無中心智能流程應(yīng)用中的若干問題研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)，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(zhuǎn)變?yōu)橹螐?fù)雜應(yīng)用和大規(guī)模業(yè)務(wù)協(xié)同的基礎(chǔ)計(jì)算平臺，這一事實(shí)正在改變著人們的社會生活及業(yè)務(wù)模式，基于Internet的分布協(xié)同成為一種趨勢，在這種應(yīng)用模式下，協(xié)作方式、合作伙伴規(guī)模、協(xié)作關(guān)系、應(yīng)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(luò)的業(yè)務(wù)流程無處不在。首先，互聯(lián)網(wǎng)為任何機(jī)構(gòu)或個(gè)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(wù)領(lǐng)域、地域、

2、數(shù)量的限制，合作伙伴規(guī)模不斷擴(kuò)大，相互關(guān)系變得更靈活、更開放、更自由，在現(xiàn)實(shí)中往往是一種無中心的關(guān)系：其次，流程應(yīng)用場景由相對成熟、規(guī)范的業(yè)務(wù)應(yīng)用滲透到普通用戶的生活中，其特點(diǎn)是用戶數(shù)量眾多，需求的個(gè)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(nèi)分布廣泛的WEB服務(wù)資源為流程中的任務(wù)執(zhí)行單元提供了更多的選擇，使得基于Internet的協(xié)同應(yīng)用構(gòu)建方式發(fā)生了重大改變，對面向流程的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用產(chǎn)生

3、了巨大影響和推動作用。 面對Internet計(jì)算環(huán)境中業(yè)務(wù)流程應(yīng)用模式的變化，傳統(tǒng)應(yīng)用模式暴露出了諸多問題。傳統(tǒng)流程應(yīng)用一般以業(yè)務(wù)分析和建模為核心，采用有中心的管理模式，雖然結(jié)構(gòu)簡單、易于控制，但是隨著協(xié)同規(guī)模的不斷擴(kuò)大、協(xié)作關(guān)系變得更靈活、更自由，中心模式在應(yīng)用的開放性、靈活性、可伸縮性、可擴(kuò)展性等方面逐漸暴露出明顯的缺陷，而這些特征對于構(gòu)建Internet平臺上大規(guī)模協(xié)同復(fù)雜應(yīng)用具有至關(guān)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(wù)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(wù)流程在當(dāng)前技術(shù)和應(yīng)用背景下的需求特點(diǎn)和應(yīng)用場景的變化，本文稱構(gòu)建于Internet計(jì)算環(huán)境基礎(chǔ)上的、面向流程的復(fù)雜應(yīng)用為智能流程應(yīng)用。該應(yīng)用模式以遍布互聯(lián)網(wǎng)的WEB服務(wù)為資源，基于服務(wù)組合動態(tài)構(gòu)建以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)，支持機(jī)構(gòu)或個(gè)人之間開放、靈活、自由的協(xié)同關(guān)系，適應(yīng)普通用戶的個(gè)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(yàn)。本文重點(diǎn)圍繞無中心網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境下智能流程應(yīng)用模式若干關(guān)鍵問題進(jìn)行深入研究。概括地講，無中心網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境下智能流程的應(yīng)用模式是：服務(wù)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(luò)）獲得相互協(xié)同、為用戶提供智能流程服務(wù)的能力，無中心的特性使得整體服務(wù)能力隨著參與商家數(shù)量的擴(kuò)大而不斷增強(qiáng)，通過提供更人性化的、友好的流程服務(wù)吸引消費(fèi)者，從而使服務(wù)商獲得更多的商機(jī)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(guān)系允許服務(wù)商自由加入、退出，以確保智能流程應(yīng)用更高的敏捷性和伸縮性。 作為未來Internet上的新型計(jì)算模式和應(yīng)用系統(tǒng)的核心共性支撐技術(shù)，基于無中心網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的相關(guān)技術(shù)成為近年來的研究熱點(diǎn)，出現(xiàn)了大量無中心的計(jì)算模式或應(yīng)用系統(tǒng)，包括P2P計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算以及最近興起的云計(jì)算模型等，其共同特征是基于Internet計(jì)算環(huán)境構(gòu)建具備大規(guī)模協(xié)同和服務(wù)能力的應(yīng)用支撐平臺，通過將資源和計(jì)算分布于成千上

7、萬的節(jié)點(diǎn)上而獲得更強(qiáng)的計(jì)算力、伸縮性和靈活性。這與本文研究的無中心智能流程應(yīng)用目標(biāo)有相通之處，同時(shí)本文所研究的某些問題也是目前各種無中心計(jì)算模型中需要解決的共性問題。 同傳統(tǒng)流程管理技術(shù)相比，無中心模式在網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建、服務(wù)評價(jià)和選擇、流程調(diào)度管理、節(jié)點(diǎn)認(rèn)證等問題上更為復(fù)雜。圍繞無中心智能流程應(yīng)用的目標(biāo)，本文著重研究其中的若干主要問題：（1）在深入分析當(dāng)前技術(shù)和應(yīng)用背景下流程應(yīng)用的新需求和新特征的基礎(chǔ)上，提出無中心智能流程應(yīng)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(wù)節(jié)點(diǎn)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(yīng)用網(wǎng)絡(luò)模型及其動態(tài)、自主構(gòu)建方法；（3）在無中心模式?jīng)]有統(tǒng)一評價(jià)及注冊機(jī)制的情況下，研究各服務(wù)節(jié)點(diǎn)之間基于服務(wù)能力、服務(wù)質(zhì)量、負(fù)載均衡等特征的評價(jià)方法，以此為基礎(chǔ)，解決流程自動生成中基于服務(wù)節(jié)點(diǎn)評價(jià)模型的服務(wù)選擇和匹配方法；（4）在流程進(jìn)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(shí)例如何在各服務(wù)節(jié)

9、點(diǎn)的協(xié)調(diào)、調(diào)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(wù)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(fèi)者歡迎的網(wǎng)上旅游為應(yīng)用背景，開發(fā)原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)若干主要特征，將本文研究的策略和方法應(yīng)用于其中并進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)證；同時(shí)，也為進(jìn)一步的研究和改進(jìn)奠定基礎(chǔ)。 概括來說，本文的主要創(chuàng)新點(diǎn)包括： 第一，在分析當(dāng)前應(yīng)用背景下智能流程的特

10、點(diǎn)和需求的基礎(chǔ)上，提出一種無中心模式的智能流程應(yīng)用基礎(chǔ)框架?；贗nternet和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，本文提出一種無中心智能流程虛擬網(wǎng)絡(luò)的概念和運(yùn)行模式，該虛擬網(wǎng)絡(luò)是通過在服務(wù)提供商的應(yīng)用服務(wù)器上安裝輕量級軟件框架DFSP形成的邏輯網(wǎng)絡(luò)：本文提出并設(shè)計(jì)了這一基礎(chǔ)框架，DFSP本質(zhì)上是一個(gè)有機(jī)結(jié)合了P2P網(wǎng)絡(luò)、工作流、Web服務(wù)、Web應(yīng)用等領(lǐng)域思想和技術(shù)的輕量級軟件層，以WEB服務(wù)作為流程中任務(wù)的資源，在Internet上自主構(gòu)建，形成一個(gè)無

11、中心的智能流程虛擬網(wǎng)絡(luò)。 第二，在無中心智能流程應(yīng)用框架的基礎(chǔ)上，提出了一種兼顧節(jié)點(diǎn)服務(wù)能力、服務(wù)質(zhì)量和負(fù)載均衡的服務(wù)節(jié)點(diǎn)評價(jià)方法，為服務(wù)選擇和綁定提供依據(jù)。在不存在任何服務(wù)注冊或節(jié)點(diǎn)管理中心的情況下，對服務(wù)節(jié)點(diǎn)的評價(jià)是一個(gè)關(guān)鍵問題，本文建立了基于節(jié)點(diǎn)能力和服務(wù)質(zhì)量度量的評估模型，為保持無中心虛擬網(wǎng)絡(luò)的均衡性，在評估中引入了節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡的度量模型，共同為流程引擎選擇和綁定服務(wù)提供依據(jù)。本文詳細(xì)介紹了具有隨時(shí)間衰減特性的節(jié)點(diǎn)能力、

12、服務(wù)質(zhì)量及節(jié)點(diǎn)負(fù)載的度量和評估模型，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了服務(wù)搜索和匹配結(jié)果在各種情況下對SPN虛擬網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡特性的影響。 第三，針對開放、動態(tài)、無中心的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提出了服務(wù)節(jié)點(diǎn)在流程中的動態(tài)綁定策略，及流程實(shí)例在服務(wù)節(jié)點(diǎn)之間的調(diào)度和執(zhí)行方法。在服務(wù)選擇、綁定和執(zhí)行過程中，考慮到開放的Internet環(huán)境中服務(wù)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(wù)與WEB服務(wù)的動態(tài)綁定策略；在流程實(shí)例執(zhí)行階段，本文深入研究了流

13、程的實(shí)例化、調(diào)度和執(zhí)行機(jī)制。 第四，提出了流程實(shí)例執(zhí)行過程中用戶與流程服務(wù)之間的智能交互框架，使用戶在流程應(yīng)用中獲得更好的體驗(yàn)。通過在無中心智能流程基礎(chǔ)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(wù)具備與用戶之間的多通道交互能力，從而將流程應(yīng)用中的人機(jī)交互部分從桌面計(jì)算擴(kuò)展到更為自然的環(huán)境。 作為未來Internet上新型計(jì)算模式和應(yīng)用系統(tǒng)的共性支撐技術(shù)

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