网格计算作为一种建立在互联网上的大规模、动态,异构的分布式计算的新一代基础设施而出现,将分布在不同地理位置的计算资源通过国际互联网和网格软件组成新的计算环境.网格目的就是让网格用户能够透明、容易地访问和共享网格资源.网格要给用户提供安全、高效、高质量的服务,必须具备分布共享性、自相似性、动态多样性、自治性及协商性等特点.目前在许多网格研究项目中,无论是应用级服务(即Web服务)还是支持Web服务管理、共享和协作的网格基础级服务,提供服务的载体都不是自治计算系统,且粒度小,抽象程度低,使得在网格环境下动态形成的多体制虚拟组织(VO)的建立、高性能网格应用系统的管理、资源分配、应用开发、模型使用等仍然是空前复杂的任务,接近或超出人类处理能力的极限.网格中间件如Globus实现了网格的核心特征如安全、信息服务和数据管理等,然而资源管理和调度至今仍然是一个具有挑战性的复杂问题.Multi-agent系统具有自治性、集成性、异构性、健壮性、可扩展性、协作性和灵活性等能力.研究者认为基于智能的自治Multi-agent的计算能很好地适合于动态改变的环境,可以为网格环境解决资源管理和调度问题提供有效的方法.网格环境中资源管理和应用调度是非常复杂的任务.我们在本文中将这些问题表示为多个参与者从服务器方购买服务或资源的Multi-agent协商问题,用户能够根据需求、价格、优先权、可用预算等进行协商得到一个满意的服务或资源.利用具有一定自主推理、自主决策能力的Agent以及由其组成的Multi-agent系统(MAS)来模拟、优化、实施、控制网格资源的分配和管理为网格研究提供了一种有效的新方法. 在开放的网格环境MAS系统中,一方面独立开发的Agent会随时动态地加入或离开系统. 另一方面Agent内部的知识、能力和策略也将在问题求解过程中动态变化.Agent可以通过协商共享资源、能力,也可以通过协商分解、分配和协作求解任务.如何实现Agent的协商决策模型、Agent协商算法和Agent之间及Agent与用户之间的交互问题是自治Agent协商系统取得成功的关键.在基于MAS的网格系统中资源分配和调度活动都是通过协商完成的,因此如何保证Agent之间能够有效、有序地进行协商的协商机制是网格计算环境的重点.目前对协商的研究还只是单纯地研究协商协议或者只重视研究协商策略,缺乏对网格环境下协商模型的研究.因此如何实现面向网格服务的自动协商系统是一个值得深入研究的课题,本文开展了这方面的研究.论文的主要研究工作和创新性包含以下几个方面: 1.网格环境中利用Multi-agent联盟求解策略可以提高网格任务求解效率,但已有策略不能保证达到全局优化解和联盟稳定性.本文讨论了联盟形成机制的特性,针对动态网格环境提出了一种联盟形成的行为规范策略.提出了将联合意图理论用作分析会话协议的形式化工具的方法,将联合意图理论语义框架用来形式化地设计Multi-agent会话协议和分析Multi-agent联盟协商协议.这种方法的优点是可以为Agent交互提供协议族,从而可以根据需要选择协商协议来制定策略或改变协商策略,并且可以组合形成一个完整的会话和协议控制策略,因此联合意图理论语义为我们分析协议的正确性和合理性提供了有价值的工具.2.网格环境中 Multi-agent 协作是一个复杂的过程.本文通过对 UML 消息的扩展和对语义的扩展,构建基于合同网的 Multi-agent 协作机制,利用AUML实现了网格虚拟环境服务协商的 Multi-agent 协作建模.由于 UML 是一种统一建模语言,是面向对象建模事实上的标准.本文提出的 Multi-agent 协作建模方法具有形象化,易于理解等优点. 但是,鉴于网格环境虚拟 Agent 组织协作的复杂性,用 AUML 来表达 Multi-agent 协作仍然存在不足.为了详尽地表达 Multi-agent 协作过程,本文结合联合意图理论通信语义,通过研究 Agent 协作的交互行为,给出了一个通用的基于通信的 Agent 协作模型,并且用有效的形式化方法对 Agent 协作过程中的自动协商协议进行了描述,对协议的逻辑正确性进行了验证.3.针对基于 Multi-agent 的网格环境中自治 Agent 协商的特点,提出了基于奖惩和协商议题优先级的 Multi-agent 多议题多阶段协商通用模型--MIPRP,并给出了形式化定义和协商算法.并在给定模型的基础上给出了一系列协商战术和协商策略.使用这些战术与策略可以帮助 Agent 生成建议和反向建议,对收到的建议做出评价,以作为生成反向建议或终止协商的依据.与 Jennings 的协商模型相比较,MIPRP支持多回合协商. 在MIPRP中根据奖惩规则激励Agent积极完成任务,充分体现了Agent的自治性. 对协商过程中的协商议题设置优先级别,有利于保证一些重要的协商议题尽早进行. 为了完成Agent之间的多次交互,对经典合同网协议进行了扩充,提出了一个支持多次通信的通用协商协议GP.4.提出了网格环境中一个基于 Multi-agent 框架和基于SLA服务级协商协议的有效资源管理和任务调度模型MASIA.提出了用Multi-agent系统来解决网格的资源管理和调度问题,为网格资源管理和调度制定合适的协商模型、协议和策略,为解决网格计算环境中的资源管理和调度的挑战性问题提供了一种新的方法.与传统的使用需要完全信息的集中式策略,普通的基础架构的资源管理和调度方法不同,MASIA模型是基于MAS框架,多议题协商策略和SLA服务级协商协议的分布式资源管理和调度机制,使网格任务能在最好的结点上执行.MASLA模型具有健壮的协商和移动处理能力,能提高网格负载平衡、任务执行效率和资源利用率,增强了网格的可扩展性和适应性.并给出了单议题和时间受限的多议题协商模型和策略. 5.实现了基于 OGSA-DAI 数据访问与集成中间件的三层系统框架的数字化医学图像处理网格系统 MIP-Grid.MIP-Grid 中网格结点可以随时加入和离开,网格服务可以随时创建和销毁.在这种网格环境中资源管理、服务分配和调度、计费、异构数据的访问和集成都是非常复杂的问题.本文提出了利用 Agent 以及由其组成的 Multi-agent系统(MAS)来模拟、优化、实施、控制网格资源的分配和管理,为网格研究提供了一种有效的新方法.目前对协商的研究还只是单纯地研究协商协议或者只重视研究协商策略,缺乏对网格环境下协商模型的研究.本文分析了网格环境下的协商要素、协商特点,并在此基础上为上海网格应用项目 MIP-Grid 环境提出了一个面向网格服务的MAS协商模型 Grid-MANCF.将面向服务的 Multi-agent 协商模型引入到网格功能模块中,大大提高了网格资源的利用率和网格任务调度效率.