基于服务组合与环境感知的自适应计算技术研究

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1、上海交通大学博士学位论文基于服务组合与环境感知的自适应计算技术研究姓名：贺小箭申请学位级别：博士专业：计算机软件与理论指导教师：尤晋元20050801上海交通大学博士学位论文摘要随着软件种类的日益增多和应用规模的不断增大，计算技术在保证计算系统能力持续增长的同时，也导致了计算系统复杂性的持续增加。这种情形促进了人们对计算机观念的改变，从原来的单纯追求运算速度转变为现在的对计算的可控性、自适应性、方便性及用户接口的友善性等方面的需求。自适应计算正是为满足这种需求而发展起来的。本文基于网格服务环境来研究

2、自适应计算技术，以提供一种按需计算的自适应软件构造方法，提高应用在动态环境下的服务质量及适应能力。自适应计算是指：根据应用运行过程中执行环境的变化或者用户的需求变化，系统能够自动地改变软件结构或调整执行行为。当采用网格来作为计算基础设施时，基于服务组合的软件模型方便了系统构建随需应变的操作环境和相应的应用软件。此时，如何组合各种分布的、自治的服务资源，成为面向服务体系结构下实现按需计算的关键。在众多服务组合方法中，基于服务语义的研究方法受到了更多的关注，本文希望借助这种服务语义的特征抽象来研究服务的

3、组合规划。在一个动态网络环境下，运行实体对上下文的感知能力决定了它的适应能力。这些上下文信息反映了环境状态的变化，以及协作对象间的特征信息。网格系统的监测服务将有助于应用的环境感知。而交互对象间的协作模型及应用的行为调整则需要相关的领域知识。当把这些知识组织到系统中作为自适应策略时，将能够有效地提高系统的服务质量。根据国内外已有的研究成果和应用情况，本文系统地研究了动态网络环境下的自适应调节和基于需求驱动的服务组合规划算法。提出了将群集智能方法应用于对等服务环境下的优化控制，通过对等节点间的协作和环

4、境感知来提高系统的服务质量：根据服务的特征抽象，通过服务的组合规划来满足应用需求，提出了将遗传规划、基于实例的推理等智能计算方法应用于服务的组合规划中：提出了～个策略驱动的服务运行自适应方法，以克服普适计算设备的资源受限性问题。本文的创新主要体现在如下五个方面：1．针对动态网络环境下的服务质量问题，提出了一个基于环境感知的对等服务机制，提供了基于对等节点自治组模型的自适应方法，在此基础上建立了一个对服务质量敏感的网络视频点播系统GridvOD。GridVOD利用对等节点间的协作行为特征和系统监测服务

5、，来提高视频组播的服务质量。2．针对自组织系统行为模式中迭代趋优的特性，提出了一个基于群集智i上海交通大学博士学位论文能的计算方法，以规范和控制对等节点的行为。通过各个自治节点的协同运作，GridvOD从整体上表现出一种自组织系统的行为模式。由于GridVOD自优化的内在机制建立在群集智能方法之上，因而可以通过简单个体间的群体行为来提供一种优化的分布式解决方案。实验结果表明，基于群集智能的对等服务方法可以获得良好的视频服务质量。3．针对基于需求驱动的服务组合问题，提出了一个适用于服务组合规划的遗传规

6、划方法。在借鉴已有服务语义研究的基础上，本文将网格环境下的服务元素抽象为服务规则单元，从而将满足用户需求的服务组合问题抽象为一个动作规划过程，并在此基础上来设计遗传规划方法，以满足基于服务组合的应用软件的适应性要求。4．利用网格系统经常接收到相同或相似的服务需求信息的特点，本文提出了基于实例的推理来改进服务组合的规划算法，将多次任务求解的规划方案看作为相互关联的过程，利用前面积累的经验知识来提高后面规划的效率。仿真实验结果表明，遗传规划、基于实例的推理方法能够有效提高服务组合的效率及组合服务的质量。

7、5．针对普适计算设备的资源受限性和无线网络环境的动态性问题，提出了一个策略驱动的服务运行自适应方法，提供了一个优化应用执行的服务调节算法profitExe。在该自适应方法中，上下文感知事件驱动着服务的执行规划，以决定哪些服务组件放在移动设备本地执行，哪些服务组件被配置到远程服务端执行。仿真实验结果表明，profitExe算法能够有效地减少电池的消耗，或者是加快应用程序的执行速度。关键词：自适应计算，环境感知，服务组合，网格，面向服务的体系结构上海交通大学博士学位论文AbStractInorderto

8、meetmeneedsofincreasingapplicationtypesandscales，computingtechn010百esensuretllecontinuousdeVelopmentofmecomputationalsysteminabilityaswellasincomplexi妙ConsequenUy，itisnecessarytochangeourperceptionofcomputersf．romtheexclusiVepurSuitofco