网格计算、普适计算和移动计算平台的广泛应用和Internet技术的快速发展,对分布式系统提出了大规模、松耦合、动态性、自治性等要求。发布／订阅作为一种基于事件的通信范型,提供了异步、匿名、多点通信的消息传递,实现了参与者在时间、空间和控制流上的完全解耦,能很好的满足当前大规模分布式计算的通信需求,可广泛应用于电子商务系统、企业应用集成、网络监控、普适计算、移动计算和传感器网络等领域。传统的基于内容的发布／订阅系统在表达能力、可靠性及效率等方面仍存在较多不足,无法支持复杂事件,无法支持负载均衡以及语义路由,难以满足新型分布式计算所带来的挑战。论文结合课题组承担的国家自然科学基金及863课题的需求,对大规模分布式环境下的语义发布／订阅系统的若干关键技术进行研究,包括复合语义模型、负载均衡、并行语义匹配、语义路由几个方面,为新型分布式计算提供一种强大的中间件支持。论文首先阐述了发布／订阅系统的研究背景和研究意义,从数据模型、匹配算法、网络结构和路由算法四部分详细介绍了发布／订阅系统的国内外研究现状,最后列举了发布／订阅系统的若干最新研究热点。在复杂的应用场景,用户需要接收特定的事件序列或组合。当前的发布／订阅往往只支持简单事件,无法满足用户的需求。论文结合语义Web的相关知识和复合事件的相关研究,提出了一种支持复合事件和复合订阅的语义订阅语言,实现基于属性和类的继承的语义匹配,实现了对逻辑操作与时序操作的支持,扩展了事件和订阅的表达能力。为提高系统的扩展性,大规模的发布／订阅系统通常由多个事件代理组成事件代理网络。由于代理节点性能的差异以及事件、订阅的不均匀分布,容易导致代理节点负载的不均衡。论文将语义Web技术引入到基于结构化P2P重叠网的事件代理网络,实现了基于权重的语义P2P网络。通过定义本体类权重、代理节点权重、虚拟订阅等概念,将描述事件及订阅的本体类权重树映射到代理权重网络；通过代理节点管理虚拟订阅,将事件和订阅根据其本体信息分配到不同的代理节点；通过本体路由表维护语义映射信息;从而最终构建一个大规模的语义P2P代理网络。在此基础上,论文提出了一种动态负载均衡算法：通过动态调整本体类权重及代理节点的权重,在代理节点负载过载时,进行虚拟订阅的交换或迁移,使系统获得高效的负载均衡。实验结果表明,负载均衡算法显著的改善了结构化P2P事件代理网络的可用容量,具有良好的可扩展性,在网络资源消耗方面取得了良好的均衡。针对复合语义数据模型,论文提出了一种基于权重的多层索引和位运算的语义匹配算法。基于权重的订阅多层索引结构有效的减少了相同三元组的重复匹配,基于位运算的语义匹配大大提高了匹配的效率。并在此基础上,论文提出了两种并行匹配算法,独立匹配算法和协同匹配算法,进一步提高了系统的输出。实验结果表明,基于位运算的语义匹配提高了语义匹配的速度,基于多核的并行算法进一步提高了系统的输出。基于语义P2P事件代理网络,论文提出了一种基于语义的路由算法。该算法通过本体路由表作为路由的捷径有效的降低了路由跳。论文提出了一种分布式复合订阅的管理方法,将复合订阅沿路由路径的进行拆分,具有相同下一跳的订阅或订阅分支作为一份整体发送,使事件的复合运算尽可能的靠近事件的发布节点,减少了网络的负载。实验结果表明,本体路由表减少了路由跳,而分布式复合订阅管理则有效的极少了网络负载。最后,论文实现了一个发布／订阅原型系统——钱塘复合语义发布／订阅系统(JTang Composite and Semantic Publish/Subscribe System, JTangCSPS)。钱塘复合语义发布／订阅系统采取分层、模块化的系统架构,实现了上述的复合语义数据模型、负载均衡语义网络、并行语义匹配算法和语义路由算法。基于该原型系统,课题组与加拿大多伦多大学合作实现了语义知识推送服务平台CIKP (Constructive Information Knowledge Portal)。