無中心智能流程應用中的若干問題研究.pdf

1、隨著信息技術，尤其是Internet的發(fā)展和普及，互聯(lián)網(wǎng)早已從單純的信息發(fā)布平臺轉變?yōu)橹螐碗s應用和大規(guī)模業(yè)務協(xié)同的基礎計算平臺，這一事實正在改變著人們的社會生活及業(yè)務模式，基于Internet的分布協(xié)同成為一種趨勢，在這種應用模式下，協(xié)作方式、合作伙伴規(guī)模、協(xié)作關系、應用場景、用戶角色及參與方式等諸多方面正在發(fā)生重大的變化，基于網(wǎng)絡的業(yè)務流程無處不在。首先，互聯(lián)網(wǎng)為任何機構或個人之間的協(xié)作提供了可能，這種協(xié)作逐漸超越了業(yè)務領域、地域、

2、數(shù)量的限制，合作伙伴規(guī)模不斷擴大，相互關系變得更靈活、更開放、更自由，在現(xiàn)實中往往是一種無中心的關系：其次，流程應用場景由相對成熟、規(guī)范的業(yè)務應用滲透到普通用戶的生活中，其特點是用戶數(shù)量眾多，需求的個性化特征明顯，在流程建模和執(zhí)行階段，需要更為友好、自然的交互方式；再次，Internet范圍內分布廣泛的WEB服務資源為流程中的任務執(zhí)行單元提供了更多的選擇，使得基于Internet的協(xié)同應用構建方式發(fā)生了重大改變，對面向流程的網(wǎng)絡應用產生

3、了巨大影響和推動作用。 面對Internet計算環(huán)境中業(yè)務流程應用模式的變化，傳統(tǒng)應用模式暴露出了諸多問題。傳統(tǒng)流程應用一般以業(yè)務分析和建模為核心，采用有中心的管理模式，雖然結構簡單、易于控制，但是隨著協(xié)同規(guī)模的不斷擴大、協(xié)作關系變得更靈活、更自由，中心模式在應用的開放性、靈活性、可伸縮性、可擴展性等方面逐漸暴露出明顯的缺陷，而這些特征對于構建Internet平臺上大規(guī)模協(xié)同復雜應用具有至關重要的意義。另外，傳統(tǒng)流程管理主要面向

4、成熟規(guī)范的企業(yè)用戶，在需求獲取、業(yè)務流程分析建模、交互方式等方面提供的方法對普通用戶來說并不適用。 基于業(yè)務流程在當前技術和應用背景下的需求特點和應用場景的變化，本文稱構建于Internet計算環(huán)境基礎上的、面向流程的復雜應用為智能流程應用。該應用模式以遍布互聯(lián)網(wǎng)的WEB服務為資源，基于服務組合動態(tài)構建以實現(xiàn)業(yè)務目標，支持機構或個人之間開放、靈活、自由的協(xié)同關系，適應普通用戶的個性化需求，將流程嵌入到人們的日常生活中，從而改善用

5、戶參與流程的體驗。本文重點圍繞無中心網(wǎng)絡計算環(huán)境下智能流程應用模式若干關鍵問題進行深入研究。概括地講，無中心網(wǎng)絡計算環(huán)境下智能流程的應用模式是：服務提供商通過本文提出的解決方案（通過下載并安裝輕量級軟件框架以加入無中心的智能流程虛擬網(wǎng)絡）獲得相互協(xié)同、為用戶提供智能流程服務的能力，無中心的特性使得整體服務能力隨著參與商家數(shù)量的擴大而不斷增強，通過提供更人性化的、友好的流程服務吸引消費者，從而使服務商獲得更多的商機和收益，藉此形成他們積極

6、參與的動力；并且，這種無中心的協(xié)作關系允許服務商自由加入、退出，以確保智能流程應用更高的敏捷性和伸縮性。 作為未來Internet上的新型計算模式和應用系統(tǒng)的核心共性支撐技術，基于無中心網(wǎng)絡計算環(huán)境的相關技術成為近年來的研究熱點，出現(xiàn)了大量無中心的計算模式或應用系統(tǒng)，包括P2P計算、網(wǎng)格計算以及最近興起的云計算模型等，其共同特征是基于Internet計算環(huán)境構建具備大規(guī)模協(xié)同和服務能力的應用支撐平臺，通過將資源和計算分布于成千上

7、萬的節(jié)點上而獲得更強的計算力、伸縮性和靈活性。這與本文研究的無中心智能流程應用目標有相通之處，同時本文所研究的某些問題也是目前各種無中心計算模型中需要解決的共性問題。 同傳統(tǒng)流程管理技術相比，無中心模式在網(wǎng)絡模型構建、服務評價和選擇、流程調度管理、節(jié)點認證等問題上更為復雜。圍繞無中心智能流程應用的目標，本文著重研究其中的若干主要問題：（1）在深入分析當前技術和應用背景下流程應用的新需求和新特征的基礎上，提出無中心智能流程應用模式

8、的整體框架，并為之建立本文研究的知識體系；（2）在允許服務節(jié)點自由加入、退出的前提下，研究一種高效的、無中心智能流程應用網(wǎng)絡模型及其動態(tài)、自主構建方法；（3）在無中心模式沒有統(tǒng)一評價及注冊機制的情況下，研究各服務節(jié)點之間基于服務能力、服務質量、負載均衡等特征的評價方法，以此為基礎，解決流程自動生成中基于服務節(jié)點評價模型的服務選擇和匹配方法；（4）在流程進入執(zhí)行階段后，在不存在統(tǒng)一流程執(zhí)行引擎或控制中心的情況下，研究流程實例如何在各服務節(jié)

9、點的協(xié)調、調度下執(zhí)行的問題；（5）從智能流程為普通用戶提供更為友好、自然的交互方式的需求出發(fā)，本文還研究了流程執(zhí)行過程中用戶與流程服務的多通道交互問題。 本文研究以近幾年越來越普遍并受到商家和消費者歡迎的網(wǎng)上旅游為應用背景，開發(fā)原型系統(tǒng)實現(xiàn)若干主要特征，將本文研究的策略和方法應用于其中并進行檢驗和驗證；同時，也為進一步的研究和改進奠定基礎。 概括來說，本文的主要創(chuàng)新點包括： 第一，在分析當前應用背景下智能流程的特

10、點和需求的基礎上，提出一種無中心模式的智能流程應用基礎框架。基于Internet和現(xiàn)有網(wǎng)絡協(xié)議，本文提出一種無中心智能流程虛擬網(wǎng)絡的概念和運行模式，該虛擬網(wǎng)絡是通過在服務提供商的應用服務器上安裝輕量級軟件框架DFSP形成的邏輯網(wǎng)絡：本文提出并設計了這一基礎框架，DFSP本質上是一個有機結合了P2P網(wǎng)絡、工作流、Web服務、Web應用等領域思想和技術的輕量級軟件層，以WEB服務作為流程中任務的資源，在Internet上自主構建，形成一個無

11、中心的智能流程虛擬網(wǎng)絡。 第二，在無中心智能流程應用框架的基礎上，提出了一種兼顧節(jié)點服務能力、服務質量和負載均衡的服務節(jié)點評價方法，為服務選擇和綁定提供依據(jù)。在不存在任何服務注冊或節(jié)點管理中心的情況下，對服務節(jié)點的評價是一個關鍵問題，本文建立了基于節(jié)點能力和服務質量度量的評估模型，為保持無中心虛擬網(wǎng)絡的均衡性，在評估中引入了節(jié)點負載均衡的度量模型，共同為流程引擎選擇和綁定服務提供依據(jù)。本文詳細介紹了具有隨時間衰減特性的節(jié)點能力、

12、服務質量及節(jié)點負載的度量和評估模型，并通過實驗驗證了服務搜索和匹配結果在各種情況下對SPN虛擬網(wǎng)絡中節(jié)點負載均衡特性的影響。 第三，針對開放、動態(tài)、無中心的網(wǎng)絡環(huán)境，提出了服務節(jié)點在流程中的動態(tài)綁定策略，及流程實例在服務節(jié)點之間的調度和執(zhí)行方法。在服務選擇、綁定和執(zhí)行過程中，考慮到開放的Internet環(huán)境中服務的高可變性和不確定性，本文提出了流程定義生成過程中任務與WEB服務的動態(tài)綁定策略；在流程實例執(zhí)行階段，本文深入研究了流

13、程的實例化、調度和執(zhí)行機制。 第四，提出了流程實例執(zhí)行過程中用戶與流程服務之間的智能交互框架，使用戶在流程應用中獲得更好的體驗。通過在無中心智能流程基礎框架DFSP中增加用戶上下文管理模塊和多通道交互控制模塊，使其能夠管理并感知用戶所在的上下文環(huán)境，使得智能流程服務具備與用戶之間的多通道交互能力，從而將流程應用中的人機交互部分從桌面計算擴展到更為自然的環(huán)境。 作為未來Internet上新型計算模式和應用系統(tǒng)的共性支撐技術

14、，順應軟件工程研究和應用中將工作分散、形成全面分布式計算的趨勢和商業(yè)需求，無中心網(wǎng)絡計算環(huán)境下的智能流程應用的研究具有較高的理論價值和廣闊的應用前景。本文通過對無中心智能流程網(wǎng)絡模型動態(tài)構建、服務評價和選擇、流程調度管理、節(jié)點認證、智能交互等問題的研究，建立了無中心智能流程應用的整體運行框架，提出了若干適用于無中心網(wǎng)絡計算環(huán)境中流程管理的關鍵技術和方法。本文成果不僅豐富和完善了智能流程應用的理論研究，還對智能流程應用的普及推廣具有一定的