面向航運的信息服務(wù)網(wǎng)格關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、以網(wǎng)絡(luò)化信息技術(shù)為支撐的航運信息服務(wù)平臺是現(xiàn)代航運服務(wù)模式的重要標(biāo)志之一。航運信息服務(wù)平臺以實現(xiàn)眾多組織參與的、廣域分布的航運信息資源交互與共享、系統(tǒng)集成為目標(biāo)、以實現(xiàn)船舶、航道、貨物等航運要素的動態(tài)信息適時交換為重點，建設(shè)一個面向航運全行業(yè)及社會公眾的、集行業(yè)管理、運輸組織及運輸服務(wù)于一體的航運信息服務(wù)平臺。其構(gòu)建必須充分考慮已有系統(tǒng)和資源的有效利用，需要整合不同時期、不同類型和跨行業(yè)邊界的異構(gòu)系統(tǒng)；消除信息孤島、實現(xiàn)系統(tǒng)間協(xié)同工作以

2、及信息共享與交互：能夠快速響應(yīng)航運動態(tài)變化的業(yè)務(wù)需求和實現(xiàn)自由擴充；系統(tǒng)的擴展性和開放性、異構(gòu)系統(tǒng)松耦合交互和節(jié)點動態(tài)性等問題。網(wǎng)格(Grid)技術(shù)提供了研究解決上述問題的有效途徑。它將高速互聯(lián)網(wǎng)、高性能計算機、大型數(shù)據(jù)庫，傳感器，遠(yuǎn)程設(shè)備以及各種航運資源融為一體，實現(xiàn)全面共享與互操作。而服務(wù)網(wǎng)格將Web Service體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)格相結(jié)合，提出了“網(wǎng)格服務(wù)”的概念，用于解決服務(wù)發(fā)現(xiàn)、動態(tài)服務(wù)創(chuàng)建、服務(wù)生命周期管理等與臨時服務(wù)有關(guān)的問題

3、，從而保證了服務(wù)網(wǎng)格能夠及時地響應(yīng)與處理各種航運信息的服務(wù)請求，為存儲于網(wǎng)格上的各種航運資源提供一種安全、高效的共享機制，使得各種異構(gòu)和孤立的資源能協(xié)同工作，以一個整體服務(wù)于不同的應(yīng)用，實現(xiàn)資源在跨組織之間應(yīng)用的共享與集成。
　　 鑒于此，本文研究的重點是探討將服務(wù)網(wǎng)格應(yīng)用到航運信息系統(tǒng)，搭建靈活、高效、可靠和可擴展的航運信息服務(wù)平臺。在構(gòu)建了面向航運的信息服務(wù)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對其中的關(guān)鍵技術(shù)，服務(wù)網(wǎng)格的任務(wù)調(diào)度和資源分配進(jìn)

4、行了分析與研究，為航運信息化的發(fā)展提供了新的思路和方向。為服務(wù)網(wǎng)格在航運信息系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)用研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。
　　 首先，本文分析了航運信息系統(tǒng)具有海量數(shù)據(jù)以及異構(gòu)系統(tǒng)之間缺乏信息共享機制和協(xié)調(diào)機制等現(xiàn)實情況，并對現(xiàn)有的服務(wù)網(wǎng)格系統(tǒng)進(jìn)行了探討和研究。在OGSA和WSRF基礎(chǔ)之上提出并構(gòu)建了面向航運的信息服務(wù)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)。將服務(wù)模型融入到網(wǎng)格之中，網(wǎng)格中的節(jié)點基于服務(wù)的概念，應(yīng)用程序被劃分成更小的組件，大大提高了網(wǎng)格各個

5、節(jié)點之間的松散耦合性能。同時由于每個節(jié)點的組件是基于服務(wù)的，可以方便的在節(jié)點與協(xié)調(diào)者之外建立節(jié)點與節(jié)點之間的通信，從而實現(xiàn)更加靈活的分布式、自由通信的結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)充分考慮了網(wǎng)格的服務(wù)發(fā)現(xiàn)機制、策略機制、安全機制、資源管理機制和調(diào)度機制等多項功能模塊的配置，使得網(wǎng)格用戶能夠快速的匹配到需要的服務(wù)，并在與系統(tǒng)內(nèi)其它用戶協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，在授權(quán)的范圍內(nèi)，能夠優(yōu)化服務(wù)，利用最優(yōu)資源，實現(xiàn)自己的用戶需求。滿足了航運系統(tǒng)中各個異構(gòu)系統(tǒng)和平臺的共享和

6、協(xié)作問題。文中對體系結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)格服務(wù)層結(jié)合航運信息系統(tǒng)進(jìn)行了展開描述，通過模擬案例描述了為航運系統(tǒng)用戶提供服務(wù)的流程。
　　 其次，本文分析了服務(wù)網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度的目標(biāo)和對當(dāng)前各種任務(wù)調(diào)度算法進(jìn)行了分析研究，考慮了面向航運的信息服務(wù)網(wǎng)格中支持復(fù)雜多目標(biāo)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)控制和用戶任務(wù)的關(guān)聯(lián)性的特點，參考Buyya提出的調(diào)度策略，在已有的基于計算經(jīng)濟調(diào)度基礎(chǔ)上，提出一種基于關(guān)聯(lián)任務(wù)的多個QoS屬性效用函數(shù)調(diào)度算法。把用戶的多QoS的

7、屬性描述為效用函數(shù)，考慮到多個QoS屬性很難同時滿足，而且有些服務(wù)目標(biāo)甚至相互沖突的問題，本文采取將多個效用函數(shù)進(jìn)行折中考慮得出一個綜合的總效用函數(shù)，并將其作為任務(wù)調(diào)度優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)來驅(qū)動動態(tài)資源調(diào)度，尋找效用最大化的任務(wù)調(diào)度。本文通過GridSim對該算法進(jìn)行模擬，并與現(xiàn)有經(jīng)典的DBC—T算法、DBC—C算法和DBC—CT算法進(jìn)行了比較，結(jié)果說明，該算法可以權(quán)衡多QoS屬性，而不是單獨優(yōu)化一個目標(biāo)，反映了用戶的最佳效用，并且相對于現(xiàn)有

8、的任務(wù)調(diào)度算法具有更高的執(zhí)行效率。
　　 最后，對于面向航運的信息服務(wù)網(wǎng)格中的資源分配，本文在引入微觀經(jīng)濟方法的基礎(chǔ)上運用博弈論對服務(wù)網(wǎng)格中的資源分配進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。根據(jù)對現(xiàn)有的服務(wù)網(wǎng)格資源分配方法的研究，結(jié)合航運信息服務(wù)網(wǎng)格中所獲取的信息具有動態(tài)可變的特點以及各個服務(wù)請求之間對資源的占有和使用也存在相互依存和相互競爭的關(guān)系，設(shè)計了一種雙模式的網(wǎng)格資源分配模型，運用競價機制，在網(wǎng)格資源豐富時，采用動態(tài)的序貫博弈模式，基于Na

9、sh均衡最優(yōu)確定網(wǎng)格最優(yōu)資源分配，同時為提供者確定最優(yōu)售價；在網(wǎng)格資源稀缺時，采用競價模式基于效用函數(shù)的效用最大化為網(wǎng)格服務(wù)請求代理分配資源。保證了服務(wù)網(wǎng)格資源在多個服務(wù)請求之間的有效分配。文中還對這個模型中的幾個重要問題，例如，如何使得網(wǎng)格資源利用的最大化等進(jìn)行了進(jìn)一步的探討。為服務(wù)網(wǎng)格中的資源有效分配提供了一個良好的應(yīng)用解決方案和進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)。
　　 將服務(wù)網(wǎng)格引入到航運信息系統(tǒng)構(gòu)建面向航運的信息服務(wù)網(wǎng)格是航運信息系統(tǒng)研

10、究領(lǐng)域的一個新思路和新方向，具有很好的發(fā)展前景。結(jié)合服務(wù)網(wǎng)格以及其它的一些智能化方法，可以很好的解決復(fù)雜航運信息系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)、異構(gòu)平臺和信息共享等問題。但本文的研究只是對航運信息系統(tǒng)與服務(wù)網(wǎng)格相結(jié)合的初步探討，限于時間和精力，主要針對面向航運信息服務(wù)網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)、任務(wù)調(diào)度和資源分配進(jìn)行了較為深入地研究。還有一些更深入和具體的工作需要進(jìn)一步的研究和探討。在本文的最后，給出了服務(wù)網(wǎng)格在航運信息系統(tǒng)的應(yīng)用所面臨的問題和未來研究的方向。<