發(fā)布時(shí)間：2018-04-10 00:19

  本文選題：CPN　切入點(diǎn)：仿真云平臺(tái)　出處：《湖南大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：研發(fā)基于超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用軟件是繼研發(fā)出新型超級(jí)計(jì)算機(jī)后的熱點(diǎn)問(wèn)題。研究基于CPN(Colored Petri Net,著色Petri網(wǎng))與SOA(Service-Oriented Architecture,面向服務(wù)的架構(gòu))的服務(wù)組合技術(shù),并將這項(xiàng)技術(shù)的研究成果應(yīng)用于基于超級(jí)計(jì)算機(jī)的工業(yè)設(shè)計(jì)仿真云平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“超算仿真云”)中,以服務(wù)方式向超級(jí)計(jì)算機(jī)用戶提供服務(wù),是研發(fā)應(yīng)用軟件解決超級(jí)計(jì)算機(jī)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用問(wèn)題的一種技術(shù)路線。本文循著這條技術(shù)路線,先是給出了“超算仿真云”總體設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)方案中大量地應(yīng)用到基于CPN和SOA的服務(wù)組合技術(shù);系統(tǒng)地研究了基于CPN和SOA的語(yǔ)義服務(wù)組合技術(shù),包括服務(wù)需求本體的建模與匹配技術(shù)、服務(wù)組合的描述、服務(wù)組合的自動(dòng)生成、服務(wù)組合的驗(yàn)證;最后,在前述理論研究基礎(chǔ)和技術(shù)支撐的基礎(chǔ)上,研發(fā)了“超算仿真云”原型。論文的主要研究工作如下:(1)給出了“超算仿真云”總體設(shè)計(jì)方案,提出了該平臺(tái)的分層系統(tǒng)的功能架構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)及工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案。文中將“超算仿真云”構(gòu)成分為前端系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)、集群端系統(tǒng)3個(gè)重要組成部分。該平臺(tái)的核心技術(shù)就是使用了基于CPN與SOA的服務(wù)組合技術(shù)。(2)討論了服務(wù)需求本體的建模與匹配技術(shù)及其算法。從用戶需求角度描述的服務(wù)需求本體出發(fā),給出了與OWL-S服務(wù)描述的對(duì)比分析及映射關(guān)系,提出了服務(wù)需求本體與“超算仿真云”提供的服務(wù)匹配的判定規(guī)則。設(shè)計(jì)出了一種用相似度來(lái)量化衡量用戶服務(wù)需求與“超算仿真云”提供的云服務(wù)匹配程度的方法,提出了計(jì)算相似度的算法。(3)提出了基于CPN的服務(wù)組合技術(shù)的描述語(yǔ)言及其算法。給出了用CPN加入OWL-S來(lái)形式化地定義Web Service及組合服務(wù)的描述方法,參考PNML提出了新的CPSWS(Colored Petri net markup language of Semantic for Web Services,Web服務(wù)語(yǔ)義著色Petri網(wǎng)標(biāo)記語(yǔ)言)語(yǔ)言,CPSWS基于XML(e Xtensible Markup Language,可擴(kuò)展的標(biāo)記語(yǔ)言)來(lái)描述OWL-S服務(wù)的CPN Web Service及組合服務(wù)。設(shè)計(jì)出了將Tuscany容器中構(gòu)件和組合構(gòu)件描述文件向CPSWS描述文件的自動(dòng)轉(zhuǎn)換的算法,并用“超算仿真云”的作業(yè)計(jì)算過(guò)程作為案例進(jìn)行了驗(yàn)證。(4)研究了服務(wù)組合的自動(dòng)化生成技術(shù)及其算法。根據(jù)接口匹配、前置依賴、Qo S要求綜合考慮形成服務(wù)之間的依賴關(guān)系,對(duì)各種依賴關(guān)系進(jìn)行了分類和定義,用語(yǔ)義相似度來(lái)衡量服務(wù)匹配的程度,提出了語(yǔ)義閥值相似、語(yǔ)義閥值相等的定義。給出了Web Service的FRCPN(Fuzzy Reasoning Colored Petri Net,模糊推理的著色Petri網(wǎng))的定義,討論了各種產(chǎn)生式規(guī)則及其Petri網(wǎng)描述。提出了構(gòu)建OWL-S服務(wù)的CPN Web Service依賴關(guān)系圖的算法,并進(jìn)行依賴關(guān)系圖生成算法的應(yīng)用和示例分析,在算法控制參數(shù)——語(yǔ)義相似度閥值的不同情況下,可生成不同的依賴關(guān)系圖。(5)討論了服務(wù)組合的驗(yàn)證技術(shù),提出了一種驗(yàn)證的計(jì)算方法。側(cè)重討論在Web服務(wù)組合生成后使用FRCPN對(duì)Web服務(wù)組合進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)的可信度計(jì)算方法。為支持可信度的計(jì)算有針對(duì)性地提出了FRCPN、Web Service、變遷的形式化定義,分析了組成FRCPN的5種產(chǎn)生式規(guī)則及其中變遷、Web Service的可信度計(jì)算方法,提出了一種FRCPN的Web服務(wù)組合可信度計(jì)算方法并在“超算仿真云”原型中進(jìn)行了應(yīng)用。這種方法先計(jì)算FRCPN中的變遷可信度值,并生成SLLFRV(Sequential Linked List for Filling Rliability Value,填充可信度的順序鏈表),再根據(jù)SLLFRV可依次計(jì)算得到FRCPN中Web Service的可信度,并以FRCPN的結(jié)束Web Service作為FRCPN的可信度,從而可檢驗(yàn)FRCPN的活性,并可用于進(jìn)一步篩選Web服務(wù)組合。實(shí)驗(yàn)表明,Web服務(wù)組合的可信度與Web Service的個(gè)數(shù)、變遷相似度區(qū)間存在一定的規(guī)律關(guān)系,需要適度控制Web服務(wù)組合的規(guī)模以達(dá)到Web服務(wù)組合的活性。(6)實(shí)現(xiàn)了基于CPN與SOA的“超算仿真云”的軟件原型。給出了平臺(tái)原型的實(shí)現(xiàn)效果,以火星著陸多室連通氣囊ANSYS/LS-DYNA有限元分析計(jì)算的前處理、求解計(jì)算、后處理等過(guò)程為例說(shuō)明了本文的研究工作在基于CPN與SOA的超算仿真云平臺(tái)的應(yīng)用。這是國(guó)家超級(jí)計(jì)算長(zhǎng)沙中心第一次基于高性能計(jì)算平臺(tái)搭建仿真云,也是國(guó)內(nèi)第一次基于“天河1號(hào)”機(jī)型采用服務(wù)組合技術(shù)搭建工業(yè)設(shè)計(jì)仿真應(yīng)用領(lǐng)域的云計(jì)算平臺(tái)原型。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP393.09

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1728827