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基于用户行为的网格资源发现相关问题研究

蔺源  
【摘要】:网格是一种先进的信息技术基础设施,目的是有效整合Internet上广泛分布的各种计算资源、存储资源、通信资源、信息资源等,向用户提供虚拟、统一、透明的计算环境。并且作为一个先进、高效、智能的互联网络环境,它应该使客户有效地获取、发布、共享和管理资源,并为客户提供所需要的资源服务,最终能辅助实现知识创新、协同工作、问题解决和提供决策支持等更高级别的资源管理和发现服务。网格不仅可以利用底层网格技术在资源整合和调度方面的特有能力,能够有效解决复杂推理和计算方面的效率问题,也必须有更强大的个性化服务能力,能够针对网格这个虚拟环境中用户的行为为其提供准确的资源服务等。由于网格用户和资源是网格环境中的主要对象,且资源共享是网格的最主要的特征之一。因此,合理地为用户提供网络中的各种资源,显而易见的是网格的基本功能之一。网格资源发现作为网格资源管理的重要组成部分,是把资源和资源请求者即用户联系起来的重要环节,是实现网格资源快速、准确的定位和按需调度的重要环节。但是随着网格的发展,网格中用户的需求也不断变化,资源的类型、数量等也随之演化,这也对网格资源发现提出了更高、更新的要求。而现有的技术和方法基本上是基于原有的分布式计算系统的资源管理和发现的手段,对资源匹配、资源检索、资源组织方式等几个网格资源发现中的关键技术的支持方面仍有较大的局限性,并且在效率、可伸缩性、自适应等资源发现特性中不能支持网格系统的动态演化。如何适应网格的发展,解决在网格资源发现中出现的新问题成为推动网格这个虚拟社会前进的一个非常重要的课题。 针对网格和网格资源的不断发展、演化,网格环境也越来越复杂,用户作为信息资源和服务的消费者及提供者在这个开放的交互体系下关系错综复杂。如何对复杂系统下的资源在用户之间进行合理的组织、定位等,并将用户资源请求中所含的资源的描述进行处理,通过处理自身所发现到的资源,返回与之相匹配的资源集合,也成为网格今后重点的研究方向。在实际应用中,网格要吸引资源的拥有者加入资源协作,就必须保证其利益和安全,并维持系统的良好运行。对此,本文从网格交互这个角度分析了网格用户资源交互行为、模式和其之间的关系,针对基于用户行为的网格资源发现中的一些问题,进行了以下研究: (1)从社会交互理论这个全新的角度分析了网格用户资源交互模式及其行为因素和它们之间的关系,并结合经济信任关系指出网格用户自组织形成中的信任合作机制,分析了资源交互过程中的依赖与制约关系,丰富了已有网格理论。 (2)针对网格计算环境下,参与计算用户和计算资源规模日益庞大,用户申请资源过程中所需的资源匹配过程逐步复杂化和大规模化,以往的网格计算资源的匹配和调度算法需要在调度计算时遍历所有网格资源。为此,本文提出了一种基于推荐机制的网格资源匹配算法,并利用基于SVD(奇异值分解)的协同过滤算法和基于项的协同过滤算法进行了该思想的验证。本文提出的这种网格资源匹配方法,考虑了用户行为相关性和资源使用频度的相关性,通过用户对资源项的使用历史记录建立用户对资源的满意度体系,利用推荐机制给出用户推荐资源集以到达资源匹配的目的并取得理想的效果,并从一个新的角度给出了解决大量资源匹配的方法。 (3)在面向服务的网格环境下,资源种类多样,表示方式混杂,而传统的网格资源检索方法不再适用于越来越复杂的网格环境。由此,本文从如何在复杂网格环境下建立一种合理有效的资源检索方法出发,提出了一种基于用户行为反馈的网格资源检索方法。这种方法建立在网格用户行为的基础上,利用用户行为的历史记录结合自适应的相关反馈方法对网格资源进行分析,通过资源的访问路径、访问频度、访问时间和检索结果等建立网格资源间的关联模型。该方法在一定程度上使网格资源检索结果与用户的主观感知更加接近,减轻了异构网格环境产生的语义混杂,模糊问题,并通过实验证明有较高的检索精确度。 (4)根据用户行为相关反馈所包含的资源关系,提出了一种基于关联规则超图分割的网格资源检索模型。该模型建立在网格用户行为的基础上,利用用户行为的历史记录对网格资源进行分析,利用关联规则发现算法对网格资源检索事务库进行数据挖掘,生成网格资源之间的关联规则,建立基于关联规则的网格资源超图。然后,通过超图分割对资源关联超图进行处理,产生资源集来实现基于用户行为和语义的资源聚类。该方法突破了传统的基于简单资源描述特征的检索方法,建立了语义和行为相关的资源检索事务数据库,且实现代价小,支持语义搜索,有较好的检索精确度,为网格资源检索和网格资源管理提供了新的思路。 (5)合理的网格资源组织及资源发现方法是关系到网格环境中资源共享,用户协同工作效率和网格系统优化的关键技术。现有的网格资源组织和资源发现方法对系统内成员的交互协同情况关注较少,因此在效率和适应性上具有较大的局限性,制约了网格的发展。为此,本文提出了基于交互的网格虚拟组织(Virtual Organization)构建方法和相应的资源发现方法。该方法利用信息瓶颈原理对网格节点的交互记录和网格资源服务的特征描述进行分析,发现网格节点之间的交互关系,使具有行为相关性、相似性的节点组成一个虚拟组织,达到优化网格系统的目的。根据组织内的节点交互情况,利用网格节点交互特征之间的关联规则对网格资源进行发现,加快资源发现的效率。本文的方法面向系统内成员的交互行为特征,有较好的适用性和扩展性,体现了网格的自适应和自组织的特点。


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