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計算機網(wǎng)絡(luò )畢業(yè)論文-基于網(wǎng)格的面向專(zhuān)業(yè)內容的Web信息檢索體系結
摘要：利用網(wǎng)格、集群系統、XML等技術(shù)對分散的Web信息資源按地區按專(zhuān)業(yè)從邏輯上進(jìn)行了有效的組織和管理，設計了一個(gè)基于網(wǎng)格的面向專(zhuān)業(yè)內容的Web信息檢索體系結構，為用戶(hù)高效地獲取面向專(zhuān)業(yè)內容的信息資源提供了一種。關(guān)鍵詞：網(wǎng)格計算,集群系統,XML, Agent, Web
1、引言
近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)得到了迅速的，網(wǎng)上信息資源愈來(lái)愈龐大，且信息具有量大、分散、異構等特性，因此，傳統的Web信息檢索工具開(kāi)始暴露出它性能低下的一面，具體體現在現有的信息檢索工具對用戶(hù)的要求常常是找出了幾千甚至上萬(wàn)條記錄，根本無(wú)法從中再細找，或者找到的內容和要找的內容不是一個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的，造成信息無(wú)效的現象。但隨著(zhù)人們信息意識的增強，對信息內容及信息服務(wù)的需求也在不斷的演變和發(fā)展，對獲取信息的專(zhuān)業(yè)化、實(shí)效性等方面有了新的要求。如何針對專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中特定的用戶(hù)群為他們提供專(zhuān)業(yè)的、度身量造的信息服務(wù)，使用戶(hù)在盡可能短的時(shí)間內有效的找到最需要的信息內容是大家普遍關(guān)注的一個(gè)。本文利用網(wǎng)格計算、集群系統、XML等技術(shù)設計了一個(gè)基于網(wǎng)格的面向專(zhuān)業(yè)內容的Web信息檢索體系結構，它能將地理位置分散的、異構的信息按地區按專(zhuān)業(yè)內容從邏輯上進(jìn)行合理的組織和管理，為用戶(hù)快速、有效地獲取自己所需要的信息提供了一種方法。
2、基于網(wǎng)格的面向專(zhuān)業(yè)內容的Web信息檢索體系結構的設計
網(wǎng)格計算是近年來(lái)國際上興起的一種重要信息技術(shù)，其目的是將網(wǎng)上各種資源組織在一個(gè)統一的大框架下，為解決大型復雜計算、數據服務(wù)和各種信息服務(wù)提供一個(gè)方便用戶(hù)使用的虛擬平臺，實(shí)現互聯(lián)網(wǎng)上所有資源的全面連通，實(shí)現信息資源的全面共享。
為解決不同領(lǐng)域復雜計算與海量信息服務(wù)問(wèn)題，人們以網(wǎng)絡(luò )互連為基礎構造了不同的網(wǎng)格，他們在體系結構，要解決的問(wèn)題類(lèi)型等方面各不相同，但網(wǎng)格計算至少需要具有三種基本功能：資源管理、任務(wù)管理、任務(wù)調度。本文設計的信息檢索體系結構，圍繞網(wǎng)格計算的基本功能及信息檢索的特點(diǎn)，主要有以下三個(gè)層次組成：見(jiàn)圖1
�。�1） 網(wǎng)格結點(diǎn)：結點(diǎn)是網(wǎng)格計算資源的提供者，本系統主要是由一系列的集群系統組成，它們在地理位置上是分布的，構成了一個(gè)分布檢索群體，作為信息共享的基礎結構平臺。集群系統負責整個(gè)集群范圍內的信息管理，維護和查詢(xún)。
�。�2） 網(wǎng)格計算中間件：中間件是信息資源管理和用戶(hù)任務(wù)調度、任務(wù)管理的工具。它是整個(gè)網(wǎng)格信息資源管理的核心部分，它根據用戶(hù)的信息請求任務(wù)，在整個(gè)網(wǎng)格內負責信息資源的匹配、定位，實(shí)現用戶(hù)任務(wù)到集群系統的映射。
�。�3） 網(wǎng)格用戶(hù)層：主要為用戶(hù)提供接口，支持用戶(hù)對所需要的信息資源進(jìn)行描述、創(chuàng )建、提交等。
本系統的主要思想是在邏輯上將地理位置分散的、異構的信息劃分、組建成多個(gè)集群系統，集群系統對集群內的資源進(jìn)行管理和任務(wù)調度，再利用網(wǎng)格中間件對各集群系統進(jìn)行管理，從而形成對整個(gè)網(wǎng)格資源的管理，并對用戶(hù)的信息需求進(jìn)行統一的管理和調度。這種管理模型既可以尊重各個(gè)集群系統的本地信息管理策略，又可利用中間件在全局意義上對網(wǎng)格信息資源進(jìn)行管理。
2.1 集群系統的設計
由于Web信息資源數量十分龐大，用戶(hù)在利用現有搜索引擎檢索信息時(shí)面臨一個(gè)海量數據的查詢(xún)問(wèn)題，往往造成在消耗巨大的通信資源后依然存在資源查不準、查不全的問(wèn)題�；趩我幌到y映射的Web服務(wù)器集群系統能把若干服務(wù)器用局域網(wǎng)連接成一個(gè)整體，并使其從客戶(hù)端看來(lái)就如同一臺服務(wù)器在服務(wù)，這使得在邏輯上合并、組織地理位置分布的信息資源成為可能。因此本文首先考慮采用分布協(xié)作策略，將Web信息資源按地區按專(zhuān)業(yè)內容分割，一方面使信息資源數量相對縮小，便于數據的組織、管理和維護，另一方面按專(zhuān)業(yè)內容易于制定一個(gè)公用的XML規范，便于集群內各類(lèi)信息資源的描述，從而可建立一個(gè)基于XML的面向專(zhuān)業(yè)內容的信息集成系統。集群系統的具體結構見(jiàn)圖2。
集群服務(wù)器主要由接口A(yíng)gent，基于專(zhuān)業(yè)內容的XML信息集成系統、資源服務(wù)Agent、資源發(fā)布Agent等組成。其中接口A(yíng)gent根據任務(wù)提供的接口參數登記、接收、管理各種信息資源請求任務(wù)，并提供安全認證和授權。資源服務(wù)Agent根據信息資源請求任務(wù)，利用XML信息集成系統提供的數據，為用戶(hù)提供實(shí)際的資源檢索操作，并將檢索結果信息發(fā)送給用戶(hù)。資源發(fā)布Agent用于向網(wǎng)格中間件提供本地信息資源的邏輯數據及接口參數。
下面主要說(shuō)明基于專(zhuān)業(yè)內容的XML信息集成系統的構造方法：
XML（the eXtensible Markup Language）是 W3C于1998年宣布作為Internet上數據表示和數據交換的新標準，它是一種可以對信息進(jìn)行自我描述的語(yǔ)言，它允許開(kāi)發(fā)人員通過(guò)創(chuàng )建格式文件DTD（Document Type Definitions）定制標記來(lái)描述自己的數據，DTD規范是一個(gè)用來(lái)定義XML文件的語(yǔ)法、句法和數據結構的標準。 XML使用普通文本，因此具有跨平臺的優(yōu)點(diǎn)，XML的優(yōu)點(diǎn)在于
�。�1）簡(jiǎn)單、規范性：XML文檔基于文本標簽，有一套嚴謹而簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法結構，便于計算機、用戶(hù)理解；
�。�2）可擴展性：用戶(hù)可以自定義具有特定意義的標簽，自定義的標簽可以在任何組織、客戶(hù)、應用之間共享；
�。�3）自描述性：自描述性使其非常適用不同應用間的數據交換，而且這種交換是不以預先定義一組數據結構為前提，因此具有很強的開(kāi)放性；
�。�4）互操作性：XML可以把所有信息都存于文檔中傳輸，而遠程的應用程序又可以從中提取需要的信息。XML數據是不依賴(lài)于某個(gè)特定的平臺的應用，因此它為基于特定專(zhuān)業(yè)內容的表達提供了一種極好的手段，可以作為表示專(zhuān)業(yè)內容的語(yǔ)言。
目前人們研制Web信息集成系統其基本方法可分成兩類(lèi)：存入倉庫法（the ware-housing approach）和虛擬法(the virtual approach)，可使用這兩類(lèi)方法利用XML在數據組織和交換方面的優(yōu)越性，采用格式文件DTD和XML文檔表示基于專(zhuān)業(yè)內容的集成模式和集成模式與資源之間的映射，建立基于XML的Web信息集成系統，其結構與獲取信息的工作過(guò)程參見(jiàn)[2]。
2.2 網(wǎng)格中間件的設計
圖3所示的網(wǎng)格中間件的主要功能是
（1）消除不同用戶(hù)與集群系統之間數據表達的差異，使信息資源數據對用戶(hù)來(lái)說(shuō)是透明的；
（2）管理、維護Web上分布的各集群系統，網(wǎng)格中間件以關(guān)系數據庫方式記錄所有集群系統及其所包含的專(zhuān)業(yè)的邏輯信息，對關(guān)系數據庫的操作可維護集群系統的分布式邏輯，使本結構在可變性和擴充性上具有柔性；
（3）接受用戶(hù)的信息請求任務(wù)，能快速定位于滿(mǎn)足要求的集群系統，通過(guò)對關(guān)系數據庫的查詢(xún)實(shí)現用戶(hù)信息請求任務(wù)與集群系統的對應關(guān)系。
內部主要功能模塊說(shuō)明如下：
�。�1）接收Agent模塊：主要用于登記、接收、管理各種信息資源請求任務(wù)，并提供安全認證和授權。
�。�2）關(guān)系數據庫及數據服務(wù)Agent： 關(guān)系數據庫記錄了所有集群系統及其所包含的專(zhuān)業(yè)內容的邏輯信息。數據服務(wù)Agent提供集群系統對關(guān)系數據庫的使用權限和對數據記錄的增加、刪除、檢索和修改等操作。
�。�3）格式轉換Agent模塊：提供用戶(hù)信息資源請求文檔與各集群系統中文檔的格式轉換功能。由于XML是自定義的，各用戶(hù)對同一數據有不同的表示（對信息資源描述存在差異）由于XML文檔中這種格式差異體現在與之相關(guān)的DTD/Schema上，因此經(jīng)過(guò)格式轉換，可使信息資源的格式對用戶(hù)是透明的。
�。�4）XML文檔Agent模塊：提取格式轉換后的XML文檔中各個(gè)標簽，通過(guò)查詢(xún)網(wǎng)格中間件中的關(guān)系數據庫，實(shí)現用戶(hù)信息請求任務(wù)與集群系統的對應關(guān)系，并得到滿(mǎn)足條件的集群系統的相關(guān)信息，獲取各集群系統的接口參數。
�。�5）發(fā)送Agent模塊：將轉換過(guò)的信息資源請求XML文檔發(fā)送到相應的集群系統中。
其中Agent技術(shù)是解決分布式智能的關(guān)鍵技術(shù)，Agent是指能夠自主地、連續地在一動(dòng)態(tài)變化的、存在于其它系統中運行的、且不斷于環(huán)境交互的實(shí)體。在系統中引入Agent可使系統具有人的特征，代表用戶(hù)完成用戶(hù)的任務(wù)，并能動(dòng)態(tài)適應環(huán)境的變化更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，提高信息檢索的能力。
3、工作過(guò)程
要使本體系結構具有高協(xié)作性和互操作性，用戶(hù)、網(wǎng)格中間件、集群系統以及其它Agent等實(shí)體之間的通信是整個(gè)系統運轉的關(guān)鍵。由于XML為基于特定專(zhuān)業(yè)內容的表達提供了一種極好的手段，XML是一種元語(yǔ)言，其嚴格的定義和規則集使人和機器都能更容易的閱讀文檔，因此本文將XML集成到各部分的通信語(yǔ)言中，在用戶(hù)發(fā)出的信息檢索請求文檔、網(wǎng)格中間件、集群系統之間的通信均利用XML定義，這樣做增強了通信的語(yǔ)義信息和靈活性并可以在多種平臺使用，并且基于XML的通信語(yǔ)言其通信內容的表達比其它方法更容易開(kāi)發(fā)語(yǔ)法分析器。
具體的工作過(guò)程如下：
（1）請求、定位過(guò)程：由網(wǎng)格用戶(hù)層向網(wǎng)格中間件發(fā)送用戶(hù)的信息檢索請求文檔，描述網(wǎng)格接口參數、信息請求內容等，在接受Agent進(jìn)行身份確認及權限確認后，經(jīng)文檔格式轉換Agent模塊、文檔分析Agent模塊、發(fā)送Agent模塊處理后，定位于某些特定的集群系統服務(wù)器。
（2）應答、處理過(guò)程：集群系統服務(wù)器經(jīng)驗證、調用資源服務(wù)Agent對信息集成系統進(jìn)行查詢(xún)后，將查詢(xún)結果信息傳輸給用戶(hù)。
4、 結語(yǔ)
本文利用網(wǎng)格、集群系統、XML在數據組織、交換、共享方面的優(yōu)勢，對大量分散、異構的面向專(zhuān)業(yè)內容的信息資源提供了一種有效組織和管理方法；并通過(guò)網(wǎng)格中間件，實(shí)現了信息資源的數據格式轉換與快速定位，提高了信息檢索的效果。本文僅提出了一個(gè)體系結構設計，對更為復雜的實(shí)際問(wèn)題的適用性，還有待進(jìn)一步的完善和改進(jìn)。
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