| 出版日期：2004-04-05 总期号：1302 本年期号：23 |
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热点技术二：通过网格技术构建
“网格”是一个新出现的概念，代表一种先进的技术和基础设施，是继Internet之后信息领域的又一重大科技进步。网格作为一个集成的计算与资源环境，能够充分吸纳各种计算资源，包括硬件设备、通信能力、数据资料甚至人，并将其转化成一种可靠经济的信息处理能力。这种新技术的出现为交通中的信息系统应用提供一个可取的方案，尤其是对于城市交通共用信息平台的研究和实施。 交通信息来源多种多样，数据特性不一致，共用信息平台（Urban Transportation Shared Information Platform， UTSIP）必须依靠内部的数据存储、数据处理机制，使外部系统的信息需求得以最大化实现，使整个智能交通系统在信息沟通顺畅的情况下高效运行，实现交通状况趋于正常有序。 网格是物理资源及其管理和逻辑抽象的有机结合，两者也恰恰是网格环境的两大核心组成要素。网格最大的特点就是分布与共享。一方面，网格的资源是分布的，组成网格的设备和资源分布在地理位置互不相同的多个地方，而且类型复杂，规模较大；另一方面，网格上的任何资源都可以提供给网格上的任何使用者，在网格中可以充分共享计算设备、中间结果、数据库、专业模型库甚至人才资源。网格的分布特性与城市交通信息系统是一致的，而且，城市交通共用信息平台正是要实现交通信息资源的最大共享。因此，将成熟的网格准确地映射在城市交通共用信息平台可以有效提高其效能。 比较重要的网格体系结构有两个：一个是Foster等提出的五层沙漏结构，另一个是考虑到Web技术的发展与影响后，Foster等结合Web Service提出的开放网格服务结构OGSA（Open Grid Service Architecture）。 五层沙漏结构 以“协议”为中心，同时强调服务与API（Application Programming Interface）和SDK（Software Development Kits）的重要性。五层沙漏结构根据各组成部分与共享资源的距离，将功能分散在五个不同的层次，从底层到上面依次是：构造层、连接层、资源层、汇聚层和应用层，越向下层就越接近于物理的共享资源；而且各部分的协议数量是不同的，对于其最核心的部分，要能够实现上层协议向核心协议的映射，同时实现核心协议向下层其他各种协议的映射，因此核心协议形成了协议层次结构中的瓶颈，在五层结构中，资源层和连接层共同组成这一核心。 开放网格服务体系结构OGSA 和五层沙漏模型不同的是，OGSA是以服务为中心的“服务结构”。这里的服务是指具有特定功能的网络化实体，包括各种计算资源、存储资源、网络、程序等等。五层模型中实现的是对资源的共享，而在OGSA中，实现的是对服务的共享。从资源到服务将资源、信息、数据统一起来，使分布式系统管理具有标准的接口和行为。OGSA中定义了“网格服务”，这是一种Web Service，提供一组接口，定义明确并且遵守特定的惯例，解决服务发现、动态服务创建、生命周期管理、通知等问题。在OGSA中，网格就是可扩张的网格服务的集合。 以网格服务为中心的模型有如下好处：（1）由于网格环境中所有的组件都是虚拟的，因此通过核心接口，所有网格服务都基于此实现，很容易构造出具有层次结构的更高级的服务。这些服务可以跨越不同的抽象层次，以一种统一的方式来看待。（2）虚拟化使多个逻辑资源映射到相同的物理资源上成为可能，在对服务进行组合时不必考虑具体实现，可以以底层资源组成为基础，在虚拟组织中进行资源管理。通过网格服务的虚拟化，可以将通用的服务语义和行为，无缝地映射到本地平台的基础设施之上。 UTSIP的类OGSA网格结构模型 按照上述分析，利用OGSA建立UTSIP可以使交通信息系统的相关资源充分调动，实现资源的最大共享。下面给出以服务为核心的UTSIP的类OGSA网格结构模型如图所示。 该结构中的简要机理如下：交通信息系统中的任一实体激发信息需求，向相应交通信息处理服务器发出服务请求①，同时发出相应的存储服务请求②，请求成功即建立网格服务的实例，并周期性产生继续存活请求；交通信息处理服务器向分布的交通信息数据库发出数据请求④，分布数据库向相应的服务器提供数据服务⑤；在整个信息处理过程中，服务器不断发出状态确认信息③，同时，交通信息源向相应的数据库提供数据服务⑥。当交通信息需求得到满足或者其他原因需求停止，继续存活的请求不再产生，网格服务的实例终止，同时释放相关的信息处理和存储资源，恢复原始状态。 以上的城市交通共用信息平台的类OGSA结构模型是在相关分析的基础上给出的。实际上，将网格技术应用到城市交通信息系统还有很多工作要做，如具体服务的定义与实现，通信协议等。但可以肯定的是，将网格技术应用到城市交通共用信息平台中，将有助于城市交通信息系统中通信资源、软件资源、信息资源和知识资源的共享，进一步为智能交通的实施提供信息基础保证。 （B4） 
UTSIP的类OGSA网格结构模型图 “2004第八届国际交通 新技术应用大会交通 信息化主题论坛”专家组 中国交通运输协会会长 钱永昌 中国公路学会理事长 李居昌 中国道路运输协会会长 王展意 交通部科教司信息处处长 林达铭 交通部科教司技术处处长 洪晓枫 国家ITS中心主任 王笑京 交通部通信中心主任 杨洪义 交通部科学研究院院长 周伟 交通部科学研究院咨询中心主任 王海清 清华大学教授 史其信 北京交通管理委员会副主任 刘小明 |
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