网格技术在医学信息服务的应用研究

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摘 要：针对目前医学信息服务出来的瓶颈现象，提出了一种基于网格技术的平台，从根本上打破了传统互联网共享的限制，实现了网络上异构资源的统一管理。本文主要阐述了网格的定义、体系结构以及Web Service技术，还介绍了网格服务开发的流程，最后对网格信息服务模块的功能进行了分析与实现。

关键词：网格；OGSA；信息服务

1.引言

网格是近些年来国际上一种新兴的技术，它的出现可以实现对分布式、异构、海量数据资源的共享，使“信息资源孤岛”不再孤独。网格技术具有分布和异构、共享和集成、自治和动态、抽象和虚拟等特性。基于Web服务技术的网格，可以在不同的网络环境中进行医学信息的与共享。同时，网格信息服务功能方便信息资源的查询，提高信息资源的利用率。使所有医务工作人员可以自由地共享一个网络提供的集成环境，应用网格计算技术，解决协调多种异构资源共享等问题，从根本上为医务人员提供“一站式服务”，改进和完善在医学领域中的信息服务。

2.网格技术的相关知识

2.1网格的定义

网格技术被视为是继传统互联网、Web之后的第三次Internet浪潮。全球网格研究的领军人物Ian Foster曾在1998年定义的网格是：“网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普通用户提供更多的资源、功能和交互性。互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能，而网格功能则更多更强地，让人们透明地使用计算，存储等资源”。

2.2网格五层沙漏体系结构

该结构正是一种以“协议”为中心的分层体系结构，它定义了每一层的运行机制、接口、模式和协议等，支持资源提供者与使用者之间通过协商建立资源共享关系。虽然五层沙漏体系结构是比较早的网格体系结构模型，但它对于我们理解最新的网格体系结构模型以及实际的网格系统与平台，仍然具有重要的指导作用。按照从底层到顶层的顺序，该结构共分为五层，分别是：构造层、连接层、资源层、汇聚层和应用层。

2.3开放网格服务体系结构-OGSA

在2002年的GGF大会上[1]提出了开发网格体系结构OGSA，它是一种基于Globus和Web服务的体系结构。在这个结构中，每一层都具有独立的功能，OGSA的目的在于为基于网格的应用定义一个共同的、标准的、开放的体系结构，OGSA的核心服务主要有基础服务、执行管理服务、数据服务、资源管理服务、安全服务、自我管理服务和信息服务等[2]。

2.4 Web Service技术

Web Service现已经成为基于Internet的客户端和服务器端松散连接应用的最好选择。它具有以下优点：

* Web Service是基于标准的XML语言，所以具有平台无关性和语言无关性的特点。

* 绝大部分Web Service采用HTTP协议来传递服务请求和响应等消息。

* 它是一个利用自身创建的松散连接系统[3]，该系统比强连接的系统更易升级，并且在实际的Web Service实现中对体系的需求非常少。

3.医学信息服务模块的总体分析与结构

3.1总体分析

网格中信息服务主要完成对网格计算环境中信息的注册、发现、索引和搜集等工作，提供对网格计算环境的一个真实、实时的动态反映。其处理的信息主要是网格计算环境下的各种医学资源、服务和其它实体的描述。以下是网格系统中组件之间的关系图，如图1所示。

信息服务是网格系统中的核心模块，为信息的请求者和提供者搭建了一个桥梁。从图1中可知：

1）信息提供者实现信息资源的封装并到信息服务里。

2）信息请求者通过信息服务搜索所要的相关信息资源。

3）信息服务返回资源服务的端点引用，信息请求者通过返回资源服务的端点引用与信息提供者绑定，调用网格服务[5]。

3.2总体结构

主要包括用户接口、数据库、信息服务以及资源封装四个部分。其中用户接口主要为用户提供一个良好的、友好的查询医学网格信息接口；数据库主要存储医学信息资源以及相关的监控信息；信息服务是核心部分，主要实现信息的发现、搜集、注册、以及监控等功能；而资源封装主要把各种的异构资源的属性通过WSRF语言来描述和封装，进而为用户提供各种服务，最终实现网格环境下的资源共享。

4.信息服务的实现

在GT4中MDS4是信息服务的核心组件，通过它能够实现网格信息资源的收集和使用。MDS4通过实现WSRF标准的WS.Resourceproperties、WS.BaseNotification接口与数据资源进行交互。MDS4由资源信息提供者、数据聚集器和注册器三个组件组成。

1）资源信息提供者 通过一段时间周期进行轮询的方法保证提供者信息的状态、属性

能够得到及时地反映。资源信息提供者服务执行“清扫器（Sweeper）”线程，周期性地检查资源（Resource）代码，使没有及时更新的数据条目无效。

2）数据聚集器 通过各种方法聚集来自不同提供者提供的资源属性esourceProperties，

把聚集到的ResourceProperties进行索引，从而提高查询的速度。

3）信息注册组件 聚合服务可以通过WS-ServiceGroup的Add操作来注册网格资源，并

以MDS4索引服务的形式存在。常见的注册方式是由系统用户触发，把所要的服务注册到网格目录里，并在一个生命周期内更新网格目录中的可用信息，如果不及时更新，就会失效。

5.小结

本文将网格技术应用在医学信息服务领域，这是一种非常有发展的、有潜力的技术，不仅可以降低建设与开发成本，还能有针对性的对用户提出的具体问题和要求，以及大量的信息进行综合分析、整理与加工。网格技术是一种新鲜的、复杂的事物，对它的认识需要一个长期的过程。网格技术以及相关的协议和标准仍然处于发展之中，可供借鉴的案例较少，因此本文的研究和实现工作还处在初级阶段，有很多工作需要进一步的深入和扩充。（作者单位：吉林省人民医院）

参考文献

[1]张健.网格计算在GIS中的应用与研究[D].浙江师范大学，2007.

[2]宁海波.网格环境下主动服务资源组织与检索技术研究[D].武汉理工大学，2010.

[3]徐署华，江文，黄志刚.一种基于瓶颈开销的Web服务查询算法[J].计算机应用，2007，8：1998.

[4]夏佰强.服务网格中动态重构机制研究[D].青岛大学，2009.

[5]梁文健.基于OGSA网格信息服务的应用研究[D].广东工业大学，2006.