曹 磊

（淮北師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)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(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)教育資源的優(yōu)化配置，提高資源利用率，使資源達(dá)到均衡分布.但是，教育資源組織混亂始終制約著網(wǎng)絡(luò)資源的共享與利用，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

1）存在信息孤島：硬件和軟件的標(biāo)準(zhǔn)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(méi)有聯(lián)系.

2）共享環(huán)境差：各種資源沒(méi)有統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)，資源的異構(gòu)使互通性大大降低.

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

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

1 網(wǎng)格資源共享環(huán)境的建立

實(shí)現(xiàn)共享異構(gòu)資源，首先要對(duì)各類資源進(jìn)行統(tǒng)一描述與封裝［2］，將網(wǎng)格信息資源共享以服務(wù)的形式推出，屏蔽異構(gòu)資源的差別.

運(yùn)用OGSA（Open Grid Services Architecture）標(biāo)準(zhǔn)來(lái)構(gòu)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(chǔ)空間、計(jì)算環(huán)境都封裝成網(wǎng)格服務(wù)，通過(guò)服務(wù)屏蔽資源之間的差異，為資源共享提供基礎(chǔ).其次是遵循OGSI規(guī)范，借鑒OGSA開放網(wǎng)格服務(wù)體系，并滿足Web服務(wù)資源框架的要求，可利用Globus Toolkit 4實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的服務(wù).最后制定共享策略，通過(guò)調(diào)用分布式組織的各種資源進(jìn)行資源的匹配、檢索及問(wèn)題的協(xié)同解決.

1.1 網(wǎng)格信息資源描述

建立關(guān)于資源的描述模型，然后將描述模型按照網(wǎng)絡(luò)服務(wù)資源框架（WSRF）規(guī)范封裝成網(wǎng)格服務(wù)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(biāo)識(shí)一個(gè)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(wù)的區(qū)域，E表示當(dāng)前資源利用率；U是資源的功能屬性；R定義實(shí)體間相互依賴的關(guān)聯(lián)關(guān)系，包括資源的關(guān)系類型、關(guān)系標(biāo)示及關(guān)聯(lián)的對(duì)象.

綜上所述，對(duì)高校信息資源進(jìn)行統(tǒng)一描述，就可將異構(gòu)資源進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以提高資源的共享效率.

1.2 基于WSRF標(biāo)準(zhǔn)的異構(gòu)資源封裝

要對(duì)異構(gòu)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和共享，需用Web 服務(wù)資源框架協(xié)議定義的標(biāo)準(zhǔn)將不同類型資源的服務(wù)進(jìn)行封裝［3］，異構(gòu)教育資源的封裝包括兩個(gè)方面：

1）資源對(duì)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(luò)服務(wù)資源框架規(guī)范將信息資源對(duì)象的屬性和操作方法封裝成一個(gè)符合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)資源結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格資源，為資源需求用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)用端口［4］.

2）端口封裝.包括對(duì)實(shí)體接口和網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行封裝，資源需求方可通過(guò)請(qǐng)求/應(yīng)答模式調(diào)用所需的網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù).

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(jìn)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(cè)服務(wù)器是一個(gè)基于集中目錄的信息服務(wù)器，作為Web資源服務(wù)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(luò)技術(shù)的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)上難以滿足網(wǎng)格環(huán)境下的分布式處理.

2.2 改進(jìn)的MDS發(fā)現(xiàn)策略

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

改進(jìn)的MDS策略要求在原有MDS的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)功能，一是提供有關(guān)網(wǎng)格中各種資源的信息；二是對(duì)目錄服務(wù)進(jìn)行聚合：對(duì)于提供的信息可以進(jìn)行搜集、管理和索引服務(wù).針對(duì)這兩個(gè)功能，MDS相應(yīng)提供兩個(gè)重要組件［6］：

（l）網(wǎng)格資源信息服務(wù)框架（GRIS），信息的狀態(tài)及屬性標(biāo)準(zhǔn)由其提供框架；

（2）網(wǎng)格目錄信息服務(wù)框架（GIIS），用來(lái)聚合目錄服務(wù).

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(lái)，為資源請(qǐng)求者提供統(tǒng)一的接口進(jìn)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(guò)程可以并發(fā)執(zhí)行，且在動(dòng)態(tài)性及異構(gòu)性方面與網(wǎng)格具有相同特點(diǎn)，所以可將 P2P技術(shù)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(diǎn)數(shù)量理論上說(shuō)可以無(wú)限大，各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)之間互相關(guān)聯(lián)且松散地結(jié)合在一起，這種結(jié)構(gòu)最有利于分布式的查詢［7-8］.

3 網(wǎng)格化的資源調(diào)度策略

網(wǎng)格資源調(diào)度強(qiáng)調(diào)的是對(duì)各種資源對(duì)象進(jìn)行合理安排，但由于網(wǎng)格系統(tǒng)的異構(gòu)性和動(dòng)態(tài)性，增加調(diào)度的難度，所以調(diào)度策略也是關(guān)鍵的環(huán)節(jié).

網(wǎng)格的資源調(diào)度策略包括3個(gè)方面：一是資源發(fā)現(xiàn)，根據(jù)樹狀目錄服務(wù)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(jìn)行分配；三是執(zhí)行任務(wù)，將資源匹配的結(jié)果送入對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)來(lái)執(zhí)行.

4 構(gòu)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(diǎn)中資源的存儲(chǔ)相關(guān)進(jìn)行劃分，便于對(duì)網(wǎng)格資源進(jìn)行管理和查詢.

4.1 網(wǎng)格資源社區(qū)劃分

運(yùn)用網(wǎng)格資源描述框架（Resource Description Framework）對(duì)網(wǎng)格社區(qū)資源進(jìn)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(xué)習(xí)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(gè)教育資源；headline表示該資源的屬性；Webservice database 明確資源的具體內(nèi)容.

整個(gè)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(gè)大的類別，記為：GC1，GC2…，GCm，通過(guò)節(jié)點(diǎn)資源劃分中的目錄服務(wù)對(duì)社區(qū)類別進(jìn)行分類并存儲(chǔ).

4.2 社區(qū)資源的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及資源檢索

社區(qū)節(jié)點(diǎn)的組成結(jié)構(gòu)如圖1.

圖1 社區(qū)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

由于網(wǎng)格資源系統(tǒng)進(jìn)行社區(qū)的劃分，就要對(duì)社區(qū)內(nèi)部及社區(qū)之間進(jìn)行管理，社區(qū)節(jié)點(diǎn)應(yīng)包含本地的資源及相鄰社區(qū)的信息服務(wù)鄰接表，方便社區(qū)之間的關(guān)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(biāo)準(zhǔn)的三元組來(lái)表示，可以利用三元組中的一個(gè)屬性值形成Hash地址結(jié)構(gòu)，根據(jù)地址訪問(wèn)相應(yīng)資源節(jié)點(diǎn)就可以檢索到資源對(duì)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(diǎn)，是一種基于LOM標(biāo)準(zhǔn)劃分的高校資源分類節(jié)點(diǎn)，各個(gè)分類節(jié)點(diǎn)是相互連通的，每個(gè)分類節(jié)點(diǎn)都包含若干個(gè)社區(qū)節(jié)點(diǎn)，確保所有的資源信息都有社區(qū)的歸屬，可以通過(guò)關(guān)鍵屬性值對(duì)各社區(qū)的起資源進(jìn)行檢索和查找.

第2層是社區(qū)節(jié)點(diǎn)，描述社區(qū)組織的節(jié)點(diǎn)，包括本地的信息庫(kù)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(guān)聯(lián)和互通.

第3 層是資源節(jié)點(diǎn)，屬于社區(qū)管理，用來(lái)存儲(chǔ)教育資源的具體內(nèi)容，是構(gòu)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(nèi)部各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，若干個(gè)屬性相似的資源社區(qū)可以建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，并互為鄰居節(jié)點(diǎn)，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(guò)社區(qū)節(jié)點(diǎn)中的信息服務(wù)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(jié)語(yǔ)

文章提出高校資源網(wǎng)格社區(qū)模型，對(duì)異構(gòu)資源建設(shè)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，并詳細(xì)闡述改進(jìn)的資源發(fā)現(xiàn)及調(diào)度策略，搭建高校網(wǎng)格信息資源共享框架，希望對(duì)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.

［1］汪云峰，白慶華，田欣.高等體育院?？蒲泄芾淼木W(wǎng)格化［J］.情報(bào)雜志，2010（29）：76-78.

［2］桂小林.網(wǎng)格技術(shù)導(dǎo)論［M］.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2005：59-62.

［3］李衷怡，胡薇.基于Globus Toolkit 的網(wǎng)格服務(wù)實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2006（3）：10-13.

［4］井浩，張理，李軍懷.基于WSRF的網(wǎng)絡(luò)化制造資源Web服務(wù)封裝的研究［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2007（15）：23-24.

［5］ZHANG Yan，JIA Yan，HUANG Xiaobin，et al.Ascalable method for efficient grid resource diseovery［C］∥4th International Conference，CDVE2007，Proceedings，2007:97-103.

［6］HAMID N，HARON F，CHAN H Y.Resource discovery using page rank technique in grid environment［C］∥Sixth IEEE In?ternational Symposium on Cluster Computing and the Grid：Spanning the World and Beyond，2006:134-139.

［7］PASTORE S.The service discovery methods issue：A web services UDDI specification framework integrated in a grid envi?ronment［J］.Journal of Network and Computer Applications，2008，31（2）：92-108.

［8］KWOK SH.P2P Searching Trends：2002-2004［J］.Information Processing & Management，2006，42（1）：237-247.

［9］WEI Zhongqiang，HAN Jin，SHI Xuanhua，et al.A novel VO-based access control model for grid［C］∥Grid and Coopera?tive Computing，GCC 2004 Proceedings，OCT21-24，2004.