高校資源共享中網(wǎng)格化信息社區(qū)模型的研究

曹 磊

（淮北師范大學 計算機科學與技術學院，安徽 淮北 235000）

目前，高等教育資源的分布極不平衡，唯有利用網(wǎng)絡技術來實現(xiàn)教育資源的優(yōu)化配置，提高資源利用率，使資源達到均衡分布.但是，教育資源組織混亂始終制約著網(wǎng)絡資源的共享與利用，主要表現(xiàn)在以下3個方面：

1）存在信息孤島：硬件和軟件的標準不統(tǒng)一，區(qū)域間缺乏溝通，資源較分散，形成一些信息孤島，彼此之間沒有聯(lián)系.

2）共享環(huán)境差：各種資源沒有統(tǒng)一接口標準，資源的異構使互通性大大降低.

3）搜索效率低下：目前，以萬維網(wǎng)資源為主要搜索目標，其查全率較低，且搜索到許多無用的信息，所以要找出有用的信息就非常困難.

要實現(xiàn)教育資源的優(yōu)化配置，必須整合異構資源，而網(wǎng)格就像一臺虛擬巨型計算機，可將分布式的閑置資源整合在一起，實現(xiàn)分布式資源的全面共享及問題的協(xié)同解決［1］.

1 網(wǎng)格資源共享環(huán)境的建立

實現(xiàn)共享異構資源，首先要對各類資源進行統(tǒng)一描述與封裝［2］，將網(wǎng)格信息資源共享以服務的形式推出，屏蔽異構資源的差別.

運用OGSA（Open Grid Services Architecture）標準來構建網(wǎng)格資源共享環(huán)境，首先是數(shù)據(jù)描述，要將網(wǎng)格環(huán)境中的軟硬件資源、存儲空間、計算環(huán)境都封裝成網(wǎng)格服務，通過服務屏蔽資源之間的差異，為資源共享提供基礎.其次是遵循OGSI規(guī)范，借鑒OGSA開放網(wǎng)格服務體系，并滿足Web服務資源框架的要求，可利用Globus Toolkit 4實現(xiàn)網(wǎng)格的服務.最后制定共享策略，通過調用分布式組織的各種資源進行資源的匹配、檢索及問題的協(xié)同解決.

1.1 網(wǎng)格信息資源描述

建立關于資源的描述模型，然后將描述模型按照網(wǎng)絡服務資源框架（WSRF）規(guī)范封裝成網(wǎng)格服務資源.

高校信息資源可以表示成IR=＜ID，B，U，R＞，其中：ID 用于唯一的標識一個網(wǎng)格資源；B 是資源基本屬性B=＜N，T，D，E＞，N為資源名稱，T為資源類別，D資源服務的區(qū)域，E表示當前資源利用率；U是資源的功能屬性；R定義實體間相互依賴的關聯(lián)關系，包括資源的關系類型、關系標示及關聯(lián)的對象.

綜上所述，對高校信息資源進行統(tǒng)一描述，就可將異構資源進行關聯(lián)，以提高資源的共享效率.

1.2 基于WSRF標準的異構資源封裝

要對異構資源進行統(tǒng)一管理和共享，需用Web 服務資源框架協(xié)議定義的標準將不同類型資源的服務進行封裝［3］，異構教育資源的封裝包括兩個方面：

1）資源對象的屬性和操作方法封裝.網(wǎng)格信息資源的屬性信息劃分為自然屬性和操作屬性兩類，遵循網(wǎng)絡服務資源框架規(guī)范將信息資源對象的屬性和操作方法封裝成一個符合網(wǎng)絡服務資源結構的網(wǎng)格資源，為資源需求用戶提供標準的調用端口［4］.

2）端口封裝.包括對實體接口和網(wǎng)絡接口進行封裝，資源需求方可通過請求/應答模式調用所需的網(wǎng)絡資源服務.

2 網(wǎng)格化資源發(fā)現(xiàn)策略

資源發(fā)現(xiàn)策略分為集中式和分布式兩大類，下面介紹的基于UDDI發(fā)現(xiàn)策略和MDS屬于集中式發(fā)現(xiàn)策略，改進的MDS和P2P屬于分層分布式的資源發(fā)現(xiàn)策略.

2.1 基于UDDI的資源發(fā)現(xiàn)策略

UDDI注冊服務器是一個基于集中目錄的信息服務器，作為Web資源服務的發(fā)布與查詢方式，資源共享效率相比之前有較大提高，但隨著分布式網(wǎng)絡技術的發(fā)展，其結構上難以滿足網(wǎng)格環(huán)境下的分布式處理.

2.2 改進的MDS發(fā)現(xiàn)策略

MDS實現(xiàn)基于輕量目錄訪問協(xié)議（LDAP）的樹狀單元數(shù)據(jù)目錄服務［5］，是一種集中式發(fā)現(xiàn)策略，隨著網(wǎng)格技術的發(fā)展，集中式的資源發(fā)現(xiàn)策略出現(xiàn)可擴充性差，單點失效等問題，已經(jīng)不再適應分布式網(wǎng)格環(huán)境.

改進的MDS策略要求在原有MDS的基礎上增加兩個功能，一是提供有關網(wǎng)格中各種資源的信息；二是對目錄服務進行聚合：對于提供的信息可以進行搜集、管理和索引服務.針對這兩個功能，MDS相應提供兩個重要組件［6］：

（l）網(wǎng)格資源信息服務框架（GRIS），信息的狀態(tài)及屬性標準由其提供框架；

（2）網(wǎng)格目錄信息服務框架（GIIS），用來聚合目錄服務.

GRIS提供網(wǎng)格中源的可用狀態(tài)及查詢功能，而GIIS 以目錄的形式將分布式的GRIS聚集起來，為資源請求者提供統(tǒng)一的接口進行資源搜索.

2.3 基于P2P的資源發(fā)現(xiàn)策略

基于P2P的查詢過程可以并發(fā)執(zhí)行，且在動態(tài)性及異構性方面與網(wǎng)格具有相同特點，所以可將 P2P技術用于網(wǎng)格環(huán)境下的資源發(fā)現(xiàn).

分布式的資源發(fā)現(xiàn)策略中，基于P2P的分層分布式網(wǎng)格資源發(fā)現(xiàn)策略的性能是最優(yōu)的.P2P系統(tǒng)中的資源節(jié)點數(shù)量理論上說可以無限大，各個資源節(jié)點之間互相關聯(lián)且松散地結合在一起，這種結構最有利于分布式的查詢［7-8］.

3 網(wǎng)格化的資源調度策略

網(wǎng)格資源調度強調的是對各種資源對象進行合理安排，但由于網(wǎng)格系統(tǒng)的異構性和動態(tài)性，增加調度的難度，所以調度策略也是關鍵的環(huán)節(jié).

網(wǎng)格的資源調度策略包括3個方面：一是資源發(fā)現(xiàn)，根據(jù)樹狀目錄服務查詢符合條件的資源；二是資源匹配，根據(jù)資源的狀態(tài)及屬性篩選選取一種最合適的資源進行分配；三是執(zhí)行任務，將資源匹配的結果送入對應的網(wǎng)格節(jié)點來執(zhí)行.

4 構建高校資源網(wǎng)格社區(qū)模型

網(wǎng)格資源社區(qū)以節(jié)點中資源的存儲相關進行劃分，便于對網(wǎng)格資源進行管理和查詢.

4.1 網(wǎng)格資源社區(qū)劃分

運用網(wǎng)格資源描述框架（Resource Description Framework）對網(wǎng)格社區(qū)資源進行定義，建立網(wǎng)格資源描述框架模型.

網(wǎng)格資源描述框架的定義為三元組形式，可將教育資源描述為（IR，P，V），IR為資源主體，用P（Predi?cate）區(qū)分學習資源的不同屬性，V（value）為屬性值.例如：（IRi，“headline”，“Webservice database”），其中IRi表示一個教育資源；headline表示該資源的屬性；Webservice database 明確資源的具體內容.

整個網(wǎng)格系統(tǒng)可以利用基于LOM 的分類描述將其劃分為m個大的類別，記為：GC1，GC2…，GCm，通過節(jié)點資源劃分中的目錄服務對社區(qū)類別進行分類并存儲.

4.2 社區(qū)資源的節(jié)點結構及資源檢索

社區(qū)節(jié)點的組成結構如圖1.

圖1 社區(qū)節(jié)點結構

由于網(wǎng)格資源系統(tǒng)進行社區(qū)的劃分，就要對社區(qū)內部及社區(qū)之間進行管理，社區(qū)節(jié)點應包含本地的資源及相鄰社區(qū)的信息服務鄰接表，方便社區(qū)之間的關聯(lián)，并提高資源檢索效率，檢索方法如下：

網(wǎng)格信息資源用基于元數(shù)據(jù)標準的三元組來表示，可以利用三元組中的一個屬性值形成Hash地址結構，根據(jù)地址訪問相應資源節(jié)點就可以檢索到資源對象.算法如下［9］：

4.3 高校資源網(wǎng)格社區(qū)模型

高校資源網(wǎng)格社區(qū)模型如圖2所示：

圖2 高校資源網(wǎng)格社區(qū)模型

第1層為高校資源分類節(jié)點，是一種基于LOM標準劃分的高校資源分類節(jié)點，各個分類節(jié)點是相互連通的，每個分類節(jié)點都包含若干個社區(qū)節(jié)點，確保所有的資源信息都有社區(qū)的歸屬，可以通過關鍵屬性值對各社區(qū)的起資源進行檢索和查找.

第2層是社區(qū)節(jié)點，描述社區(qū)組織的節(jié)點，包括本地的信息庫和相鄰社區(qū)的鄰接表信息，便于社區(qū)中資源信息的管理和檢索，也利于社區(qū)之間的關聯(lián)和互通.

第3 層是資源節(jié)點，屬于社區(qū)管理，用來存儲教育資源的具體內容，是構成網(wǎng)格信息資源的最小單位，也是面向用戶的資源層.

從高校資源網(wǎng)格社區(qū)模型可以看出，相鄰社區(qū)以及社區(qū)內部各個節(jié)點之間通過網(wǎng)絡互聯(lián)互通，若干個屬性相似的資源社區(qū)可以建立關聯(lián)關系，并互為鄰居節(jié)點，從而形成資源共享的社區(qū)群.一旦資源不在本地社區(qū)，可通過社區(qū)節(jié)點中的信息服務鄰接表查找有用資源，大大提高了查詢效率及資源的利用率.

5 結語

文章提出高校資源網(wǎng)格社區(qū)模型，對異構資源建設設定標準，并詳細闡述改進的資源發(fā)現(xiàn)及調度策略，搭建高校網(wǎng)格信息資源共享框架，希望對高校教育資源網(wǎng)格化的共享模式研究提供一定的借鑒和參考.

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