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基于网格的面向Agent软件分析与设计建模方法及环境研究

作　者: 刘炜
导　师: 刘宗田
学　校: 上海大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 网格计算 Agent 网格Agent 网格服务 AOMG建模方法 Object-Z语言形式化建模框架本体 OWL 模型映射规则模型语法检查
分类号: TP311.52
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

网格是一种由硬件和软件构成的信息技术基础设施,能提供可靠的、可协调的、可扩展的和廉价的高端计算能力的访问,并支持动态的、分布式的虚拟组织之间不同资源的共享和协作。基于网格的问题求解称作网格计算,网格计算是近年来兴起的一个研究热点。网格计算环境具有异构性、可扩展性、动态自适应性等特点,这些特性使得运行在网格平台上的软件系统不同于在集中和封闭环境下发展起来的传统软件形态,将呈现出以自主性、协同性、开放性以及互操作性为基本特征的全新形态。我们将这种新的软件形态定义为网格软件,或称网格分布式系统。软件建模技术的发展是通过不断提出更具表达能力、更符合人类思维模式的抽象机制来为复杂系统建立模型。过程抽象、抽象数据类型、以及目前比较常用的“对象”和“组件”都属于这样的抽象机制。目前在软件领域占主导地位的软件方法是面向对象方法,但是面向对象软件技术体系其本质上是一种静态和封闭的框架体系,难以适应网格环境开放、动态和多变的特点,因此,网格软件这种新型的软件形态对传统的软件理论、方法、技术和平台提出了一系列挑战。从分布式人工智能观点考虑,网格计算和多Agent系统具有很强的相似性。最明显表现在多Agent系统中的实体和网格实体都具有自治性;Agent还具有其他一些和网格实体相关的特性,如社会能力、自适应性和自发性等;同时,Agent和网格实体一样具有异构性,不同的Agent可以由不同的程序设计语言、体系结构和技术实现。Agent的这些特点使之成为研究网格实体的一种重要的抽象机制。当前主要的面向Agent建模技术基本上是针对传统的封闭式软件体系结构而提出,对于网格软件的建模缺乏有效的概念抽象机制和直观的模型描述。基于对现有网格技术和主要面向Agent软件工程方法的研究,我们选择OGSA开放式网格体系结构做为网格软件的运行平台(或称应用背景),依照面向Agent软件工程的要求,提出以Agent做为基本单元的分析策略,形成了AOMG(Agent-Oriented Modeling based on Grid)软件建模方法,能够有效地建立基于网格的新型分布式系统模型。该方法的研究内容主要包括: (1)提出了以OGSA网格体系结构为应用背景,基于Agent抽象机制的分布式软件系统结构。 (2)在传统Agent定义的基础上,结合网格软件形态的一些特征和OGSA结构的以服务为核心的基本思想,对Agent概念重新定义,并引入虚拟组织、开放式组织、网格Agent(GridAgent)和Agent服务等新的抽象概念,为网格软件的分析和设计建模提供概念抽象机制; (3)通过改进现有的i~*建模框架以及对UML的扩展,结合组织建模思想,AOMG提供了一套适合描述网格分布式应用的可视化建模框架,通过统一的可视化模型语言实现了对网格软件的直观描述。在建立模型语言的同时,AOMG建模框架提出了基

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摘要  8-10
ABSTRACT  10-17
第一章绪论  17-29
  1.1 网格计算与网格体系结构  17-20
    1.1.1 网格概念及其特点  17-18
    1.1.2 网格体系结构  18
    1.1.3 基于网格体系结构的软件形态  18-20
  1.2 基于网格的软件建模与Agent抽象机制  20-21
  1.3 主要的面向Agent软件工程方法和建模工具  21-26
    1.3.1 面向Agent软件工程方法  21-24
    1.3.2 面向Agent软件建模环境  24-26
  1.4 研究意义和内容  26-28
  1.5 论文组织结构  28-29
第二章 AOMG：一种基于网格计算的面向Agent建模方法  29-49
  2.1 与AOMG相关的研究与技术  29-33
    2.1.1 OGSA网格体系结构  29-31
    2.1.2 i~*策略建模  31-33
    2.1.3 UML建模语言  33
  2.2 AOMG：基于OGSA的面向Agent可视化建模框架  33-48
    2.2.1 基于OGSA的软件体系结构  33-34
    2.2.2 基本概念  34-36
    2.2.3 模型框架  36
    2.2.4 AOMG元模型的分层结构  36-37
    2.2.5 面向Agent分析建模  37-42
    2.2.6 面向Agent设计建模  42-48
  2.3 小结  48-49
第三章 Formal AOMG：基于网格计算的面向Agent形式化框架  49-64
  3.1 面向Agent形式化方法  49
  3.2 Object-Z形式规格语言  49-51
  3.3 Formal AOMG形式化建模框架  51-63
    3.3.1 AOMG元模型语义结构  51-52
    3.3.2 形式化组织模型及其元模型  52-54
    3.3.3 形式化Agent交互模型及其元模型  54-57
    3.3.4 形式化Agent类模型及其元模型  57-58
    3.3.5 形式化Agent服务模型  58-59
    3.3.6 建模实例  59-63
  3.4 小结  63-64
第四章网格分布式系统的领域资源本体建模  64-74
  4.1 基于本体的资源匹配  64-65
  4.2 本体(Ontology)  65-69
    4.2.1 本体概念  65
    4.2.2 本体表示和本体构造  65-69
  4.3 基于UML的资源本体模型(Resource Ontology Model)  69-70
  4.4 从UML到OWL的映射  70-73
  4.5 小结  73-74
第五章 AOMG Toolkits：面向Agent分析与设计建模环境  74-87
  5.1 引言  74-75
  5.2 AOMG Toolkits基本设计框架  75-76
  5.3 AOMG Toolkits设计模型  76-80
    5.3.1 模型分层机制  76-77
    5.3.2 AOMG元模型设计  77-79
    5.3.3 模型框图设计  79-80
  5.4 基于OWL的模型存储机制  80-85
    5.4.1 模型抽象语义层  80-81
    5.4.2 模型序列化存储机制  81-83
    5.4.3 AOMG模型的文件存储  83-85
  5.5 小结  85-87
第六章 AOMG模型语法检测机制  87-95
  6.1 概念模型的语法检查机制  87-90
    6.1.1 概念模型语法约束概要  87-88
    6.1.2 语法约束的细化  88-89
    6.1.3 自动检查机制的实现  89-90
  6.2 概念模型语法的可执行验证  90-93
    6.2.1 KBeans的刻面定义  90-92
    6.2.2 在AOMG模型加入刻面约束声明  92-93
    6.2.3 调用KBeans进行刻面检查  93
  6.3 模型语法检查实例  93-94
  6.4 小结  94-95
第七章实例分析(电子政务网格门户应用)  95-109
  7.1 建模过程与建模策略  95-98
    7.1.1 建立组织视图  96-97
    7.1.2 建立Agent视图  97
    7.1.3 建立类视图  97-98
  7.2 实例分析  98-108
    7.2.1 问题描述  98-99
    7.2.2 系统体系结构  99-100
    7.2.3 第一步：需求获取与分析建模  100-103
    7.2.4 第二步：设计建模  103-108
    7.2.5 后续设计驱动  108
  7.3 结论  108-109
第八章结论与展望  109-112
  8.1 论文总结  109-110
  8.2 进一步的研究工作及展望  110-112
附录  112-123
参考文献  123-130
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文  130-131
致谢  131

基于网格的面向Agent软件分析与设计建模方法及环境研究

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