面向关系型数据共享的数据网格中间件研究

论文摘要

数据资源是信息社会中最宝贵的资源之一；科学数据是e-Science活动的重要基础。关系型数据通常是经过认真设计和仔细整理的数据，具有更高的价值。大量用户通过网络共享大量关系型数据的重要意义不言而喻，然而，由于资源发现、异构性、安全性等多方面的困难，目前用户一般无法通过Intemet／Web直接访问关系型数据库管理系统中的数据，现有技术的不足限制了大范围的关系型数据的共享。在科学研究领域，这方面的需求尤其突出。 本文的主要研究目标是如何通过近年来发展的数据网格中间件技术解决上述关系型数据共享中的困难。除了一般的资源共享问题所要考虑的因素之外，这个问题具有以下四个特点或约束：用户只需要读取数据，不涉及数据更改和管理；有着长久价值并被广泛共享的数据一般不会频繁更新，特别是科学数据；不同用户所能够得到的数据在范围和内容上可能是不同的，需要对大范围、种类复杂的用户进行权限管理；数据共享的方式以系统的资源复制为主，片段式的查询为辅，要求高效的海量数据传输能力。 针对以上的目标定义，本文重点研究了三个关键问题：如何找到数据，如何取得数据，如何对数据授权。如何找到数据意味着如何让用户从大量的关系型数据库中找到存有（或可能存有）他所需要的数据的那张表；如何取得数据意味着如何让用户以标准、便捷的方式取得他可以理解和使用的数据；如何对数据授权意味着如何让大量跨管理域的、无序的用户通过简便、灵活的机制获得合理的权限来共享数据。 本文所取得的主要成果如下： （1） 提出了面向关系型数据共享的数据网格体系结构——DSGA。DSGA符合面向服务的体系结构（SOA）并进行了扩展，给出了数据模型、数据资源标识方法、服务模型、以及数据网格中间件体系结构。DSGA比现有方案增加了索引机制，通过代理授权加强了权限管理，使得DSGA能够更好地解决关系型数据资源发现的难题，并能适应和支持网格环境中大量跨组织用户，具有可扩展性。资源发现、数据访问、权限管理是DSGA中的三项关键技术。 （2） 研究了基于元数据的注册机制，提出了基于关系型数据全文索引的搜索机制，并集成二者设计了数据资源发现服务（DRDS）。在网格环境中基于索引进行关系型数据资源发现是这部分工作的主要创新点，给出了索引的数据模型、索引构造方法、搜索算法与排序算法、资源权值评价与摘要生成方法，等等。将索引机制和注册的元数据结合，可以大大提高资源发现的效果和易用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 e-Science与科学数据共享
• 1.1.2 网格
• 1.1.3 国内外重要研究计划
• 1.1.4 课题来源
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 数据库技术与信息获取
• 1.2.2 Meb Services与P2P
• 1.2.3 网格与数据网格
• 1.3 本文研究的目标和内容
• 1.3.1 问题定义
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 本文的主要贡献
• 1.4 论文的组织
• 第二章 数据共享网格体系结构DSGA
• 2.1 网格体系结构
• 2.1.1 网格的层次体系结构
• 2.1.2 面向服务的体系结构
• 2.1.3 数据网格的体系结构
• 2.2 数据共享网格体系结构DSGA
• 2.2.1 数据资源的索引
• 2.2.2 权限管理的基础设施
• 2.3 数据模型
• 2.4 服务模型
• 2.5 数据网格中间件体系结构
• 2.6 小结
• 第三章 数据资源发现机制
• 3.1 问题与需求
• 3.1.1 数据资源发现面临的问题
• 3.1.2 资源发现的需求
• 3.2 基于元数据的注册机制
• 3.2.1 信息与元数据服务IMS
• 3.2.2 元数据标准与元数据著录
• 3.2.3 困难与不足
• 3.3 基于全文索引的搜索机制
• 3.3.1 数据获取
• 3.3.2 构造索引
• 3.3.3 搜索算法与排序
• 3.3.4 资源权值
• 3.3.5 摘要生成
• 3.3.6 相关问题与待改进之处
• 3.4 数据资源发现服务DRDS
• 3.5 相关工作及讨论
• 3.5.1 网格信息服务
• 3.5.2 信息获取技术与Web搜索引擎
• 3.5.3 基于关键词的查询与索引
• 3.6 小结
• 第四章 数据共享服务
• 4.1 问题定义与约束
• 4.1.1 关系型数据访问的困难
• 4.1.2 数据共享的需求
• 4.2 数据查询语言
• 4.3 服务接口
• 4.3.1 接口定义
• 4.3.2 Sharing接口
• 4.3.3 Index接口
• 4.3.4 Information接口
• 4.3.5 View接口
• 4.3.6 访问控制机制
• 4.4 服务实现
• 4.4.1 基于GT3的实现
• 4.4.2 支持多种接口规范
• 4.4.3 简化实现的考虑
• 4.5 相关工作
• 4.5.1 OGSA-DAI
• 4.5.2 GGF的标准化工作
• 4.6 小结
• 第五章 权限管理与访问控制
• 5.1 问题描述
• 5.2 相关工作
• 5.2.1 PKI/GSI
• 5.2.2 信任管理
• 5.2.3 中间件认证和授权
• 5.2.4 访问控制与隐私保护
• 5.3 数据共享权限管理模型
• 5.3.1 用户标识
• 5.3.2 权限表示模型
• 5.3.3 授权策略
• 5.3.4 凭证管理
• 5.3.5 凭证的权限检查/匹配检测
• 5.3.6 凭证检查的性能问题
• 5.3.7 记账、审计、评估、监督
• 5.4 关系型数据的增强访问控制
• 5.4.1 需求与功能设计
• 5.4.2 框架的体系结构
• 5.4.3 访问控制数据库与访问控制信息计算
• 5.4.4 查询语句生成与筛选器
• 5.4.5 结果集处理与阀
• 5.5 小结
• 第六章 DSGA的应用模式
• 6.1 用户的角度
• 6.2 资源所有者的角度
• 6.3 网格运行管理人员的角度
• 6.4 小结
• 第七章 科学数据网格中间件及其应用
• 7.1 科学数据网格简介
• 7.2 科学数据网格中间件的设计与实现
• 7.2.1 科学数据网格中间件与DSGA
• 7.2.2 科学数据网格中间件
• 7.3 科学数据网格中间件的部署与应用
• 7.4 工程与政策方面的问题
• 7.5 小结
• 第八章 结论
• 8.1 本文工作总结
• 8.2 下一步研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介