网构软件的按需部署关键技术研究

With the execution environment becoming more and more dynamic, Internetware increasingly require to occupy distributed computation resources on different network nodes reasonably, so as to balance the resource supply and demand for ensuring user satisfaction. As deployment is the basic premise for Internetware to occupy resources, deployment has to be "on-demand" nowadays. The word "on-demand" has a double meaning: when resources are insufficient, Internetware are able to obtain additional resources by adjusting the deployment layout to guarantee its execution; while when there are excessive resources, Internetware are also able to adjust its deployment layout for retaining the resources necessary to its execution and returning the surplus ones, so that the resources can be saved. The goal of this project is to enable on-demand deployment of Internetware to balance resource supply and demand by first going through code refactoring before runtime, and then by continuously updating deployment scenarios as well as adjusting resource allocation at runtime. Compared with existing work, this project will include the following three innovations: 1) refactor program code to enable any class object of Internetware be able to occupy distributed resources as needed; 2) introduce clustering analysis and graph cutting theory to improve the applicability of the generated deployment scenarios; 3) summarize the resource adjustment styles from the aspects of quantity, position, and interaction relationships between resources. After that, organizing these styles together with the updating of deployment scenarios, which realizes the continued balance between resource supply and demand for ensuring user satisfaction efficiently.

随着运行环境逐步走向开放和动态，网构软件迫切需要合理占用分散在网络节点的计算资源以通过平衡供需来保障用户满意度。由于部署是软件占用资源的基本前提，因而也就要求部署做到按需。所谓按需，是指当软件急需资源时，能够通过调整部署而获得充足的资源以保障其稳定运行；而当资源过剩时，又可调整部署而仅保留必要的资源以实现节省。 本项目的目标是，给定网构软件，首先通过程序重构产生可按需部署的软件制品，并在运行时随资源需要更新对应的部署方案并调整所占用资源的配置，从而使其具备按需部署的能力以持续平衡资源供需。同现有工作相比，本项目包含如下创新：一、通过程序重构，使软件程序对象在运行时可根据需要占用分散的计算资源；二、利用程序对象聚类分析和图分割原理，提升部署方案的适用性；三、从资源体量、位置、交互关系等要素出发，将多种资源配置调整方式进行归纳组织，并配合部署方案更新来持续平衡资源供需，以高效地保障用户满意度。

随着移动计算、云计算等新兴计算模式的发展，网构软件的运行环境由封闭、静态、可控变为开放、动态、难控，这就要求软件系统能够实现动态按需部署，以达到资源需求和供给的动态匹配，从而提升服务质量。..本项目的目标是建立起一套理论和技术框架，解决网构软件实现按需部署所面临的三个关键问题，包括，如何从程序结构角度支持软件系统在运行时对网络上分散的计算资源按需占用；如何高效地产生部署方案；如何利用计算资源优化调整机制来匹配资源供需。在此基础上，实现一个面向云端融合的软件按需部署支撑平台及配套工具，并加以推广应用。为此，本项目设计了一种支持程序对象按需远程执行的程序结构，针对软件系统已经大量存在且持续运行的现实情况，通过基于程序中间代码的软件重构技术来将原始系统转换为符合该结构的软件系统，从而在非停机的条件下使得该软件中任意的模块都能按需在云端或终端部署运行。其次，基于程序模块间的调用关系构造了部署图，并改进了图分割算法以生成出匹配资源供需的部署方案。最后，针对软件由端部署变为云和端按需部署而可能导致的网络开销增大的情况，利用3G/4G网络所特有的TailTime现象，动态合并网络请求，减小网络开销，从而使得云-端按需部署后的软件系统能够提供更好的服务质量。..项目发表学术论文8篇，申请发明专利3项。培养博士研究生1名、硕士研究生3名，完成了任务计划书中规定的考核指标。项目所申请的专利：“基于重构技术实现敏感数据云端锁定的方法”、“基于重构技术实现多应用网络请求能耗优化的方法”作为核心专利以5000万“非排他许可”的方式授权给了上市公司，是目前已知的国内高校专利单笔最高金额的许可使用费。项目研究成果作为“软件定义的云管理关键技术及系统”的核心内容，获得了2015年教育部高等学校科技进步一等奖（项目负责人排名第2）。同时，项目负责人入选了2015年中国科协首批“青年人才托举工程”（全国各科研领域仅182人）。