（计算机应用技术专业论文）基于p2p网络环境的网构软件相关技术研究.pdf

浙江大学博士学位论文摘要 摘要 i n t e m e t 的出现和普及使计算机软件开发、部署、运行和维护的环境开始从 封闭、静态、可控逐步走向开放、动态、难控。单纯的面向对象、面向构件以及 面向服务的软件开发技术都不能满足i n t e r n e t 环境下软件开发的需求。因此，具 有自主性、协同性、反应性、演化性和多目标性等特征的新一代软件形态一网 构软件( i n t e m e t w a r e ) 被提出。其构建依赖于开放环境中各种异构的、自治的软件 服务实体间的有效协同。 然而，i n t e m e t 开放、动态、难控的网络环境对网构软件的研究是一个重大难 点。因此，本文采用p e e r - t o p e e r ( p 2 p ) 网络来做支撑网络环境，使得能够在较 低的成本下完成资源的聚合和共享。另外，在上述需求的基础上，我们提出采用 目前在社会学、人工智能和软件工程等领域己进行了深入研究的智能主体 ( i n t e l l i g e n ta g e n t ) 技术来支持p 2 p 网络环境中网构软件的研究。所开展的工作 和取得的主要成果体现在以下几个方面： 提出了基于p 2 p 网络拓扑结构的网构软件模型。分析了网构软件模型的 设计需求，对基于p 2 p 网络结构的网构软件模型的组成、架构进行了深 入的研究。提出了基于p 2 p 网络的网构软件构件库管理模型( p 2 p b a s e d i n t e m e t w a r er e p o s i t o r ym o d e l ，简称p 2 p i w r m ) 的体系结构，对构件的 复本、构件复用形式、构件模型、构件复本测试状态以及构件检索方法 进行了深入的研究。该体系结构提供了一个能够整合分布的、异构的构 件库的逻辑视图。每个p e e r 维护本地构件库，自行管理本地的构件，为 系统提供了一个很好的安全机制。同时，这些本地构件库在逻辑上又构 成了一个公共的网络构件库，供所有p e e r 使用。 提出了采用抽象状态机( a b s t r a c ts t a t em a c h i n e ，简称a s m ) 的方法从较 高的抽象层次( 概念层) 描述整个系统的行为与状态变迁，使系统特征 易于把握。分析了网构软件模型中a s m 的架构，详细的阐述了a s m 的 运行规则，说明了系统状态特征的变迁情况。本研究还提出采用体系结 构描述语言( a r c h i t e c t u r ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，简称a d l ) 的方法进行架 构分析和体系结构的概念设计，用a d l 来描述系统的高层逻辑结构。 浙江大学博士学位论文 摘要 提出了网构软件模型中的a g e m 模型，设计了本研究中使用到的a g e n t 结构。通过a g e n t 的功能以及a g e n t 之间的协作实现网构软件的构件检 索和组装。由于a g e n t 的自治性和智能性，这一基于a g e n t 的方案是比 较灵活和低耦合的，容易进行扩展。为了便于实现，本文提出了用面向 对象的技术对a g e n t 进行建模。并且深入的介绍了本研究中需要使用到 的各种a g e n t 。 提出了基于p 2 p i w r m 的网构软件的软件工程管理机制，为新型的版本 管理方式提供了一个初步的解决方案。网构软件的版本管理以p c 料g r o u p 为单位进行。每个g r o u p 被认为是一个结构化的子网络，负责相应的子 系统的管理，没有任何s e r v e r 的存在。每个p e e r 根据自己机器的负载和 响应能力运行那些属于自己所在的g r o u p 的服务。 最后通过原型系统，验证了上述方法的可行性。 关键词网构软件，p e e r - t o p e e r ( p 2 p ) 霞j 络，智能主体，构件库，构件，软件体系 结构，抽象状态机，软件工程 浙江大学博士学位论文a b s t r e t a b s t r a c t 1 1 ”r a p i dd e v e l o p m e n ta n dp o p u l a r i t yo fi n t e r a c tm a k e st h ee n v i r o n m e n t sf o rt h e d e v e l o p m e n t ，d e p l o y m e n t ，o p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c eo fc o m p u t e rs o f t w a r em o v e g r a d u a l l yt o w a r do p e n ，d y n a m i ca n du n p 脚- t a i nf r o mc l o s e d ，s t a t i ca n dc o n t r o l l a b l e 1 1 增o b j e c t - ，c o m p o n e n t - a n ds e r v i c e - o r i e n t e ds o f t w a r ed e v e l o p m e n tt e c h n o l o g yc a n n o tm e e tt h ed e m a n d sf o rs o f t w a r ed e v e l o p m e n ti ns u c hi n t e r a c te n v i r o n m e n t s ，a n da n e wg e n e r a t i o no fs o f t w a r ep a r a d i g m i n t e m e t w a r e w a sp r o p o s e d i n t e m e t w a r ei s a u t o n o m o u s ，c o o p e r a t i v e ，r e a c t i v e ，e v o l v i n ga n dp o l y m o r p h o u s i ti sb u i l tu p o nt h e c o o r d i n a f i o no ft h e h e t e r o g e n e o u s ，a u t o n o m o u ss o f t w a r ee n t i t i e s i nt h e o p e n c o o r d i n a t i o ne n v i r o n m e n t d u et ot h a tf a c tt h a ti n t e r a c ti so p e n ，d y n a m i ca n dh a r dt oc o n t r o l ，t h e r ea r em a j o r d i f f i c u l t i e si ns t u d y i n gi n t e m e t w a r e p e e r - t o p e e rn e t w o r kt e c h n o l o g yi so n eo f e f f e c t i v em e a n st oa c h i e v et h ea g g r e g a t i o na n ds h a r i n go fr e s o u r c e sa tal o wc o s t i n t h i s d i s s e r t a t i o n , w e u s ep e e r - t o p e e r ( p 2 p ) n e t w o r kt o s u p p o r t t h en e t w o r k e n v i r o n m e n to fi n t e m e t w a r e i n t e l l i g e n ta g e n tt e c h n o l o g yt h a th a sb e e ns t u d i e di nt h e f i e l d so f s o c i o l o g y ，a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，a n ds o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，h a sb e e na d o p t e d t oi m p l e m e n tt h ei n t e m e t w a r eb a s e do np 2 pn e t w o r k t h em a i nc o n t r i b u t i o n so ft h i s d i s s e r t a t i o na r el i s t e da sf o l l o w s ： f o rt h ef i r s tt i m e t h ea r e h i t e e t u r eo ft h ep 2 p b a s e di n t e m e t w a r em o d e li s p r o p o s e d t h i s d i s s e r t a t i o na n a l y z e st h e b a s i c r e q u i r e m e n t so fi n t e m e t w a r e m o d e l ，a n ds t u d i e st h ec o m p o s i t i o na n da r c h i t e c t u r eo fp 2 p - b a s e di n t e m e t w a r e t h ea r c h i t e c t u r eo f t h ep 2 p b a s e di n t e r n e t w a r er e p o s i t o r ym o d e l ( p 2 p - i w i l v l ) i s p r o p o s e d t h i sr e s e a r c hi n t r o d u c e st h ec o m p o n e n tr e p l i c aw a r e s ，c o m p o n e n tr e u s e f o r m a t s ，c o m p o n e n tm o d e l s , c o m p o n e n tr e p l i c at e s t i n gs t a t u s e sa n dc o m p o n e n t r e t r i e v i n gm e t h o d t h ea r c h i t e c t u r ep r o v i d e sal o g i c a lv i e wt h a ti n t e g r a t e st h e d i s t r i b u t e da n dh e t e r o g e n e o u sr e p o s i t o r i e s e a c hp e e rk e e p sm a i n t a i n i n gi t so w n l o c a lc o m p o n e n tr e p o s i t o r ya n dm a n a g i n gt h ec o m p o n e n t s ，w h i c hp r o v i d e sag o o d s e c u r i t ym e c h a n i s m t h e s el o c a lc o m p o n e n tr e p o s i t o r i e sl o g i c a l l yc o m p o s ea p u b l i cn e t w o r kr e p o s i t o r y ，w h i c hp m v i d e ss e r v i c e st oa l lp e e r s t h e d e s i g nm o d e lo fa b s t r a c ts t a t em a c h i n e ( a s m ) i sp r o p o s e d ，w h i c hd e s c r i b e s 浙江大学博士学位论文 a b s t r a e t t h eb e h a v i o r sa n ds t a t ec h a n g e so ft h ew h o l es y s t e mf r o mah i g h e ra b s t r a c t c o n c e p tl e v e l 1 1 地a s mm a k e st h es y s t e mc h a r a c t e r i s t i c se a s yt oc o n t r 0 1 w e a n a l y z et h ea r c h i t e c t u r eo ft h ea s mi ni n t e m e t w a r e ，p r o p o s et h ed e t a i l e d o p e r a t i n gr u l e s o na s m ，a n di n t r o d u c et h e c h a n g e si ns y s t e ms t a t e s t h e c o n c e p t u a la n a l y s i sa n dd e s i g no f t h ea r c h i t e c t u r ei sf f l a d eb yu s i n gt h em e t h o do f a r c h i t e c t u r ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ( a d l ) ，a n dt h eh i g l ll e v e ll o g i c a ls t r u c t u r ei s d e s c r i b e db ya d l t h ea r c h i t e c t u r em o d e lo f a g e n t si nt h es y s t e mi sp r o p o s e d a n dt h es t t u c t u r eo f t h ea g e n t si ss t u d i e da sw e l l t h ed i s t r i b u t e dc o m p o n e n tr e t r i e v a la n da s s e m b l i n g i ni n t e m e t w a r ei s i m p l e m e n t e dt h r o u g ht h ea b i l i t i e so ft h ea g e n t sa n dt h e c o l l a b o r a t i o na m o n gt h e m d u et ot h ea u t o n o m ya n dt h ei n t e l l i g e n c eo ft h e a g e n t s ，t h ea g e n t - b a s e di n t e g r a t i o ns o l u t i o ni sf l e x i b l ea n dl o w - c o u p l i n g ，a n di s e a s yt oe x t e n d i no r d e rt o f a c i l i t a t et h er e a l i z a t i o n ，t h i sd i s s e r t a t i o nc r e a t e st h e m o d e l sf o ra g e n t su s i n gt h eo b j e c t - o r i e n t e dt e c h n i q u e a n di n t r o d u c e sa uk i n d so f a g e n t si no u rs y s t e m t h es o f t w a r ee n g i n e e r i n gm a n a g e m e n tm e c h a n i s mb a s e do np 2 p - i w r mf o r i n t e m e t w a r ei s p r o p o s e d t h i sp r o v i d e sap r i m i l i n a r ys o l u t i o nf o r t h en e w g e n e r a t i o no fs o f t w a r ev e r s i o nc o n t r 0 1 p e e rg r o u pi st h eu n i tt om a n a g et h e c o n c u r r e n td o c u m e n tv e r s i o n e a c h g r o u p i sc o n s i d e r e da sas t r u c t u r e d s u b - n e t w o r k 、i t i l o u ta n ys e r v e ra n di tw i l ln l r n r g et h es n b - s y s t e m p e e r sr u nt h e s e r v i c e sb e l o n gt ot h e i rg r o u p sb a s e do nt h e i ro w ni o a da n dr e s p o n s ec a p a c i t y t ov a l i d a t ef e a s i b i l i t yo ft h ea b o v em e n t i o n e dr e s e a r c hr e s u l t so ft h ed i s s e r t a t i o n , w e h a v ei m p l e m e n t e dap r o t o t y p es y s t e mi nt h i ss t u d y k e y w o r d s i n t c m c t w a r e ，p e e r - t o p e e r ( p 2 p 1n e t w o r k ，i n t e l l i g e n ta g e n t ， c o m p o n e n t - r e p o s i t o r y ，c o m p o n e n t ，s o r w a r ea r c h i t e c t u r e ，a b s t r a c ts t a t em a c h i n e ( a s m ) ，s o r w a r ee n g i n e e r i n g 新缸太掌博士学位论文凰耳录 图目录 鬻2 1 弼构软馋摄念模黧零意圈 圈3 1p 2 p 僚怠检索滚耩添意图 。8 1 7 图3 - 2p 2 p 数据仓库体系结构示意图2 0 图4 1 基于p 2 p - 1 w r m 的网构软件模型结构2 8 图4 2 基于p 2 p 掰r m 的潮构软件体系结掏 霜垂3p 2 & i w r m 孛瓣终褥传痒抉照 图4 - 4p 2 p - i w r m 中的构件库结构 阁5 1 系统特征变迁图 图5 - 2s a 建模的四个层次 黧5 - 3a c m e 结稳强 。2 9 。3 6 3 8 5 0 图6 - 1a g e n t 概念模型霞 图6 2 a g e n t 结构图 图基予u m l 的a g e n t 建模结果 躅7 1 舨零餐理系统的妊拎结构 图7 1 2 包会怒级节点静p 2 秘s e 体系绣梅嚣 图7 - 3 基于p 2 p 网络的版本管理系统的系统架构。7 6 图7 - 4p e e rg r o u p 的服务寝现形式 图7 - 5 契约的长短对目录服务器负载的影响。 羯8 1 磐凌方案錾穰块捌分 。7 7 。7 8 图8 - 2s i m p l e p 2 p n e t w o r k 的类8 3 图8 - 3p e e r 的在线情况 图8 - 4p 2 p 1 w r m 构件库镣理界面 强8 - 5 桌露信息助手的购警聚合爨露。 8 4 。8 6 图8 - 6 桌覆 倍患动手的天气预报聚合界覆 图8 7 桌面信息助手的公交查询聚合界面 图8 - 8 桌面信息助手的新闻聚合界面 n l 8 9 9 0 浙江大学博士学位论文 表目录 表目录 表4 1 构件复本运行状态表3 7 表8 一lc o m p o n e n t s l n f o ( 构件信息表) 8 5 瀣我大学博士学位论文第l 章缝论 第1 章绪论 1 1 研究背景 i n t e r n e t 平台不同于传统的计算机硬件平台，它具有如下基本特征；无统一 控制的“真”分布性，节点的高度自治性，带点链接的开放性和动态性，人、设 备和软件的多重异构性，实体行为的不可预测性，运行环境的潜在不安全性，使 用方式的个性化和灵活性，网络连接环境的多样性等【l 】。这使得计算机软件开发、 鄢瀑、运行和维护的环境开始从封闭、静淼、可控逐步走向开放、动态、难控。 在i n t e r a c t 这样豹开放环境下进行软件开发，与在传统的封阁环境下有显著的不 溺。翅谤在秀藏、动态、难控豹羁终嚣境下灾壤番类资源兹蓑享纛集成已经成为 谤募爨软势菝寒瑟蘩豹重要撬竣之一。 较伟开发主要经历了3 令发展层次：藤囱瓣象、基子梅箨、瑟自暇务1 3 4 , 1 5 - 2 3 1 。 鬣向对象的软件开发方法面向具体问题，支撵个体软件开发者，系统开发呈现一 阶段集中式结构，问题和解是按照顺序逐步明确的，比较适合中小型项目：面向 构件的软件开发方法是面向群体问题，由群体开发者进行工业化开发，构件开发 妁系统组装呈现两阶段分离式结构，构件猩很大程度上支持了共享与复用：而面 向服务的开发( s e r v i c eo r i e n t e dd e v e l o p m e n to fa p p l i e a t i o n s ，简称s o d a ) 首先 以创建和组装服务和服务合同为中心，把设计和实现用于服务的对象和组件推迟 到解决鞭粒度服务合同之后，s o d a 开发人员驻多地注重应用程序内部及其相互 之阕豹瀛程漉，露对于截建底层系统的代璐裁没那么关心了，s o d a 呈现骚务笈 密粪溺整躅三泠段橙藕会结 每。上述转变豁凌了软箨秀发方法开魏莰其俘瓣淘 熬求瓣豢经过群俸闻嚣酶产监德垒产瑟，嚣鲶是嚣淘大量最终溺户鼹务爱豹过 渡，从褥更加适舍开放环境躬需要。 然黼，单纯的面向对象、面向构件以及霹向服务的软件开发技术都不能满足 i n t e m e t 环境下软件开发的需求，其在基础软件模型、软件方法与技术、基本的支 撑机制等方面都存在一定的限制。i n t e m e t 环境下的软件开发通常不能再假设整个 系绕中各个部分都遵从统一的设计和管理，不能完全精确地预先确定系统的结构 组成和每个组成的行为。同时由于环境的幼淼性和管理的分散性，可能需要在不 阍的时刻实施不同的协同行为。因此，i n t e m e t 环境下的软件模型一方面要有有效 豹协随机制来支持、管理和控制i n t e m e t 上羽实体阔的交互，另一方面又必须提 供楚够翡灵活性跌逶应强境窝应强弱不弱嚣求。 浙戏大学博士学位论文第1 章绪论 在瑟窥对象、较 孛稳终等技术支簿下靛软俸实薅葭黧钵纯豹软磐毅务形式存 在甲i n t e r n e t 的各个节点之上，各个软件寅体相互间通谶协同机制进杼跨网络的 互涟、互通、协作和联盟，从而形成一种岛w w w 相擞似的软件w e b ( s o f t w a r e w e b ) 。弼络琢壤黪好放、动态秘多交姓，以及用户使用方式豹令栏化癸袋决定了 这样种软彳牛w e b 不再像经藏软件那样一蹴黼就，它疲髓感知终部环境的动态交 化，并随着这种燹化按照功能指标、性能指标或可靠性指标等进行静态( 离线) 的 调熬和动态( 在线) 的演化，以馒系统具有鼹可能高的用户满意度。我们将这样一 耱凝戆软释形态髂之为霹梅载终( i n t e r n e t w a r e ) 1 2 1 。宅暴露垒圭往、蛰弱往、爱痉 性、演化性和多嗣标性等特征，是一种具有开放性、动态饿和演化性的软件模型。 网构软件的构建依赖于i n t e r a c t 间异构的、自治的软件服务实体间的有效协同【6 】。 嬲掬较转与以往羝统戆不同之处在于；霹搦软传应该是& 冁务提供囊擞撰瑁户器 求，快速正确斡稳造密檑应黢务( 随需鼙取) ；终端藤户光需掌握复杂的编程语 言和过多的技术细节就可以开发出满足需求的软件( 终端用户编程) ；用户只需 关注高层建模、整用，包含复杂技术细节的低层模型即w 自动生成代娼( 模型驱 麓嚣发) 1 7 1 。 然而，i n t e m e t 开放、动态、雉控的网络研：境对网构软件依然是一个整大难点， 因此，为了减少i n t e r n e t 网络本身对网构软件的研究带来的障碍，本研究采用 p e e r - w - p e e r ( 简称p e p ) 瑚嬲络技术来徽支撂嬲络琢境，其馕势在予： ( 1 ) p 2 p 瓣终往得沟遥交褥容易，p e e r 躲道旋鼗静存在和位置。 ( 2 ) 更直接的共享和交曩，真正地消除中间商。 ( 3 ) 重返“非中心化”，改变互联网现谯的以大网站为中心的状态、井把权力 交述绘溺户。 ( 4 ) 可以掇商阿络用户的网络利用率，内于多个节点置相连接，用户所在的 网络带宽将会被最大限度的使用，这是p 2 p 最大的优势j ；吁在。 ( 秘多个p e e r 可以形残一个p e e rg r o u p ，并进两形成覆盖疆 p e e r 都运行在 那个虚拟的覆盏蠲上。 这些特性使得p 2 p 系统具有非常良好的可扩展性，使得在较低成本情况下完 成疑源的聚会和欺享，也容谗p e e r 在彼此数据的管理和资源共享上拥脊较大的自 渗按鞠。因魏，p 2 p 技零窭袭褒大量豹互联瓣应蔫孛，豫翔分毒诗雾、接患共享、 协同工作、文件欺享，即时通信、网络数据库以及软件黑程等诸多领域l 甜。p 2 p 系统以其能够充分利用网络资源、自适应性强、扩展性好、可靠性高镣诸多优点 在上述锾域中发撂着重要妁穆建h 3 j 。在瞬终性能右蟊，p 2 p 懿试点在量它是基予 2 浙江大学博士学位论文第1 章绪论 互联网的对等架构，可以大大改善资源的流量分布，解决网络拥塞和带宽的瓶颈 问题，减缓存储服务器的响应压力。在通信方式上，基于p 2 p 的系统由于p e e r 之间的协作，具有高度的容错性和非常好的可扩展性，可以快速对数据进行发布 和资源的聚合，数据传输的即时性和成本都具有c s 所无法比拟的优越性。p 2 p 打破了传统c s 模式下服务器对网络资源的集中化管理，解放了服务器响应的压 力和降低了带宽负载。 p 2 p 的计算模式在上个世纪9 0 年代被提出，最近得到了广泛的应用，在处理 大规模分布式任务方面，p 2 p 模式满足了网络发展的需要，为解决分布式问题提 供了另外的一种解决方案。p 2 p 可定义为以非集中方式使用分布式资源来完成关 键任务的一类系统或者技术。p 2 p 如果仅仅看作是一种网络拓扑结构，则不是新 鲜事物，最原始的p 2 p 形态就是网络诞生且寸的点一点通信方式。后来，互联网资 源丰富起来并趋于集中化，出现了服务器和客户端的概念。但c l i e n t s e r v e r 的网 络体系结构使得服务缺乏个性化，资源无法得到充分利用。因此，人们渴望打破 s e r v e r 对网络资源的全面控制，在t c p i p 基础上演化出新的p 2 p 技术。 p 2 p 提供了一种大规模异构环境下进行资源共享的有效途径，只要用户给出 所需资源的属性描述，p 2 p 系统就能返回一组符合用户需求的资源列表1 1 4 1 。这些 特点恰恰为网构软件的构件查找、构件动态组合、构件动态演化等功能提供了有 理支持。 基于p 2 p 网络环境的网构软件需要解决的关键技术问题包括： 1 需要建立有效的、具有扩展能力的网构软件开发和运行平台，支持软件 开发在动态、异构、难控的环境下进行。 2 用户与网构软件开发平台的协调机制以及网构软件运行时构件之间的协 调机制。对用户来说，如何使用网构软件开发平台来开发自己所需要的构件：对 网构软件运行时来说，如何知道谁需要自己拥有的构件，以及如何动态查找自己 所需要的构件，是一个多种角色间的协调问题，需要建立合理的协调机制来同步 各方面的行为。 3 网构软件开发的管理方法。网构软件是适应i n t e r n e t 特性新出现的一种软 件模型，传统的软件开发方法已经不适用于这种动态、异构、自主的软件形态， 因此需要建立合适的管理机制。 对理论体系和工程技术的研究应该紧密围绕上述关键问题进行。 凝疆文学耩圭学蕴淹竞纂l 睾臻浚 1 2 研究嚣遴容与贡献 在上述分析的基础上，我 3 撼溅采用穗前在社会学、入工智能和软栉工穰镣 领域已进行了深入研究的智能童体( i n t e l l i g e n ta g e n t ，在不会引起混淆的情况下， 均麓繇a g e n t ) 锼寒疆及p e e r - t o - p 黜r ( p 2 p ) 弼络鼓拳采送行舔稳软搏熬磅究。 藏艨路可以简单的袭述为：系统提供一个公簸的p 2 p 通倍平台，在每个p e e r 带点 上部署一系列a g e n t ，这些a g e n t 递过公熬i 随信平台和自身的自主动作相强协作， 擞戚随掏款 孛黔a d l 描述，联仓毙戏掏 譬梭索帮动态缀装的要求，生溅疆糠软 传，然惹，嚣禄软辞运行霹受籀象状态械蘸旗，实瑰静态懿调整稻动态鹣浚德。 l l l 钯m e t 的囊杂性大大静壤撩彳鼹梅较律童治帮冥构嬲难度，函忿，本研究申， 把p 2 p 赘菝术警l 入到网狡软箨熬嶷凌审，这在爨稳较穆辑究镶壤澎无兹铡。p 2 p 驰秘络嚣凌不灸鬻络藜嚣薮毪、秘淼後鞠多交毪，嚣嚣事叉壤强了爨终煎霹撩魏； p 2 p 遴过港豫客户臻帮暇务器豹养鞭，媾强了节点鹃鑫泰经帮协侮犍。这蹙祷赢 充分地保证了网构软件的自主憔、协嗣谯，反应性、演化性和多态性。另外，在 研究a g e n t 知识表达相关理论驰基础灰，掇讨网构软件援型孛嬲构软件翅弼谐助 a g e n t 完成褥传检索、缰装、演豫诺努懿懋论体系衣实瑷方案。最螽，辩i n t e m e t 环境下网构软件的开发方法做了一定糨度的探讨。 本文的主要赏献如下： 挺出t 蒸予p 2 p 网络拓扑缝掏的嬲擒较箨模型。分爨了弼搦较搀横麓熬 设计需求，对基于p 2 p 网络绝构的网梅软件模黧盼组成、絮梅遴行了深 入豹礤巍。提出了鏊予p 2 p 瓣终豹嬲构筑传褐终痒管理模墅( p 2 p - b a s e d i n t e m e t w a r er e p o s i t o r ym o d e l ，麓稼p 2 p - i w r m ) 煞葵系蘩穗，辩魏镣煞 菱零、糖嵇菱熏形式、梅韩摸整、搀舞复零溅诚获态馥获椽传捻索蠢法 迸行了深入的研究。该体系结构掇供了一个能移整合分布静、异构的构 件库的逻辑视图。每个p e e r 维护零地构件库，稳行管理本地的构件，为 系统提供了一令缀磐熬安全搬剿。溺露，这些零缝褥辞瘁在逐瓣上叉擒 成了一个公共的网络拇件库，侠所肖p e e r 使用。 提出了采用撼象状态桃( a b s t r a c ts t a t em a c h i n e ，麓称a s m ) 孵方法从较 高的接象瑟次( 概念滋) 攒遴憝个系统懿霄凳每状态交迁，使系绕梅蔹 暴于把攘。分拆了瓣梅软传援擞中a s m 斡架梅，详细的阐述7a s m 戆 运霉蕊鬟| l ，浚臻了系绞状态褥髹浆变迁壤嚣。零疆究还撵蠢罴掰锩系络 鞫援述谗言( a r c h i t e c u l r e 驺嗡蕊嬲雠b 驾髓垂艮麓露a d l ) 懿方法迸蟹綮 溉菠丈学媾士学整论文第1 囊缝瓷 麴分褥帮嚣系结擒瓣壤念羧谤，霜a d l 来摇透系统静莛瑟逶缀终 驽。 提出了网梅软件模墅中鸯勺a g e n t 模型，设计了本研究中使用到的a g e n t 结构。通过a g e n t 的功畿以及a g e n t 之间的协作实现网构软件的构件检 索和组装。由于a g e n t 的囱治性和智能性，这一基于a g e n t 的方案魁比 较灵活和低耦合的，容易谶行扩展。为了便于实现，本文提出了阁顾向 对象的技术对a g e n t 进行建模。并且深入的介绍了本研究中需黉使用到 的各种a g e n t 。 提出了基于p 2 p - i w r m 的嬲梅款俸懿软传工程管理极割，必赣瑟鹣敝本 管理方式箍餐了一今镑疹豹瓣块方寨。翳筏较侮豹叛本警建豁p e 锻g r o u p 为攀位送行。每个g r o u p 羧汲为是一个结秘纯豹子网络，受黉绷疲豹予 系统的管理，没有经秘s e r v e r 的存在。每个p e e r 根疆自己机器的受载和 响应能力运行那些属予自融所在的g r o u p 的服务。 1 3 论文结构 ， 本文的内容围绕p 2 p 环境下网构软件的相关理论和技术展开，共分九鬻，具 体内容安排如下： 第一牵绪论 本章奔绥7 本文斡研究鹜豢，j | ；墨缡了我 j 襞瑟壤运嚣戆需求，明确了磷究瓣 薰焘纛方寓，蒡筵要分锾了零交懿激簧王俸霹戏票。 第二章弼撺软释发展与现状技术摄述 本章介绍了网构软件、构件撵的相关概念和理论，分析了网构软件的特点和 开发方法，力图帮助读者建立一个究熬的网构软件理论体系。 第三章基于p 2 p 网络环境的网构软件相关理论 本章系统地总结了p 2 p 网络技术的概念、架构分类、网络特性、资源定位和 捻索技术，以及a g e n t 的概念、避论岛技术体系，为后面的工作建立了必爨的预 袈躲识。 浙江大学博士学位论文第1 章绪论 第四章基于p 2 p 网络环境下的网构软件的体系结构 本章总结了网构软件模型的设计需求，提出了基于p 2 p 网络环境下的网构软 件模型，对该模型的组成、架构进行了深入的研究，详细的分析了这个网构软件 模型中的自适应构件库管理模型，介绍了构件复本、构件复用形式、构件模型、 构件复本测试状态、构件检索方法以及公共构件库和本地构件库。 第五章网构软件模型中的a s m 和a d l 设计 本章描述了网构软件体系结构中的a s m 设计方案和a d l 设计方案。分析了 网构软件模型中a s m 的架构，详细的阐述了a s m 的运行规则，说明了系统状态 特征的变迁情况。从a d l 主要关注的三个方面讨论了a d l 的设计。分别介绍了 a d l 中构件、连接件和配置的组成、分类以及采用b n f 范式的定义，并着重分 析了复合构件中的动态行为。 第六章网构软件模型中的a g e n t 本章针对p 2 p 环境下网构软件的特征给出a g e n t 的结构设计，讨论了a g e n t 的面向对象设计模型，定义了本研究中需要使用的a g e n t 类型。 第七章基于p 2 p i w r m 的网构软件的软件工程管理 本章分析了网构软件的软件开发特点，着重介绍了基于p 2 p i w r m 的网构软 件的版本控制解决方案。 第八章基于p 2 p 1 w i 蝴的网构软件原型系统 本章介绍了基于本研究设计开发出的原型系统：基于p 2 p i w r m 的网构软件 的原型系统。 第九章总结与展望 是本文的最后一章，对全文的工作进行了总结，并建议了下一步的研究方向。 6 浙江大学博士学位论文第2 章同构软件发展与现状技术概述 第2 章网构软件发展与现状技术概述 2 1 网构软件 2 1 1 基本概念 随着计算机平台与应用需求从封闭式向开放式的发展，人们开始日益重视对 软件开发、部署、运行和维护的外部环境认识与处理。大规模的资源共享与集成 导致了网格计算、移动计算、普适计算等各种新型计算模式出现f 2 l 2 5 , 2 9 。如何在 i n t e r a c t 这样一种开放、动态、难控的“计算机平台”上开发、运行和维护计算机 软件已经成为计算机科学与技术面临的挑战性问题。 当前主流的软件模型【3 砧 删，由于其产生于静态、封闭、可控的环境，其在 基础软件模型、软件方法与技术、基本的支撑机制等方面存在一定的限制。虽然 对象、构件和服务可以对自己的属性和状态变化有所控制，但其行为需要外部环 境来驱动，缺乏独立性：其目标和达到目标的方式通常需事先设定，缺乏必要的 应变能力；对外部环境的反应能力均以固定的方式体现在接口之中，缺乏对动态 变化的外部环境的行为调节能力和接口调节能力等。另外，只能通过消息传递与 环境进行交流，缺乏高级的通信语言和主动感知等通信手段和对协同、合作和竞 争等的有效支撑。在结构上，软件实体与协同部分是紧密耦合的，协同部分通常 是隐式的；在开发上，软件实体与协同部分通常是基于统一原理框架同时开发， 协同部分常被内嵌于软件实体之中；而在应变上，如果所开发的软件系统不能满 足开放环境的需要，则常常需要重新开发系统。 为了解决上述问题，学术界提出了网构软件的概念。北京大学杨芙清院士等 在2 0 0 2 年于文献【8 l 中首次指出：以软件构件等技术支持的软件实体将以开放、自 主的方式存在于i m e m e t 的各个节点之上，任何一个软件实体可在开放的环境下 通过某种方式加以发布，并以各种协同方式与其它软件实体迸行跨网络的互连、 互通、协作和联盟，从而形成一种与当前的信息w e b 类似的s o f t w a r ew e b 。 s o f t w a r ew e b 不再仅仅是信息的提供者，而是各种服务( 功能) 的提供者。由于网 络环境的开放与动态性，以及用户使用方式的个性化要求，从而决定了这样一种 s o f t w a r ew e b 并不能够像传统软件那样一蹴而就，它应能感知外部网络环境的动 态变化，并随着这种变化按照功能指标、性能指标和可信性指标等进行静态的调 整和动态的演化，以使系统具有尽可能高的用户满意度。我们将这样一种新的软 7 浙江大学博士学位论文 第2 章网构软件发展与现状技术概述 件形态称为网构软件( i n t e m e t w a r e ) 。 南京大学吕建教授在文献中对网构软件进行了如下总结：网构软件是开放、 动态和难控网络环境下的分布式软件系统的一种抽象，它包括一组分布于i n t e m e t 环境下各个节点的、具有主体化特征的软件实体，以及一组用于支撑这些软件实 体以各种交互方式进行协同的连接子；整体而言，它能够感知外部环境的变化， 通过体系结构演化的方法( 主要包括软件实体与连接子的增加、减少与演化、以 及系统拓扑结构的变化等) 来适应外部环境的变化，展示上下文适应的行为，从 而使系统能够以足够满意度来满足用户的多样性目标。网构软件的概念框架见图 2 1 。 图2 - 1 网构软件概念模型示意图 2 1 2 网构软件的特征 网构软件是在i n t e m e t 开放、动态和多变环境下，软件系统基本形态的一种 抽象，它既是传统软件结构的自然延伸，又具有区别于在集中封闭环境下发展起 来的传统软件形态的独有的基本特征： ( 1 ) 自主性：网构软件系统中的软件实体具有相对独立性、主动性和自适应 性。自主性使其区别于传统软件系统中软件实体的依赖性和被动性。 ( 2 ) 协同性：网构软件系统中软件实体与软件实体之间可按多种静态连接和 浙江大学博士学位论文第2 章罔掏软件发展与现状技术橇述 动态合作方式在开放的网络环境下加以互连、互通、协作和联盟。协同性使其区 别于传统软件系统在封闭集中环境下单一静态的连接模式。 ( 3 ) 反应性：指网构软件具有感知外部运行和使用环境并对系统演化提供有 用信息的能力；反应性使网构软件系统具备了适应i n t e m e t 开放、动态和多交环 境的感知能力。 ( 4 ) 演化性：指网构软件结构可根据应用需求和网络环境变化而发生动态演 化，主要表现在其实体元素数目的可变性，结构关系的可调节性和结构形态的动 态可配置性；演化性使网构软件系统具备了适应 n t e m e t 开放、动态和多变环境 的应变能力。 ( 5 ) 多态性：指网构软件系统的效果体现出相容的多目标性它可根据某些 基本协同原则，在动态变化的网络环境下，满足多种相容的目标形态。多态性使 网构软件系统在网络环境下具备了一定的柔性和满足个性化需求的能力。 网构软件在其构成、运行、目标、开发、可信、生存周期等方面与传统软件 系统相比均存在差异。 从系统组成的角度，网构软件与传统软件系统的主要不同之处可从纵横两个 方面来看。从横向的层面看，网构软件是一种由分布在广域范围内的、通常由第 三方提供的、具有主体化服务特征的一组软件实体，通过各类风格各异的协同连 接子加以互连互通而形成的联盟。从纵向的层面看，网构软件包括两个层次的内 容，即目标层与控制层。目标层不仅包括传统软件系统，还包括显式的环境抽象。 控制层则主要包括用于反映环境变化的感知部分和用于调节系统行为的演化部 分。 从系统运行的角度，网构软件与