Selecionador de Recursos Grade Baseado na Integração
Semântica de Múltiplas Ontologias
Alexandre Parra Carneiro da Silva
Júlio da Silva Dias
Mário Antônio Ribeiro Dantas
Universidade Federal de Santa Catarina
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Roteiro
ContextualizaçãoContextualização OntologiasOntologias Trabalhos CorrelatosTrabalhos Correlatos Selecionador de Recursos da Grade Selecionador de Recursos da Grade
PropostoProposto Resultados ExperimentaisResultados Experimentais Considerações e Trabalhos FuturosConsiderações e Trabalhos Futuros
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Roteiro
ContextualizaçãoContextualização OntologiasOntologias Trabalhos CorrelatosTrabalhos Correlatos Selecionador de Recursos da Grade Selecionador de Recursos da Grade
PropostoProposto Resultados ExperimentaisResultados Experimentais Considerações e Trabalhos FuturosConsiderações e Trabalhos Futuros
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Contextualização (1/2)
As organizações virtuais (OVs) têm autonomia quanto a descrição dos seus recursos.
Esta característica restringe a busca de um recurso específico na grade de acordo com os requisitos de uma aplicação.
Pesquisas recentes vem considerando a semântica na busca de recursos em grades.
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Contextualização (2/2)
Não se tem conhecimento de uma ontologia única que descreva o domínio de grades consensualmente.
Falta de transparência aos usuários comuns como os recursos foram descritos.
Pesquisas tem empregado ontologias.
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Roteiro
ContextualizaçãoContextualização OntologiasOntologias Trabalhos CorrelatosTrabalhos Correlatos Selecionador de Recursos da Grade Selecionador de Recursos da Grade
PropostoProposto Resultados ExperimentaisResultados Experimentais Considerações e Trabalhos FuturosConsiderações e Trabalhos Futuros
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Ontologias
Definição: Definição: ““Ontologia é Ontologia é uma especificação formal e
explícita de um conceito compartilhado”.
São usadas: São usadas:
Comunicação entre diferentes agentes (software e/ou humanos).
Integração semântica Integração semântica de sistemas e base de de sistemas e base de dados.dados.
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Integração SemânticaIntegração Semântica
É alcançado através de mapeamentos semânticos entre ontologias.
Diversos trabalhos indicam que abordagens automáticas de mapeamentos semânticos não conseguem identificar todas ou a maioria das correspondências semânticas.
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Abordagens de Integração SemânticaAbordagens de Integração Semântica
São três as abordagens: Abordagem Global: cada Fonte de Informação (FI)
está relacionada a uma única ontologia do domínio;
Abordagem de Múltiplas Ontologias: toda FI está relacionada a sua própria ontologia;
Abordagem Híbrida: toda FI tem sua própria ontologia, mas o vocabulário destas ontologias está relacionado a uma ontologia comum.
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ContextualizaçãoContextualização OntologiasOntologias Trabalhos CorrelatosTrabalhos Correlatos Selecionador de Recursos da Grade Selecionador de Recursos da Grade
PropostoProposto Resultados ExperimentaisResultados Experimentais Considerações e Trabalhos FuturosConsiderações e Trabalhos Futuros
Trabalhos Correlatos
OWLRDF(S)Linguagem de ontologia
NãoNãoPermite ampliação das consultasPermite ampliação das consultas
PELLETTRIPLE/XSBMecanismo de inferência
sobre descrições dos recursos após união das ontologias
sobre as definições das consultasVerificação de ConsistênciaVerificação de Consistência
Sim (através da linguagem RDQL)Sim (através da ontologia de pedidos)Mecanismo de consultaMecanismo de consulta
baseado em um dicionário de sinônimos
baseado em regras de comparaçãoMecanismo de resource matchingMecanismo de resource matching
uma ontologia para cada FIuma única ontologia para as FIsForma de representação das FIsForma de representação das FIs
VáriasVáriasQtd de Fontes de Informação (FI)
Lopes et al. 2006Tangmunarunkit et al. 2003
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ContextualizaçãoContextualização OntologiasOntologias Trabalhos CorrelatosTrabalhos Correlatos Selecionador de Recursos da Grade Selecionador de Recursos da Grade
PropostoProposto Resultados ExperimentaisResultados Experimentais Considerações e Trabalhos FuturosConsiderações e Trabalhos Futuros
Interação no Sistema de Matching Interação no Sistema de Matching SemânticoSemântico
OV_1 OV_2
Ambiente de Grade
relações semânticas 1
relações semânticas 2
Desenvolvedor da ontologia de
Recursos 1
Desenvolvedor da ontologia de Recursos 2 Ontologia
Referência
......
......
Desenvolvedor da ontologia de
Recursos n
OV_n
relações semânticas n
baseado
estabeleceestabelece estabelece
(a)
Usuário
Ontologia de Consulta
OV_1 OV_2 OV_n
Recursos 1 Recursos 2 Recursos n
(b)
.......
....
Arquitetura do Selecionador PropostoArquitetura do Selecionador Proposto
A - Ontologia de Referência, Ontologia de Consulta e Regras
Portal deIntegração
Serviço deIntegração buscar a OR
armazena as relações
B - Ontologias de Recurso e relações de equivalência semântica
A
B
Serviço Matchmaker
RaciocinadorGenérico baseado em
Regra Jena (RGRJ)
resultado dapesquisa
consulta
Interface deConsulta
Serviço dePublicação
Provedor deInformação
realiza a publicaçãode informação
publica informações dosrecursos de uma OV
Parte da Ontologia Referência (OR)Parte da Ontologia Referência (OR)
ProcessorArchitecture
AMD64
AMD32
POWER32
POWER64
INTEL32
INTEL64
SPARC64
SPARC32
is-a
is-a
is-a
is-a
is-a
is-a
is-a
ComputingResourceElements
FileSystem
OperatingSystem
Processor
Windows
Unix
MacOS
Linux
is-a
is-a
is-a
is-a
is-a
is-a
is-a
AMD
POWER
INTEL
SPARC
is-a
is-a
is-a
is-a
is-a
Ontologia de Consulta (OC)Ontologia de Consulta (OC)
Request
- query_id : String- number_resources_return : int- decrescent_order : String- requirements : BinaryOperators
BinaryOperators
- on : Characteristics
Equality_Numeric Equality_String Greater_or_Equal Lesser_or_Equal
Characteristics_CPU
- processor_speed : int- load_percentage_1min : float- load_percentage_5min : float- load_percentage_10min : float- processor_type : String
Characteristics_OS
- os_type : String - version : String
Characteristics_FS - free_disk_space : float - disk_capacity : float - file_system_type : String
Characteristics_Memory - free_main_memory : float - free_virtual_memory : float - total_main_memory_size : float - total_virtual_memory_size : float
Characteristics_CS
- network_technology : String - number_of_cpus : int
Characteristics_Access
- distinguished_name : String
Characteristics
on
requeriments
is-a
is-a is-a is-ais-a
is-a
is-ais-a is-a is-a
is-a
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MatchmakerMatchmaker
Função de realizar o matching semântico.
As etapas da operação de matching são:
1ª Etapa: Verificação de consistência da consulta;
2ª Etapa: Ampliação da consulta semanticamente;
3ª Etapa: Pesquisa dos recursos.
1ª Etapa: Verificação da consistência 1ª Etapa: Verificação da consistência da consultada consulta
Requisitos ValoresRequest.query_id "query_1"Request.Equality_String.Characteristics_OS.os_type "Windows XP"Request.Equality_String.Characteristics_FS.file_system_type "EXT3"Request.Equality_String.Characteristics_Computer_System.number_of_cpus "4"
Exemplo de uma consulta de recursos
Com o auxílio do Raciocinador Genérico baseado em Regra Jena (RGRJ), o matchmaker verifica que a consulta com identificador “query_1” recebida possui duas inconsistências.
2ª Etapa: Ampliação da consulta2ª Etapa: Ampliação da consulta
Ampliação realizada de acordo com a estrutura do conhecimento e informações modeladas na OR.
Exemplo: Uma consulta requer recursos com sistema operacional (SO) Unix. Resultado da pesquisa em um Sistema de Matching Sintático:
somente os recursos que tenham o SO igual ao termo Unix.
Resultado da pesquisa em um Sistema de Matching Semântico: recursos que tenham os seguintes SOs: Solaris, AIX e FreeBSD.
ComputingResourceElements
FileSystem
OperatingSystem
Processor
Windows
Unix
MacOS
Linux
is-a
is-a
is-a
is-a
is-a
is-a
is-a
Classe Instâncias da ClasseUnix Solaris, AIX, FreeBSDLinux Debian, Slackware, Fedora Core
3ª Etapa: Pesquisa dos Recursos 3ª Etapa: Pesquisa dos Recursos (1/2)
Na figura abaixo é ilustrado um recurso computacional na forma de um grafo RDF.
Supondo que um usuário tenha definido em uma consulta a seguinte restrição: processor_capacity >= 1800 MHz.
grsc:Servidor_06
grsc:endIP
grsc:tem_processador
grsc:numero_cpus
150.162.63.7 1
grsc:Processador_06
grsc:capacidade_processador
2400
grsc:estado
executando
grsc:Servidor_06
grsc:endIP
150.162.63.7
armazena
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3ª Etapa: Pesquisa dos Recursos 3ª Etapa: Pesquisa dos Recursos (2/2)
Para cada restrição, o matchmaker busca as triplas que representam os recursos que atendem a restrição armazenando-as em um conjunto específico.O procedimento acima ocorre para todas as restrições definidas na consulta.
Próxima etapa: realizar a intersecção desses conjuntos para determinar quais recursos atendem todas as restrições formando o conjunto solução.
Havendo diretivas na consulta, aplicá-las sobre o conjunto solução e o resultado é retornado ao usuário.
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Roteiro
ContextualizaçãoContextualização OntologiasOntologias Trabalhos CorrelatosTrabalhos Correlatos Selecionador de Recursos da Grade Selecionador de Recursos da Grade
PropostoProposto Resultados ExperimentaisResultados Experimentais Considerações e Trabalhos FuturosConsiderações e Trabalhos Futuros
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Ambiente ExperimentalAmbiente Experimental
Simulação de três organizações virtuais (OVs): OV_1, OV_2 e OV_3.
Cada organização tem sua própria ontologia. Objetivo: mostrar as diversas visões que as OVs podem apresentar.
Configuração das máquinas usadas nos testes:
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PREFIX grsc: <http://www.owl-ontologies.com/Grid_Resources.owl#>
SELECT ?ip, ?so, ?qtdPropcs, ?procCap, ?procType WHERE { ?A grsc:ip_address ?ip .
?A grsc:number_of_cpus ?qtdProcs . ?A grsc:running_os ?B . ?B grsc:os_type ?so .
?A grsc:has_processor ?C . ?C grsc:processor_type ?procType . ?C grsc:processor_capacity ?procCap .
FILTER ( (?so = 'Unix') && (?qtdProcs = 2) && (?procCap >= 2200) && (?procType = 'AMD') ) }
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Roteiro
ContextualizaçãoContextualização OntologiasOntologias Trabalhos CorrelatosTrabalhos Correlatos Selecionador de Recursos da Grade Selecionador de Recursos da Grade
PropostoProposto Resultados ExperimentaisResultados Experimentais Considerações e Trabalhos FuturosConsiderações e Trabalhos Futuros
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Considerações e Trabalhos Futuros Considerações e Trabalhos Futuros (1/2)
Proposta e desenvolvimento de um selecionador baseado em integração semântica.
Desenvolveu-se uma ontologia comum (OR).
Desenvolveu-se uma linguagem de consulta baseada em ontologia.
Esta linguagem traz: facilidade na elaboração de consultas efetivas. flexibilidade e consistência no processo de matching
de recursos da grade. (utilizando regras)
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Considerações e Trabalhos Futuros Considerações e Trabalhos Futuros (2/2)
Planeja-se estender o selecionador para ter maiores opções de recursos (estendendo a OR).
Permitir mais opções de restrições (estendendo a ontologia de consulta e o motor de consulta).
Fazer experimentos em ambiente real para verificar o desempenho do selecionador.
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Questões !?
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