（计算机应用技术专业论文）面向web服务集成的自适应agent协同框架研究.pdf

摘要 w e b 服务作为下一代w e b 的标志性技术，能够有效地解决企业集成环境中 存在的软件接口复杂、难以升级和集成等方面问题，并使得服务供求双方有机地 形成商业供求链。单个w e b 服务难以满足实际应用的需求，为了解决互联网应用 的集成和协作问题，需要把独立的w e b 服务集成起来以实现复杂的业务逻辑功 能。许多研究采用集中式的服务集成引擎管理集成服务的执行，在系统的可伸缩 性、消息传输效率、自治性及自适应性等方面存在局限。 针对上述问题，通过对w e b 服务集成关键技术的分析，在仔细分析相关研究 项目的基础上，引入软件a g e n t 技术，通过结合流程分布化和自适应工作，本文 提出了一个面向w e b 服务集成的自适应a g e n t 协同框架。主要思想是：通过a g e n t 代理w e b 服务，使得w e b 服务具有一定的主动性和自治性；通过划分集成服务 的全局流程模型产生各个服务的本地流程模型，使得集成服务的控制逻辑及执行 负载能够对等地分布到多个结点；同时引入a g e n t 会话和情境感知，使得w e b 服 务集成系统具有自适应性。本文具体工作主要包括如下几个方面： ( 1 ) w e b 服务集成框架 首先从整体上提出了面向w e b 服务集成的自适应的a g e n t 协同框架，并详细 分析了框架中的各组成成分，接着介绍了a g e n t 协同框架的a g e n t 设计，最后给 出了a g e n t 会话。 ( 2 ) 分布式服务集成算法 介绍了一种基于有向图的分布式动态服务集成算法，接着基于该算法建立了 面向w e b 服务集成的执行引擎一多a g e n t 系统，最后从实验模拟的角度验证了 该算法的性能优势。 ( 3 ) 自适应服务集成方法 为了增强w e b 服务集成系统的自适应，引入了情境感知和a g e n t 会话，服务 集成系统的自适应主要包括自适应的服务访问、自适应的a g e n t 交互模型、自适 应的服务集成三部分内容。 ( 4 ) w e b 服务集成平台 设计并实现了w e b 服务集成原型系统，首先在系统设计方面主要介绍了需求 分析、系统设计原则、系统设计框架、a g e n t 模型和a g e n t 交互等内容，随后以 一实例介绍了系统的概要设计、详细设计和部署过程。 模拟实验结果表明，与传统的服务集成框架相比，本文提出的框架能更有效 地提高服务集成系统的性能、自治性和自适应性。 关键词：w e b 服务，服务集成，a g e n t 协同，情境感知，自适应 a b s t r a c t a st h er e p r e s e n t a t i v eo fn e x t g e n e r a t i o n w e bt e c h n o l o g y , w 曲s e r v i c e sc a l ls o l v e s u c hp r o b l e m sa st h ec o m p l e x i t yo fs o f t w a r ei n t e r f a c e ，d i f f i c u l t i e si nu p d a t i n ga n d i n t e g r a t i n g ，e t c ，w h i c he x i s ti ne n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ne n v i r o n m e n tb a s e do nt r a d i t i o n a l t e c h n o l o g i e s m o r e o v e r , i t c a l lb u i l das u p p l yc h a i nf o rs e r v i c e ss u p p l i e r sa n d d e m a n d e r sw i t hu d d ip r o t o c 0 1 s i n g l ew e bs e r v i c e s j u s tp r o v i d e s l i m i t e d f u n c t i o n a l i t y ，i tc a n tp r o v i d ee n o u g hf t m c t i o n a l i t i e sf o rp r a c t i c a lr e q u i r e m e n t i no r d e r t os o l v et h e i n t e g r a t i o n a n dc o l l a b o r a t i o np r o b l e m so fi n t e m e ta p p l i c a t i o n s ，i ti s n e c e s s a r yt oc o m p o s es e v e r a lw e bs e r v i c e st o g e t h e rt oi m p l e m e n tc o m p l e xb u s i n e s s l o g i cf u n c t i o n a l i t y c e n t r i cc o m p o s i t i o ne n g i n e sa r ew i d e l ya d o p t e dt oe n a c tc o m p o s i t e s e r v i c e si nm a n yw e bs e r v i c ec o m p o s i t i o nr e s e a r c hp r o j e c t s s u c hac e n t r a l i z e d a r c h i t e c t u r e ，h o w e v e r ，r e s u l t si np r o b l e mo fs c a l a b i l i t y ，m e s s a g ee x c h a n g ee f f i c i e n c y ， a u t o n o m ya n da d a p t a t i o n t od e a lw i 也t h ep r o b l e m sd i s c u s s e da b o v e t h i sp a p e rp r o p o s ea na d a p t i v ea g e n t c o o r d i n a t i o nf r a m e w o r kf o rs e r v i c ec o m p o s i t i o n ，b ya n a l y z i n gs o m ek e yt e c h n o l o g i e s ， d i s c u s s i n g s o m er e l a t e dr e s e a r c hp r o j e c t s ，a n di n t r o d u c i n gt h es o f t l v a r ea g e n t t e c h n o l o g ya n dc o m b i n i n gc o n t e x t - a w a r ew i t hd i s t r i b u t e da l g o r i t h mo ff l o w t h em a i n i d e ao f t h i sf r a m e w o r k i s ：f i r s t l y ，t oe n h a n c et h ea u t o n o m ya n da d a p t a t i o no f s e r v i c e ，s o f t w a r e a g e n tr e p r e s e n t sa sw e bs e r v i c e s e c o n d l y ，t h ec o n t r o ll o g i co fac o m p o s i t es e r v i c ea n d c o r r e s p o n d i n ge x e c u t i o nl o a da r ed i s t r i b u t e di n t om u l t i p l en o d e st h r o u g hp a r t i t i o n i n g t h eg l o b a lp r o c e s sm o d e lo fac o m p o s i t es e r v i c ei n t ol o c a lp r o c e s sm o d e l sa c c o r d i n gt o t h e p a r t i c i p a n ts e r v i c e s l a s t l y ，w e b s e r v i c e c o m p o s i t i o ns y s t e m h a sc e r t a i n s e l f - a d a p t i v eb yi n t r o d u c i n ga g e n tc o n v e r s a t i o na n dc o n t e x ta w a r e f o l l o w i n ge f f o r t s a r ep r e s e n t e di nt h i sd i s s s e r t a t i o n ： ( 1 ) t h ed e s i g no f s e r v i c ec o m p o s i t i o nf r a m e w o r k a b o v ea 1 1 a na g e n t - b a s e df r a m e w o r kf o rw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o ni sp r e s e n t e d i nt h em a s s i t se l e m e n t sa sw e l la st h er e l a t i o n s h i po f t h e ma r ea l ld i s c u s s e di nd e t a i l n e x t , a g e n tm o d e l so fa g e n t c o o r d i n a t i o nf r a m e w o r ka r ep r o p o s e d l a s t l y a g e n tc o n v e r s a t i o ni s p r e s e n t e d ( 2 ) as e r v i c e b a s e dd e c e n t r a l i z e da p p r o a c hf o rs e r v i c e sc o m p o s i t i o n ad i r e c t e d g r a p h b a s e dd e c e n t r a l i z e da p p r o a c hf o rs e r v i c ec o m p o s i t i o ni sp r o p o s e d b a s e do nt h ea p p r o a c h , w es e tu pad e c e n t r a l i z e ds e r v i c ec o m p o s i t i o ns y s t e mw h o s e e n g i n ei sm u l t i a g e n ts y s t e m s i m u l a t i o nr e s u l t si n d i c a t et h a tt h ep e r f o r m a n c eo fs e r v i c e c o m p o s i t i o ns y s t e mi se f f i c i e n ti m p r o v e d 0 ) s e l f - a d a p t a t i o no fs e r v i c ec o m p o s i t i o ns y s t e m i no r d e rt oc o m p o s es e r v i c e sa d a p t i v e l y , a g e n tc o o r d i n a t i o nf r a m e w o r ki n t r o d u c e s c o n t e x ta w a r ea n da g e n tc o n v e r s a t i o nt or e a l i z et h e a d a p t a b i l i t y o fw e bs e r v i c e c o m p o s i t i o na n ds e r v i c ea c c e s s t h es e l f - a d a p t a t i o nc a nb ed i v i d e di n t ot h r e eg r o u p s ： s e l f - a d a p t a t i o no fs e r v i c ea c c e s s ，a n da d a p t a t i o no fs e r v i c ei n t e r a c t i o n , s e l f - a d a p t a t i o n o fs e r v i c ec o m p o s i t i o n ( 4 ) w e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o np l a t f o r m t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h es e r v i c e sc o m p o s i t i o nf r a m e w o r ki s p r e s e n t e d t h i sd i s s e r t a t i o ni n t r o d u c e st h ep r o c e s so fr e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，g e n e r a l d e s i g n ，d e t a i l e dd e s i g n ，s y s t e md e s i g nf r a m e w o r k ，a g e n tm o d e l ，a g e n ti n t e r a c t i o na n d s oo n w i t ha l li n s t a n c e ，t h eg e n e r a ld e s i g n ，d e t a i l e dd e s i g n , a n dt h ee x e c u t i o n m e c h a n i s mw h i c hi si m p l e m e n t e db yam u l t i a g e n ts y s t e ma r ee m p h a s i z e d s i m u l a t i o nr e s u l t si n d i c a t et h a tt h i sf r a m e w o r kc a ns u p p o r th i g h l yc o n c u r r e n t r e q u e s t sa n dl a r g ev o l u m eo fd a t am o r ee f f e c t i v e l yt h a nt r a d i t i o n a la r c h i t e c t t t r e ，s oi ti s h e l p f u lt oi m p r o v et h es c a l a b i l i t yo fc o m p o s i t e s e r v i c e s k e y w o r d s ：w e bs e r v i c e ；w e b s e r v i c e sc o m p o s i t i o n ；c o n t e x ta w a r e ；a g e n t c o o r d i n a t i o n ；s e l f - a d a p t a t i o n ； 孙志中：面向w e b 服务集成的自适应a g e n t 协同框架研究 1 引言 1 1 研究背景 1 1 1i n t e m e t 对软件技术的挑战 i n t e r n e t 的出现和普及无疑是2 0 世纪末最伟大的技术进展，并迅速发展成为 当今世界上覆盖面最广、规模最大、信息资源最丰富的计算机信息网络，深刻地 改变了传统的技术以及应用、业务和产业模式1 1 1 。一方面，这个不断延伸的网络 基础设施，形成了一个资源丰富的计算平台。以i n t e m e t 为主干，各类局域网或 无线网为局部设旌。伴随着移动通讯技术的发展，再加上各种信息处理设备和嵌 入式设备作为终端，构成了人类社会的信息化、数字化基础，成为我们学习、生 活和工作的必备环境。另一方面，i n t e m e t 作为一个技术复杂的网络平台，有力的 促进了新的底层技术、新的操作系统、新的编程语言、新的软件开发方法学和新 的应用领域的出现。为更有效地进行i n t e m e t 上的软件开发，充分利用i n t e m e t 的 潜力，需要屏蔽网络的复杂性和异构性，使我们能够跨越网络透明访闯各种信息 资源并协同处理 2 1 ，实现“伽n e t w o r ki sc o m p u t e r ”的概念。软件形态必须适 应于这种变化趋势。如何在未来i n t e r a c t 平台上进一步迸行资源整合，形成巨型 的、高效的、可信的和统一的虚拟环境，使所有资源能够高效、可信地为所有用 户服务，就是软件技术的研究热点。 i n t e r n e t 平台具有如下基本特征1 3 , 4 1 ；无统一控制的“真”分布；节点链接的 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 环境潜在的安全问题；使用方式的个性化和灵活性；网络连接环境的多样性等。 i n t e m e t 的特点使之适合于提供以下开发的应用模式：连接信息如w w w 应用： 连接企业如电子商务；连接计算资源如网格；连接服务如w e bs e t v i o o 。 i n t e m c t 的诸多基本特征决定了未来的软件系统需要能够在i n t e r n e t 环境下具 备开放的结构，拥有动态协同、在线演化、环境感知和自主适应的能力：软件系 统中的实体元素应被组织为分布、自治、异构的构件，要具有较高的抽象层次以 利于复用，具有独立性、主动性和自适应性：实体问要能够互连、互通、协作和 联盟，实现多种静态连接和动态合作。未来软件系统的开发所基于的平台是一个 有丰富基础软件资源但同时又是开放、动态和多边的框架，开发活动呈现为通过 基础软件资源集成为基本系统，然后经历由“无序”到“有序”的往复循环过程， 是动态目标渐趋稳态。未来软件基本模型由于所处平台的特性和开放应用的需求 而变得比任何传统的计算模型都更为复杂，软件生命周期由于“无序”到“有序” 2扬州大学硕士论文 的循环而呈现出不同于传统生命周期概念的“大生命周期概念”，程序正确性由 于目标的多样化而表现为传统正确性描述的一个偏序集，软件体系结构侧重点从 基于实体的结构分解转变为基于协同的实体聚合，软件生产过程和环境的变化导 致基于i n t e m e t 的面向用户的虚拟工厂的形成。 1 1 2 传统软件技术开发存在的问题 传统软件的开发基于封闭的静态平台，是自顶向下、逐步分解的过程，因此 传统软件的开发，基本都是首先确定系统的范围( 即s e o p i n g ) ，然后实施分而治 之的策略，整个开发过程处于有序控制之下。从本质上讲，现有软件技术体系是 一种静态和封闭的框架体系，难以适应i n t e r n e t 开放、动态和多变的特点。从技 术框架上看，软件方法学的核心是程序设计方法学，而程序设计方法学考虑的重 点是软件结构，软件结构主要包括程序实体和协同方式两部分。目前在软件领域 占主导地位的软件方法是面向对象方法。从适应i n t e r n e t 环境的角度来看面向对 象软件结构，有三方面问题：系统目标和结构确定性的限制在构建系统的 过程中，系统的基本功能和基本结构是按照系统所要解决的问题和问题领域的特 性通过系统分析与设计逐步确定的，未能兼顾i n t e m e t 开放、动态和多变的特性； 实体单元自主性的欠缺一面向对象方法中的对象概念通常是静止和被动的， 它难以在i n t e m e t 开放、动态和多变环境下调整自己的目标和行为，以适应网络 环境的变化和用户的个性化要求；协同方式的单一性般来说，由于其时 间和空问耦合的特征，过程调用和对象引用通常只适合于程序实体功能固定、位 置固定、以及协同逻辑固定的静态和封闭世界，难以满足开放、动态和多变的 h t t e r n e t 环境对时间或空间的紧耦合或松散耦合等多种协同方式的需要。因此，传 统的软件理论，方法和技术已难以适应开放、动态和多变的i n t e m e t 环境。 1 1 3w 曲s e r v i c e s 的出现 随着网络应用的逐步增多，为了解决平台异构性和互操作问题，中间件作为 一种新的软件类型( 或层析) 开始出现：目前主要的中间件标准有o m g 的c o r b a 、 微软的c o m 和s t m 公司的f j b n 。它们的异构性和开放性各有不同，适用于异 构环境、开放的c o r b a 是i n t e m e t 与企业应用事实上的工业标准，而特定于 w i n d o w s 平台、专有的c o m 则是桌面系统的首选。e 1 b 贝i j 兼具二者之优势。随 着软件产业模式从产品为中心的制造业转变为以客户为中心的服务业，w w w 从 两层体系转变为三层体系，b 2 b 从复杂专用的连接转变为简单通用的连接，分布 式计算中间件从i n t r a a e t 扩展到l a t e m e t ，上述中间件技术已不能适应这些发展需 孙志中：面向w e b 服务集成的自适应a g e n t 协同框架研究 3 求，因而导致新型中问件技术w e bs e r v i c e s 的产生。w e bs 训e c s 是一个建立可 互操作的分布式应用程序的新平台嘲。w e bs e r v i c e s 以x m l 、s o a p 、w s d l 和 u d d i 为核心嘲，将w e b 上的所有内容都封装为可访问的服务，通过一整套标准 规范w e b 服务的描述方式、通信协议和调用机制，致力于软件在应用层的互操作 问题，使大规模的资源共享成为可能。为了适应开放、动态的i n t e m e t 环境，w e b s e n r i o 酷忽略了具体的底层消息传输和端点的消息处理等导致传统中问件异构的 特征，并增强了服务动态发布、查找和使用的能力。换言之，w e bs e r v i c e s 不仅 屏蔽了异构的操作系统、网络和编程语言，还屏蔽了传统中间件的异构性，并支 持开放、动态的互操作模式因此，w 曲s e r v i c e s 获得了产业界和学术界的广泛 支持及重视。 w e bs e l 慨8 提供了一种更灵活轻便的企业间协作方式i “。w e b 服务集成是 组织这种协作的重要形式，它把i n t e m e t 上已有的相对简单的w e b 服务按一定的 业务流程逻辑集成起来以构成复杂的复合服务，从而提供更强大更完整的商业功 能。通过集成己有的w e b 服务，就无须重构单一的复杂服务。同时，当这种集成 能动态地进行时，无疑将很好地适应电子商务环境中的多变性和动态性，使企业 不被局限于单一固定的合作伙伴。如何使企业内或企业间的诸多业务服务有机地 集成，提供更有价值的服务，是目前基于w e bs e n ，i c e 的应用集成的核心问题。 w e b 服务集成陬9 】是指支持业务流程逻辑的一组w e b 服务，其本身既可以是 最终的应用，也可以是新的w e b 服务，集成是通过确定不同的w 曲服务的执行 顺序以及w e b 服务之间的复杂交互实现的。有关w e b 服务集成的问题，目前尚 没有统一的解决方案。 1 2 存在的问题 对w e b 服务集成框架及相应平台开发的研究目前是有关w 曲服务的重点研 究内容之一。由于现行平台的主流技术是面向对象技术。受到对象的被动性及对 象问协同方式单调性的限制，i n t e m e t 平台下的w e b 服务集成技术面临着多方面 的挑战： 实体的被动性：在传统的w e b 服务集成系统中，w e b 服务是服务集 成的基本实体。通过w e bs e r v i 嘲的若干关键技术如w s d l 、u d d i 和s o a p 等， w e b 服务可以被发布，被查找和被调用：首先，为了让其他应用程序发现并访闯 它，w e b 服务将服务的描述信息w s d l 发布到公共索引u d d l 上；然后，服务调 用者到公共索引u d d i 上查找服务；最后。服务调用者根据查找到的服务描述信 息填写相应的s o a p 消息调用该服务。在整个过程中，w e b 服务都处于被动状态 4扬州大学硕士论文 如：不能自主的拒绝其它应用程序的请求；不能主动的调用其它服务；不能根据 环境的变化主动调整现有的服务方法等。 实体问协同方式单一；w e b 服务之间的交互采用s o a p 调用方式。这 种调用方式只适合于程序实体功能固定、位置固定、以及协同逻辑固定的静态和 封闭世界，难以满足开放、动态和多变的i n t e m e t 环境对时间或空间的紧耦合或 松散耦合等多种协同方式的需要。 集成系统的集中式处理：就目前w e b 服务集成控制技术而言，许多工 作都是采用集中式的体系结构n o 1 n ，即位于系统中心位置服务集成引擎负责根据 集成服务模型调度各个基本服务依照指定豹执行顺序和条件执行，并在它们之间 路由数据。然而不同于传统工作流管理系统所面对的企业内部可控环境中的流程 调度问题，服务集成面向开放的互联网环境，采用集中结构将存在如下问题：首 先，服务集成系统的大部分通信都集中在引擎点上，增加了不必要的网络开销和 处理时间1 1 3 l ：其次，由于参与集成的基本服务数目以及客户并发请求规模均具有 难以预知的特征，集中的体系结构在可伸缩性及可用性等方面存在局限性 1 2 1 ：再 者，某些应用出于商业和安全目的不允许业务数据流经第三方结点。 集成系统缺乏自适应性；传统的w e b 服务集成流程是静态的，即流程 中涉及的w e b 服务以及这些w e b 服务之间的交互行为、顺序等都是事先制定好 的由于服务集成面向的是开放的互联网环境和动态的用户需求，采用静态集成 流程将带来如下两个问题：首先，w e b 服务集成的网络环境在不断地动态变化， 给w e b 服务集成系统带来很多变数；其次，参加集成的w e b 服务在服务功能、 位置、q o s 和协同方式等会发生变化，这些变化往往会导致服务集成系统的单点 失败；最后，w e b 服务集成流程服务的用户需求会动态变化。传统的w e b 服务 集成系统并不能适应这种动态变化。 1 3 研究内容及成果 _ 软件a 筘n t 技术【1 4 l 是当前学术界和工业界研究的热点技术。软t a r - a g e n t 具备普 通程序所没有的自治性、主动性、推理性以及社会性i l 习，它是w e b 上使用知识、代 表或代替用户行为的最佳实体。a g e n t 可以在一定程度上模拟人类社会的行为，具 有一定的智能和优良的判断力，能够自主运行，具有极大的灵活性和适应性，适 合于i n t e m e t i 吝样开放、动态的网络环境。软件a 鲫t 技术与w r c b 服务技术的结合可 以很好的弥b w e b l l g 务存在的被动性、协同方式单调、缺乏自适应性等缺点 本文研究的主要目标是针对w e b 服务集成中存在的问题，通过对w 毫b 服务集成 关键技术的分析，在仔细分析相关研究项目的基础上，引入软件a g e n t 技术，通过 孙志中：面向w e b 服务集成的自适应a g e n t 协同框架研究 5 结合流程分布化和自适应工作，提出了一个面向w e b 服务集成的自适应a g e n t 协同 框架，以便于：支持w e b 服务集成系统开发与部署的完全分离；支持w 曲服务集成 系统的高效运行；支持w e b 服务间丰富和灵活的交互；支持w e b 服务和w 曲服务集 成在运行过程中的自适应。 在该框架体系下，通过a g e n t 代理w e b 服务，使得w e b 服务具有一定的主 动性和自治性；对服务集成流程进行分布化，从而较好的提高了服务集成的执行 效率和系统吞吐量；在服务集成过程中，根据网络环境和用户的应用需求，采用 情境感知和a g e n t 会话等技术，实现服务访问和服务集成的自适应：最后，实现 了面向w e b 服务集成的自适应a g e n t 协同框架的原型系统，并以一实例说明了服 务集成系统的设计，开发和部署过程。本文的研究工作主要从以下几个方面展开： 建立了面向服务集成的a g e n t 协同框架 为了体现w e b 服务的主动性，提高w e b 服务集成系统的执行效率，支持w e b 服务和服务集成系统自适应动态多变的i n t e r n e ! t 环境，通过a g e n t 代理w e b 服务， 对服务集成流程进行分布化，引入情境感知1 1 6 1 和a g e n t 会话【m ，建立了面向服务 集成的a g e n t 协同框架，使得w e b 服务集成系统既具有相对于传统集成系统较高 的效率，也保证了服务集成系统具有一定的自适应性。 设计了服务集成流程分布化算法 为了克服工业界集中式服务集成系统所带来的诸多问题如存在系统瓶颈、效 率低下、吞吐量小等，通过分析服务集成流程模型，将服务集成流程分为两种： 全局流程模型和局部流程模型，设计了将全局流程模型划分为局部流程模型的分 布式算法，依此提出了服务集成系统的分布式执行模型。模拟实验结果表明，与 传统的服务集成框架相比，该模型能更有效地提高服务集成系统的性能。 提出了自适应的服务集成方法 通过引入情境感知【1 q 和a g e n t 会话【1 7 1 ，从w e b 服务访问和w e b 服务集成两 个层面上支持服务集成系统的自适应。从w e b 服务访问的角度看，针对服务访问 者情境的变化，采用情境感知技术，服务a g e n t 调整和调用w e b 服务的方法，保 证w e b 服务访问的自适应；从w e b 服务集成的角度看，w e b 服务的自主变化会 引发服务集成的错误，引入a g e n t 会话，从更高更灵活的层次上侦测和恢复服务 集成错误，从而实现服务集成层次上的自适应。 实现了面向w e b 服务集成的原型系统 6扬州大学硕士论文 为了验证a g e n t 协同框架的可行性，特别是检验服务集成流程分布式算法的 性能和服务自适应模型的效用，严格按照软件开发的需求分析、总体设计、详细 设计、软件测试和运行等五个步骤设计并实现了面向服务集成的a g e n t 协同框架 原型系统。最后，以一实例说明了采用该系统进行服务集成设计、部署和运行的 步骤。模拟实验结果表明，与传统的服务集成框架相比，本文提出的服务集成框 架能更有效地提高服务集成系统的性能、自治性和自适应性。 1 4 论文结构 本文的论文结构如下： 第一章：对本课题的研究背景、研究内容、研究成果和论文结构进行了简要 概述。 第二章：详细介绍了论文的技术背景和相关工作。首先简单介绍了w e b 服务 集成基本概念及其关键技术，重点介绍了相关研究项目，并分析了各个项目的优 缺点，最后指出了当前研究的困难。 第三章：首先从整体上提出了面向w e b 服务集成的自适应的a g e n t 协同框架， 并详细分析了框架中的各组成成分，重点介绍了a g e n t 协同框架的a g e n t 设计， 最后给出了a g e n t 会话。 第四章：首先介绍了一种基于有向图的分布式动态服务集成算法，接着基于 该算法建立了面向w e b 服务集成的执行引擎一多a g e n t 系统，最后从实验模拟 的角度验证了该算法的性能优势。 第五章：探讨了服务集成中的自适应问题，主要包括服务集成中的自适应、 自适应的服务访问控制和自适应的服务访问三部分内容。 第六章：设计并实现了w e b 服务集成原型系统，首先在系统设计方面主要介 绍了需求分析、系统设计、a g e n t 设计和关键技术等内容，随后以一实例的开发 及部署过程说明了系统的设计、详细设计和部署过程。 第七章：对本论文的工作做了回顾和总结，总结了本文的主要贡献和不足， 并讨论了可以进一步研究的方向和问题。 孙志中：面向w e b 服务集成的自适应a g e n t 协同框架研究 7 2 准备知识和相关工作 2 1 引言 本章将详细介绍w e b 服务集成的技术背景和相关工作。首先对w e b 服务集成的 技术背景进行了简单介绍，在给出了w 曲服务集成基本概念及其中所涉及的关键技 术如集成的生成方式和执行方式后，重点讨论了工业界和学术界的相关研究项目， 并分析了各个项目的优缺点，最后指出了当前研究所面临的挑战。 2 2w e b 服务集成技术背景 2 2 1w e b 服务集成问题的提出 随着w e b 服务技术、规范的发展，w r e b 服务技术已被人们广泛接受和认同， w e b 服务技术可以被应用于b 2 b 电子商务、门户网站与内容提供商之间的集成、 互联网终端设备控制等领域，越来越多的商业和企业都将自己的服务发布为w e b 服务形式，以便为自身带来更大的商机。在一个w e b 服务的环境中，当w e b 服 务变得可获得时，即为企业提供了增值w e b 服务( 集成w e b 服务) 的可能性，将各 种w e b 服务进行集成和集成以创建大型的商务应用。 总结起来，w e b 服务集成的动机可概括为： 通过结合已有的w e b 服务提供集成服务，从而将不同的企业联盟起来； 复用并扩展已有的服务； 增加在线服务的数量； 支持复合商业服务的规划、定义和实现。 w e b 服务集成是常见的w e b 服务应用，它把多个w e b 服务集成为一个系统， 以实现更复杂的功能或服务。目前是工业界和学术界研究的热点问题。 2 2 2w e b 服务集成基本概念 w e b 服务集成是通过合成基本的w e b 服务为用户提供增值服务的能力【i 砌。关 于w e b 服务集成目前尚没有统一的定义，不同的研究人员分别从不同的角度和侧 重点对它进行了研究和定义。 文献1 1 9 】从结构与技术角度强调，服务集成是将相对简单的服务合成为个更 为复杂的服务的技术。 文献冽从动态过程的角度强调，服务集成是通过动态发现，集成，并按特定 的顺序执行已存在的服务来创建新的客户服务，以满足客户需求的过程。 文献【2 i 】从工作流的角度强调，服务集成是根据一个明确的过程模型，将不同 企业提供的w c b 服务相互连接起来实现商务协作的活动。 8扬州大学硕士论文 文献网从企业功能的角度认为，w e b 服务集成是企业将来源于不同单位的基 本服务集成起来为客户提供一个增值服务的能力，它除了共享企业间的业务过程 管理需求并提供集成服务的安全性、可靠性与可扩展性外，还需要处理集成过程 中服务调用的顺序、服务间的数据流以及事务处理等。 文献吲从服务集成计划的角度强调，服务集成是指对于给定的一些服务以及 需要达到的目标或任务，如何发现一个集成的服务来实现这一目标。 文献泓i 贝i j 认为w e b 服务集成是指支持业务流程逻辑的一组w e b 服务，其本身既 可以是最终的应用，也可以是新的w e b 服务，集成是通过确定不同的w e b 服务的 执行顺序和w 曲服务之间的复杂交互实现的。 综合以上观点，我们给出了服务集成的定义：w e b 服务集成，是将i n t e r n e t 上已有的w e b 服务按照一定的业务流程逻辑集成起来构建复杂的复合服务，从而 提供增值的、更大粒度的服务或系统。 2 3w e b 服务集成生成方式 从集成方案生成方式来看，w e b 服务集成分为静态集成和动态集成两种类型： 在设计阶段就定义了集成服务规范的集成方法属于静态集成；在运行时刻才选择 和调用所需服务的集成方法则属于动态集成。静态集成和动态集成的选择，取决 于集成过程的特点和用户的要求：如果被集成的各服务之间关系比较固定，则静 态集成即可满足需要：如果被集成的各服务之问关系经常发生变化，则应采用动 态集成方式。动态集成的难度大于静态集成，同时动态集成以静态集成为基础。 2 3 1 静态集成 静态集成是指在设计阶段或者编译阶段，根据应用环境以及应用需求，对已 有的服务组件进行集成的过程。从程序员的角度而言，就是如何利用现有的程序 模块来实现开发新的程序应用。在静态集成中，首先需要列出集成服务要实现的 所有功能，然后根据功能列表，选择和定位合适的服务组件来提供相应的功能。 为此，在静态集成模型中，需要建立和维护一个服务组件库，并提供相应的工具 帮助服务开发人员根据组件的名称或功能来查找和定位他们所需要的服务组件 2 3 2 动态集成 动态集成是指运行阶段选择和调用所需服务组件并将之集成为一个集成服务 的过程。整个构建集成服务的过程，是在集成服务的运行过程中完成的。动态集 成与静态集成不同之处在于，动态集成能够适应动态变化的运行环境以及动态变 化的应用需求。在运行过程中，系统可以根据实际运行需要，从服务组件库中动 态选择所需要的服务组件来提供和完成相应服务。例如一个商务旅行管理系统， 孙志中：面向w e b 服务集成的自适应a g e n t 协同框架研究 9 它通过与机票管理、酒店管理、路线管理、租车管理等系统的协作为客户安排旅 行事宣。像这样的一个集成服务不可能事先就定义好所需的构件服务以及它们之 间的工作流，而是应该依赖特定的应用域去选择相应的构件服务并与之交互。 2 4w e b 服务集成执行方式 集成w e b 服务的执行是指按照事先定义好的顺序逐个调用构件服务的过程。 一般有两种模式实现这个过程：集中式控制和分布式控制随2 6 j 。 2 4 1 集中式控制 集中式控制就是存在个集中的服务协同引擎，控制服务集成中各成员服务 实例之间的控制流转和数据传输。每个成员服务的调用和输入参数都是由集中的 服务协同引擎控制的。服务完成后，将调用结果返回给服务协同引擎，由引擎决 定下一个调用的服务。同时，服务协同引擎也负责参数的传递、异常处理和与用 户的交互。 集中的服务协同引擎主要负责： 初始化服务协同模型：根据协同模型中定义的控制流程和数据流程调用具 体的服务； 与前端用户交互：接受用户编辑、查看和修改流程的命令，并将流程运行 结果反馈给用户； 监控流程执行：在流程运行过程中，根据监控信息，决定是否停止当前服 务的运行或者终止当前流程实例。 2 4 2 分布式控制 分布式的服务集成运行模式是相对集中式的服务集成运行模式而言，能够有 效的提高服务集成的运行效率。因为不存在一个集中式的流程引擎，服务协同模 型的运行和控制传递都是由成员腋务直接通过点对点的方式进行的。在集中式的 服务集成运行模式中，集中的流程引擎控制任务的调用和控制的流转因为成员 服务和流程引擎间存在大量的消息传输，使得流程引擎可能成为服务协同的瓶颈。 而在分布式的服务集成运行模式中，通过将服务阋的消息传输和控制流转的责任 分散给各个服务提供商，可以有效的提高服务协同的效率和可靠性。 分布式的服务集成模式需要每个服务都有个通信协调器，主要负责： 当运行条件满足时，初始化服务的运行环境； 在服务正在运行时，接受外部的事件消息，判断服务是否需要继续运行； 当服务运行完成时，通知可能的后续服务，并传递相关参数信息； 根据服务协同模型构造成员服务的通信协调器时，主要在其中描述两个重要 l o扬州大学硕士论文 信息： 该服务的运行前提条件； 在该服务运行完成后，根据协同模型可能会运行的后续服务集合。 2 5w 曲服务集成研究分类 目前w e b 服务集成的研究工作，主要集中在业务流程描述语言和集成服务自动 生成两个方面。业务流程描述语言提供了一种规范化的组合w e b 服务定义方式 2 7 t 嚣 2 9 1 ，用以描述集成w e b 服务中基本服务之间的交互以及执行顺序等。因此，w e b 服 务业务流程描述语言是整个流程集成的基础和核心内容，位于业务流程集成模型 的顶层。集成w e b 服务的自动生成，是为了以最少的人工参与来提供动态的、可靠 的集成服务。在业务流程发生改变时，自动集成过程能够根据业务流程抽象模型， 自动计算出实现其业务功能的基本服务及其交互，从而能对变化立即做出响应。 对此，工业界和学术晃分别从两个方面进行研究d o , 3 1 , 3 2 l ：一方面，因为w e b 服务集成与工作流技术很相似，工业界在当前敏捷工作流、自适应工作流和跨企 业业务流程集成等方面取得的成果基础上，研究w e b 服务的自动集成；另一方面， 为了实现w e b 服务自动集成过程中的智能推理，学术界结合语义w e b w e b 服务， 做了大量研究工作。 2 5 1 面向工作流的服务集成 在面向工作流技术的w e b 服务集成系统中，w e b 服务被当作为工作流中的 一个活动，利用工作流机制实现w e b 服务集成的设计、执行和监控等功能。根据 业务流程层中的活动与w e b 服务资源库中w e b 服务的绑定情况，面向工作流技 术的w e b 服务集成可以分为静态集成和动态集成：静态集成是指抽象流程的描述 与具体w e b 服务的绑定是预先定义的；动态集成是指业务流程的抽象描述与对应 的集成w e b 服务实例相分离。基于工作流技术的静态w e b 服务集成方式无法适 应松散动态的系