基于服務組合與環(huán)境感知的自適應計算技術研究.pdf

1、隨著軟件種類的日益增多和應用規(guī)模的不斷增大，計算技術在保證計算系統(tǒng)能力持續(xù)增長的同時，也導致了計算系統(tǒng)復雜性的持續(xù)增加。這種情形促進了人們對計算機觀念的改變，從原來的單純追求運算速度轉變?yōu)楝F(xiàn)在的對計算的可控性、自適應性、方便性及用戶接口的友善性等方面的需求。自適應計算正是為滿足這種需求而發(fā)展起來的。本文基于網(wǎng)格服務環(huán)境來研究自適應計算技術，以提供一種按需計算的自適應軟件構造方法，提高應用在動態(tài)環(huán)境下的服務質量及適應能力。 自適應

2、計算是指：根據(jù)應用運行過程中執(zhí)行環(huán)境的變化或者用戶的需求變化，系統(tǒng)能夠自動地改變軟件結構或調整執(zhí)行行為。當采用網(wǎng)格來作為計算基礎設施時，基于服務組合的軟件模型方便了系統(tǒng)構建隨需應變的操作環(huán)境和相應的應用軟件。此時，如何組合各種分布的、自治的服務資源，成為面向服務體系結構下實現(xiàn)按需計算的關鍵。在眾多服務組合方法中，基于服務語義的研究方法受到了更多的關注，本文希望借助這種服務語義的特征抽象來研究服務的組合規(guī)劃。 在一個動態(tài)網(wǎng)絡環(huán)境下

3、，運行實體對上下文的感知能力決定了它的適應能力。這些上下文信息反映了環(huán)境狀態(tài)的變化，以及協(xié)作對象間的特征信息。網(wǎng)格系統(tǒng)的監(jiān)測服務將有助于應用的環(huán)境感知。而交互對象間的協(xié)作模型及應用的行為調整則需要相關的領域知識。當把這些知識組織到系統(tǒng)中作為自適應策略時，將能夠有效地提高系統(tǒng)的服務質量。 根據(jù)國內外已有的研究成果和應用情況，本文系統(tǒng)地研究了動態(tài)網(wǎng)絡環(huán)境下的自適應調節(jié)和基于需求驅動的服務組合規(guī)劃算法。提出了將群集智能方法應用于對等服

4、務環(huán)境下的優(yōu)化控制，通過對等節(jié)點間的協(xié)作和環(huán)境感知來提高系統(tǒng)的服務質量；根據(jù)服務的特征抽象，通過服務的組合規(guī)劃來滿足應用需求，提出了將遺傳規(guī)劃、基于實例的推理等智能計算方法應用于服務的組合規(guī)劃中；提出了一個策略驅動的服務運行自適應方法，以克服普適計算設備的資源受限性問題。本文的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在如下五個方面： 1.針對動態(tài)網(wǎng)絡環(huán)境下的服務質量問題，提出了一個基于環(huán)境感知的對等服務機制，提供了基于對等節(jié)點自治組模型的自適應方法，在此基

5、礎上建立了一個對服務質量敏感的網(wǎng)絡視頻點播系統(tǒng)GridVOD。GridVOD利用對等節(jié)點間的協(xié)作行為特征和系統(tǒng)監(jiān)測服務，來提高視頻組播的服務質量。 2.針對自組織系統(tǒng)行為模式中迭代趨優(yōu)的特性，提出了一個基于群集智能的計算方法，以規(guī)范和控制對等節(jié)點的行為。通過各個自治節(jié)點的協(xié)同運作，GridVOD從整體上表現(xiàn)出一種自組織系統(tǒng)的行為模式。由于GridVOD自優(yōu)化的內在機制建立在群集智能方法之上，因而可以通過簡單個體間的群體行為來提供

6、一種優(yōu)化的分布式解決方案。實驗結果表明，基于群集智能的對等服務方法可以獲得良好的視頻服務質量。 3.針對基于需求驅動的服務組合問題，提出了一個適用于服務組合規(guī)劃的遺傳規(guī)劃方法。在借鑒已有服務語義研究的基礎上，本文將網(wǎng)格環(huán)境下的服務元素抽象為服務規(guī)則單元，從而將滿足用戶需求的服務組合問題抽象為一個動作規(guī)劃過程，并在此基礎上來設計遺傳規(guī)劃方法，以滿足基于服務組合的應用軟件的適應性要求。 4.利用網(wǎng)格系統(tǒng)經(jīng)常接收到相同或相似的

7、服務需求信息的特點，本文提出了基于實例的推理來改進服務組合的規(guī)劃算法，將多次任務求解的規(guī)劃方案看作為相互關聯(lián)的過程，利用前面積累的經(jīng)驗知識來提高后面規(guī)劃的效率。仿真實驗結果表明，遺傳規(guī)劃、基于實例的推理方法能夠有效提高服務組合的效率及組合服務的質量。 5.針對普適計算設備的資源受限性和無線網(wǎng)絡環(huán)境的動態(tài)性問題，提出了一個策略驅動的服務運行自適應方法，提供了一個優(yōu)化應用執(zhí)行的服務調節(jié)算法profitExe。在該自適應方法中，上下文