服务网格中动态重构机制研究

摘要

随着服务计算的兴起，以分布在网络上的服务组件为功能模块建立特定应用已成为目前学术界的研究热点。服务计算作为极有前途的一种分布式计算模式，它涉及服务网格、SOA、云计算、SAAS、Web服务等领域，其中以服务网格范围最广，最为复杂；在这些面向服务计算的领域例如服务网格领域，都存在一个亟待解决的问题，即在用户需求，网格环境，和服务组件本身动态变化的情况下，如何根据需求和环境的动态变化来动态重构所建立的应用，以避免因僵硬的应用结构不具有自适应能力，而造成应用的中断、交付时间的严重推迟或者其他严重的质量问题。 这一问题在服务网格领域也称作虚拟组织的动态管理，是支持网格系统对环境高度的适应能力的关键问题之一。在自主计算领域和Agent领域也存在类似的问题，称为运行时重设计和计算系统自我管理。针对这一问题，有不少学者进行了研究相关研究，进行了论证和分析，但是没有人提出在用户需求、环境等动态变化的情况下对面向服务计算的应用的结构进行自适应的解决方案。本文的目的就是在研究服务网格的动态重构机制的基础上，构建动态重构模型，开发一系列动态重构算法和技术，该技术经修改可应用到其他面向服务计算的领域，从而使得在用户需求和环境等动态变化的情况下，通过动态重构让面向服务计算的应用可以提供连续一致的服务。 本文的研究工作主要包括以下4个方面： 1提出支持动态重构的服务组件DRC模型：本文通过分析动态重构对服务组件的需求，对可重构组件进行建模；使用ASM（抽象状态机）在接口级别分析可重构组件的行为，分析支持动态重构的服务组件应该具有的性质，提供的外部接口等，提出了可动态重构的服务组件模型DRC，使得网格服务组件支持动态重构。 2提出服务网格动态重构模型DRGM:本文基于服务网格体系结构，提出动态重构网格模型DRGM；并使用ASM对其进行建模，对模型中涉及动态重构的关键功能模块实体的行为规则进行定义；设计了实现动态重构功能的实现框架，给出动态重构的过程和方法；构建了动态重构规则库。 3提出动态重构算法DRA，基于DRGM模型与重构实现框架，提出动态重构算法；在重构过程中，重构粒度为服务组件级别，面向分布在网络上的众多的服务实体；该算法主要对处理重构事件，重构事件包含：组件的动态加入，组件替换，组件撤离以及应用迁移等。 4模型分析及原型设计 在对网格动态重构功能进行建模的基础上，分析保证动态重构服务网格系统如何保证网格应用的一致性、可靠性等。本文以青岛市科技计划基金项目DACSC为研究应用背景，基于WSRF建立可重构的网格服务，实现了一个可以动态重构的网格应用原型；通过试验，网格原型DACSC系统可以正确处理服务组件产生的重构事件，与不具有动态重构功能的网格系统相比，较大程度上保证服务组合应用的服务一致性和可靠性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文研究背景

1.2问题提出

1.3论文研究的意义

1.4论文的主要内容

1.5本文主要贡献

1.6本文结构安排

第二章相关研究回顾

2.1网格动态重构研究现状

2.1.1网格领域研究现状

2.1.2 Agent领域研究现状

2.1.3硬件方面FPGA研究现状

2.2服务组合领域研究现状

2.3重构系统的分类

2.4本章小结

第三章相关理论综述及本文应用分析

3.1服务网格

3.1.1网格的简介

3.1.2 Web服务技术

3.1.3开放服务网格体系结构

3.1.4网格服务

3.2 ASM简介

3.2.1 ASM

3.2.2 ASML

3.3小结

第四章可重构服务组件研究与设计

4.1服务组件

4.1.1传统组件

4.1.2服务组件

4.2网格服务组件

4.2.1可重构服务组件DRC模型

4.2.2可重构服务组件原型构建

4.3小结

第五章基于OGSA的动态重构模型DRGM

5.1动态重构网格定义和基本性质

5.1.1动态重构服务网格基本概念与定义

5.1.2动态重构网格基本性质

5.2基于OGSA的动态重构网格模型

5.2.1基于OGSA的动态重构网格模型

5.3动态重构模块功能设计

5.3.1动态重构流程

5.3.2重构相关实体描述

5.3.3支持动态重构的算法GSLA

5.3.4网格动态重构算法DRA描述

5.3.5网格动态重构算法语义测试

5.4.模型和算法分析

5.4.1模型性质分析

5.4.2算法分析

5.5小结

第六章动态重构在原型系统DACSC中的应用

6.1应用定制与服务组合DACSC系统描述

6.2动态重构模块实现策略

6.2.1动态重构模块内部模块

6.2.2动态重构模块执行过程

6.3原型系统实现与测试

6.3.1开发工具与运行环境

6.3.2系统测试

6.4本章小结

第七章总结与展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢