询转换，即如何把对查询统一标准化。 第三: 怎样对异类的或半结构化甚至非结构化数据进行存取、 操纵、 获取需要的信息。 we b服务的应用为商家提供了新的竞争手段， 然而对于 we b服务来 说，其不仅具有以上的异构问题，服务的开发环境、开发平台、服务的 使用环境等都会造成大量的异构信息的存在，给商家带来很大的不便。 诸如服务查找、服务 自动合成、以及遗产服务的使用等等 。尽管基于 i n t e r n e t的企业服务的集成为企业实现显性和隐性知识共享提供新的途 径，而且通过知识集成达到服务的真正透明性，但是为了真正实现这些 服务的价值，异构问题的解决可谓意义重大。目前所提出的语义 w e b为 解决w e b 服务以至于网格服务的异构问题提出了一个有效的办法。 1 . 5 .本文解决的主要问题及组织结构 本文以东北大学申请的国家高技术研究发展计划 8 6 3计划)课题 “ 面向c i m s领域的支持企业业务柔性集成的服务网格技术的研究” 为背 景，研究探讨基于本体的网格服务的查找和网格服务合成过程中异构问 题。主要内容包括以下两个方面:为了共享和统一企业的服务注册信息， 将本体库作为资源集成和共享的基础，提出一种本体的知识表示模型: 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 基于关键字和分类查询的基础上加入了语义支持。为了实现在分布环境 下系统对语义的支持，w3 c最新提出了o wl ( we b o n t o l o g y l a n g u a g e ) 本体定义语言，它是一种基于 x ml标准的网络资源标记语言，建立在 r d f和 r d f s c h e ma 之上，它总结了其前身 d a ml在设计上的经验和不 足， 结合了o n t o l o g y 的知识， 实现了对概念和概念之间关系清晰的表达， 在语义推理能力方面也有长足 的进步 。 1 . 4 . 网格环境下服务的异构问题 网格能够充分的吸纳各种计算资源，并将它们转化为一种随处可得 的、可靠的、标准的同时还是经济的计算能力。然而这些资源通常属于 不同的组织，跨越不 同的领域，满足各 自不 同的资源 约束。由此可见 ， 网格要面对的是一个庞大的彼此异构的资源服务群。为了在网格中将这 些异构的服务集成起来，使其能够最大限度的发挥作用，常规的异构信 息处理便不可避免: 第一:怎样在不同的模式间进行模式转换。 第二:怎样实现查询转换，即如何把对查询统一标准化。 第三: 怎样对异类的或半结构化甚至非结构化数据进行存取、 操纵、 获取需要的信息。 we b服务的应用为商家提供了新的竞争手段， 然而对于 we b服务来 说，其不仅具有以上的异构问题，服务的开发环境、开发平台、服务的 使用环境等都会造成大量的异构信息的存在，给商家带来很大的不便。 诸如服务查找、服务 自动合成、以及遗产服务的使用等等 。尽管基于 i n t e r n e t的企业服务的集成为企业实现显性和隐性知识共享提供新的途 径，而且通过知识集成达到服务的真正透明性，但是为了真正实现这些 服务的价值，异构问题的解决可谓意义重大。目前所提出的语义 w e b为 解决w e b 服务以至于网格服务的异构问题提出了一个有效的办法。 1 . 5 .本文解决的主要问题及组织结构 本文以东北大学申请的国家高技术研究发展计划 8 6 3计划)课题 “ 面向c i m s领域的支持企业业务柔性集成的服务网格技术的研究” 为背 景，研究探讨基于本体的网格服务的查找和网格服务合成过程中异构问 题。主要内容包括以下两个方面:为了共享和统一企业的服务注册信息， 将本体库作为资源集成和共享的基础，提出一种本体的知识表示模型: 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 基于关键字和分类查询的基础上加入了语义支持。为了实现在分布环境 下系统对语义的支持，w3 c最新提出了o wl ( we b o n t o l o g y l a n g u a g e ) 本体定义语言，它是一种基于 x ml标准的网络资源标记语言，建立在 r d f和 r d f s c h e ma 之上，它总结了其前身 d a ml在设计上的经验和不 足， 结合了o n t o l o g y 的知识， 实现了对概念和概念之间关系清晰的表达， 在语义推理能力方面也有长足 的进步 。 1 . 4 . 网格环境下服务的异构问题 网格能够充分的吸纳各种计算资源，并将它们转化为一种随处可得 的、可靠的、标准的同时还是经济的计算能力。然而这些资源通常属于 不同的组织，跨越不 同的领域，满足各 自不 同的资源 约束。由此可见 ， 网格要面对的是一个庞大的彼此异构的资源服务群。为了在网格中将这 些异构的服务集成起来，使其能够最大限度的发挥作用，常规的异构信 息处理便不可避免: 第一:怎样在不同的模式间进行模式转换。 第二:怎样实现查询转换，即如何把对查询统一标准化。 第三: 怎样对异类的或半结构化甚至非结构化数据进行存取、 操纵、 获取需要的信息。 we b服务的应用为商家提供了新的竞争手段， 然而对于 we b服务来 说，其不仅具有以上的异构问题，服务的开发环境、开发平台、服务的 使用环境等都会造成大量的异构信息的存在，给商家带来很大的不便。 诸如服务查找、服务 自动合成、以及遗产服务的使用等等 。尽管基于 i n t e r n e t的企业服务的集成为企业实现显性和隐性知识共享提供新的途 径，而且通过知识集成达到服务的真正透明性，但是为了真正实现这些 服务的价值，异构问题的解决可谓意义重大。目前所提出的语义 w e b为 解决w e b 服务以至于网格服务的异构问题提出了一个有效的办法。 1 . 5 .本文解决的主要问题及组织结构 本文以东北大学申请的国家高技术研究发展计划 8 6 3计划)课题 “ 面向c i m s领域的支持企业业务柔性集成的服务网格技术的研究” 为背 景，研究探讨基于本体的网格服务的查找和网格服务合成过程中异构问 题。主要内容包括以下两个方面:为了共享和统一企业的服务注册信息， 将本体库作为资源集成和共享的基础，提出一种本体的知识表示模型: 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 研究基于本体知识查找和应用的策略和理论，提出一种基于本体的可行 的服务发现策略;针对企业发布的服务的定义不同，利用本体知识，建 立服务一致表达形式，提出服务异构问题解决方案。主要章节安排如下: 第一章，介绍了本文的研究背景和研究意义。对网格及网格服务合 成的研究发展作了简单的回顾。最后介绍了本文的主要内容。 第二章，介绍了e f c s -g r i d系统的总体架构。 第三章，介绍了实现 e f c s -g r i d系统的相关技术，即应用的新技 术和规范。同时概略介绍了网格服务匹配技术的现状以及应用本体知识 的必要性 。 第四章，介绍 了本体的概念和特 点，提 出本体库 的建立方法 ，本体 表示