基于知識(shí)的Ｐ２Ｐ網(wǎng)格資源發(fā)現(xiàn)研究

摘要:針對(duì)當(dāng)前網(wǎng)格資源管理系統(tǒng)擴(kuò)展性差的問(wèn)題，提出了具有分布式本體知識(shí)庫(kù)的網(wǎng)格資源管理模型#65377;新模型由分布的多個(gè)自治管理域組成;自治域之間通過(guò)DHT覆蓋網(wǎng)連接#65377;網(wǎng)格資源信息以本體知識(shí)庫(kù)的形式管理:本地知識(shí)庫(kù)管理域內(nèi)網(wǎng)格知識(shí);全局知識(shí)庫(kù)則提供分布本體的語(yǔ)義映射以及知識(shí)的索引和定位#65377;資源發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換為本體知識(shí)庫(kù)的實(shí)例檢索推理，并且支持跨管理域的資源集發(fā)現(xiàn)#65377;新模型極大地提高了網(wǎng)格資源管理系統(tǒng)的可擴(kuò)展性#65377;

關(guān)鍵詞:知識(shí)庫(kù); 本體; 網(wǎng)格; 資源發(fā)現(xiàn); 離散哈希表

中圖分類(lèi)號(hào):TP302; TP393文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1001-3695(2007)04-0295-04

0引言

資源管理技術(shù)是網(wǎng)格計(jì)算^[1]中重要而基礎(chǔ)性的研究工作，在網(wǎng)格研究中得到極大重視#65377;當(dāng)前正在進(jìn)行的網(wǎng)格項(xiàng)目如Globus#65380;Condor等都在進(jìn)行相關(guān)方面的研究#65377;前一階段的研究工作主要集中在屏蔽資源異構(gòu)性#65380;動(dòng)態(tài)性等方面相對(duì)忽略的網(wǎng)格環(huán)境的分布#65380;跨管理域特性#65377;由此研究得到的研究成果如Globus#65380;Condor等大多采用集中控制方式#65377;這種技術(shù)不利于網(wǎng)格規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)展#65377;隨著大規(guī)模網(wǎng)格應(yīng)用需求的逐步增大，網(wǎng)格系統(tǒng)的擴(kuò)展性能已顯得相當(dāng)重要#65377;提高網(wǎng)格的擴(kuò)展性能也成為網(wǎng)格研究中的一個(gè)熱點(diǎn)#65377;

文獻(xiàn)[2，3]從資源描述方面入手，解決網(wǎng)格資源管理的可擴(kuò)展性問(wèn)題#65377;筆者將語(yǔ)義網(wǎng)^[4]技術(shù)引入到網(wǎng)格資源描述，建立了共享的網(wǎng)格資源本體(Ontology)^[5]，通過(guò)基于本體的推理獲得滿(mǎn)足資源需求的資源#65377;與傳統(tǒng)關(guān)鍵字匹配方法相比，這類(lèi)方法具有資源描述靈活#65380;易擴(kuò)展，并且提供知識(shí)級(jí)別的資源共享#65377;不足的是該方法依賴(lài)網(wǎng)格的集中控制機(jī)制，在體系結(jié)構(gòu)上不具備可擴(kuò)展性#65377;文獻(xiàn)[6]則從構(gòu)建分布式網(wǎng)格資源信息系統(tǒng)入手，通過(guò)將各網(wǎng)格自治域的服務(wù)器連接成DHT覆蓋網(wǎng)絡(luò)，借助DHT網(wǎng)絡(luò)高效的定位能力和良好的可擴(kuò)展性，構(gòu)造出高擴(kuò)展性的分布式網(wǎng)格信息系統(tǒng)#65377;但是該系統(tǒng)采用的是傳統(tǒng)的關(guān)鍵字匹配方式#65377;文獻(xiàn)[7]在基于DHT的網(wǎng)絡(luò)上建立了基于語(yǔ)義的結(jié)構(gòu)化P2P資源管理模型，較好地結(jié)合了上述兩者的優(yōu)勢(shì)#65377;但是它對(duì)資源本體描述能力差，不能表達(dá)資源類(lèi)間的關(guān)系，因此對(duì)于網(wǎng)格資源集合分配支持不足;而且其存儲(chǔ)模型在存儲(chǔ)頂級(jí)父類(lèi)時(shí)存在性能瓶頸#65377;

本文結(jié)合網(wǎng)格跨多個(gè)管理域的特點(diǎn)，提出了基于知識(shí)的網(wǎng)格資源管理模型(Knowledgebased Resource Management Model，KRMM)#65377;KRMM由多個(gè)分布式自治管理域組成，更加符合真實(shí)網(wǎng)格環(huán)境#65377;采用RDF語(yǔ)言描述包括網(wǎng)格資源類(lèi)以及描述資源概念之間相互關(guān)系的屬性，從而建立比較完善的網(wǎng)格資源本體描述機(jī)制;網(wǎng)格知識(shí)以知識(shí)庫(kù)形式存放于各個(gè)網(wǎng)格域的資源服務(wù)器之上，并且資源服務(wù)器構(gòu)成基于DHT的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，從而建立了高擴(kuò)展性的網(wǎng)格知識(shí)系統(tǒng);基于該知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)，網(wǎng)格資源發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換為基于知識(shí)庫(kù)的推理，極大地提高了網(wǎng)格資源管理系統(tǒng)的擴(kuò)展能力#65377;

1基于知識(shí)的網(wǎng)格資源管理模型

1.1KRMM的網(wǎng)格模型

首先給出KRMM網(wǎng)格模型的形式化定義:

定義1KRMM網(wǎng)格模型G定義為

網(wǎng)格G=(D，K)

其中，D是網(wǎng)格的資源管理域集合，K是網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)#65377;

D={d1，d2，…，dn}，n為網(wǎng)格域的數(shù)量，每一個(gè)網(wǎng)格域定義成d=(S，R)#65377;其中，S代表管理域中的資源服務(wù)器，負(fù)責(zé)管理域內(nèi)網(wǎng)格資源管理;各個(gè)自治域的資源服務(wù)器以DHT網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)提供網(wǎng)格資源管理服務(wù)#65377;R={r}是各個(gè)管理域中被管理的網(wǎng)格資源集合#65377;K=(GKB，LKB)代表管理域中網(wǎng)格系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)，由全局網(wǎng)格資源知識(shí)庫(kù)(Global Knowledge Base，GKB)和本地網(wǎng)格資源知識(shí)庫(kù)(Local Knowledge Base，LKB)組成#65377;

LKB={LKB1，LKB2，…，LKBn}是存儲(chǔ)于各個(gè)網(wǎng)格資源管理域資源服務(wù)器上的知識(shí)庫(kù)集合#65377;

1.2KRMM網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)模型

在考慮了節(jié)點(diǎn)異構(gòu)和自治的KRMM網(wǎng)格環(huán)境下，各個(gè)管理域的知識(shí)庫(kù)不再共享統(tǒng)一的網(wǎng)格資源本體(假設(shè)各個(gè)知識(shí)庫(kù)的網(wǎng)格資源本體是一致的)，由此會(huì)帶來(lái)集中控制的網(wǎng)格環(huán)境中不曾出現(xiàn)的問(wèn)題#65377;考慮三個(gè)網(wǎng)格域(假設(shè)為A#65380;B#65380;C三個(gè)域)資源共享的情況:A含有由CPU為Xeon且操作系統(tǒng)為RedHat組成的集群;B需要CPU為32位的Linux集群，并且其知識(shí)庫(kù)表明RedHat是Linux的子類(lèi);C的知識(shí)庫(kù)表明Xeon是32位的CPU#65377;顯然，A#65380;B按照自身知識(shí)庫(kù)知識(shí)進(jìn)行資源協(xié)商不可能完成資源分配#65377;因此，KRMM必須提供分布的網(wǎng)格與知識(shí)庫(kù)的本體集成機(jī)制，通過(guò)綜合A#65380;B#65380;C三者的知識(shí)庫(kù)從而成功匹配資源#65377;下面該KRMM知識(shí)庫(kù)模型和機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)介紹#65377;

基于描述邏輯的知識(shí)庫(kù)模型將知識(shí)庫(kù)分為ABox和TBox兩部分#65377;TBox是定義概念(Concept)與概念之間二元關(guān)系的角色(Role)的公理(Axiom)的集合，通常概念也稱(chēng)為類(lèi)(Class)，角色也稱(chēng)為屬性(Property)#65377;本文為論述方便，采用后一種方式#65377;從本體論的角度看，TBox就是相應(yīng)知識(shí)領(lǐng)域的本體(Ontology);ABox則是相應(yīng)概念對(duì)應(yīng)的實(shí)例(Instance)斷言的集合#65377;將知識(shí)分為ABox和TBox兩個(gè)部分有利于針對(duì)不同類(lèi)型的知識(shí)采取不同的處理和存儲(chǔ)方式#65377;

定義2本地網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)知識(shí)庫(kù)LKB=(TBoxl，ABoxl)#65377;其中，TBoxl表示管理域內(nèi)部的網(wǎng)格資源本體知識(shí)的集合;ABoxl該管理域內(nèi)部以網(wǎng)格資源ID為實(shí)例斷言的集合#65377;

本地知識(shí)庫(kù)集中存放了該管理域范圍內(nèi)的網(wǎng)格實(shí)例信息(ABox)以及管理域掌握的網(wǎng)格資源本體知識(shí)(TBox)#65377;網(wǎng)格管理域獨(dú)立管理本地知識(shí)庫(kù)，保證了網(wǎng)格資源管理的自治性#65377;顯然，作為有意義的本地網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)，LKB必定是可滿(mǎn)足(不存在邏輯上永遠(yuǎn)為空的概念)的#65377;

為保證分布的本地網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)之間的語(yǔ)義連通性，KRMM在LKB之上建立全局網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)(GKB)#65377;

定義3全局網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)GKB=(TBoxg，ABoxg)#65377;其中，TBoxg是全局網(wǎng)格范圍內(nèi)的網(wǎng)格資源本體知識(shí)的集合;ABoxg是全局網(wǎng)格范圍內(nèi)的以資源管理器Uri為實(shí)例的斷言集合#65377;假如某個(gè)管理域A中具有資源類(lèi)型C的資源實(shí)例，則在ABoxg中含有一條說(shuō)明資源服務(wù)器RA是類(lèi)型C實(shí)例的斷言#65377;

顯然，TBoxg=TBoxl1∪Tboxl2∪…∪TBoxln#65377;

綜上所述，KRMM建立的網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)模型如圖1所示#65377;

GKB向用戶(hù)(網(wǎng)格任務(wù))提供如下兩個(gè)基本功能:

(1)提供全局網(wǎng)格的本體知識(shí)#65377;GKB集成了各個(gè)LKM中已有的本體知識(shí)，從而構(gòu)成完整的網(wǎng)格資源本體#65377;

(2)基于全局網(wǎng)格資源本體的資源匹配#65377;網(wǎng)格任務(wù)能夠通過(guò)查詢(xún)GKB，首先獲得包含相關(guān)資源的資源服務(wù)器集合;進(jìn)一步向資源服務(wù)器發(fā)出查詢(xún)，最終獲得滿(mǎn)足資源需求的資源集合#65377;

定義4KRMM網(wǎng)格資源需求Q是基于網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)TBox的一個(gè)復(fù)雜概念#65377;

定義5KRMM網(wǎng)格資源發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就是在給定網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)ABox A的情況下，給定特定的模型I，對(duì)于特定概念Q的檢索推理(即給定一個(gè)Abox A和一個(gè)概念Q，找到所有的個(gè)體a)#65377;

從上面的定義可以看出，在KRMM系統(tǒng)中，網(wǎng)格資源匹配問(wèn)題已經(jīng)轉(zhuǎn)換成知識(shí)庫(kù)推理問(wèn)題，這也是本文基于知識(shí)的網(wǎng)格資源匹配的理論基礎(chǔ)#65377;

2KRMM網(wǎng)格知識(shí)的表示和存儲(chǔ)

網(wǎng)格知識(shí)的存儲(chǔ)與知識(shí)的表達(dá)方式密切相關(guān)，KRMM選擇RDF作為KRMM知識(shí)表達(dá)語(yǔ)言#65377;RDF是一種結(jié)合框架和語(yǔ)義網(wǎng)優(yōu)勢(shì)的知識(shí)表示語(yǔ)言#65377;作為W3C的推薦標(biāo)準(zhǔn)，RDF具有推理能力強(qiáng)#65380;表達(dá)方式簡(jiǎn)單的特點(diǎn)#65377;對(duì)于RDF的存儲(chǔ)，現(xiàn)在已有比較完善的解決方案#65377;借助于Jena^[8]等工具，RDF語(yǔ)句可以以三元組的形式存放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中#65377;因此，對(duì)于大規(guī)模資源實(shí)例信息可以借助成熟的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行管理和維護(hù)#65377;

采用RDF描述網(wǎng)格資源首先需要采用URI對(duì)網(wǎng)格資源進(jìn)行唯一的標(biāo)志#65377;KRMM采用如下方式:

網(wǎng)格資源URI=基準(zhǔn)URI+域內(nèi)資源ID

其中，基準(zhǔn)URI為該網(wǎng)格管理域URI;域內(nèi)資源標(biāo)志符是網(wǎng)格管理域內(nèi)網(wǎng)格資源的唯一標(biāo)志符#65377;該標(biāo)志符采用管理域內(nèi)部的命名方式進(jìn)行命名#65377;這種方式保證了資源標(biāo)志的唯一性，也帶來(lái)了KRMM標(biāo)志系統(tǒng)的可擴(kuò)展性#65377;

在KRMM中，為方便知識(shí)管理，根據(jù)存儲(chǔ)的知識(shí)不同可以進(jìn)一步將GKB和LKB分為四個(gè)數(shù)據(jù)模型，即本地本體數(shù)據(jù)模型LOM#65380;本地資源實(shí)例數(shù)據(jù)模型LRIM#65380;全局本體數(shù)據(jù)模型GOM和全局資源實(shí)例數(shù)據(jù)模型GRIM#65377;

數(shù)據(jù)模型以RDF三元組形式存放網(wǎng)格資源知識(shí)#65377;由于沒(méi)有中央服務(wù)器，KRMM借助于由資源服務(wù)器構(gòu)成的DHT覆蓋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分塊存儲(chǔ)#65377;

GKB根據(jù)類(lèi)和屬性進(jìn)行分塊#65377;對(duì)于網(wǎng)格資源類(lèi)，其知識(shí)塊是與該類(lèi)相關(guān)的小型知識(shí)庫(kù):

GOM部分是關(guān)于該類(lèi)/屬性以及所有父類(lèi)/屬性的RDF陳述;

GRIS部分則是以網(wǎng)格資源服務(wù)器URI為實(shí)例的該類(lèi)/屬性以及所有子類(lèi)/屬性的RDF實(shí)例斷言#65377;

分塊后的知識(shí)塊以類(lèi)/屬性名為關(guān)鍵字，采用DHT算法(通常是SHA1算法)計(jì)算得到哈希值(ID)，從而在網(wǎng)格資源服務(wù)器構(gòu)成的DHT覆蓋網(wǎng)絡(luò)上確定存儲(chǔ)該知識(shí)塊的網(wǎng)格資源服務(wù)器#65377;

3網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)維護(hù)

網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)反映了網(wǎng)格的資源信息和狀態(tài)#65377;由于網(wǎng)格環(huán)境的動(dòng)態(tài)特性，網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)也必須動(dòng)態(tài)調(diào)整以反映網(wǎng)格環(huán)境的變化#65377;

對(duì)于GKB而言，其GRIS中始終存放著所有包含對(duì)應(yīng)類(lèi)/屬性實(shí)例的網(wǎng)格域資源服務(wù)器URI，從而保證從GKB出發(fā)能夠定位到所有具有該類(lèi)/屬性(包括子類(lèi)#65380;子屬性)實(shí)例的網(wǎng)格域;

對(duì)于LKB而言，其LOM必須動(dòng)態(tài)補(bǔ)充與該資源管理域相關(guān)的資源本體知識(shí)，從而能夠完整地推理得出域內(nèi)滿(mǎn)足資源需求的資源集合#65377;

網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)的維護(hù)操作通常發(fā)生在網(wǎng)格域的加入和退出過(guò)程，少部分維護(hù)操作也發(fā)生在網(wǎng)格資源實(shí)例的加入和退出網(wǎng)格系統(tǒng)#65377;

3.1網(wǎng)格域加入KRMM

對(duì)于新的網(wǎng)格域加入網(wǎng)格系統(tǒng)時(shí)，網(wǎng)格域的內(nèi)部網(wǎng)格知識(shí)存儲(chǔ)在其資源服務(wù)器的本地知識(shí)庫(kù)中#65377;這些知識(shí)需要通過(guò)如下方式更新全局網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)#65377;

(1)接收DHT網(wǎng)絡(luò)分配存儲(chǔ)的全局網(wǎng)格知識(shí)#65377;在運(yùn)行DHT協(xié)議的系統(tǒng)中，新節(jié)點(diǎn)的加入會(huì)引起部分關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的GKB轉(zhuǎn)移到新加入節(jié)點(diǎn)#65377;

(2)將本地知識(shí)發(fā)送到網(wǎng)格系統(tǒng)#65377;資源服務(wù)器解析本地網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)，并且自頂向下，依次為本地網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)LOM中的每一個(gè)類(lèi)/屬性產(chǎn)生一個(gè)SETUP消息#65377;消息內(nèi)容為上節(jié)所述的GKB知識(shí)塊#65377;然后按照DHT算法，將SETUP消息發(fā)送到相關(guān)類(lèi)/資源的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)#65377;對(duì)于SETUP消息處理如下:

①資源服務(wù)器接收到一個(gè)類(lèi)/屬性的SETUP消息后，與服務(wù)器上該類(lèi)的已有全局網(wǎng)格知識(shí)進(jìn)行比較#65377;對(duì)于新的網(wǎng)格知識(shí)，進(jìn)行如下處理:對(duì)于全新的類(lèi)/屬性，在節(jié)點(diǎn)GOM中為該類(lèi)分配存儲(chǔ);

對(duì)于新的資源服務(wù)器URI，首先將URI存儲(chǔ)到該節(jié)點(diǎn)的GRIM中，然后向GOM中類(lèi)/屬性的所有父類(lèi)發(fā)送消息ADD_URI，要求所有父類(lèi)在其GRIS中添加這個(gè)URI;

對(duì)于新的父類(lèi)/屬性，首先在GOM中存儲(chǔ)該父類(lèi)/屬性，然后發(fā)送消息ADD_SUPER_CP_URIS到該父類(lèi)/屬性的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，要求添加子類(lèi)/屬性對(duì)應(yīng)的所有資源服務(wù)器URI，發(fā)送消息ADD_SUPER_CP到子類(lèi)/屬性的GRIS中URI對(duì)應(yīng)的所有網(wǎng)格資源服務(wù)器，要求這些服務(wù)器在其LOM中添加父類(lèi)/屬性的RDF陳述#65377;

②收到ADD_SUPER_CP_URIS消息的資源服務(wù)器都必須以REPLY消息回復(fù)，回復(fù)內(nèi)容為該節(jié)點(diǎn)GOM中存儲(chǔ)類(lèi)的父類(lèi)名#65377;

③收到REPLY消息的資源服務(wù)器將父類(lèi)名添加到該類(lèi)的父類(lèi)列表中#65377;

由于每個(gè)自治域的資源服務(wù)器都保存部分全局網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)，與文獻(xiàn)[7]中假設(shè)一致，網(wǎng)格域離開(kāi)網(wǎng)格系統(tǒng)前必須通知KRMM系統(tǒng)#65377;只有在全局網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)完成遷移后，網(wǎng)格自治域才能脫離KRMM網(wǎng)格系統(tǒng)#65377;

3.2網(wǎng)格域退出KRMM

網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)退出KRMM系統(tǒng)步驟如下:

(1)該網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)的全局網(wǎng)格知識(shí)通過(guò)DHT系統(tǒng)傳遞到該節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)#65377;

(2)資源服務(wù)器解析本地網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)，并且自底向上，依次為本地網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)LRIM中的每一資源的直接父類(lèi)/屬性產(chǎn)生一個(gè)REMOVE消息#65377;按照DHT算法，將REMOVE消息發(fā)送到負(fù)責(zé)存儲(chǔ)該類(lèi)的資源服務(wù)器#65377;

(3)接收到REMOVE消息的資源服務(wù)器，首先將REMOVE中相應(yīng)的URI從該對(duì)應(yīng)類(lèi)/屬性的GRIM中刪除;然后以該URI和GOM中該類(lèi)/屬性的所有父類(lèi)/屬性構(gòu)建DEL_URI消息，要求所有父類(lèi)/屬性在其GRIS中刪除這個(gè)URI#65377;

(4)收到DEL_URI消息的資源服務(wù)器在相關(guān)類(lèi)/屬性的GRIS中刪除相關(guān)URI#65377;

直至網(wǎng)格自治域資源服務(wù)器的URI在全局網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)中全部刪除，網(wǎng)格自治域才能脫離網(wǎng)格系統(tǒng)#65377;

值得注意的是，KRMM系統(tǒng)只刪除了退出節(jié)點(diǎn)的資源實(shí)例信息，由退出的節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充到全局網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)的本體信息并沒(méi)有被刪除#65377;本體體現(xiàn)的是共享信息模型，不應(yīng)當(dāng)隨著網(wǎng)格域的退出而刪除#65377;保留這些本體信息有益于網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)的完善和擴(kuò)充，并且不會(huì)帶來(lái)網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)的不一致#65377;

3.3網(wǎng)格資源狀態(tài)的變化

KRMM系統(tǒng)采用的兩級(jí)知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)可以大大減少網(wǎng)格管理域內(nèi)部資源狀態(tài)變化引起的全局網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)的維護(hù)和更新操作#65377;網(wǎng)格資源信息保存在本地網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)中，大部分資源信息維護(hù)操作都在本地完成#65377;只有在如下兩種情況下，全局網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)才需要得到更新:①新類(lèi)型的網(wǎng)格資源或?qū)傩缘募尤?②某一類(lèi)型資源或?qū)傩缘膶?shí)例完全退出網(wǎng)格#65377;

此時(shí)更新算法可以看做是網(wǎng)格域進(jìn)入和退出網(wǎng)格系統(tǒng)的特例，因此就不再贅述#65377;

4基于知識(shí)的資源匹配

網(wǎng)格資源匹配即是查找滿(mǎn)足約束條件的網(wǎng)格資源#65377;由第1章可知，KRMM網(wǎng)格資源匹配問(wèn)題可以轉(zhuǎn)換成知識(shí)庫(kù)的實(shí)例檢測(cè)推理#65377;資源發(fā)現(xiàn)就是查詢(xún)網(wǎng)格分布狀態(tài)的過(guò)程，用于識(shí)別那些特征和狀態(tài)與資源消費(fèi)者的需求相匹配的資源#65377;KRMM選用RDF的查詢(xún)語(yǔ)言RDQL^[9]實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格知識(shí)的查詢(xún)#65377;

網(wǎng)格知識(shí)的最終存放地是KRMM的本地網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)#65377;因此，KRMM必須將RDQL資源查詢(xún)請(qǐng)求發(fā)送到分布的本地網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)進(jìn)行查詢(xún)#65377;對(duì)于有大量自治域的大型網(wǎng)格系統(tǒng)而言，采用廣播查詢(xún)的方式容易造成網(wǎng)絡(luò)阻塞，使網(wǎng)格系統(tǒng)的可擴(kuò)展性受到影響#65377;為避免上述方式帶來(lái)的影響，KRMM采用三次查詢(xún)的方式減少執(zhí)行網(wǎng)格資源查詢(xún)的本地網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)數(shù)量:首先查詢(xún)?nèi)志W(wǎng)格知識(shí)庫(kù)，從而獲得可能具有滿(mǎn)足匹配的資源服務(wù)器集合;然后針對(duì)該集合指定的本地網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)集合運(yùn)行RDQL查詢(xún);最終查詢(xún)合并查詢(xún)結(jié)果，從而得到滿(mǎn)足要求的資源集合#65377;

KRMM網(wǎng)格資源匹配過(guò)程包括如下幾個(gè)步驟#65377;假設(shè)資源查詢(xún)請(qǐng)求Q由資源服務(wù)器S發(fā)出:

(1)網(wǎng)格資源服務(wù)器收集網(wǎng)格域內(nèi)的網(wǎng)格資源請(qǐng)求，并依靠LOM生成RDQL請(qǐng)求Q#65377;采用RDQL描述的資源查詢(xún)請(qǐng)求形式如下:

其中，X是待匹配的資源變量，T是RDQL模式元組#65377;

(2)執(zhí)行第一次查詢(xún)Q′，確定可能滿(mǎn)足匹配的資源服務(wù)器URI集合SERVER_URI#65377;根據(jù)Q，構(gòu)造n個(gè)Q′，第i個(gè)(0

其中，TXi是T中所有出現(xiàn)Xi的模式元組的集合#65377;

令Const(TXi)是TXi中所有的常量URI(即KRMM的網(wǎng)格本體詞匯)，則令SERVERURIi是在Const(TXi)對(duì)應(yīng)的GKB上執(zhí)行Qi′得到的資源服務(wù)器URI集合的交集#65377;

DERVERURI=Uni=1SERVERURIi

SERVERURI則是執(zhí)行Q查詢(xún)的最終資源服務(wù)器URI的集合#65377;

(3)向SERVERURI集合中的資源服務(wù)器發(fā)出查詢(xún)Q，收到查詢(xún)Q的資源服務(wù)器在LKB中執(zhí)行查詢(xún)#65377;將查詢(xún)得到的資源實(shí)例URI結(jié)果返回給S#65377;

(4)S收集第二次查詢(xún)結(jié)果，根據(jù)LOM和依據(jù)返回的資源實(shí)例生成臨時(shí)的數(shù)據(jù)模型，并在該模型上執(zhí)行RDQL查詢(xún)Q#65377;查詢(xún)的返回結(jié)果即為符合資源需求的網(wǎng)格資源集合#65377;

步驟(3)和(4)是KRMM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)格域的資源集發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵步驟#65377;步驟(3)得到的是特定網(wǎng)格域內(nèi)部滿(mǎn)足網(wǎng)格資源需求的網(wǎng)格資源集合;步驟(4)則進(jìn)一步通過(guò)查詢(xún)獲得了滿(mǎn)足Q的跨網(wǎng)格域的資源集合#65377;

需要指出的是RDQL自身并無(wú)推理功能#65377;因此，網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)必須首先對(duì)網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)推理引擎推理產(chǎn)生出派生RDF模型(包括所有隱含RDF語(yǔ)句);然后再基于新產(chǎn)生的RDF模型運(yùn)行RDQL查詢(xún)#65377;在知識(shí)庫(kù)沒(méi)有發(fā)生變化的情況下，這樣的預(yù)處理不需要重復(fù)執(zhí)行#65377;

5結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)網(wǎng)格跨管理域的特性以及對(duì)可擴(kuò)展性的要求，本文提出了一種基于知識(shí)推理的網(wǎng)格資源管理模型KRMM#65377;KRMM所采用的分布—集中的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)更加接近真實(shí)的網(wǎng)格環(huán)境#65377;分布存儲(chǔ)的兩級(jí)網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)在極大滿(mǎn)足網(wǎng)格資源自治的情況下，借助DHT覆蓋網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格資源知識(shí)的高效索引和查詢(xún)#65377;在此基礎(chǔ)上本文著重研究了分布式網(wǎng)格知識(shí)庫(kù)的一致性維護(hù)問(wèn)題，并給出了KRMM網(wǎng)格系統(tǒng)基于知識(shí)推理和資源集的網(wǎng)格資源發(fā)現(xiàn)過(guò)程#65377;KRMM模型可擴(kuò)展性強(qiáng)，為大規(guī)模網(wǎng)格環(huán)境下的資源發(fā)現(xiàn)提供了有益的參考#65377;

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