一种面向网络服务协同的自组织、自适应和自演化方法与流程

本发明涉及是网络协同自适应和自演化技术领域，尤其涉及一种跨管理域服务协同的面向网络服务协同的自组织、自适应和自演化方法。

背景技术

目前关于自适应和自演化的技术研究聚焦于大规模mases的抽象理论和群体(集体)智能；然而，由自私的异构agents动态组建的小规模mases(以后简称小规模mases)，最有实用价值，并有大规模部署的潜力，针对mases的研究很少，更未见到有实用价值的系统化实现技术被报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供服务契约履行情境驱动的自适应和自演化方法，支持服务协同以及基于服务协同的vos的自适应和自演化，以改变服务协同的维护依赖大量人工干预的现状，以及改变小规模mases的自维护自动化程度不足的技术。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种面向网络服务协同的自组织、自适应和自演化方法，包括：

s1，建立服务契约履行情境；

s2，建立服务契约的联合遵守；

s3，建立s1、s2以及处置异常情境机制的3相控制循环过程；

s4，建立本地业务流程的柔性调度机制；

s5，基于s1-s4实现服务协同以及基于服务协同的虚拟组织的自适应和自演化机制。

优选地，所述服务契约履行为一个过程t，该过程的输入为契约履行协议cppi和当前服务契约履行情境状态cpesi，

cpesi+1＝t(cppi,cpesi)

cpe＝<cpes0,cpes1,…,cpesn,…>

其中，服务契约履行情境cpe由cpesi序列构成；

一个契约履行过程中出现的后验状态序列构成该服务契约履行情境，一个vo运行过程中，会涉及到多条服务契约履行协议，相应地，存在多个服务契约履行情境，这多个服务契约履行情景联合构成此vo的协同情境。

优选地，所述服务契约的联合遵守jom包括：管理契约履行过程gp和监视服务契约履行情境mpe，

cppi+1＝gp(cpe,cppi,mpe)

gp是一个过程，它根据当前的服务服务契约履行情境选择恰当的服务契约履行协议执行，并在新的服务契约情境状态基础上，选择下一步要执行的服务契约履行协议；

exceptiontrigger＝mpe(cpesi,cppi)

监视服务契约履行情境mpe是一个过程，它将当前cppi被执行后所得到的服务契约履行情境状态cpesi+1与中对cppi后续状态的描述相比对，如果二者吻合，则正常执行，如果不吻合，则触发异常情境处理函数exceptiontrigger。

优选地，所述s1、s2以及处置异常情境机制的3相控制循环过程tricl由情境异常分析excpenvanl、协同修改规划cfp和修改计划执行fpp构成:

tricl＝excpenvanl×cfp×fpp

excpenvanl＝polcyinterpretating(excpenvi,excpenvpol)

cfp＝polcyinterpretating(cfpi,cfppol)

fpp＝polcyinterpretating(fppi,fpppol)

polcyinterpretating(arg1,arg2)为规则解释执行器，arg1为当前状态，arg2为针对arg1设置的处理规则；polcyinterpretating执行arg2，并以arg1作为执行arg2的参数，调用恰当的本地功能函数fx；excpenvanl以异常的服务契约履行情境excpenvi，和用于分析异常的管理策略excpenvpol为输入，发现情境异常出现的原因、特点和影响，并由此确定处理情境异常的原则cfppol，并触发协同修改规划cfp过程；cfp根据cfppol以及当前的状态，确定出现异常的服务推迟规划方案fpppol，包括：哪些服务需推迟，推迟多少时间、服务提供者的更换、当前复合任务调度计划的更换，并触发fpp过程，fpp为本地底层功能，负责具体地执行fpppol。

优选地，所述本地业务流程lbp为一个通过服务协同来完成本地业务目标的调度计划；本地业务流程的柔性调度为一个函数flbps；本地业务流程lbp的有效调用时间起点为starttimei，有效调用截至时间终点为endtimei，当前待调度任务队列为taskque＝<lbp1,lbp2,…,lbpi,…,>，则对于flbps(taskque)而言，对于任意一个lbpi∈taskque，有

starttimei<starttimei+1<endtimei-α<endtimei+1-β

其中，α、β为可调时间参数。

优选地，所述基于s1-s4实现服务协同以及基于服务协同的虚拟组织(vos)的自适应和自演化机制包括自适应sadp和自演化sevl函数。

优选地，所述自适应sadp包括：

自适应步骤一：

sadp_1：

multpconpspol＝sadp_1(excpenvi)

异常的服务契约情境状态excpenvi会自动激活sadp_1，sadp_1基于excpenvi，产生用于自适应调整的政策组multpconpspol；

自适应步骤二：

sadp_2：excpenvanl

excpenvanl＝polcyinterpretating(excpenvi,excpenvpol)

启动情境异常分析excpenvanl，分析并确定异常出现的原因、特点和影响，并由此产生处理情境异常的政策cfppol，cfppol描述了补偿规范、推迟服务调用的时间需求；

自适应步骤三：

sadp_3：服务协作方以sadp_1和sadp_2中产生的multpconpspol和cfppol为输入，产生将被执行的政策组pol4sadap；

自适应步骤四：

sadp_4：如果sadp_3的pol4sadap中不存在推迟服务调用的需求，则发生异常的网络服务提供方执行pol4sadap；如果sadp_3的pol4sadap中存在推迟服务调用的需求，启动cfp；cfp首先估算服务调用推迟的时间长度，然后产生fpppol，包含哪些外来服务需推迟，并将推迟的时间长度分配到这些外来服务；

sadp_5：

如果sadp_4产生了fpppol，则激活权利要求4中的fpp，

1、与涉及的服务提供者协商服务提供的推迟；

2、一旦关于服务提供推迟的协商成功完成，修改相应的服务供需契约；

3、服务消费方执行sadp_3中产生的pol4sadap，并继续按原有流程执行下去。

优选地，所述自演化sevl包括：如果sadp_4或sadp_5执行失败，则系统进入sevl函数过程，执行如下步骤：

sevl_1：服务消费方提出撤销并执行撤销中sadp_3产生的pol4sadap，并作后继处理；

sevl_2：更新cfppol中服务提供者列表，并激活cfp过程，更换服务提供者，同时产生新的fpppol；

sevl_3：激活fpp过程，按照fpppol执行：通过协商选定新的服务提供者并签署服务供需契约，与后继服务的提供者协商服务提供的推迟；

sevl_4：若fpp执行成功，则启动新签署服务供需契约的执行，并按本地业务流程lbp恢复vo的运行；

sevl_5：若fpp执行不成功：找不到新的服务提供者，或推迟后继服务的协商不成功，则服务消费者更新本地业务流程(若存在后备的本地业务流程)：撤销当前采用的本地业务流程，取用后备的本地业务流程；

sevl_6：若业务流程的更新成功，vo演化成功，按后备业务流程重启vo的执行；否则，vo运行失败，解散vo，并作必要的后继处理。

附图说明

图1是服务契约履行情境驱动的协同自适应和自演化总体工作流程；

图2是策略驱动的3相控制循环；

图3是实现某个假设目标的2个本地业务流程；

图4是关于服务供应的时间参数之间的关系；

图5是vo自适应和自演化。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

1)服务契约履行情境

服务契约履行情境是开展服务协同过程的基础，不仅支持协同过程自适应和自演化的实现，也支撑了vo的运行。服务契约履行情境随契约履行协议中规范的执行不断变化，并反过来驱动新规范的不断执行。

服务契约履行情境的建立依赖面向当前业务服务的供需契约，其由3部分构成：

(1.1)服务协同的基本信息——包括签约双方的标识、各自承担的业务处置角色(在服务供、需协同中扮演的具体角色)、契约的有效期、服务内容(操作或产品项目、价格、数量、以及相关的说明)、付款方式等。

(1.2)qos(服务质量)保证——包括定义质量参数和它们的测量，并设定基于这些定义的服务级目标slos(servicelevelobjectives)。

(1.3)契约履行协议——表示为契约履行规范的半序集，每个规范描述服务供需双方在展开服务协同时承担的义务或享有的权利，包括激活条件、规范执行的截止期、规范执行的后验条件，以及规范激活时驱动的处理活动(操作)。

正是契约履行协议支持了服务契约履行情境的建立，而服务协同的基本信息和qos保证则给规范的定义提供了基础信息。服务契约履行情境以如下方式建立：

(1.4)契约履行规范执行后产生的协同状态描述称为后验状态，正是契约履行过程中出现的后验状态序列构成了该契约的履行情境。

(1.5)vo运行过程中所有服务供需契约的履行情境联合构成此vo的协同情境。

(1.6)契约履行的情境异常则意指后验状态不满足规范的后验条件或规范未在截止时间前完成其驱动的协同活动。正是异常情境驱动了服务协同和基于服务协同的vos的自适应和自演化。

(2)契约的联合遵守

服务协同的开展是协同伙伴(服务供、需方)对于服务供需契约的联合遵守过程。只要任何一方违反服务供需契约中包含的某个规范，就会导致服务契约履行情境的异常，并由此导致异常的自适应和自演化处理(。

契约的联合遵守技术由服务契约履行情境驱动。2个宏观协同行为规范(它们制定于agent社区的社交促进型e-机构)成为实现该技术的基础：

(2.1)服务提供方和需求方都由义务遵守制定于契约履行协议的规范，供需双方有义务相互报告各自执行的契约履行规范的后验状态。

(2.2)社交促进型e-机构制定了统一的“报告接收”服务，并将其配置于服务供需方，使得后验状态的通报能以规范的方式进行。

该技术执行2个主要功能：管理契约履行过程和监视服务契约履行情境。

(2.3)正是契约履行规范后验状态的相互报告，使得服务供需双方都能及时和始终拥有对于协同状态的完整观察。

(2.4)建立在完整观察基础上的后验状态自检和互检，能够确保契约履行协议的紧凑执行和异常情境的及时发现，进而提高了服务协同的可靠性和鲁棒性。

(3)处置异常情境的3相控制循环

服务协同过程中，一旦某个协同活动违反了服务供需契约包含的相应规范，就会产生服务契约履行情境异常，并进入处置异常情境的3相控制循环。

3相控制循环分3个循序渐进的步骤：情境异常分析、协同修改规划和修改计划执行，控制对于异常情境的处置(图2)。所有处置都由相应的agent管理策略来驱动。

(3.1)情境异常分析——分析工作由分析策略来驱动。一旦出现违约(违反某契约履行规范)事件，相应的分析策略触发(激活)，用于分析违约的原因、特点和影响。指示违约事件的情境异常(异常的后验状态)往往会激活多个补偿规范，以供利益受损方(这里聚焦于使服务消费方受损的违约事件)选择。选择依据多种因素的综合分析：后验条件(期望后验状态满足的条件)、当前契约履行的总体情况、vo包含的多个服务协同的进展情况、vo发起者的业务目标、应用域知识等。异常分析的结果成为处置违约的原则，用于驱动协同修改的规划。

(3.2)协同修改规划——该相触发(激活)规划策略来产生相应的协同修改计划，以消除异常的负面影响或减低影响到最小程度。协同修改的程度依赖补偿规范执行的影响、后备服务提供者的存在、当前本地业务流程的结构等，可以划分为以下几种类型：推迟提供当前和后继服务的时间、更换服务提供者、更换本地业务流程、撤销当前vo。基于规划策略，不同程度的修改计划被建立，使得协同的适应和演化展示出较好的柔性和伸缩性。

(3.3)修改计划执行——该相旨在应用执行策略去细化规划相建立的修改计划。例如，修改计划仅指示更新一个业务服务的提供者，而选定新的服务提供者的活动，包括请求中介推荐、进行协商、以及与新的服务提供者签约等，都要由执行策略来驱动。

(4)本地业务流程的柔性调度

为提升本地业务流程和vo的存活性，本发明开发了本地业务流程的柔性调度技术来减少因外来服务的提供(及其约束该协同活动的规范的执行)超时(超过规范指定的截止期)而导致的服务契约履行情境异常。

本地业务流程制定为实现本地目标(任务)的agent活动调度计划。图3例示了为实现数据挖掘的某个假设目标而制定的2个本地业务流程(lbps,localbusinessprocesses)。该过程中的每个活动都通过调用一个外部业务服务来完成。尽管存在调用本地服务来完成的活动，但它们不显示于图3。

由于通过internet提供的外来服务具有分布性和不确定性，将pmrp^bs(应用域指定的调用业务服务bs时允许的最大应答时间)直接作为服务供应的有效期限ap^bs，显然是不合理的。为给违约事件的处置留下足够的时间，应该让ap^bs足够大，即pmrp^bs只占ap^bs的一小部分。令服务bs的可用启动期限asp^bs＝ap^bs－pmrp^bs，意指只要在asp^bs内调用外来服务bs，就可指望服务调用能在ap^bs内完成(返回应答结果)。

实现柔性调度的步骤如下：

(4.1)将当前本地业务流程lbp设定的有效期限分配给各个外来服务(按与pmrp^bs成比例的方式)。

(4.2)对于每个外来服务bs，向右移动ap^next-bs的左部端点，使得新的ap^next-bs＝ml^next-bs+ap^next-bs,并取得bs提供者的赞同(通过协同协商)。这里，ap^next-bs指示next-bs(后继业务服务)的有效期限，ml^next-bs指示向左移动的时间间隔，且0<ml^next-bs<＝asp^bs。显然，ml^next-bs指示了ap^bs和newap^next-bs之间的重叠部分(图4)。

(4.3)令eap^bs指示扩展的bs有效期限，并定义eap^bs＝asp^next-bs。

(4.4)在lbp执行过程中，若bs的提供不能在asp^bs内启动(由于情境异常的出现)，作为vo管理者的agent仍然可以在(asp^bs+eap^bs)内调用bs，且不妨碍next-bs的正常提供(由于pmrp^next-bs的保留)。

调度的柔性(灵活性)体现在以下3个方面：

(4.5)时序上相继提供的服务间有效期限的重叠有助于大幅度缩减正常情境下lbp的执行时间；尤其在ml^next-bs＝asp^bs时，服务bs和next-bs提供间的间隔时间可以刚好消除。

(4.6)ap^bs(>pmrp^bs)和eap^bs的设置，使作为vo管理者的agent能够有足够的时间处置情境异常，同时又不影响next-bs的正常供应。

(4.7)当服务bs的提供不能在(asp^bs+eap^bs)内完成时，bs的提供只能推迟；但由于ap^bs(>pmrp^bs)和eap^bs的设置，仅少数后继服务受到影响。

(5)vo自适应和自演化

下面补充说明vo自适应和自演化的关系和差别。

本发明将vo自适应和自演化视为维护vo的手段，使其在面临协同异常时仍能实现其组建时动态建立的目标(完成vo发起者提出的某个任务)(图5)。这种维护划分为2个阶段：自适应和自演化。2阶段的主要差别在于vo变化的程度：前者不改变vo的构成，而后者则要求更换vo的某些成员，甚至更换实现vo目标的lbp。vo应对情境异常的维护工作总是从自适应开始，仅在自适应无法奏效时才进入自演化阶段。

vo自适应阶段依靠2个关键技术：lbp的柔性调度和服务供需契约履行协议中补偿规范的配置。尽管存在种种领域特别的情境异常，处置它们的方式是相同的：

(5.1)激活多个补偿规范，建立从中作选取的请求(冲突消解请求)，以该请求作为事件激活相应的管理策略，

(5.2)然后由此策略驱动3相控制循环(循环中的分析相)。

(5.3)策略驱动、柔性调度和契约履行协议中补偿规范的配置，不仅提高了消除异常情境的可能性，也促进了当前lbp面临情境异常时的存活性。

(5.4)由于不改变vo成员和lbp，使vo能够敏捷应对协同异常的出现。

若服务契约履行情境的异常无法在自适应阶段应对，则vo的维护进入自演化阶段。由于情境异常分析已在自适应阶段完成，3相控制循环中仅仅后2相：协同修改规划和修改计划执行，需要加以执行。