基于服务的动态网格工作流模型研究

论文摘要

随着网格技术的快速发展,其应用领域越来越广泛,网格应用规模越来越大、也越来越复杂。复杂的网格应用存在各种各样的约束和资源竞争问题。把工作流引入网格——网格工作流,正是为了能够更好地构建、执行、管理和监控网格应用。通过比较分析网格工作流的建模技术,表明兼具直观性、形式化、分析能力强,引入数据结构和层次分解思想的有色Petri网（CPN,Colored Petri Nets）更适合作为网格工作流建模工具。本文在深入了解网格技术、网格服务和网格工作流的概念、特点及其应用的基础上,介绍了一种可行的网格服务工作流系统结构模型,该模型充分考虑了网格环境的动态性。本文重点研究网格工作流建模、动态优化和动态调度。针对网格服务工作流模型动态优化,本文基于工作流网（WF-Net,Workflow Net）和有色Petri网,添加动态元素,定义了一种动态有色Petri网（DCP-Net,Dynamic Colored Petri Nets）作为网格服务工作流的建模工具,并对其进行分析;提出模型优化方法,并举例分析优化效果;为了验证模型和优化方法的有效性,提出了基于QoS的动态调度算法。验证表明采用该模型能够很好地满足用户的QoS要求,并且有助于提高资源利用率。针对时间性较强的应用,定义了扩展有色工作流网ECWF-Net（Extended Colored Workflow Nets）,引入时间价格信息,提出了改进的能够解决状态爆炸问题的模型分析算法,对网格工作流的可调度性、时间性能和成本进行分析;提出了对不合理约束进行调整的松弛方法;分析动态调度思想、算法,利用引入的优先级函数解决资源竞争问题,在工作流执行过程中动态地分析、选择路径和调整约束。实例仿真表明,该模型能够有效地节省成本和时间,并提高了工作流成功率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 网格工作流研究现状
• 1.2.1 网格工作流项目研究
• 1.2.2 网格工作流规范
• 1.2.3 网格工作流管理系统
• 1.2.4 建模方法
• 1.3 存在的问题
• 1.4 研究内容与意义
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究意义
• 1.5 论文组织
• 第二章 网格服务工作流系统结构研究
• 2.1 网格服务
• 2.2 网格工作流
• 2.3 网格工作流管理系统分析
• 2.3.1 工作流定义
• 2.3.2 工作流调度
• 2.3.3 容错机制
• 2.3.4 数据传输
• 2.4 网格服务工作流系统结构研究
• 2.4.1 模型组成部分
• 2.4.2 执行过程
• 2.5 本章小结
• 第三章 网格工作流建模分析
• 3.1 过程建模需求分析
• 3.2 Petri网适用性分析
• 3.3 Petri网概述
• 3.3.1 Petri网定义
• 3.3.2 Petri网的性能介绍
• 3.3.3 Petri网的常用分析方法
• 3.4 Petri网建模实例
• 3.5 存在的问题
• 3.6 本章小结
• 第四章 动态有色Petri网模型研究与分析
• 4.1 DCP-Net定义
• 4.1.1 DCP-Net定义
• 4.1.2 DCP-Net到网格工作流的映射
• 4.1.3 DCP-Net网特点
• 4.2 DCP-Net分析
• 4.2.1 DCP-Net特性定义
• 4.2.2 DCP-Net模型分析
• 4.3 动态优化模型思想
• 4.3.1 主要优化思想
• 4.3.2 优化算法
• 4.3.3 优化效果分析
• 4.4 动态调度
• 4.4.1 动态调度算法
• 4.4.2 动态调度Petri网模型
• 4.4.3 调度算法特点
• 4.5 本章小结
• 第五章 扩展有色网格工作流网模型与分析
• 5.1 ECWF-Net定义
• 5.1.1 ECWF-Net定义
• 5.1.2 ECWF-Net对网格工作流的映射
• 5.1.3 ECWF-Net特点
• 5.2 ECWF-Net分析
• 5.2.1 ECWF-Net性质定义
• 5.2.2 ECWF-Net模型分析
• 5.2.3 时间约束和成本约束松弛方法
• 5.3 基于优先级的动态调度
• 5.3.1 调度算法
• 5.3.2 优先级设置方法
• 5.4 工作流动态执行过程
• 5.4.1 网格工作流动态执行过程
• 5.4.2 后续工作流lefttime和leftcost分配方法
• 5.5 本章小结
• 第六章 分析验证
• 6.1 动态有色Petri网模型验证
• 6.1.1 动态模型优化效果验证
• 6.1.2 动态调度算法效果验证
• 6.1.3 结果分析
• 6.2 ECWF-Net模型分析验证
• 6.2.1 ECWF-Net模型分析
• 6.2.2 ECWF-Net模型验证
• 6.2.3 结果分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结和展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果