SOA技術(shù)在高性能計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用

付強(qiáng)

摘要：面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)在IT行業(yè)得到了廣泛認(rèn)可，人們對(duì)如何利用這項(xiàng)技術(shù)仍然不知所以。事實(shí)上，SOA是一種思想，一種架構(gòu)策略，它的核心是將企業(yè)應(yīng)用中分散的功能組織起來，形成一種企業(yè)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，來滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，并不是只有當(dāng)你有了很多的應(yīng)用的時(shí)候，SOA的需求才爆發(fā)出來的。作為高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域，如何利用SOA理念來實(shí)現(xiàn)資源共享和計(jì)算協(xié)作是一個(gè)與實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域息息相關(guān)的事。本文將從下面幾個(gè)方面來說明這個(gè)問題：是從大而全的方面來考慮SOA技術(shù)的應(yīng)用，還是從一個(gè)領(lǐng)域，甚至是一個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)來著手SOA理念的實(shí)現(xiàn)；SOA理念與中間件技術(shù)是否是同樣的內(nèi)涵；如何在高性能計(jì)算領(lǐng)域使用SOA技術(shù)。最后，通過一個(gè)具體的項(xiàng)目架構(gòu)設(shè)計(jì)來闡述如何利用SOA理念。

關(guān)鍵詞：SOA；高性能計(jì)算；架構(gòu)

中圖分類：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）21-0200-03

至今為止，SOA已經(jīng)成為眾多公司架構(gòu)師口中頻繁出現(xiàn)的專業(yè)詞匯，無論是SUN、HP、IBM還是軟件提供商BEA都宣稱SOA將是公司今后發(fā)展的主要指導(dǎo)思想，在國內(nèi)，甚至有人聲稱出現(xiàn)了“軟件SOA年”。

高性能計(jì)算（HPC）是一個(gè)歷史悠久的領(lǐng)域，目前它已經(jīng)從一種單純的關(guān)心并行架構(gòu)中代碼的執(zhí)行效率的方法，發(fā)展成為密切關(guān)注整個(gè)分布式系統(tǒng)的效率方法?，F(xiàn)代HPC與進(jìn)行復(fù)雜、大量計(jì)算的計(jì)算機(jī)相似，非常關(guān)心如何快速的訪問網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算資源和計(jì)算服務(wù)。HPC的理想前景就是使用大范圍的計(jì)算能力能夠像電網(wǎng)中無縫傳輸?shù)碾娏饕粯?，在網(wǎng)絡(luò)中得到更加透明、更加高效的利用和傳輸。

當(dāng)SOA成為一種流行術(shù)語時(shí)，希望實(shí)現(xiàn)HPC理想的重?fù)?dān)就落在它的身上。但是SOA究竟是什么？SOA能為我們做些什么？SOA與中間件技術(shù)有什么關(guān)系？高性能計(jì)算領(lǐng)域如何利用SOA理念？這些都成為困擾應(yīng)用人員的問題。

1 SOA與高性能計(jì)算

SOA是什么？SOA（Service-Oriented Architecture）是一個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)理念，是一種策略，它不是軟件產(chǎn)品，因此任何人都不可能通過購買來得到SOA。它的主要作用是將企業(yè)應(yīng)用中的分散功能組織成可共享的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，而且機(jī)構(gòu)可以快捷地組合和重用這些服務(wù)，來滿足業(yè)務(wù)要求。為達(dá)到這個(gè)目的，SOA主張開發(fā)業(yè)務(wù)應(yīng)用時(shí)應(yīng)遵循粗粒度、松耦合、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的基本原則。

從定義來看，SOA是面向服務(wù)管理的基礎(chǔ)設(shè)施，強(qiáng)調(diào)軟件項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)與規(guī)劃，這是不是說使用SOA理念來建設(shè)一個(gè)項(xiàng)目，只能從頂層設(shè)計(jì)開始，只能從上而下呢？事實(shí)上，SOA的理念就是要人們從架構(gòu)設(shè)計(jì)開始關(guān)注一個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)，但作為規(guī)劃者不可能了解具體每一個(gè)業(yè)務(wù)的技術(shù)細(xì)節(jié)，更何況業(yè)務(wù)部門的需求還是在不停變化的。特別是高性能計(jì)算領(lǐng)域，如何針對(duì)不同業(yè)務(wù)局對(duì)應(yīng)用的需求進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，制定數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并和其他應(yīng)用系統(tǒng)融合，才能最大化效用，提高領(lǐng)域的生產(chǎn)效率。這些問題都是每個(gè)業(yè)務(wù)局必須要考慮的。 因此在這個(gè)過程中，高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域的推動(dòng)力至關(guān)重要，他必須了解業(yè)務(wù)流程，又有全局觀，從而形成自下而上的推動(dòng)力，而架構(gòu)師可以從一個(gè)項(xiàng)目或者一個(gè)應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)SOA理念。

高性能計(jì)算領(lǐng)域最主要的資源是高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，隨著集群系統(tǒng)的普及，如何共享這些計(jì)算資源和計(jì)算服務(wù)是高性能計(jì)算領(lǐng)域必須解決的問題，于是計(jì)算網(wǎng)格應(yīng)運(yùn)而生，它主要是利用網(wǎng)格中間件為用戶提供透明使用各種計(jì)算資源與計(jì)算服務(wù)的途徑，解決應(yīng)用之間互聯(lián)互通，應(yīng)用模塊化的問題。從網(wǎng)格中間件的功能以及虛擬化各種計(jì)算資源和計(jì)算軟件的過程來看，網(wǎng)格中間件采用的策略與SOA是一致的。那么，中間件策略與SOA是什么關(guān)系呢？中間件主要是在應(yīng)用級(jí)這個(gè)層面上整合、構(gòu)建企業(yè)的架構(gòu)，它是一種基礎(chǔ)設(shè)施，而SOA的范疇更廣，它主要強(qiáng)調(diào)對(duì)服務(wù)的管理，也就是說SOA技術(shù)可以在一個(gè)容器中一次性取代基本流程、消息傳遞、多線程、執(zhí)行環(huán)境，使應(yīng)用開發(fā)人員可以把注意力放在編寫應(yīng)用邏輯上。同時(shí)SOA技術(shù)將使網(wǎng)格計(jì)算變得更容易，而網(wǎng)格中間件是成功的SOA技術(shù)的一個(gè)重要的實(shí)現(xiàn)。這有點(diǎn)像BEA的產(chǎn)品Weblogic和AquaLogic之間的關(guān)系。不過在具體的應(yīng)用領(lǐng)域使用SOA技術(shù)還得依據(jù)領(lǐng)域的實(shí)際需求。一個(gè)非常有意思的例子就是：高性能計(jì)算領(lǐng)域面臨的計(jì)算任務(wù)往往需要運(yùn)算很長時(shí)間，所以計(jì)算軟件總會(huì)設(shè)置斷點(diǎn)接續(xù)的功能，這就需要用戶能控制斷點(diǎn)信息文件，而SOA技術(shù)（網(wǎng)格中間件）強(qiáng)調(diào)的是如何整合分散能力并為用戶提供資源的透明使用手段，這就需要有個(gè)折中，即斷點(diǎn)文件不能對(duì)用戶是透明的。下面將通過一個(gè)實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的架構(gòu)設(shè)計(jì)來說明具體的實(shí)施方案。

2 領(lǐng)域需求

從本領(lǐng)域的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前大多數(shù)前期的研究工作都是在個(gè)人桌面上完成的，并且每個(gè)業(yè)務(wù)局都希望按照自己的業(yè)務(wù)流程與特點(diǎn)來開發(fā)對(duì)應(yīng)的輔助工具，從已有系統(tǒng)的分析看，大多數(shù)的開發(fā)工作是重復(fù)的。因此，項(xiàng)目首先要提供一種架構(gòu)，可以按照用戶的需求裝載不同的工具集并能與已有的工具軟件協(xié)作完成研究工作，用戶只需關(guān)注和開發(fā)與本身業(yè)務(wù)相關(guān)的處理部分，這樣就可以減少“煙囪式”系統(tǒng)的開發(fā)與使用，節(jié)省開銷，提供研究效率。另外，隨著業(yè)務(wù)的進(jìn)展，業(yè)務(wù)處理的方法與工具也會(huì)發(fā)生改變，所以項(xiàng)目應(yīng)能管理集成環(huán)境中的每個(gè)功能模塊，支持在線更新升級(jí)，而這些需求與SOA基本原則相符?？偠灾痪€用戶需要一個(gè)靈活可擴(kuò)展的應(yīng)用程序框架來實(shí)現(xiàn)這些需求。

其次，無論是個(gè)人桌面還是高性能計(jì)算節(jié)點(diǎn)，用戶都需要豐富的應(yīng)用插件和應(yīng)用計(jì)算服務(wù)。這些部件與各局實(shí)際業(yè)務(wù)相關(guān)，只有他們自己提供的應(yīng)用插件與應(yīng)用服務(wù)才是最適合業(yè)務(wù)流程需要的，這是本項(xiàng)目與業(yè)務(wù)局合作開發(fā)的主要切入點(diǎn)之一，是一種從下至上的架構(gòu)方式。同時(shí)，項(xiàng)目要想提供這些服務(wù)與插件，首先必須建立插件與服務(wù)的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，所有的開發(fā)者在此標(biāo)準(zhǔn)下，可以靈活方便的使用各種不同功能的插件、服務(wù)，或自行開發(fā)插件、服務(wù)。按標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展的插件、服務(wù)才能很好的同整個(gè)相結(jié)合，這也是SOA十分看重的。

摘要：人類已經(jīng)進(jìn)入了信息網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，而Internet作為當(dāng)今世界上最大的信息資源網(wǎng)絡(luò)，涵蓋了非常豐富的醫(yī)學(xué)信息資源。該文在闡述醫(yī)學(xué)信息資源檢索的重要性基礎(chǔ)上，結(jié)合筆者經(jīng)驗(yàn)對(duì)國際國內(nèi)不同醫(yī)學(xué)資源進(jìn)行研究比較，并探討一些解決醫(yī)學(xué)信息資源查找利用困難的方法。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)信息資源檢索；Internet

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）21-0188-02

21世紀(jì)的今天，人類社會(huì)已邁入信息化時(shí)代，醫(yī)療信息化代表著未來醫(yī)學(xué)發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，醫(yī)療信息化也是醫(yī)療活動(dòng)必不可少的支撐和手段。醫(yī)學(xué)院校的大學(xué)生和廣大醫(yī)學(xué)科研人員掌握一定的醫(yī)學(xué)信息管理知識(shí)在醫(yī)療信息化的大環(huán)境顯得尤為重要。學(xué)習(xí)并掌握醫(yī)學(xué)信息檢索知識(shí)是廣大醫(yī)務(wù)工作者構(gòu)建醫(yī)學(xué)信息管理知識(shí)體系，提高信息素養(yǎng)教育的基礎(chǔ)。信息素養(yǎng)為終生學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，適用于各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，特別是在新知識(shí)新技術(shù)發(fā)展迅速的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。熟練掌握醫(yī)學(xué)信息檢索技能，有利于提高醫(yī)療工作效率以及加快醫(yī)學(xué)領(lǐng)域科技創(chuàng)新，有利于滿足人民群眾日益增長的健康需求。

1醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)檢索對(duì)醫(yī)務(wù)工作者的特殊意義

醫(yī)學(xué)信息文獻(xiàn)是反映當(dāng)前醫(yī)學(xué)科技研究的新成果和科技創(chuàng)新的媒介，是傳播和交流醫(yī)學(xué)信息的載體和依據(jù)[1]。醫(yī)務(wù)工作者需要通過醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)檢索找到所需資料，對(duì)掌握醫(yī)學(xué)科技的前沿信息，提升自身的醫(yī)術(shù)水平大有幫助。

1.1通過醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)檢索，提升醫(yī)術(shù)水平

醫(yī)療相關(guān)從業(yè)人員需要具有終身學(xué)習(xí)的精神，需要洞悉醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的最新發(fā)展成果，通過醫(yī)學(xué)信息文獻(xiàn)檢索，掌握醫(yī)學(xué)科技的前沿信息，對(duì)提升自身的醫(yī)技水平和探究人類生命科學(xué)的奧秘有著特殊的意義。通過醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)檢索，及時(shí)地更新知識(shí)，掌握醫(yī)療新技術(shù)和新方法，與時(shí)俱進(jìn)地增進(jìn)自身的信息素養(yǎng)，才能更好地成為一個(gè)醫(yī)術(shù)精湛的優(yōu)秀醫(yī)師。

1.2 醫(yī)學(xué)科研選題的需要

醫(yī)學(xué)科研選題是否具有創(chuàng)新性和實(shí)用性，知曉學(xué)科領(lǐng)域的最新信息是基礎(chǔ)。醫(yī)學(xué)科研選題要避免與他人重復(fù)，篩選出有價(jià)值、有創(chuàng)新的課題，少不了醫(yī)學(xué)信息檢索工具的幫助。

1.3 科研成果的主論依據(jù)

醫(yī)務(wù)工作者在把自己的研究成果撰寫為論文時(shí)，通過檢索與課題有關(guān)的醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)，掌握最大量的信息源，再通過自己的分析、判斷，去粗取精、對(duì)比立論，才能更好的凸顯論文的論點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)。

1.4 具有較強(qiáng)教學(xué)能力的需要

當(dāng)前，我國各大綜合性或?qū)？漆t(yī)院都有培訓(xùn)基層醫(yī)師、接受進(jìn)修醫(yī)師、帶醫(yī)學(xué)生臨床見習(xí)的教學(xué)任務(wù)。能夠完成這些教學(xué)工作的醫(yī)師必須具有豐富廣博的醫(yī)學(xué)學(xué)科知識(shí)。醫(yī)學(xué)科技的發(fā)展非常迅速，只有通過醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)的檢索，更廣泛地學(xué)習(xí)相關(guān)學(xué)科的新技術(shù)、新知識(shí)，再結(jié)合自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能更好地完成所承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)，做一名醫(yī)德高尚、醫(yī)術(shù)高明的導(dǎo)師。

2 醫(yī)學(xué)信息檢索的基本知識(shí)

1） 醫(yī)學(xué)信息檢索的基本概念：結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)和學(xué)科發(fā)展的需要，醫(yī)學(xué)信息檢索是指醫(yī)學(xué)信息的有序化識(shí)別和查找的過程，即人們根據(jù)醫(yī)學(xué)信息需求，采取科學(xué)的檢索方法，應(yīng)用專門的檢索工具，從浩瀚的信息海洋中迅速，準(zhǔn)確地獲取所需醫(yī)學(xué)信息的過程。

2） 醫(yī)學(xué)信息檢索系統(tǒng)：是為達(dá)到特定的醫(yī)學(xué)信息交流目的而建立的一種能夠向用戶提供醫(yī)學(xué)信息服務(wù)的有序化的信息資源集合體。醫(yī)學(xué)信息檢索系統(tǒng)一般由下列要素構(gòu)成：醫(yī)學(xué)信息資源、設(shè)備、方法與策略、人。方法與策略包括檢索語言、標(biāo)引方法、信息的組織與管理方法、信息的檢索策略與技巧等；人是醫(yī)學(xué)檢索系統(tǒng)的能動(dòng)因素，隨著社會(huì)網(wǎng)絡(luò)化程度的不斷提高，具有自主檢索能力的最終用戶將在醫(yī)學(xué)信息檢索系統(tǒng)中起到?jīng)Q定性的作用。

3） 醫(yī)學(xué)信息檢索工具：信息檢索工具是將大量分散無序的信息經(jīng)過搜集、加工和整理，按照一定的規(guī)則和方法進(jìn)行組織和系統(tǒng)排列，用以存儲(chǔ)和查找信息的工具。主要由使用說明、正文（或數(shù)據(jù)庫）、輔助索引和附錄4個(gè)部分組成。常用的檢索工具有如下類型：手工檢索工具、機(jī)械檢索工具、計(jì)算機(jī)檢索工具、網(wǎng)絡(luò)信息檢索工具。

3 Internet網(wǎng)絡(luò)信息資源檢索

現(xiàn)在Internet網(wǎng)信息資源檢索已經(jīng)成為大多數(shù)醫(yī)務(wù)工作者實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)信息管理的重要工具。由于Internet是一個(gè)全球分布式網(wǎng)絡(luò)上，信息分別存儲(chǔ)在各國的主機(jī)、服務(wù)器上，信息的分散性給檢索信息帶來了困難。網(wǎng)上信息數(shù)量非常龐大，每天的信息流量達(dá)萬億比特，用戶面對(duì)成千上萬個(gè)鏈接點(diǎn)信息量，想要迅速、準(zhǔn)確地找到所需要的信息是很困難的。特別是醫(yī)學(xué)信息資源儲(chǔ)存的各個(gè)網(wǎng)站性質(zhì)不同，信息的廣度和深度不同，而且相互交錯(cuò)，檢索利用的難度非常高[2]。網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息檢索方式智能化檢索功能不強(qiáng)，例如，只能檢索到含有用戶指定的關(guān)鍵詞的文件，無法檢索出主題上密切相關(guān)，但并沒有包含這些關(guān)鍵詞的文件。要解決醫(yī)學(xué)信息資源查找和利用困難這個(gè)問題，有下面多種方法可供我們研究。

3.1 專業(yè)搜索引擎

當(dāng)前，最主要且最常用的網(wǎng)絡(luò)信息檢索工具是基于超文本的搜索引擎。它具有信息檢索服務(wù)的開放性、超文本的多鏈接性和操作簡易性的特點(diǎn)。一般可分為兩類：一類是通用搜索引擎，如百度、新浪等；另一類是專業(yè)搜索引擎，即針對(duì)某個(gè)專門領(lǐng)域或主題采取自動(dòng)或人工方式進(jìn)行資源搜集，整理而成的搜索引擎?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)的分科越來越細(xì)，而通用搜索引擎沒有針對(duì)醫(yī)學(xué)專業(yè)人士需求進(jìn)行優(yōu)化，因此檢索結(jié)果很難滿足這類醫(yī)學(xué)用戶的查詢需求。20世紀(jì)90年代中期，人們把數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息檢索技術(shù)、醫(yī)學(xué)信息組織管理的有關(guān)理論和方法有機(jī)地結(jié)合起來，推出了專門用于搜索網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源的醫(yī)學(xué)各學(xué)科專業(yè)搜索引擎。如心臟科： CardioGuide，URL： http：//www.cardioguide.com；牙科： DentalGuide，URL： http：//www.dentalgate.com等 [3]。