面向需求不确定性的智能服务架构研究

The rising of the Internet and cloud computing technology boosts the maturity of service-based system (SBS). Deployed in a complex, dynamic, and ever changing environment, SBS suffers from continuous variations in both functional and non-functional properties. The various emergent uncertainty compromises the long term sustainability of SBS..This project addresses the issues of uncertainty comprehension, manipulation, and elimination based on the characterization and analysis of uncertainty. In this project, we study the lifecycle framework for the evolution of SBS with dynamic requirement uncertainty management and the runtime architecture for the self-adaptation of SBS with intelligent adaptation model. We propose an open and dynamic requirement modelling approach targeted at the entire lifecycle of SBS, a changing requirement-driven and architecture-centric approach for designing, analyzing, and refactoring SBS, and a multilevel composable intelligent self-adaptation model based on dynamic requirements and runtime information. The result of this project will greatly enhance the development of SBS ecosystem theoretically and practically.

随着互联网技术的发展和云计算平台的逐渐成熟，采用面向服务架构构建分布式软件系统正逐步成为主流。这类基于服务架构开发形成的软件系统被称为服务化软件。它们部署运行于复杂、动态、多变的环境之中，系统功能和非功能属性动态变化，各种不确定因素不断涌现，服务化软件系统的持续生存面临着巨大挑战。.本项目以理解、控制和消除服务化软件系统中的不确定性影响为目标，从服务化软件关于需求动态不确定性的表征与分析入手，研究以需求动态不确定性管理为基础的服务化软件全生命周期演化架构和以智能自适应模型为基础的服务化软件运行时自适应架构，形成面向（开放、动态）服务化软件的全生命周期需求建模方法，需求变化驱动的、架构模型为中心的服务化软件设计、分析与重构方法，以及基于动态需求与运行时信息的多层次、可组合智能自适应模型。本项目的研究可为服务化软件生态系统的发展提供重要的理论基础和技术支撑。

基于服务架构构建分布式软件系统已是当今的主流，它们部署运行于复杂、动态、多变的环境之中，各种不确定因素不断涌现，服务化软件的持续生存面临着巨大挑战。. 本项目以理解、控制和消除服务化软件系统中的不确定性影响为目标，开展了以微服务架构为中心的服务化软件全生命周期演化模型、方法和技术的研究，包括需求动态不确定性管理，服务化软件设计、分析与重构，微服务架构开发运维一体化，以及基于自适应模型的运行时智能自适应框架，以提高动态、复杂、多变的不确定环境下服务化软件系统可持续生存的能力。. 经过五年研究探索，形成了如下结果：. - 在服务化软件全生命周期需求建模方面，提出了一种处理自然语言需求描述不确定性的结构化建模方法，以及一套能够对模糊需求、缺失需求和演化需求等不确定性进行感知、捕获和管理的技术方法，形成了面向服务化软件的需求不确定性演化的管理框架，支持不确定性向需求动态性的准确映射，进而支持需求的动态演进。. - 在服务化软件设计、分析与重构方法方面，提出了一套面向微服务接口与系统的建模、分析、评估与测试方法，以及面向遗留系统的微服务划分方法，形成了面向重用的微服务集成开发环境；在开发运维一体化方面，形成了覆盖服务封装、编排与测试和自调节持续集成的开发运维技术支撑体系。支持了基于服务架构的软件开发快速迭代和持续演化。. - 在面向微服务架构的智能自适应模型与机制方面，提出了数据驱动的软件智能自适应控制器构造理论与方法，和服务系统可靠性分析、检测和验证方法，形成了基于Kubernetes的云原生自适应控制框架，支持微服务架构软件系统的运行时自治管理。. 项目取得各项研究成果共计70项，其中期刊文章12篇，国际会议文章26篇；技术发明专利19项，已获授权11项；软件著作权10项；科技奖励3项。相关成果形成围绕微服务架构技术体系的原型系统与工具，并企业得以转化与应用。