基于网格的面向agent软件分析与设计建模方法及环境研究

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1、上海大学博士学位论文摘要网格是一种由硬件和软件构成的信息技术基础设施，能提供可靠的、可协调的、可扩展的和廉价的高端计算能力的访问，并支持动态的、分布式的虚拟组织之间不同资源的共享和协作。基于网格的问题求解称作网格计算，网格计算是近年来兴起的一个研究热点。网格计算环境具有异构性、可扩展性、动态自适应性等特点，这些特性使得运行在网格平台上的软件系统不同于在集中和封闭环境下发展起来的传统软件形态，将呈现出以自主性、协同性、开放性以及互操作性为基本特征的全新形态。我们将这种新的软件形态定义为网格软件，或称网格

2、分布式系统。软件建模技术的发展是通过不断提出更具表达能力、更符合人类思维模式的抽象机制来为复杂系统建立模型。过程抽象、抽象数据类型、以及目前比较常用的“对象”和“组件”都属于这样的抽象机制。目前在软件领域占主导地位的软件方法是面向对象方法，但是面向对象软件技术体系其本质上是一种静态和封闭的框架体系，难以适应网格环境开放、动态和多变的特点，因此，网格软件这种新型的软件形态对传统的软件理论、方法、技术和平台提出了一系列挑战。从分布式人工智能观点考虑，网格计算和多Agent系统具有很强的相似性。最明显表现在

3、多Agent系统中的实体和网格实体都具有自治性iAgent还具有其他一些和网格实体相关的特性，如社会能力、自适应性和自发性等；同时，Agent和网格实体～样具有异构性，不同的Agent可以由不同的程序设计语言、体系结构和技术实现，Agent的这些特点使之成为研究网格实体的一种重要的抽象机制。当前主要的面向Agent建模技术基本上是针对传统的封闭式软件体系结构而提出，对于网格软件的建模缺乏有效的概念抽象枧制和直观的模型描述，基于对现有网格技术和主要面向Agent软件工程方法的研究，我们选择OGSA开放式

4、网格体系结构做为网格软件的运行平台(或称应用背景)，依照面向Agent软件工程的要求，提出以Agent做为基本单元的分析策略，形成了AOMG(Agent-OrientedModelingbasedOilGrid)软件建模方法，能够有效地建立基于网格的新型分布式系统模型。该方法的研究内容主要包括：(1)提出了以0GSA网格体系结构为应用背景，基于Agent抽象机制的分布式软件系统结构。(21在传统Agent定义的基础上，结合网格软体形态的一些特征和OGSA结构的以服务为核心的基本思想，对Agent概念重

5、新定义，并引入虚拟组织、开放式组织、网格Agem(GridAgent)和Agent服务等新的抽象概念，为网格软件的分析和设计建模提供概念抽象机制：(3)通过改进现有的i·建模框架以及对UML的扩展，结合组织建模思想，AOMG提供了一套适合描述网格分布式应用的可视化建模框架，通过统一的可视化模型语言实现了对网格软件的直观描述。在建立模型语言的同时，AOMG建模框架提出了基V海大学博L学位论文于元模型层次的模型变换规则，很好地解决了需求分析过程中的Agent抽取问题，缩小了设计过程中从Agent抽象层次到

6、对象层次之间的鸿沟。(4)任何一种系统化的建模方法，都必须建立在对建模概念和基本模型的语法和语义的精确定义的基础上。为此，在AOMG建模概念基础上，通过扩展Object．Z，我们提出了AOMG形式化建模框架，FormalAOMG。该框架为AOMG建模方法中各种概念和元模型提供了精确无二义性的定义，同时为AOMG可视化建模框架中的模型变换规则提供了基于精确语义描述的形式化基础。FormalAOMG既可以做为独立的针对网格软件的形式化建模语言，也可以做为AOMG建模方法在后续设计、实现和模型验证过程中的一

7、种补充。(5)对于网格软件来说，为了实现服务的共享，如何在网格环境中选择资源以及如何为其他网格应用提供资源是需要解决的重要问题，因此需要提供一种有效的资源匹配机制。在AOMG建模方法中，我们采用了基于本体的资源匹配方法。通过扩展U／VIL类图来建立网格应用的资源本体模型，而为了准确快速地构造基于OWL(WebOntologyLanguage)的可用本体，我们在UML和OWL之间建立一个元模型语义映射关系表。(6)为了验证AOMG方法体系中各种建模思想以及模型语言的有效性，我们开发了一个基于AOMG方法

8、体系的建模环境一AOMGToolkits。AOMGToolldts建模环境提供了可视化的模型编辑器以及基于元模型层次的模型变换工具，实现了基于OWL的模型存储，同时通过元模型的刻面约束机制实现了AOMG元模型语法的正确性检查。(7)通过一个电子政务网格门户系统完整地演示了网格软件系统的需求获取、分析模型和设计模型的建立(包括基于形式化框架的模型建立)、Agent的抽取、分析模型到设计模型的映射、资源本体的建立等内容。关键词：网格计算，Agent，网格Ag