多云环境下复杂服务应用的优化分配关键技术研究

Cloud computing, as a basis for further development of the Internet, has risen to national strategies. Under the trend of multi-cloud strategy, with the increasing complexity of services-based applications and ever-growing multi-cloud environment, how to allocate the components of a complex services-based application onto multiple available clouds, thereby obtaining the optimal distribution and deployment solution for the application, has become a new challenge in the field of cloud computing. To this end, two key scientific problems to be solved are presented: the 3D topology model and dynamic construction of cloud applications, and multi-cloud selection and optimization. Starting from the basic model and specification, the project will define the topology model and description specification for cloud applications, and provide approach to model and analyze their behavior, so as to achieve the precise expression and effective analysis of cloud applications. Then, dynamic construction technology of complex cloud applications will be provided from different dimensions of the topology model. For cloud services, discovery technology will be presented to allow the automatic detection, acquisition, and matchmaking of available cloud services offered by cloud providers on the Internet. On this basis, multi-cloud selection and optimization algorithms will be provided, thereby achieving the optimal allocation of complex services-based applications over multiple available clouds. Finally, we will develop a prototype system and then conduct the validation studies. The project will provide fundamental theory and methods to guarantee the implementation of multi-cloud strategies, enrich and develop the key technologies of cloud computing, thereby promoting the innovation and better application of cloud computing.

云计算作为当今互联网进一步发展的基础，已上升为国家战略。在多云策略的发展趋势下，面对日趋复杂的软件服务应用和日益丰富的多云计算环境，如何将复杂服务应用的组件分配到多个云上，以获得最优的多云分布与部署方案，是云计算领域面临的新挑战。为此，本项目将围绕云应用的三维拓扑表达模型及其动态构造、面向多云的选择与优化两个关键科学问题，从基础模型与规范入手，建立云应用的拓扑表达模型、描述规范及其行为建模与分析理论，实现云应用的精准表达及有效分析；进而面向拓扑模型的不同维度，提供复杂云应用的动态构造技术；针对云计算服务端，给出云服务的自动发现技术，实现可用云服务的自动获取与匹配发现；在此基础上，研究面向多云的选择与优化技术，实现复杂服务应用在多云上的最优分配；最后研制原型系统并开展应用验证研究。项目的研究将为多云策略的实施提供理论与方法保障，丰富和发展云计算关键技术，促进云计算的创新发展与更好应用。

云计算作为当今互联网进一步发展的基础，已上升为国家战略。在多云策略的发展趋势下，面对日趋复杂的软件服务应用和日益丰富的多云计算环境，如何将复杂服务应用及数据分配到多个云上，以获得最优的多云分布与部署方案，是云计算领域面临的新挑战。为此，本项目围绕云应用的三维拓扑表达模型及其动态构造、面向多云的选择与优化两个关键科学问题，从基础模型与规范入手，提供了云应用的拓扑表达模型与描述规范，建立了基于开放Petri网的云应用行为模型及分析理论，实现云应用的精准表达与有效分析；进而面向拓扑模型的不同维度，提出了复杂云应用的动态构造技术；针对云计算服务端，给出了云计算服务的自动发现与匹配技术，实现可用云服务的自动获取与匹配发现；在此基础上，提供了系列面向复杂应用的多云选择与优化算法，实现了复杂服务应用及数据在多云上的最优分配。基于项目成果，在大数据与网络交易风险防控等方面开展了成果验证与应用，研制开发了面向自贸区的大数据管理分析与云服务平台，在上海自贸区得到了成功应用；面向互联网金融交易风险防控的需求，构建了电子交易“风控云”平台，在在支付宝、中国工商银行、阳光保险等行业领先企业得到了成功应用。项目的研究可以为多云策略的实施提供理论与方法保障，丰富和发展云计算关键技术，促进云计算与大数据产业的创新发展与更好应用。项目在《IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems》、《IEEE Access》、《Peer-to-Peer Networking and Applications》、《Security and Communication Networks》、《Computing and Informatics》、ICWS、ICPADS、IJCNN、APSCC等国内外重要学术期刊和会议上共发表论文（含录用）27篇，其中权威的IEEE系列刊物6篇，CCF B/C类会议3篇，SCI检索13篇（含源刊），EI检索14篇；申请发明专利23项，获得软件著作权4项；培养6名硕士；项目负责人王鹏伟副教授先后入选了上海市青年科技“扬帆计划”人才项目、东华大学“励志计划”人才项目。以项目成果作为部分参与的《网络大数据计算分析与安全可信关键技术及应用》项目获得2019年度上海市技术发明一等奖，本项目负责人王鹏伟副教授为获奖第三完成人。