可信工作流管理系统的软件机理与方法研究

Due to the open, dynamic and constantly changing nature of Internet-oriented software, Workflow Management System (WfMS) needs to cope with complex and variety user's requirements and dynamic running environments. To assure the WfMS can operate continuously, which means the behavior of the WfMS instructions execution are always consistent with it's proclaims strictly, has been a grand challenge for the technologies of software engineering about WfMS. This project aimes to investigate the theories and the methodologies for developing Trustworthy Workflow Management System (TWfMS) that can adapt to complex and dynamic environments. The results will help us deal with the challenge faced by WfMS. Our research will be conducted from multiple perspectives and is expected to deliver the following results: (1) methods for automated acquisition,decomposition,combination and verification of complex requirements; (2) methods for TWfMS development based on service composition; (3) mechanisms for self-adaptive TWfMS; (4) mechanisms for self-optimizing TWfMS; (5) mechanisms for self-healing TWfMS. The evaluation of these methods and mechanisms will be conducted in real world applications. We believe our research will be a siginifcant contribution to the advance of TWfMS.

在当前面向互联网的软件运行环境中，由于用户需求的复杂多变，以及工作流管理系统运行环境的动态性，构造可信工作流管理系统并使之能够应对这些动态变化，保障系统持续有效地运行，即保证其实际执行指令的行为符合其预期声明，是工作流管理系统研究和应用中需要解决的具有重大挑战性的问题。本项目提出"两个方法三个机理"，即基于语义的复杂工作流需求的自动获取、分解、组合和验证方法，可信工作流管理系统的构造方法，应对动态环境的自适应机理，成员系统组合的可信性自优化机理，系统运行的可信性自修复机理。从而使得所提出的可信工作流构建方法能够实现：面向需求分析可以自动获取、分解、组合和验证不确定的复杂需求；构造的可信工作流管理系统可以适应随后的软件演化和变化；面向业务流程应用软件开发可以自优化成员系统组合的方案；面向软件维护可以自修复系统的异常。并在实际应用中进行验证。项目研究对可信工作流管理系统研究和应用具有重要意义。

本研究项目针对可信工作流管理系统的软件机理与方法问题展开研究，取得了以下几个方面的工作进展：. （1）提出一种基于ADCV方法的可信工作流自动化建模架构，即按照获取（Acquisition）、分解（Decomposition）、组合（Combination）、验证（Verification）的方法依次建立工作流模型，并为工作流执行引擎提供可信模型保障，同时，本项目研发了一组基于ADCV方法的软件工具套件，可供用户以交互式方式建立工作流模型。. （2）提出一种基于服务质量的云工作流调度算法（SPACO）的工作流管理系统自动构建方法，利用用户对服务质量不同程度的偏好，引入云任务优先次序启发式规则，以满足云工作流实例的多样化需求，并根据工作流的特点和云环境中资源部署结构，建立了面向多种服务质量指标的云工作流调度模型。. （3）提出一种基于人工智能和NF范式算法的工作流管理系统软件可信性维护机理，包括基于自配置智能算法提高工作流管理系统针对运行环境变化，而自动调整参数配置的适应能力；基于自优化智能算法提高工作流管理系统针对组件行为可信性变化，而自动选择组件配置方案的优化能力；基于NF范式智能算法提高工作流管理系统针对异常事件处理的可恢复性能力。 .. 综合比较本项目与国内外同领域研究工作的研究成果，本项目首次从面向“系统的系统”的角度，并基于可信软件的理论，针对构造可信工作流管理系统任务所蕴含的软件机理与方法，提出一套比较完整的研究思路，并展开深入研究，取得了上述成果。这些研究成果可以在符合第三方工作流管理系统应用接口格式的前提下，与其进行有效的对接和组合，提高第三方工作流管理系统的软件可信性，从而改进其执行工作流的效率和质量。