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面向目标的迁移工作流主动服务方法研究

作　者: 王睿
导　师: 曾广周
学　校: 山东大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 工作流管理迁移工作流主动服务服务导航资源推荐收益分配
分类号: TP311.52
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

迁移工作流(Migrating Workflow)是将移动agent计算模式应用于工作流管理的一门新技术。与传统的工作流模型不同,迁移工作流是一个或多个迁移实例(Migrating Instance)在不同工作位置(Work Place)之间不断迁移并就地利用工作位置服务执行业务活动的过程,其中,迁移实例是工作流活动的主体,工作位置是工作流联盟成员服务在网络上的节点映射。工作流联盟上所有工作位置的集合称作迁移工作流环境,为了与本文研究相区别,文中称为单工作位置环境。目前的迁移工作流研究主要采用面向过程的方法,即令迁移实例携带业务过程说明书工作。业务过程说明书中固有的结构化属性,不可避免地会限制迁移实例求解问题的灵活性,降低其对环境动态变化的适应性。为了克服面向过程的迁移工作流方法的不足,在面向目标的迁移工作流模型中,迁移实例携带工作流目标说明书工作。工作流目标既可以通过迁移实例自身的服务发现实现,也可以通过工作位置的服务推荐实现(本文称工作位置对迁移实例的工作位置导航和工作流资源推荐为迁移工作流主动服务)。当工作流目标可以分解为多个业务子目标时,对于并行的业务子目标,不同的迁移实例可以在不同的工作位置上生成并首先在该工作位置运行。因为面向目标的迁移工作流可以大大提高迁移实例对工作环境动态变化的适应性,因此特别适合那些活动及其转移规则难于完全定义的跨机构业务过程。本文针对单工作位置环境上主动服务能力不足的问题,在国家自然科学基金项目的资助下,以曾广周教授提出的迁移工作流系统框架为基础,研究了一类面向目标的迁移工作流主动服务方法,包括:基于业务熟人域的迁移工作流主动服务环境构建方法,业务熟人域上面向目标的迁移实例导航服务方法,业务熟人域上面向目标的迁移工作流资源服务推荐方法,业务熟人域上多服务主体收益分配方法,并通过实验对研究成果进行了验证和分析。本文的主要工作包括:1.面向目标的迁移工作流主动服务环境构建方法研究。针对单工作位置环境上主动服务能力不足的问题,本文借鉴人类社会中的“小世界现象”,提出了一种基于业务熟人域的迁移工作流主动服务环境构建方法。方法的基本思想是:首先依据成员合作关系的类型和性质,将工作流联盟上的成员划分为面向目标的“小世界”(称为业务熟人域)集合;然后通过业务熟人域之间的成员合作关系,将工作流联盟上的成员集合映射为一个业务熟人网络,该业务熟人网络即为面向目标的迁移工作流主动服务环境。文中重点讨论了业务熟人域的可构造性质,给出了业务熟人域的构造算法和演化策略。实验表明,基于业务熟人域为迁移实例提供主动服务,较之单工作位置服务有更高的服务能力。2.面向目标的迁移工作流服务导航方法研究。在面向目标的迁移工作流模型中,服务导航是指当前工作位置向迁移实例推荐下一个合适的工作位置,工作位置上的导航主体既可以有全局工作流视图,也可以没有全局工作流视图。本文只研究导航主体缺少全局工作流视图的情况,因此,对服务导航方法的最低要求是不能造成迁移实例迷航而使迁移工作流中断。针对业务熟人域上导航主体缺少全局工作流视图的问题,本文视业务熟人域为当前导航主体部分可观测的工作流环境,采用POMDP方法,提出了一种基于业务熟人域的服务导航模型,定义了目标关联策略描述规范,给出了服务导航索的生成算法和目标驱动的服务导航算法。实验表明,基于业务熟人网进行服务导航,可以有效避免迁移实例迷航,并具有较高的导航效率和导航可靠性。3.面向目标的迁移工作流资源服务推荐方法研究。在面向目标的迁移工作流模型中,工作流资源服务推荐是指王作位置向迁移实例推荐那些能够满足工作流目标的数据、程序、工具和用户,以帮助迁移实例高效地完成那些需要在本地执行的任务。如果工作位置上的工作流资源服务能力受限,轻则会影响工作流进程的速度,重则会造成工作流进程停滞。针对单工作位置上资源服务能力不足的问题,本文建立了一种基于业务熟人域的多主体工作流资源服务推荐方法。为了快速实现成员间的资源服务分担,本文重点研究了成员发现和群组织中的通信协议问题。实验表明,本文建立的通信协议,可以有效提高基于业务熟人域的多主体资源服务推荐效率,具有很好的服务可靠性。4.面向目标的迁移工作流多服务主体收益分配方法研究。业务熟人域上的迁移工作流主动服务,本质上是一种多主体联合主动服务。为了保证多主体之间的稳定合作,本文针对现有研究成果中收益分配策略对收益补偿评估的不足,提出了一种基于动态合作博弈的多主体收益分配策略。策略的基本思想是:将多主体收益分配问题形式化为一个多人动态合作博弈,通过寻求动态合作博弈中马尔可夫完美均衡计算多主体的收益补偿,并利用补偿协调多服务主体最优收益分配。文中定义了多主体共识原则,给出了业务熟人域上的收益分配算法。实验表明,本文提出的收益分配策略能够使多服务主体根据最优共识原则,分配各方的合作收益,从而达到多赢的帕累托最优局面。本文工作的创新点主要体现在:1.针对单工作位置环境主动服务能力不足的问题,提出了一种基于业务熟人域的迁移工作流主动服务环境模型。业务熟人域是工作流联盟成员集合上面向服务目标的成员子集,其“小世界”性质使得业务熟人域容易构造和演化。由业务熟人域互连而成的业务熟人网络,覆盖工作流联盟上的所有成员和服务,因而可以保证迁移实例有一个目标可达的动态工作环境。与单工作位置环境相比,业务熟人域上不仅蕴含了更强的多主体联合服务能力,而且可以使迁移实例在同一个业务熟人域上就近尽可能地完成多个工作流子目标,从而提高执行效率。2.针对业务熟人域上服务主体缺少全局工作流视图的问题,提出了一种部分可观测环境下的迁移工作流服务导航方法。在面向目标的迁移工作流模型中,业务熟人域上的工作流视图是导航主体唯一可见的局部工作流视图,或称作导航主体部分可观测的迁移工作流环境。与基于全局工作流视图的服务导航模型和算法相比,本文建立的部分可观测环境下的迁移工作流服务导航方法,不仅可以使工作流设计者摆脱全局工作流视图难以完善定义的困境,而且能够使迁移实例尽可能地在业务熟人域上迁移和就地工作,因而既可以有效规避迷航风险,也可以提高工作流效率。3.针对业务熟人域上的合作稳定性问题,提出了基于动态合作博弈的多主体收益分配策略。业务熟人域上的服务主体都是理性的工作流参与者,他们在追求工作流全局目标的同时,必定关注自己的收益,因此,合理的收益分配是保持业务熟人域稳定的基础。与现有研究成果中的收益分配策略相比,本文提出的基于动态合作博弈的多主体收益分配策略,弥补了现有策略对收益补偿评估的不足,实现了服务主体收益的最优化分配,因而有利于保持业务熟人域上的合作稳定性。本文进一步的工作包括:建立业务熟人网络的演化策略,用以支持主动服务异常的处理与故障恢复,提高迁移工作流的可达性和可靠性;建立业务熟人域上协同导航索的趋同性生成方法,用以消除多导航主体之间存在的导航意图和导航方法差异,提高业务熟人域上联合服务导航的健壮性和效率。

全文目录

摘要  11-15
ABSTRACT  15-20
第1章绪论  20-35
  1.1 课题背景和意义  20-22
  1.2 相关研究工作  22-30
    1.2.1 工作流研究  22-26
    1.2.2 面向服务计算研究  26-30
  1.3 本文的工作与创新  30-32
  1.4 论文的组织  32-35
第2章面向目标的迁移工作流主动服务环境构建方法  35-56
  2.1 概述  35
  2.2 迁移工作流及其系统结构  35-44
    2.2.1 迁移工作流管理系统框架  36
    2.2.2 工作位置  36-38
    2.2.3 迁移实例  38-40
    2.2.4 迁移工作流管理引擎  40-41
    2.2.5 迁移工作流组织策略  41-42
    2.2.6 面向目标的迁移工作流主动服务环境  42-44
  2.3 迁移工作流业务熟人域研究  44-49
    2.3.1 迁移工作流的业务熟人域  44-46
    2.3.2 业务熟人域的构造  46-49
  2.4 业务熟人域的演化  49-52
    2.4.1 域成员的纳新  50-51
    2.4.2 域成员淘汰  51-52
  2.5 验证与分析  52-55
  本章小结  55-56
第3章部分可观测环境下迁移工作流服务导航方法  56-69
  3.1 概述  56
  3.2 部分可观测的迁移工作流环境  56-62
  3.3 部分可观测环境下的主动服务导航  62-67
    3.3.1 部分可观测环境下的服务导航模型  63-65
    3.3.2 基于业务熟人网络的导航索生成  65-67
  3.4 验证与分析  67-68
  本章小结  68-69
第4章面向目标的迁移工作流资源服务推荐方法  69-79
  4.1 概述  69
  4.2 服务推荐研究  69-71
  4.3 面向目标的迁移工作流资源服务推荐  71-75
    4.3.1 迁移工作流资源服务推荐模型  71-72
    4.3.2 GAS协议  72-75
  4.4 验证与分析  75-78
  本章小结  78-79
第5章迁移工作流多服务主体收益分配方法  79-90
  5.1 概述  79
  5.2 基于动态合作博弈的收益分配研究  79-81
  5.3 多服务主体收益分配模型  81-83
  5.4 多服务主体收益分配的动态优化策略  83-86
    5.4.1 多服务主体收益分配中的马尔可夫完美均衡  83-85
    5.4.2 基于动态合作博弈的收益补偿  85-86
  5.5 基于动态合作博弈策略的收益分配算法  86-87
  5.6 验证与分析  87-89
  本章小结  89-90
第6章总结与展望  90-92
  6.1 本文总结  90-91
  6.2 研究展望  91-92
参考文献  92-102
致谢  102-103
攻读学位期间发表的学术论文  103-104
在读期间参与科研项目情况  104-106
学位论文评阅及答辩情况  106-108
外文论文  108-137

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