網格(Grid)這個詞來自于電力網格(PowerGrid)。“網格”與“電力網格”形神相似。一方面，計算機網縱橫交錯，很像電力網；另一方面，電力網格用高壓線路把分散在各地的發電站連接在一起，向用戶提供源源不斷的電力。用戶只需插上插頭、打開開關就能用電，一點都不需要關心電能是從哪個電站送來的，也不需要知道是水力電、火力電還是核能電。建設網格的目的也是一樣，其最終目的是希望它能夠把分布在因特網上數以億計的計算機、存儲器、貴重設備、數據庫等結合起來，形成一個虛擬的、空前強大的超級計算機，滿足不斷增長的計算、存儲需求，并使信息世界成為一個有機的整體。

1 信息網格

信息網格是網格計算模型的核心組件。它使最終用戶和應用程序可以獲得對任何信息源的安全訪問，不管它在什么地方。這種訪問可以通過內部網、Internet、甚至在一個外部網（extranet）環境中的本地和分布式網絡進行。信息網格提供了對異質文件、數據庫和存儲系統的訪問，并且它支持共享數據以用于處理和大規模的協作。

網格是一種新興的技術，正處在不斷發展和變化當中。目前學術界和商業界圍繞網格開展的研究有很多，其研究的內容和名稱也不盡相同因而網格尚未有精確的定義和內容定位。比如國外媒體常用“下一代互聯網”、“Internet2”、“下一代Web”等來稱呼網格相關技術。但“下一代互聯網（NGI）”和“Internet2”又是美國的兩個具體科研項目的名字，它們與網格研究目標相交叉，研究內容和重點有很大不同。企業界用的名稱也很多，有內容分發（Contents Delivery）、服務分發（Service Delivery）、電子服務（e-service）、實時企業計算（Real-Time Enterprise Computing，簡稱RTEC）、分布式計算Peer-to-Peer Computing（簡稱P2P）、Web服務（Web Services）等。中國科學院計算所所長李國杰院士認為，網格實際上是繼傳統互聯網、Web之后的第三次浪潮，可以稱之為第三代互聯網應用。

網格是利用互聯網把地理上廣泛分布的各種資源（包括計算資源、存儲資源、帶寬資源、軟件資源、數據資源、信息資源、知識資源等）連成一個邏輯整體，就像一臺超級計算機一樣，為用戶提供一體化信息和應用服務（計算、存儲、訪問等），虛擬組織最終實現在這個虛擬環境下進行資源共享和協同工作，徹底消除資源“孤島”，最充分的實現信息共享。

信息網格中的核心問題是研究各類信息資源在網格上的注冊、表示、定位、管理、存儲和訪問機制，研制一體化的智能信息處理平臺，消除信息孤島，方便用戶發布、處理和獲取信息。信息網格包含計算網格和數據網格的全部功能，重點拓展了廣域信息共享服務。信息網格利用數據挖掘、信息融合和資源引擎等技術完成網絡資源的搜集與共享，并利用單一系統映像技術完成信息的單一映像和有效融合，保證邏輯資源的物理可用性，便于用網格引擎實現資源的獲取。信息網格作為網格的高端研究領域，還未形成標準的體系結構。本文參照關系數據庫數據抽象層次和開放式網格服務結構(OGSA)，提出了一種支持信息網格的服務結構模型，詳細討論了實現這種服務結構的關鍵技術。

2 信息網格的服務結構模型

信息網格主要是利用現有的網格基礎設施、協議規范、Web技術和DB技術，為網格用戶提供一體化的智能信息平臺，其目標是創建一種架構在OS和Web之上的基于Internet的新一代信息平臺和軟件基礎設施。在這樣的平臺上，信息的處理是分布式的、協作的和智能化的，用戶可以通過單一入口訪問所有信息。信息網格追求的最終目標是能夠做到服務點播（Service On Demand）和一步到位的服務（One Click Is Enough）。

信息網格服務結構模型主要由物理層、邏輯層、應用層三個層次和A-L映射、L-P映射二級映射組成，其結構如圖1所示。

(1)物理層。信息網格基礎物理層的主要元素是網格中產生、保存和管理信息的分布式異質存儲系統(如數據庫管理系統、應用系統、文件系統、Web站點等)，以及存儲系統中提供信息的各種數據實體的集合。

(2)邏輯層。信息網格的邏輯層是在基礎物理層的基礎上抽象出邏輯資源層，是存儲系統中全體數據的邏輯結構和特征的描述，是所有用戶的公共數據視圖。定義邏輯層時不僅要對各種不同形式的數據實體進行抽象，而且要定義與數據有關的安全性、完整性要求，定義這些數據之間的聯系。邏輯層把各種資源統一封裝成服務，并提供標準的訪問接口。

(3)應用層。信息網格應用層是對網格用戶可以看見和使用的局部數據的邏輯結構和特征的描述，是網格用戶的數據視圖，是與某一應用有關的數據的邏輯表示。而特定用戶只關心整個網格信息中的一部分內容，并且通常是經過組合加工的內容，因此邏輯層的內容對于他們而言仍然顯得復雜而沒有針對性。信息網格應用層的形成正是針對這一問題，為最終用戶提供更為有效的組合信息。

(4)A-L映射。當邏輯層改變時，由信息網格系統對各個A-L映射（應用層-邏輯層映射）關系作相應改變，可以使應用層保持不變，從而不必改變具體的應用，進而保證了數據的邏輯獨立性。

(5)L-P映射。定義了數據全局邏輯結構與存儲結構之間的對應關系。當數據的存儲結構改變時，由信息網格系統對L-P映射（邏輯層-物理層映射）作相應改變，可以使邏輯層保持不變，從而保證了數據的物理獨立性。

3 面向智體的實現

Agent是一個運行于動態環境的、接受另一個實體的委托并為之服務的、具有較高自治能力的實體，是一種模擬人類智能行為并提供相應服務的計算機程序。它具有自主性(autonomy)、主動性(activity)、反應性(reactivity)、可動性(mobility)、智能性(Intelligence)等。

本文根據信息網格的服務結構模型特點和Agent的特性設計了一種集中式與分散式相結合的混合式信息結構，如圖2所示。

混合式信息服務結構中的信息服務中心負責信息網格服務的注冊、定位、服務綁定等協調管理工作。網格用戶一方面把自己能提供的服務通過自己的用戶智體(Agent-oriented)發布到信息服務中心；另一方面當網格用戶需要網格提供服務時，用戶首先在信息服務中心進行注冊，注冊成功后，服務請求者從服務中心發現自己需求的服務。經過發現之后，服務提供者和服務請求者就綁定在一起，二者之間隨之建立了緊密的聯系。這里需要詳細說明以下幾點：

(1)信息服務中心是一個服務器群組集合。

(2)用戶智體隱去本地資源的異質特征，能夠提供透明的服務。所有的用戶智體都具有對等(P2P)的權限，即在滿足各種協議和操作規程的前提下同等地使用網格資源。所有的Agent之間共用資源、相互協作、相互服務、共同完成一個任務。當Agent之間出現依賴關系時，可以通過相互協商與合作來加以控制和管理。

(3)各用戶智體獨立負責各自的資源調度，能和信息服務中心動態地交互信息，以便信息服務中心實時了解其資源信息并根據具體情況動態地修改管理決策、協調資源“爭用”、資源“獨占”等問題。

(4)各用戶智體對其他用戶智體的信息和使用權限只能通過信息服務中心授權獲得。兩用戶智體間一旦建立連接，所有事務就由雙方相互協調完成，不需信息服務中心的干預。兩用戶智體間的合作可以根據任務的具體要求采用直接/主動非終止模型或直接/主動終止模型。所謂直接/主動非終止模型是指服務請求方Agent首先向服務提供方Agent發出主動非終止服務請求，要求服務提供方一旦條件滿足即主動地為它提供服務。服務提供方Agent接收到服務請求后，向服務請求方做出直接主動非終止服務承諾，一旦條件成立即主動地提供服務，并返回相應結果。所謂直接/主動終止模型是指服務請求方Agent首先向服務提供方Agent發出主動終止服務請求，要求服務提供方在條件滿足時主動提供服務。服務提供方Agent接收到服務請求后，向服務請求方作出直接主動終止服務承諾，一旦條件成立即主動地提供服務，并返回相應的結果，服務提供意味著合作終止。

用戶智體由通信模塊、用戶接口模塊、感知模塊、控制協調模塊、任務處理模塊等組成，如圖3所示。

(1)通信模塊。主要負責與其他Agent之間的聯系，它既可以把其他Agent的請求/應答信號傳遞給任務處理模塊，也可以把任務處理模塊產生的協作/協商信息傳送給其他Agent。

(2)用戶接口功能模塊。此模塊是用戶的智能接口，負責系統與用戶之間的信息交換，幫助用戶向系統提出要求并以用戶喜歡的方式顯示返回處理結果。用戶只能通過用戶接口功能模塊與系統進行交互。用戶接口功能模塊接收到一項任務后，即將任務送到控制協調模塊進行處理。

(3)感知模塊。用于感知外部環境施加的刺激，并把相應的信息傳遞到控制模塊進行處理。控制協調模塊在接收到信息后先對其進行過濾及抽象處理，形成與外部環境中的對象相對應的有意義的符號，然后從功能函數集中搜索相應的方法進行匹配，并產生相應的決策。

(4)控制協調模塊。在眾模塊中起核心的作用，統籌管理各模塊。通過協調各結果，最后決策具體任務的執行，存放并管理所有處理任務，對任務的狀態進行記錄。

(5)任務處理模塊。基于當前的知識和一定的規則進行判斷推理，執行具體行為的功能函數或方法，從而完成相應的任務。

4 總 結

實現信息網格資源的透明訪問是非常重要的，但目前還沒有一個成型的、系統的信息網格結構模型。本文在借鑒關系數據庫數據抽象層次的基礎上，結合信息網格的特征，提出了一個具有三層結構和兩級映射的信息網格服務結構模型，并利用被稱之為“第四代程序設計方法” 的面向“智體”（Agent-Oriented）的軟件工程方法進行具體實現。