面向服務(wù)架構(gòu)下的實(shí)時決策支持系統(tǒng)研究

[摘要] 本文分析了虛擬企業(yè)中實(shí)時決策的特殊性要求和特點(diǎn)，以面向服務(wù)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)共享環(huán)境為背景，研究了以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的形式提供決策支持功能，以及如何依靠網(wǎng)格計(jì)算的原理有效地管理、分享及協(xié)調(diào)整合眾多的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)動態(tài)快速構(gòu)建具有彈性的決策支持系統(tǒng)，從而穩(wěn)定、高效地解決分布式群決策問題。最后探討了面向服務(wù)架構(gòu)下的實(shí)時決策支持系統(tǒng)的評價因素，為系統(tǒng)的綜合效果評價建立了基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞] 面向服務(wù)架構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 實(shí)時決策支持系統(tǒng) 網(wǎng)格計(jì)算 虛擬企業(yè)

一、引言

隨著管理的逐步深入，企業(yè)將依靠大量的決策活動來實(shí)現(xiàn)主動管理。當(dāng)前決策問題的研究大量集中在相對確定環(huán)境下的決策問題研究。在相對確定的環(huán)境下，決策問題大多是例行性決策，允許的決策時間長，其研究重點(diǎn)主要是，在信息較為穩(wěn)定和統(tǒng)一情況下改進(jìn)決策方法，以提高決策的群體性和智能性，而對決策的實(shí)時性則較少涉及。相對于傳統(tǒng)決策，實(shí)時決策的環(huán)境是復(fù)雜的、變化的，必須充分考慮時間和效率因素。其特點(diǎn)主要有：決策系統(tǒng)開放，信息動態(tài)，實(shí)時流入決策各個步驟；決策評價目標(biāo)實(shí)時，造成決策效果不易把握；要求決策時間短，用盡可能快的速度跟隨環(huán)境變化以保障決策本身效果；由于信息動態(tài)，決策過程易出現(xiàn)跳項(xiàng)、回溯和糾錯;由于決策信息的豐富和動態(tài)，以及決策時間短，決策者往往憑直覺做出決策。

在實(shí)現(xiàn)技術(shù)方面，實(shí)時化的資源共享技術(shù)的發(fā)展為分布式環(huán)境下的實(shí)時群體決策提供了基礎(chǔ)。這項(xiàng)以SOAP、WSDL 及UDDI技術(shù)為基礎(chǔ)的架構(gòu)，其本質(zhì)是以基于XML的信息傳遞為溝通平臺，它有效解決了分布式異質(zhì)環(huán)境的整合問題，且由于技術(shù)門坎相對以往的整合策略低，因此成為Internet上最可行的整合機(jī)制。計(jì)算模式轉(zhuǎn)為松耦合、動態(tài)集成的分布式計(jì)算方向?；诖耍疚奶岢雒嫦蚍?wù)的決策系統(tǒng)SODSS（Service Oriented Decision Support System），該系統(tǒng)支持通過web門戶提交、確認(rèn)決策任務(wù)，利用Agent實(shí)時尋找分布在網(wǎng)絡(luò)上的web service，將其啟動、運(yùn)行在網(wǎng)格管理的計(jì)算資源上，快速構(gòu)建所需的決策支持系統(tǒng)，滿足了虛擬企業(yè)對實(shí)時決策的要求。

二、相關(guān)概念

1.面向服務(wù)架構(gòu)（Service Oriented Architecture）

可以說是系統(tǒng)開發(fā)的下一個潮流，面向服務(wù)的基礎(chǔ)模型是由長期軟件開發(fā)所累積的知識而來。簡單來說，面向服務(wù)允許軟件組件存在于任何可以連接至因特網(wǎng)的資源上，任何人都能夠建立、聯(lián)系、使用此軟件組件。在此面向服務(wù)的架構(gòu)下，任何分布式服務(wù)的應(yīng)用程序可以不需要知道其他服務(wù)應(yīng)用程序所在何處就能夠互相溝通。使用面向服務(wù)的好處在于:(1)能夠使投資回報(bào)率更高;(2)程序代碼可流動;(3)單一組件的作法在偵錯時更容易;(4)更容易維護(hù)軟件元件;(5)有利于軟件再利用;(6)容易取得等。面向服務(wù)架構(gòu)的基本元素可用圖1表示：

當(dāng)前的主要網(wǎng)絡(luò)服務(wù)形式包括application service provider(ASP)、storage service provider(SSP)等。

2.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（web service）

根據(jù)W3C的明確定義，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（Web Services）是一種可以用URI 來辨識的應(yīng)用程序，此應(yīng)用程序的接口與聯(lián)系方式是以XML 來定義及描述的。根據(jù)這種定義方式，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能夠被其他的代理程序所發(fā)現(xiàn)引用，并經(jīng)由因特網(wǎng)的通訊協(xié)議傳送XML 格式的信息來觸發(fā)。

根據(jù)上述面向服務(wù)架構(gòu)而發(fā)展出的技術(shù)層面則為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的三大要素：SOAP（Simple Object Access Protocol）、WSDL（Web Services Description Language ） 以及UDDI （ Universal Description Discovery Integration），簡單來說，SOAP 為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的傳輸協(xié)議，WSDL 為描述服務(wù)的語言，UDDI則是服務(wù)的注冊中心。

3.網(wǎng)格計(jì)算（Grid computing）

網(wǎng)格計(jì)算模型采用新型技術(shù)通過高速網(wǎng)絡(luò)連接并集成地理上分布的、異構(gòu)的各種高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、大型數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、數(shù)字化儀器設(shè)備和控制系統(tǒng)等各種資源為一體，實(shí)現(xiàn)跨地域的、分布式的高性能聯(lián)合、協(xié)同計(jì)算，為用戶提供一體化的高性能計(jì)算服務(wù)、信息處理服務(wù)和決策支持服務(wù)，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)上資源的綜合效能。網(wǎng)格技術(shù)具有下列優(yōu)勢：

Grid提供一個單一的、安全的、具有訪問大規(guī)模計(jì)算、數(shù)據(jù)和儀器設(shè)備等橫跨多個組織的資源的能力;Grid對網(wǎng)絡(luò)增加了許多新的協(xié)議和服務(wù)，是下一代Internet技術(shù)。

傳統(tǒng)因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)硬件的連通， Web實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)頁的連通，而網(wǎng)格試圖實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上所有資源的全面連通，包括計(jì)算資源、存儲資源、通信資源、軟件資源、信息資源、知識資源等等。

Grid建立一種新的計(jì)算模式，突破傳統(tǒng)的串并行運(yùn)算的概念，建立一種多維的管理域，是對性能、可靠性、人機(jī)關(guān)系等建立一種新的判斷準(zhǔn)則。

Grid的新意不僅是網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字計(jì)算，而是強(qiáng)調(diào)了傳感器的聯(lián)網(wǎng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的聯(lián)網(wǎng)，是更高層次上的協(xié)同處理。

對于網(wǎng)格研究多年的Foster 曾說過，網(wǎng)格將是一個徹底改變思考，以及運(yùn)算的基礎(chǔ)建設(shè)，一個網(wǎng)格能夠連接多重地域或國家的運(yùn)算網(wǎng)格繼而創(chuàng)造出全球性的網(wǎng)格資源。

三、基于代理機(jī)制的grid與web service結(jié)合的實(shí)時決策支持系統(tǒng)構(gòu)架

1.面向服務(wù)架構(gòu)的實(shí)時決策系統(tǒng)與傳統(tǒng)決策系統(tǒng)比較

傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)中不同系統(tǒng)組件的協(xié)作是建立在相對脆弱的耦合關(guān)系基礎(chǔ)上的，大部分系統(tǒng)包括面向Web的系統(tǒng)，都是高度耦合應(yīng)用或子系統(tǒng)。這種應(yīng)用對系統(tǒng)的變化十分敏感，任何一個子系統(tǒng)輸出的變化都常常導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰。Web Services 系統(tǒng)弱化了系統(tǒng)的耦合性并提高了系統(tǒng)的動態(tài)綁定能力，系統(tǒng)中所有的組件都是服務(wù)，這些組件封裝其操作并向網(wǎng)絡(luò)上的其他協(xié)作組件公布其消息調(diào)用API。構(gòu)造一個應(yīng)用只需要通過服務(wù)查找機(jī)制找到需要的服務(wù)并將這些服務(wù)重新組合。因此，Web Services 提供了一種新的面向服務(wù)的構(gòu)造方法，構(gòu)造應(yīng)用只是發(fā)現(xiàn)并重組可用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，即應(yīng)用實(shí)時集成（just - in - time integration of application）。因此，不僅可以通過Web Services 獲得服務(wù)，而且可以通過Web Services獲得由更多Web Services協(xié)調(diào)運(yùn)作所提供的更高級的服務(wù)。

2.面向服務(wù)架構(gòu)的概念模型

面向服務(wù)架構(gòu)的概念模型如圖2所示：

其中：用戶接口主要以web方式提供GUI與用戶進(jìn)行交互，支持用戶輸入決策任務(wù)。

網(wǎng)格資源管理為整個系統(tǒng)提供可用資源，這些資源主要是與web service相對應(yīng)的硬件計(jì)算資源。

web service部署在網(wǎng)絡(luò)中，將被系統(tǒng)根據(jù)具體問題進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、組合、調(diào)用。

中央控制：主要是以Agent為主的智能管理，支持對web service的管理、grid資源管理、web service 與資源的對應(yīng)、執(zhí)行，以及決策系統(tǒng)構(gòu)建的流程控制。

3.基于代理機(jī)制的grid與web service結(jié)合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

基于代理技術(shù)的網(wǎng)格與web service的融合模型提供了對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的搜索、網(wǎng)絡(luò)資源的選擇、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)資源上的部署、集成、執(zhí)行管理幾個階段的支持，對如圖3所示:系統(tǒng)主要包括以下功能：

(1)決策問題分解：通過用戶接口接受決策問題，Agent負(fù)責(zé)將決策問題分解為一系列單獨(dú)的子任務(wù)列表，方便子任務(wù)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在語義上的對應(yīng)和匹配，為服務(wù)定位和資源定位建立條件。

(2)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的發(fā)現(xiàn)和搜索：主要通過系統(tǒng)中的服務(wù)搜索Agent來實(shí)現(xiàn)，Agent根據(jù)子任務(wù)的要求，依靠服務(wù)描述信息查詢UDDI來尋找和綁定、調(diào)用合適的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

(3)資源發(fā)現(xiàn)：資源是可以在一段時間內(nèi)使用的可更新或不可更新的東西。它們的所有者可能向其他使用資源的人收費(fèi)，共享，或獨(dú)占。

(4)資源調(diào)度和服務(wù)部署：為了完成用戶提交的決策任務(wù)和滿足web service的應(yīng)用要求，把網(wǎng)格中所有可用資源（計(jì)算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源）進(jìn)行匹配，找到最好最合理的資源分配方式和資源調(diào)度策略。

網(wǎng)格運(yùn)算在缺乏標(biāo)準(zhǔn)和整合技術(shù)時，只能整合同平臺架構(gòu)的computer；而web service的特性是處理異構(gòu)平臺的整合。因此在SODSS中，通過具有整合異地資源的網(wǎng)格運(yùn)算與具有整合異質(zhì)性系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)互相結(jié)合，使決策系統(tǒng)的實(shí)時性和動態(tài)性得到了提高。其中的智能化管理工作將主要依靠Agent來完成， Agent之間的協(xié)作關(guān)系如圖4所示：

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