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(计算机应用技术专业论文)面向目标的迁移工作流主动服务方法研究.pdf.pdf 免费下载
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文档简介
山东大学博士学位论文 摘要 迁移工作流( m i g r a t i n gw o r k f l o w ) 是将移动a g e n t 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 ( m i g r a t i n gi n s t a n c e ) 在不同工作位置( w o r kp l a c e ) 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。 山东大学博士学位论文 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p o m d p 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工作位置向迁移 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。 i i 山东大学博士学位论文 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。 i l l 山东大学博士学位论文 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。 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 i v 山东大学博士学位论文 a b s tr a c t m i g r a t i n gw o r k f l o wi sa l le m e r g i n gt e c h n o l o g yt h a ta p p l i e st h em o b i l e - a g e n t c o m p u t i n gp a r a d i g m t ow o r k f l o wm a n a g e m e n t d i f f e r e n tf r o mt h et r a d i t i o n a l w o r k f l o wm o d e l ,m i g r a t i n gw o r k f l o wi sap r o c e s si nw h i c ho n eo rm o r em i g r a t i n g i n s t a n c e sm i g r a t ec o n t i n u o u s l ya n du t i l i z el o c a lw o r k f l o ws e r v i c et oe x e c u t et h e i r t a s k s m i g r a t i n gi n s t a n c ei sap e r f o r m i n ga g e n to ft a s k s w o r kp l a c ei sm a p p e dt ot h e n e t w o r kn o d e ,w h i c hi so n eo fw o r k f l o wp a r t i c i p a n t s t h es e to fa l lw o r kp l a c e si s c a l l e da sm i g r a t i n gw o r k f l o we n v i r o n m e n ti nt h ew o r k f l o wa l l i a n c e ,w h i c hi sc a l l e d t h es i n g l ew o r kp l a c ee n v i r o n m e n ti n t h i st h e s i s r e s e a r c hi nt h ef i e l do f p r o c e s s - o r i e n t e dm i g r a t i n gw o r k f l o w sh a sp r i m a r i l yf o c u s e do nw o r k f l o w s p e c i f i c a t i o n s h o w e v e r , i n h e r e n ts t r u c t u r i z e da t t r i b u t e si nw o r k f l o ws p e c i f i c a t i o n s w i l ll i m i tt h ef l e x i b i l i t yo fm i g r a t i n gi n s t a n c e st os o l v eq u e s t i o n si n e v i t a b l y , a n d r e d u c et h ec o m p a t i b i l i t yt ot h ed y n a m i ce n v i r o n m e n t i no r d e rt oo v e r c o m et h es h o r t a g eo fw o r k f l o wp r o c e s s o r i e n t e da p p m a c h , m i g r a t i n gi n s t a n c e sr u nw i t hw o r k f l o ws p e c i f i c a t i o n si nt h eg o a l o r i e n t e dm i g r a t i n g w o r k f l o w t h e1 1 1 i g r 撕n gw o r k f l o wg o a li sr e a l i z e db ym i g r a t i n gi n s t a c e ss e r v i c e d i s c o v e r y o rw o r k p l a c e ss e r v i c er e c o m m e n d a t i o n ( m i g r a t i n gi n s t a n c e sa r e r e c o m m e n dw i t hw o r kp l a c ea n dw o r k f l o wr e s o u r c ei sc a l l e dm i g r a t i n gw o r k f l o w a c t i v es e r v i c ei nt h i st h e s i s ) ac o m p l e xb u s i n e s sg o a li sc o m p o s e db yan u m b e ro f s u b g o a l s f o rd i f f e r e n tb u s i n e s sp r o c e s s e sg o a l s ,d i f f e r e n tm i g r a t i n gi n s t a n c e s g e n e r a ta n dr u ni nt h ew o r kp l a c e t h e r e f o r e ,g o a l - o r i e n t e d1 1 1 i 莎撕n gw o r k f l o w i m p r o v e sw o r k f l o ws y s t e m sf l e x i b i l i t yt oa d a p tt od y n a m i ce n v i r o n m e n t , e s p e c i a l l y f o rt h ec o n c u r r e n td i s t r i b u t e db u s i n e s sp r o c e s s e s t h i ss t u d yw a sm a i n l ys u p p o r t e db yt h en a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no f c h i n au n d e rg r a n ta n db a s e do nt h em i g r a t i n gw o r k f l o wf r a m e w o r kp r o p o s e db y p r o f e s s o rz e n gt h i st h e s i sf o c u s e do nt h em e t h o d so fg o a l - o r i e n t e dm i g r a t i n g w o r k f l o wa c t i v es e r v i c e :ac o n f o r m a t i o nm e t h o do ft h eg o a l o r i e n t e dm i g r a t i n g v 山东大学博士学位论文 w o r k f l o ws e r v i c ee n v i r o n m e n tb a s e do nb u s i n e s sa c q u a i n t a n c ed o m a i n ,am i g r a t i n g i n s t a n c es e r v i c en a v i g a t i o nm e t h o df o rg o a l o r i e n t e dm i g r a t i n gw o r k f l o w , ar e s o u r c e s e r v i c er e c o m m e n d a t i o nm e t h o df o rg o a l o r i e n t e dm i g r a t i n gw o r k f l o wa n dap r o f i t a l l o c a t i o nm e t h o do fm u l t i - s e r v i c e a g e n tf o rg o a l - o r i e n t e dm i g r a t i n gw o r k f l o w t h e s t u d yh a sa l s ob u i l te x p e r i m e n t st ov a l i d a t et h ec o n c l u s i o n s t h em a i nc o n t r i b u t i o n so f t h i st h e s i sa r ed e s c r i b e da sf o l l o w s : 1 ac o n f c i r m a t i o nm e t h o do fa c t i v es e r v i c ee n v i r o n m e n tf o rg o a l - o r i e n t e d m i g r a t i n gw o r k f l o w s a i m i n ga tt h eq u e s t i o no fi n s u f f i c i e n ta c t i v es e r v i c ea b i l i t yo fs i n g l ew o r kp l a c e , t h i st h e s i sb o r r o w e dt h e s m a l lw o r l dp h e n o m e n o n o ft h es o c i a lg r o u p sa n dp r o v i d e d t h em e t h o do fc o n s t r u c t i n gt h ea c t i v es e r v i c ee n v i r o n m e n tf o rw o r k f l o w s t h eb a s i c i d e ao ft h i sm e t h o di s :f i r s t l y , b a s e do nt h em e m b e rc o o p e r a t i o n st y p ea n dt h en a t u r e , m e m b e r so fm i g r a t i n gw o r k f l o ww i l lb ed i v i d ei n t ot h eg o a l - o r i e n t e d s m a l l w o r l d s e t s ( c a l l e ds e r v i c ea c q u a i n t a n c ed o m a i n ) ;t h e nt h r o u g ht h em e m b e r so f s e r v i c ea c q u a i n t a n c ed o m a i n sc o o p e r a t i n g ,t h ew o r k f l o wm e m b e rs e t sw i l lb em a p p e d a sas e r v i c ea c q u a i n t a n c en e t w o r k ,w h i c hi sc a l l e da sa c t i v es e r v i c ee n v i r o n m e n tf o r g o a l o r i e n t e dm i g r a t i n gw o r k f l o w i nt h i st h e s i s ,w ed i s c u s s e dt h en a t u r eo fs e r v i c e a c q u a i n t a n c ed o m a i n ,g a v et h es t r a t e g y o fc o n s t r u c t i o na n de v o l v e m e n to f a c q u a i n t a n c ed o m a i n m o r e o v e r , t h ee x p e r i m e n t si n d i c a t e dt h a tt h ea c t i v es e r v i c e b a s e do nt h eb u s i n e s sa c q u a i n t a n c ed o m a i nh a st h eh i 曲e rs e r v i c ea b i l i t yt h a ns i g l e w o r kp l a c e 2 as e r v i c en a v i g a t i o nm e t h o df o rg o a l o r i e n t e dm i g r a t i n gw o r k f l o w s 。 s e r v i c en a v i g a t i o nm e a n st h ec u r r e n tw o r kp l a c er e c o m m e n dt h en e x tw o r kp l a c e f o rm i g r a t i n gi n s t a n c e t h en a v i g a t i o na g e n ti nt h ew o r kp l a c eh a saf u l lo rp a r t w o r k f l o wv i e w t h i st h e s i so n l ys t u d i e do nt h en a v i g a t i o na g e n tl a c k i n go ff u l l w o r k f l o wv i e w i no r d e rt om e e tt h er i c ho fs e r v i c e sf o rt h eg o a l o r i e n t e dm i g r a t i n g w o r k f l o w , w ee s t a b l i s h e dp o m d pm e t h o d t h i st h e s i sp r o p o s e das e r v i c en a v i g a t i o n m o d e lw i t ht h eb u s i n e s sa c q u a i n t a n c em e c h a n i s mi np a r t i a l l yo b s e r v a b l ee n v i r o n m e n t , v i 山东大学博士学位论文 a n a l y s e ds e r v i c ea c t o r st om e e tt h el a s e r s ,g a v eas e r v i c en a v i g a t i o ns t r a t e g ya n d p r o p o s e dt h ea r i t h m e t i ct ob u i l das e r v i c en a v i g a t i o nc a b l e t h ee x p e r i m e n ti n d i c a t e d t h a tt h es e v i c en a v i g a t i o nb a s e d0 1 1s e r v i c ea c q u a i n t a n c ed o m a i nd i dn o te n a b l e m i g r a t i n gi n s t a n c et og e tl o s t 3 ar e s o u r c es e r v i c er e c o m m e n d a t i o nm e t h o df o rg o a l o r i e n t e dm i g r a t i n g w o r k f l o w s i ng o a l o r i e n t e dm i g r a t i n gw o r k f l o w sm o d e l ,r e s o u r c es e r v i c er e c o m m e n d a t i o n m e a n st h ew o r k f l o wr e s o u r c e ss u c ha sd a t a , p r o c e d u r e s ,t o o l sa n du s e r s ,w h i c ha r e s a t i s f i e dw i t ht h ew o r k f l o wg o a l ,a r er e c o m m e n d a t e dt om i g r a t i n gi n s t a n c e sb yw o r k p l a c e s i fw o r k f l o wr e s o u r c es e r v i c e sa r el i m i t e d ,t h ew o r k f l o ws p e e dw i l lb ea f f e c t e d o rs t a g n a t e d a i m i n ga tt h eq u e s t i o nw h i c hr e s o u r c es e r v i c ei si n s u f f i c i e n ti ns i n g l e w o r kp l a c e ,t h i st h e s i sp r o v i d e dam e t h o do ft h er e s o u r c es e r v i c e b a s e d0 1 1m u l i f i - s e r v i c ea g e n t sf o rg o a l - o r i e n t e dm i g r a t i n gw o r k f l o w s i no r d e rt o r e a l i z er e s o u r c es e r v i c e sw e r es h a r e db e t w e e nm e m b e r s ,w es t u d i e dt h em e m b e r d i s c o v e r ya n dt h eg r o u po r g a n i z a t i o n sc o m m u n i c a t i o np r o t o c 0 1 t h ee x p e r i m e n t i n d i c a t e dt h a tt h ec o m m u n i c a t i o n p r o t o c o l e n h a n c e dr e s o u r c es e r v i c e r e c o m m e n d a t i o ne f f i c i e n c ya n d r e l i a b i l i t ye f f e c t i v e l y 4 ap r o f i ta l l o c a t i o nm e t h o do fm u l t i - s e r v i c ea g e n t sf o rg o a l o r i e n t e dm i g r a t i n g w o r k f l o w s a c t i v es e r v i c eb a s e do nt h eb u s i n e s sa c q u a i n t a n c ei so n ek i n do fm u l t i a g e n t t m i o nt oa c t i v es e r v i c ee s s e n t i a l l yi nm i g r a t i n gw o r k f l o w s i no r d e rt og u a r a n t e et h e s t a b l ec o o p e r a t i o n i nb e t w e e nt h em u l t i a g e n t s ,t h i st h e s i ss t u d i e dt h es t r a t g yo f m u l t i - 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