迁移工作流系统中资源配置优化研究

摘要

迁移工作流(migrating workflow)是近年来工作流管理研究的一个新方向。基于移动计算范型的迁移工作流系统包括工作流引擎，迁移实例和工作位置三个要素。工作流引擎完成工作流过程定义，迁移实例生成和多迁移实例协调等工作；迁移实例迁移到工作位置完成所携带的任务；工作位置包括停靠站服务器及其管理的工作机网络，为迁移实例提供资源和服务支持。迁移工作流的执行简单的说就是迁移实例在各工作位置执行所携带的任务，任务完成流程结束。 迁移工作流活动是迁移实例任务在停靠站的具体执行，每个工作流活动通过工作流管理系统由停靠站调度相关工作机资源执行。停靠站是一组资源及其能力组合的抽象，为迁移实例活动提供服务。根据应用领域的不同，资源可以是人力资源、设备仪器资源、应用程序和网络资源等。本文给出了活动和资源模型，建立了活动与资源的映射关系，设计了计算资源配置对活动执行时间影响的方法。 衡量一个工作流性能优劣最主要的因素之一是迁移实例完成任务的时间是否满足客户需要的截至日期。如果迁移实例的旅行时间超过了截至日期，迁移工作流系统就需要加入补偿活动和人工干预等，从而导致额外的花销和系统资源的浪费，降低系统的性能。因此，资源的合理配置是保证工作流顺畅运行的必要条件，也是提高资源利用率的前提。 另外，资源的合理配置工作必须基于迁移过程结构的正确性。本文定义了迁移过程中的四种结构：顺序，分支，选择，循环等结构。迁移实例为了完成复杂任务的要求，需要在停靠站进行自身复制，然后分支/循环/选择地分开执行这些任务。针对迁移实例的这些分叉分别给出了实例的执行时间，对于这些分叉路径中执行时间最长的路径即关键路径，在资源成本约束下，为之提供最合理的资源配置。 本文首先给出工作流活动网和资源的定义，分析了迁移实例迁移过程中的顺序，并行，选择，循环四种结构关系。求出工作流网的关键路径，给出关键活动的平均执行时间，然后把停靠站为迁移实例活动配置工作机资源的问题转化为背包问题，并利用Pisinger算法求解，为迁移工作流活动合理的配置了资源，最后验证了使用该算法解决迁移工作流系统中资源配置问题的有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景及意义

1.2课题的研究现状

1.3论文创新点

1.4本文的组织结构

第2章迁移工作流管理系统

2.1工作流技术基础

2.1.1工作流的基本概念

2.1.2工作流管理系统的定义和分类

2.1.3工作流建模方法

2.1.4工作流技术的现状和发展趋势

2.2移动计算技术基础

2.2.1移动计算的基本概念

2.2.2移动Agent系统组成

2.2.3移动agent的迁移机制

2.3迁移工作流系统框架

2.3.1迁移工作流的定义

2.3.2迁移工作流系统组成

2.4迁移实例

2.4.1迁移实例的定义

2.4.2迁移实例的迁移及生命周期

2.4.3迁移实例的管理

2.4.4安全问题

2.5迁移工作流管理引擎

2.6工作位置

2.6.1工作位置的定义

2.6.2停靠站服务器的体系结构

2.6.3停靠站服务器与工作流引擎和其他停靠站服务器的关系

2.6.4停靠站服务器对后台网络的管理

2.7本章小结

第3章活动与资源模型

3.1迁移工作流网中的活动模型

3.2迁移工作流系统中的资源模型

3.2.1资源发现

3.2.2资源优化

3.3资源配置优化问题的几种算法

3.3.1随机搜索算法

3.3.2 Pisinger算法

3.4本章小结

第4章成本约束下的资源配置方法

4.1迁移工作流业务流程定义

4.2关键路径上执行的时间的计算

4.3基于Pisinger算法的求解模型

4.4本章小结

第5章算法举例及性能分析

5.1算法举例

5.2算法性能分析

第6章结束语

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

在读期间参与科研项目情况