面向服務架構下的實時決策支持系統研究

[摘要] 本文分析了虛擬企業中實時決策的特殊性要求和特點，以面向服務架構的網絡共享環境為背景，研究了以網絡服務的形式提供決策支持功能，以及如何依靠網格計算的原理有效地管理、分享及協調整合眾多的網絡服務，實現動態快速構建具有彈性的決策支持系統，從而穩定、高效地解決分布式群決策問題。最后探討了面向服務架構下的實時決策支持系統的評價因素，為系統的綜合效果評價建立了基礎。

[關鍵詞] 面向服務架構 網絡服務 實時決策支持系統 網格計算 虛擬企業

一、引言

隨著管理的逐步深入，企業將依靠大量的決策活動來實現主動管理。當前決策問題的研究大量集中在相對確定環境下的決策問題研究。在相對確定的環境下，決策問題大多是例行性決策，允許的決策時間長，其研究重點主要是，在信息較為穩定和統一情況下改進決策方法，以提高決策的群體性和智能性，而對決策的實時性則較少涉及。相對于傳統決策，實時決策的環境是復雜的、變化的，必須充分考慮時間和效率因素。其特點主要有：決策系統開放，信息動態，實時流入決策各個步驟；決策評價目標實時，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境變化以保障決策本身效果；由于信息動態，決策過程易出現跳項、回溯和糾錯;由于決策信息的豐富和動態，以及決策時間短，決策者往往憑直覺做出決策。

在實現技術方面，實時化的資源共享技術的發展為分布式環境下的實時群體決策提供了基礎。這項以SOAP、WSDL 及UDDI技術為基礎的架構，其本質是以基于XML的信息傳遞為溝通平臺，它有效解決了分布式異質環境的整合問題，且由于技術門坎相對以往的整合策略低，因此成為Internet上最可行的整合機制。計算模式轉為松耦合、動態集成的分布式計算方向?；诖?，本文提出面向服務的決策系統SODSS（Service Oriented Decision Support System），該系統支持通過web門戶提交、確認決策任務，利用Agent實時尋找分布在網絡上的web service，將其啟動、運行在網格管理的計算資源上，快速構建所需的決策支持系統，滿足了虛擬企業對實時決策的要求。

二、相關概念

1.面向服務架構（Service Oriented Architecture）

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

當前的主要網絡服務形式包括application service provider(ASP)、storage service provider(SSP)等。

2.網絡服務（web service）

根據W3C的明確定義，網絡服務（Web Services）是一種可以用URI 來辨識的應用程序，此應用程序的接口與聯系方式是以XML 來定義及描述的。根據這種定義方式，網絡服務能夠被其他的代理程序所發現引用，并經由因特網的通訊協議傳送XML 格式的信息來觸發。

根據上述面向服務架構而發展出的技術層面則為網絡服務的三大要素：SOAP（Simple Object Access Protocol）、WSDL（Web Services Description Language ） 以及UDDI （ Universal Description Discovery Integration），簡單來說，SOAP 為網絡服務的傳輸協議，WSDL 為描述服務的語言，UDDI則是服務的注冊中心。

3.網格計算（Grid computing）

網格計算模型采用新型技術通過高速網絡連接并集成地理上分布的、異構的各種高性能計算機系統、軟件系統、大型數據存儲系統、數字化儀器設備和控制系統等各種資源為一體，實現跨地域的、分布式的高性能聯合、協同計算，為用戶提供一體化的高性能計算服務、信息處理服務和決策支持服務，發揮網絡上資源的綜合效能。網格技術具有下列優勢：

Grid提供一個單一的、安全的、具有訪問大規模計算、數據和儀器設備等橫跨多個組織的資源的能力;Grid對網絡增加了許多新的協議和服務，是下一代Internet技術。

傳統因特網實現了計算機硬件的連通， Web實現了網頁的連通，而網格試圖實現互聯網上所有資源的全面連通，包括計算資源、存儲資源、通信資源、軟件資源、信息資源、知識資源等等。

Grid建立一種新的計算模式，突破傳統的串并行運算的概念，建立一種多維的管理域，是對性能、可靠性、人機關系等建立一種新的判斷準則。

Grid的新意不僅是網絡化的數字計算，而是強調了傳感器的聯網、執行機構的聯網，是更高層次上的協同處理。

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

三、基于代理機制的grid與web service結合的實時決策支持系統構架

1.面向服務架構的實時決策系統與傳統決策系統比較

傳統的系統架構中不同系統組件的協作是建立在相對脆弱的耦合關系基礎上的，大部分系統包括面向Web的系統，都是高度耦合應用或子系統。這種應用對系統的變化十分敏感，任何一個子系統輸出的變化都常常導致整個系統崩潰。Web Services 系統弱化了系統的耦合性并提高了系統的動態綁定能力，系統中所有的組件都是服務，這些組件封裝其操作并向網絡上的其他協作組件公布其消息調用API。構造一個應用只需要通過服務查找機制找到需要的服務并將這些服務重新組合。因此，Web Services 提供了一種新的面向服務的構造方法，構造應用只是發現并重組可用的網絡服務，即應用實時集成（just - in - time integration of application）。因此，不僅可以通過Web Services 獲得服務，而且可以通過Web Services獲得由更多Web Services協調運作所提供的更高級的服務。

2.面向服務架構的概念模型

面向服務架構的概念模型如圖2所示：

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

網格資源管理為整個系統提供可用資源，這些資源主要是與web service相對應的硬件計算資源。

web service部署在網絡中，將被系統根據具體問題進行發現、組合、調用。

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、執行，以及決策系統構建的流程控制。

3.基于代理機制的grid與web service結合的系統結構模型

基于代理技術的網格與web service的融合模型提供了對網絡服務的搜索、網絡資源的選擇、網絡服務在網絡資源上的部署、集成、執行管理幾個階段的支持，對如圖3所示:系統主要包括以下功能：

(1)決策問題分解：通過用戶接口接受決策問題，Agent負責將決策問題分解為一系列單獨的子任務列表，方便子任務與網絡服務在語義上的對應和匹配，為服務定位和資源定位建立條件。

(2)網絡服務的發現和搜索：主要通過系統中的服務搜索Agent來實現，Agent根據子任務的要求，依靠服務描述信息查詢UDDI來尋找和綁定、調用合適的網絡服務。

(3)資源發現：資源是可以在一段時間內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，共享，或獨占。

(4)資源調度和服務部署：為了完成用戶提交的決策任務和滿足web service的應用要求，把網格中所有可用資源（計算資源、存儲資源和網絡資源）進行匹配，找到最好最合理的資源分配方式和資源調度策略。

網格運算在缺乏標準和整合技術時，只能整合同平臺架構的computer；而web service的特性是處理異構平臺的整合。因此在SODSS中，通過具有整合異地資源的網格運算與具有整合異質性系統的網絡服務互相結合，使決策系統的實時性和動態性得到了提高。其中的智能化管理工作將主要依靠Agent來完成， Agent之間的協作關系如圖4所示：

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