服务协同式自治VO开发方法和技术研究

论文摘要

在开放异构且资源服务化的因特网上,如何快速构建安全稳健的服务协同虚拟组织（VO）是一个充满挑战的研究热点。它不仅要解决服务的发现匹配、协商组装和协同机制等的设计开发问题,而且要研究在服务自治条件下,服务协同VO组建、运行过程的稳健安全等管理问题。由于这些问题的错综复杂性,需要有系统化的理论技术指导,才能开发出高性能服务协同式自治VO系统。论文以服务协同式自治VO系统开发为研究对象,从其理论技术架构、工程开发和分析验证方法、关键支撑技术实现三个层面进行了研究,提出了新型服务协同式自治VO系统开发的一个综合技术框架MM2SC。主要研究内容和结果如下:首先,分析了几种典型复杂系统开发的理论技术架构,针对它们在构建新型服务协同式自治VO时存在的不足,提出了一种新的理论技术架构MM2SC。从四个层次:宏观调控层、微观行为管理层、宏-微连接层和服务层,通过六个模型:宏观调控E-机构模型,宏-微连接模型,微观策略驱动行为管理模型,自组织模型,规范契约遵从检查模型和自适应演化模型,来系统地指导新型服务协同式自治VO的架构设计。接着,针对宏观调控层E-机构规约开发中存在的困难,提出了E-机构规约开发的工程化方法ESD。该方法建立了E-机构规约的概念关系结构、开发视图模型和过程模型等,可以有效指导工程人员导引出合理的领域宏观调控E-机构规约。其次,针对E-机构规约分析验证问题,设计了E-机构规约的行为操作语义模型,给出了规范公式的可满足性语义定义;在此基础上,提出使用道义扩展的引用Petri网（DPN）和时态逻辑（DTL）来形式化分析和验证E-机构行为规范的方法。然后,在宏-微连接支撑技术实现方面,分析了基于本体的领域概念分类和相似性度量理论,提出了基于适用情景模式的服务信息描述、匹配技术和算法;探讨了协商系统的一般性原理,设计了基于协商的VO组建原型试验环境的基本框架;研究了规范agent的基本技术,实现了一个简化的规范遵从、策略驱动的微观行为管理自治元素。最后,论文以一个具体的实例开发分析,说明了所提出的MM2SC理论技术架构在开发新型服务协同式自治VO系统中的可行性和有效性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目次
• 插图和附表清单
• 1 绪论
• 1.1 背景与动机
• 1.2 相关领域的研究概况与进展
• 1.2.1 面向服务的架构与基础设施
• 1.2.2 自治计算系统研究概况
• 1.2.3 策略系统的研究概况
• 1.2.4 准则调控系统的研究概况
• 1.2.5 相关技术小结
• 1.3 本文的主要研究内容和工作基础
• 1.4 本论文的组织结构
• 2 研究基础与相关理论
• 2.1 面向主体和组织开发方法基础
• 2.1.1 多agent组织描述框架
• 2.1.2 面向准则调控的组织模型框架
• 2.2 软件开发的形式化理论基础
• 2.2.1 模态逻辑与软件验证
• 2.2.1.1 计算树逻辑CTL
• 2.2.1.2 Agent的思维逻辑BDI
• 2.2.2 PN网方法
• 2.2.2.1 基本PN网的相关概念
• 2.2.2.2 PN网的性质
• 2.2.2.3 PN网性质分析方法
• 3 服务协同式自治VO开发的新型技术架构
• 3.1 系统技术架构的基本理性模型
• 3.1.1 基于控制论的理性体系架构
• 3.1.2 基于思维逻辑的理性体系架构
• 3.1.3 基于机构准则规范调控的理性架构
• 3.2 服务协同式自治VO的开发的总体架构设计
• 3.3 MM2SC架构中的基本模型及工作机理
• 3.3.1 MM2SC的宏观调控模型
• 3.3.2 MM2SC的‘宏-微'连接模型
• 3.3.3 MM2SC的微观行为管理模型
• 3.3.4 服务协同式自治VO的自组织与优化机制
• 3.3.5 MM2SC的联合契约运行检查机制
• 3.3.6 MM2SC的契约异常自保护和修复机制
• 3.4 相关工作比较
• 3.5 本章小结
• 4 宏观调控E-机构规约的开发过程技术研究
• 4.1 系统建模的基本原则与框架
• 4.2 E-机构规约的概念剖析及开发框架研究
• 4.2.1 角色及角色结构
• 4.2.2 规范及一致性
• 4.2.3 E-机构规约中的业务与流程编排
• 4.2.4 E-机构规约中的协同交互与协议
• 4.2.5 E-机构规约开发方法框架ESD
• 4.3 E-机构规约开发中的概念描述语言设计
• 4.4 相关工作比较
• 4.5 本章小结
• 5 宏观调控E-机构社交行为规范验证技术研究
• 5.1 基于协同状态机的E-机构社交行为语义研究
• 5.2 基于协同状态机的E-机构规范公式及语义
• 5.3 E-机构规范满足性验证
• 5.4 基于Petri网的E-机构社交行为建模研究
• 5.4.1 Petri网扩展-道义Petri网
• 5.4.2 协同组织网
• 5.4.3 E-机构社交行为的DPN建模
• 5.5 基于协同组织网的E-机构社交特性与规范分析
• 5.6 相关工作比较
• 5.7 本章小结
• 6 宏-微连接层促进服务实现的关键技术研究
• 6.1 基于本体和服务适用情景的服务匹配技术
• 6.1.1 概念分类体系与语义相容
• 6.1.2 基于适用情景的服务描述
• 6.1.3 服务相容的形式定义与分类
• 6.1.4 服务供需相容匹配算法
• 6.2 E-机构角色扮演与服务协商研究
• 6.2.1 协商机制的基本要素
• 6.2.2 协商协议
• 6.2.3 协商内容与合同模板
• 6.2.4 协商推理模型
• 6.3 基于宏-微连接服务的自治VO试验环境设计
• 6.4 相关工作比较
• 6.5 本章小结
• 7 服务协同式自治VO系统实例开发分析
• 7.1 E-机构规约开发分析实例--虚拟学术会议组织
• 7.1.1 ACD业务任务的角色分解结构
• 7.1.2 ACD主要业务角色交互过程及行为准则分析
• 7.1.3 ACD角色业务规范分析及监管
• 7.1.4 ACD领域E-机构的内部决策规则
• 7.1.5 ACD领域业务的实施流程与协同活动分析
• 7.1.6 ACD领域E-机构本体论设计
• 7.1.7 ACD领域E-机构规约设计
• 7.2 实例系统实现原型设计
• 7.3 本章小结
• 8 结论与展望
• 8.1 本文工作总结
• 8.2 未来工作展望
• 参考文献
• 作者简历