云計算環(huán)境下動態(tài)流程優(yōu)化調度問題研究.pdf

1、近兩年，大規(guī)模實例密集型工作流應用需求不斷增加，為工作流技術提供了更加廣闊的需求空間。在制造領域中的一些工作流不僅規(guī)模大、實例密集，而且實例之間還存在一定的依賴性。這使當前工作流系統(tǒng)從應用范圍和能力上，都難以滿足現代企業(yè)的需要。云工作流的提出為解決當前應用中大規(guī)模密集型應用提供了技術手段。一方面，大量的云服務能夠滿足工作流執(zhí)行的要求，最大程度滿足用戶的需要;另一方面，大量的云服務能夠通過工作流組織起來，用戶可以通過可視化建模方式組織自己

2、所需的業(yè)務流程。
　　 云工作流服務本身和其它服務一樣，都是通過服務定制的方式給用戶提供服務的。在工作流初始化階段，用戶首先在云計算平臺上簽署云服務使用契約，提交業(yè)務流程的定義，搜索匹配所需云服務，并與流程的定義進行綁定。在工作流執(zhí)行階段，工作流引擎將根據用戶指定的QoS限制，采用優(yōu)化策略進行負載均衡調度。如果在此過程中出現QoS沖突，工作流引擎會根據預先的設定對沖突進行處理。
　　 在這一過程中，工作流的運行環(huán)境發(fā)生了

3、巨大變化。用戶對云工作流系統(tǒng)的性能、效率、安全等非功能性方面要求很高。而云工作流系統(tǒng)必須能夠支持和滿足這種需要，在其生命周期內滿足不同組織和用戶的個性化QoS定制要求。為適應這種改變，工作流中的一些典型問題，需要被重新提出，如體系結構問題，調度問題，資源管理問題等。
　　 云工作流系統(tǒng)構建關鍵技術的研究得到了國家863高新計劃項目《支持裝備制造產業(yè)集群業(yè)務協(xié)同服務支持平臺》和《業(yè)務關聯(lián)的中小企業(yè)群信息化服務平臺開發(fā)與應用》等科研

4、項目的資助，以山東省制造業(yè)信息化服務平臺為依托，在平臺原有功能基礎上，通過擴展流程服務組件，使其能夠滿足云計算環(huán)境下用戶對工作流服務的個性化QoS定制需要。結合制造領域的應用背景，對云工作流系統(tǒng)體系結構、生命周期、組合流程、任務調度、資源管理等方面進行了初步探討。
　　 本文所做工作的主要貢獻包括四個方面:
　　 1.提出了面向實例密集型應用的云工作流系統(tǒng)體系結構
　　 云工作流系統(tǒng)利用云計算提供的基礎設施服務，

5、組織、協(xié)同云服務提供商所提供的各種類型的服務，滿足云計算環(huán)境下實例密集型應用需求。因此，將云工作流系統(tǒng)與云計算平臺體系結構各層進行對應，提出了云工作流系統(tǒng)體系結構。同時，將云工作流的生命周期分為四個過程，其中建模與仿真過程在工作流構建階段進行，搜索匹配及調度執(zhí)行在工作流運行階段進行，交易與評價過程在工作流完成階段進行的。
　　 2.提出了基于動態(tài)流程的服務組合協(xié)同模型
　　 云工作流系統(tǒng)引擎在工作流執(zhí)行階段將用戶的流程服

6、務請求優(yōu)化調度到云服務提供商提供的服務資源上執(zhí)行。由于云計算環(huán)境下的服務提供商所發(fā)布的服務具有異構性，需要在平臺上提供統(tǒng)一的封裝、資源選擇與綁定標準。因此，提出了支持服務協(xié)同的動態(tài)組合流程方法，包括業(yè)務功能建模、服務搜索匹配、服務動態(tài)綁定，并針對組合流程中服務依賴關系，提出了對服務依賴度的驗證算法。
　　 3.提出了基于QoS優(yōu)化的任務預調度模型與算法
　　 由于采用了按需付費的服務模式，云工作流需要為用戶提供高服務質量

7、(QoS)?；赒oS感知的工作流調度方法，加入了對服務QoS條件的限制。在服務層調度中，采用改進的全局遺傳演化方法，對工作流任務進行預調度，提高了工作流執(zhí)行階段的系統(tǒng)吞吐率。
　　 4.提出基于負載感知的資源管理與延遲調度策略與算法
　　 為了確保在工作流執(zhí)行階段服務資源充足，提升平臺的峰值負載能力，滿足每個實例任務的QoS限制。在任務層的調度中，提出了基于負載感知的延遲調度策略，重點研究了調度時機選擇問題，給出了延遲