??? 摘? 要： 本文在深入研究關系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)抽象層次和信息網格特征的基礎上，提出了一個具有三層結構和二級映射的信息網格服務結構模型，并采用面向智體的軟件工程方法進行了實現(xiàn)。
??? 關鍵詞： 網格? 信息網格? 服務結構模型? 智體? 多智體
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??? 在當今信息爆炸的時代，人們生產信息、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)務密切相關，而企業(yè)的業(yè)務經常變化和發(fā)展，信息系統(tǒng)所采用的技術難以適應這種變化，從而導致需要開發(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，從而產生大量的信息孤島。因此，信息集成和共享成為矛盾。信息網格是徹底解決信息集成和共享矛盾的新的思路和技術。
1? 信息網格
??? 網格是構筑在互連網上的一組新興技術。它能夠合理調配使用地理位置分布、異構的網絡資源，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)質的服務。網格概念的提出從根本上改變了人們對“計算”的看法，因為網格提供的是與以往根本不同的計算方式。它突破了以往強加在計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格資源，從而解決更復雜的問題。
??? 按照網格功能強度可將網格分為計算網格、信息網格和知識網格。計算網格聚合網絡上分布的計算機、工作站、機群、群集、數(shù)據(jù)庫、高級儀器和存儲設備等，形成對用戶相對透明、虛擬的高性能計算環(huán)境，目標是解決大規(guī)模的科學計算問題。信息網格主要為上層應用提供信息的無縫共享。知識網格在信息網格之上，是網格的高層應用，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。
??? 信息網格中的核心問題是研究各類信息資源在網格上的注冊、表示、定位、管理、存儲和訪問機制，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。信息網格包含計算網格和數(shù)據(jù)網格的全部功能，重點拓展了廣域信息共享服務。信息網格利用數(shù)據(jù)挖掘、信息融合和資源引擎等技術完成網絡資源的搜集與共享，并利用單一系統(tǒng)映像技術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，便于用網格引擎實現(xiàn)資源的獲取。信息網格作為網格的高端研究領域，還未形成標準的體系結構。本文參照關系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)抽象層次和開放式網格服務結構(OGSA)，提出了一種支持信息網格的服務結構模型，詳細討論了實現(xiàn)這種服務結構的關鍵技術。
2? 信息網格的服務結構模型
??? 信息網格主要是利用現(xiàn)有的網格基礎設施、協(xié)議規(guī)范、Web技術和DB技術，為網格用戶提供一體化的智能信息平臺，其目標是創(chuàng)建一種架構在OS和Web之上的基于Internet的新一代信息平臺和軟件基礎設施。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。信息網格追求的最終目標是能夠做到服務點播（Service On Demand）和一步到位的服務（One Click Is Enough）。
??? 信息網格服務結構模型主要由物理層、邏輯層、應用層三個層次和A-L映射、L-P映射二級映射組成，其結構如圖1所示。
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??? (1)物理層。信息網格基礎物理層的主要元素是網格中產生、保存和管理信息的分布式異質存儲系統(tǒng)(如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應用系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、Web站點等)，以及存儲系統(tǒng)中提供信息的各種數(shù)據(jù)實體的集合。
??? (2)邏輯層。信息網格的邏輯層是在基礎物理層的基礎上抽象出邏輯資源層，是存儲系統(tǒng)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結構和特征的描述，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)實體進行抽象，而且要定義與數(shù)據(jù)有關的安全性、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，并提供標準的訪問接口。
??? (3)應用層。信息網格應用層是對網格用戶可以看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結構和特征的描述，是網格用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應用有關的數(shù)據(jù)的邏輯表示。而特定用戶只關心整個網格信息中的一部分內容，并且通常是經過組合加工的內容，因此邏輯層的內容對于他們而言仍然顯得復雜而沒有針對性。信息網格應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。當邏輯層改變時，由信息網格系統(tǒng)對各個A-L映射（應用層-邏輯層映射）關系作相應改變，可以使應用層保持不變，從而不必改變具體的應用，進而保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。
??? (5)L-P映射。定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結構與存儲結構之間的對應關系。當數(shù)據(jù)的存儲結構改變時，由信息網格系統(tǒng)對L-P映射（邏輯層-物理層映射）作相應改變，可以使邏輯層保持不變，從而保證了數(shù)據(jù)的物理獨立性。
3? 面向智體的實現(xiàn)
??? Agent是一個運行于動態(tài)環(huán)境的、接受另一個實體的委托并為之服務的、具有較高自治能力的實體，是一種模擬人類智能行為并提供相應服務的計算機程序。它具有自主性(autonomy)、主動性(activity)、反應性(reactivity)、可動性(mobility)、智能性(Intelligence)等。
??? 本文根據(jù)信息網格的服務結構模型特點和Agent的特性設計了一種集中式與分散式相結合的混合式信息結構，如圖2所示。
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??? 混合式信息服務結構中的信息服務中心負責信息網格服務的注冊、定位、服務綁定等協(xié)調管理工作。網格用戶一方面把自己能提供的服務通過自己的用戶智體(Agent-oriented)發(fā)布到信息服務中心；另一方面當網格用戶需要網格提供服務時，用戶首先在信息服務中心進行注冊，注冊成功后，服務請求者從服務中心發(fā)現(xiàn)自己需求的服務。經過發(fā)現(xiàn)之后，服務提供者和服務請求者就綁定在一起，二者之間隨之建立了緊密的聯(lián)系。這里需要詳細說明以下幾點：
??? (1)信息服務中心是一個服務器群組集合。
??? (2)用戶智體隱去本地資源的異質特征，能夠提供透明的服務。所有的用戶智體都具有對等(P2P)的權限，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格資源。所有的Agent之間共用資源、相互協(xié)作、相互服務、共同完成一個任務。當Agent之間出現(xiàn)依賴關系時，可以通過相互協(xié)商與合作來加以控制和管理。
??? (3)各用戶智體獨立負責各自的資源調度，能和信息服務中心動態(tài)地交互信息，以便信息服務中心實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)調資源“爭用”、資源“獨占”等問題。
??? (4)各用戶智體對其他用戶智體的信息和使用權限只能通過信息服務中心授權獲得。兩用戶智體間一旦建立連接，所有事務就由雙方相互協(xié)調完成，不需信息服務中心的干預。兩用戶智體間的合作可以根據(jù)任務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請求方Agent首先向服務提供方Agent發(fā)出主動非終止服務請求，要求服務提供方一旦條件滿足即主動地為它提供服務。服務提供方Agent接收到服務請求后，向服務請求方做出直接主動非終止服務承諾，一旦條件成立即主動地提供服務，并返回相應結果。所謂直接/主動終止模型是指服務請求方Agent首先向服務提供方Agent發(fā)出主動終止服務請求，要求服務提供方在條件滿足時主動提供服務。服務提供方Agent接收到服務請求后，向服務請求方作出直接主動終止服務承諾，一旦條件成立即主動地提供服務，并返回相應的結果，服務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)調模塊、任務處理模塊等組成，如圖3所示。
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??? (1)通信模塊。主要負責與其他Agent之間的聯(lián)系，它既可以把其他Agent的請求/應答信號傳遞給任務處理模塊，也可以把任務處理模塊產生的協(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，負責系統(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果。用戶只能通過用戶接口功能模塊與系統(tǒng)進行交互。用戶接口功能模塊接收到一項任務后，即將任務送到控制協(xié)調模塊進行處理。
??? (3)感知模塊。用于感知外部環(huán)境施加的刺激，并把相應的信息傳遞到控制模塊進行處理。控制協(xié)調模塊在接收到信息后先對其進行過濾及抽象處理，形成與外部環(huán)境中的對象相對應的有意義的符號，然后從功能函數(shù)集中搜索相應的方法進行匹配，并產生相應的決策。
??? (4)控制協(xié)調模塊。在眾模塊中起核心的作用，統(tǒng)籌管理各模塊。通過協(xié)調各結果，最后決策具體任務的執(zhí)行，存放并管理所有處理任務，對任務的狀態(tài)進行記錄。
??? (5)任務處理模塊?；诋斍暗闹R和一定的規(guī)則進行判斷推理，執(zhí)行具體行為的功能函數(shù)或方法，從而完成相應的任務。
4? 總? 結
??? 實現(xiàn)信息網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)的信息網格結構模型。本文在借鑒關系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)抽象層次的基礎上，結合信息網格的特征，提出了一個具有三層結構和兩級映射的信息網格服務結構模型，并利用被稱之為“第四代程序設計方法” 的面向“智體”（Agent-Oriented）的軟件工程方法進行具體實現(xiàn)。
參考文獻
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