● 摘要
海量信息系统是建立在先进网络环境下拥有海量信息、运行海量进程、执行海量通信、服务于海量用户的复杂应用系统。海量信息系统是二十一世纪信息社会的基础设施,是社会经济活动与生活所不可缺少的环境。海量信息系统在设计、研发和运行维护过程涉及到的理论与技术问题,已经成为当前学术界和工业界的研究热点。本文首先在“网络环境下海量信息的组织与处理的理论与方法研究”项目的研究基础上,对海量信息系统的概念和内涵进行了分析,总结了海量信息系统在物理和逻辑结构方面的特点。本文主要的工作如下:(1)介绍了李未院士提出的e-Mission 系统的概念,即e-Mission 系统是一类以特定而明确的战略目标(mission)为核心的海量信息系统;对海量信息系统进行了分类研究,比较了e-Mission 系统与e-Science、e-Business 系统的区别,总结了e-Mission 系统在系统功能和体系结构方面的六项基本特征和面临的主要问题。(2)在e-Mission 系统的资源共享方面,提出不但要解决应用系统、网络服务等非实物资源的共享问题,还需要解决诸如大型仪器设备、传感器等实物资源的共享问题。提出了统一的资源描述元数据,能够统一描述实物资源和非实物资源的功能特性、非功能特性、实时状态信息以及服务质量(QoS)信息;在此基础上,结合Web 服务的发现机制,提出并实现了层次型P2P 覆盖网的精确查询和多属性范围查询方法;结合资源生命周期和订阅/通知机制,提出了多层次的资源发现过程;并且通过实验,验证了统一的资源描述元数据、基于P2P 的查询机制以及多层次资源发现过程在解决实物资源共享方面的有效性,以及在需要进行资源选择、替换的环境下,具有查询效率方面的优势。(3)在e-Mission 系统的协同工作方面,提出协同工作可以分为三种类型,分别是进程级的协同工作、系统级的协同工作和任务级的协同工作;e-Mission 系统中主要的协同工作形式是任务级的协同工作,即人与人之间基于音视频的大规模实时交互式协同工作;提出了面向服务的e-Mission 系统协同体系结构,该结构基于覆盖网络的思想,采用Web 服务技术,较好的解决了e-Mission 系统的可扩展性问题和协同服务的多样性问题;提出了跨组播域的分布式对等流媒体网关结构,避免了单播和组播并存的异构环境中网I络带宽的浪费;通过实验验证了上述体系结构和部署方法的有效性。(4)在一个典型的e-Mission 系统--“场发射电子显微镜网络协同实验系统”中,验证了上述体系结构和关键技术的成果。该系统成功的实现了北京-青海、北京-青岛、北京-沈阳之间场发射电子显微镜的异地共享和网络协同试验。
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