面向服务体系结构的服务重组关键技术研究

论文摘要

网络服务是面向服务体系结构SOA（Service-Oriented Architecture）的核心,如何对服务进行有效的重组是提高网络服务实用性、可靠性的关键所在。网络服务重组涉及到很多急待解决的问题,而网络服务的描述与匹配、基于网络服务的工作流建模、服务重组算法、SOA服务的管理结构又是关键,围绕此方面展开研究具有十分重要的理论意义和实用价值。在分析现有网络服务描述方法和匹配方法所存缺陷的基础上,提出了结合XML（Extensible Markup Language）及UML（Unified Model Language）的网络服务描述与匹配方法。利用XML全面描述网络服务,而利用UML对信息进行组织,给用户以直接的、富有层次以及突出重点的视觉反馈。在解决网络服务描述问题的基础上,从人的认知规律出发,给出了网络服务匹配方法及流程,利用UML对网络服务的属性进行粗略的匹配,而利用XML进行全面的匹配,以保证在匹配效率和匹配精度上达到较好的平衡,从而为网络服务重组的进一步研究奠定基础。在对常见工作流建模方法、现有基于Petri网建模方法进行分析的基础上,讨论了基于网络服务工作流的特点。在此基础上,提出了一种基于时间多Agent的Petri网工作流建模方法。该方法在开放的Internet环境下用生命周期的概念对网络服务进行管理,同时与Agent技术相结合对工作流进行扩展。从静态描述、动态描述及通讯协议描述三个方面对Agent进行了建模,进行了形式化描述,并借助立方体形式的框架在用户及服务提供者之间实现了管理数据及描述数据的分离,为网络服务重组建立一个良好的平台。结合网络服务组织和网络服务重组的基本需求,在分析自然界进化特点的基础上,通过对遗传算法进行改进,在保证主要进化方向优化的前提下,让各进化方向平衡发展,提出了一种平衡多目标遗传算法BMGA（Balanced Multi-Objective Genetic Algorithm）。给出了算法的描述、实现步骤并进行了收敛性证明。BMGA可以在单个Agent上运行,也可以在多个Agent上并发运行;在满足动态描述、通信协议描述的前提下,Agent还可以采用其他算法。以提高服务可靠性为目标,提出了一种层次可靠服务网络LCSN（Layered Creditable Service Network）。LCSN静态结构包含平面子环和LCSN树。其中,LCSN树上不同的层次代表不同抽象程度的概念,每个层次上平面子环中的网络服务,或者包含网络服务信息的节点都具有某种程度的相似性。利用LCSN可以在服务失效的情况下快速找到替代服务,减少用户从海量同类服务中选择替代品的工作量;同时,在与BMGA结合的情况下,可以快速产生一个较优的样本空间,进一步提高BMGA的效率。以一个实际应用系统为例,描述了基于SOA的网络应用系统部署。通过对基于SOA的网络服务重组技术研究,取得了若干具理论价值和实用价值的研究成果,为进一步开展实用系统的研究奠定了理论和方法基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的意义、内容及目标
• 2 SOA 的网络服务描述及匹配
• 2.1 概述
• 2.2 网络服务描述方法
• 2.3 网络服务匹配方法
• 2.4 一种结合XML 与UML 的服务描述、匹配方法
• 2.5 本章小结
• 3 基于网络服务的工作流建模
• 3.1 工作流建模方法
• 3.2 基于PETRI 网的工作流建模方法
• 3.3 基于时间多AGENT 的PETRI 网工作流建模
• 3.4 本章小结
• 4 面向SOA 服务重组的遗传算法
• 4.1 网络服务的组织方法
• 4.2 平衡多目标遗传算法
• 4.3 算法应用
• 4.4 本章小结
• 5 一种提高SOA 服务可靠性的管理结构
• 5.1 服务管理与服务管理结构
• 5.2 LCSN 及其静态结构
• 5.3 LCSN 的动态特征
• 5.4 LCSN 的应用
• 5.5 本章小结
• 6 基于SOA 的无纸化阅卷系统实现
• 6.1 系统概况
• 6.2 服务描述
• 6.3 AGENT 设计及静态管理结构
• 6.4 无纸化阅卷系统的服务重组
• 6.5 无纸化阅卷系统的实际应用
• 6.6 本章小结
• 7 全文总结与展望
• 7.1 本文的主要工作和创新点
• 7.2 进一步的主要工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读博士学位期间发表论文
• 附录2 英文缩写词
• 附录3 四评阅卷工作流的形式化描述