專利名稱：一種基于QoS歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)領(lǐng)域,特別是一種基于QoS(Quality of Service,QoS)歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法，用于評(píng)估服務(wù)質(zhì)量以及進(jìn)行服務(wù)組合優(yōu)化方案的選擇。
背景技術(shù)：
Web應(yīng)用在過去的幾年發(fā)展中，面向服務(wù)的計(jì)算得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛重視，并獲得了一個(gè)又一個(gè)的成功。在軟件工程和商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域里，面向服務(wù)計(jì)算技術(shù)顯示出無處不在和顯著的優(yōu)勢(shì)。Web服務(wù)技術(shù)已經(jīng)在很多新產(chǎn)品和新應(yīng)用軟件中得到了廣泛和深入的應(yīng)用。從技術(shù)上講，web服務(wù)結(jié)合了面向組件的方法和web技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。它是通過URI (Uniform Resource Identifier, URI)標(biāo)識(shí)的自制的軟件系統(tǒng)，封裝了應(yīng)用程序的功能和信息資源，，并使得可以通過編程接口實(shí)現(xiàn)對(duì)這些功能和資源的利用。通過基于XML(Extensible Markup Language,XML)的消息的封裝,web服務(wù)可以被發(fā)布,定位,訪問或者在網(wǎng)絡(luò)傳輸。為了能夠方便的被其他web上的應(yīng)用程序發(fā)現(xiàn)和利用，應(yīng)該給予web服務(wù)明確的描述，使得它們的功能屬性和QoS屬性便于理解。隨著web服務(wù)的發(fā)展，具有相同功能的服務(wù)越來越多，為了能在數(shù)量眾多，性能各異的服務(wù)中找到符合用戶要求的服務(wù)，需要確定服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行服務(wù)匹配和選擇。一般來講，QoS在區(qū)分功能屬性相同但非功能屬性不同的服務(wù)時(shí)，扮演了重要的角色。在實(shí)際應(yīng)用中，QoS的屬性包括價(jià)格、執(zhí)行時(shí)間、可用性、可信性和信譽(yù)度等等。為了獲得符合用戶QoS約束的服務(wù)，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界從不同的角度對(duì)web服務(wù)選擇及服務(wù)組合進(jìn)行了大量研究。例如，Anton Michilayr等在“End-to-end support forQoS-aware service selection, binding, and mediation in VRESCo(IEEE Transactionson Services Computing, Vol. 3, No. 3, pp. 193-205, 2010) ” 中研究了在 VRESCo 環(huán)境下端到端QoS感知的服務(wù)選擇，綁定和調(diào)節(jié)。Mohammad Alrifai等人在“Combiningglobal optimization with local selection for efficient QoS-aware servicecomposition(Proceedings of the International World Wide Web Conference,pp. 881-890，2009)”中提出了一個(gè)啟發(fā)式的服務(wù)組合方法，通過結(jié)合全局優(yōu)化和局部選擇，來實(shí)現(xiàn)基于QoS感知的服務(wù)組合。類似的，Lianyong Qi等人在“Combining localoptimization and enumeration for QoS-aware web service composition(Proceedingsof the International Conference on Web Services, pp. 31-41, 2010) ” 中，提出了一個(gè)叫做啟發(fā)式的服務(wù)組合方法，通過一個(gè)QoS感知的服務(wù)過濾器，來選擇一個(gè)接近最優(yōu)的服務(wù)組合方案° Dimitrios Skoutas 在 “A ranking mechanism for semantic web servicediscovery (IEEE Congress on Services, Vol. 3, No. 3, pp. 41-48, 2007) ” 中研究了如何使用多屬性的支配關(guān)系來對(duì)web服務(wù)進(jìn)行排序和聚類。他們的方法通過提高web搜索引擎的能力來幫助基于QoS感知的服務(wù)檢索和選擇。Qi Yu等人在“Computing serviceskyline from uncertain QoffS(IEEE Transactions on Services Computing, Vol. 3,No. 1，pp. 16-29,2010) ”中研究了基于不確定的QoS屬性值進(jìn)行服務(wù)選擇的方法。隨著互聯(lián)網(wǎng)以及服務(wù)計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展，個(gè)人或企業(yè)都希望能夠?qū)σ延匈Y源進(jìn)行動(dòng)態(tài)組合以實(shí)現(xiàn)增值服務(wù)。目前的服務(wù)優(yōu)化方法經(jīng)常假設(shè)服務(wù)提供者發(fā)布的服務(wù)質(zhì)量是確定的。然而，由于web服務(wù)環(huán)境的動(dòng)態(tài)性，服務(wù)內(nèi)部的改變或執(zhí)行環(huán)境的變化，尤其是當(dāng)某些故意欺騙的行為發(fā)生時(shí)，服務(wù)在執(zhí)行時(shí)的質(zhì)量經(jīng)常是不確定的。因此，我們認(rèn)為，利用服務(wù)發(fā)布者提供的服務(wù)質(zhì)量數(shù)據(jù)來評(píng)估服務(wù)質(zhì)量是值得懷疑的。在這種情況下，我們提出了一個(gè)基于歷史記錄的服務(wù)優(yōu)化方法，通過使用服務(wù)的QoS歷史記錄來評(píng)估服務(wù)的質(zhì)量，進(jìn)行服務(wù)組合方案的規(guī)劃，從而增強(qiáng)服務(wù)組合的可信度。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于 QoS歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法。本發(fā)明公開了一種基于QoS歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法，包括以下步驟步驟1，獲取數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集由各個(gè)web服務(wù)的QoS歷史記錄組成；步驟2，求解前N個(gè)最優(yōu)的基于歷史記錄的組合方案，從所有基于QoS歷史記錄的組合方案中，計(jì)算出前N個(gè)最優(yōu)的基于歷史記錄的組合方案，并作為計(jì)算各個(gè)服務(wù)可信度的依據(jù)；步驟3 :計(jì)算服務(wù)貢獻(xiàn)度，利用步驟2中產(chǎn)生的前N個(gè)最優(yōu)的基于QoS歷史記錄的組合方案，計(jì)算各個(gè)服務(wù)的貢獻(xiàn)度值，從而為服務(wù)組合中的每個(gè)任務(wù)選擇符合要求的web服務(wù)；且對(duì)每個(gè)任務(wù)的候選服務(wù)而言，擁有最高貢獻(xiàn)度值的那個(gè)服務(wù)將被選出，參加最優(yōu)服務(wù)組合方案的執(zhí)行。本發(fā)明中，所述web服務(wù)的QoS是指服務(wù)非功能屬性方面的特性；非功能屬性方面的特性是相對(duì)于功能屬性而言的，包括價(jià)格、執(zhí)行時(shí)間、信譽(yù)度、可用性等等。所述的web服務(wù)的QoS歷史記錄具體描述為WSij. Rk = (QnQ2^uQi,...，Qm)，其中，WSij表示第i個(gè)任務(wù)的第j個(gè)候選服務(wù)，WSij. Rk表示服務(wù)WSij的k條歷史記錄，Qi表示第i維QoS屬性值，m表示QoS屬性的維數(shù)。本發(fā)明中，服務(wù)組合中各個(gè)任務(wù)之間組合的邏輯關(guān)系包括順序邏輯關(guān)系；組合服務(wù)的QoS不僅是由各個(gè)構(gòu)件服務(wù)決定的，也是由組合的模型決定的。服務(wù)組合的模型包括順序、并行、條件和循環(huán)。在這里，我們只著重關(guān)注順序組合模型。其他的模型可以簡(jiǎn)化或者轉(zhuǎn)化成順序模型。將多種模型轉(zhuǎn)化為順序模型，及展開循環(huán)的方法在文獻(xiàn)“Quality of service for workflows and web service processes(Journal of WebSemantics, pp. 281-308, 2004) ”中討論過，可以用在這里。所述順序邏輯關(guān)系表示的web服務(wù)組合的抽象描述為IT1, T2，. . .，Ti,. . .，TJ，其中，Ti表示第i個(gè)服務(wù)種類，即第i個(gè)任務(wù)，η表示服務(wù)組合中任務(wù)的個(gè)數(shù)。本領(lǐng)域中，所述的web服務(wù)組合方案的具體描述為SCPLAN= {^l7l, WS2j2,…，WSlji,…，WSnjn}，其中，％表示第 i 個(gè)任務(wù)的第 j 個(gè)候選服務(wù)，eW-AwGwS-Pooli表示第i個(gè)任務(wù)所對(duì)應(yīng)的服務(wù)資源池。本發(fā)明中，所述基于服務(wù)QoS歷史記錄的組合方案表示為
權(quán)利要求
1.一種基于QoS歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1，獲取數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集由各個(gè)Web服務(wù)的QoS歷史記錄組成； 步驟2，求解前N個(gè)最優(yōu)的基于QoS歷史記錄的組合方案，從所有基于QoS歷史記錄的組合方案中，計(jì)算出前N個(gè)最優(yōu)的基于歷史記錄的組合方案，并作為計(jì)算各個(gè)服務(wù)可信度的依據(jù)； 步驟3 :計(jì)算服務(wù)貢獻(xiàn)度，利用步驟2中產(chǎn)生的前N個(gè)最優(yōu)的基于QoS歷史記錄的組合方案，計(jì)算各個(gè)服務(wù)的貢獻(xiàn)度值，從而為服務(wù)組合中的每個(gè)任務(wù)選擇符合要求的web服務(wù)；且對(duì)每個(gè)任務(wù)的候選服務(wù)而言，擁有最高貢獻(xiàn)度值的那個(gè)服務(wù)將被選出，參加最優(yōu)服務(wù)組合方案的執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于QoS歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法，其特征在于，所述web服務(wù)的QoS是指服務(wù)非功能屬性方面的特性；所述的web服務(wù)的QoS歷史記錄具體描述為WSij. Rk = (Q1, Q2, ... Qi, ...，Qm)，其中，WSij表示第i個(gè)任務(wù)的第j個(gè)候選服務(wù)，WSij. Rk表示服務(wù)WSij的k條歷史記錄，Qi表示第i維QoS屬性值，m表示QoS屬性的維數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于QoS歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法，其特征在于，月艮務(wù)組合中各個(gè)任務(wù)之間組合的邏輯關(guān)系包括順序邏輯關(guān)系；所述順序邏輯關(guān)系表示的web服務(wù)組合的抽象描述為IT1, T2,. . .，Ti,. . .，TJ，其中，Ti表示第i個(gè)服務(wù)種類，即第i個(gè)任務(wù)，η表示服務(wù)組合中任務(wù)的個(gè)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于QoS歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法，其特征在于，所述基于QoS歷史記錄的組合方案表示為
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于QoS歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法，其特征在于，步驟2中求解前N個(gè)最優(yōu)的基于歷史記錄的組合方案，包括以下步驟 將步驟I中服務(wù)的QoS歷史記錄轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃問題的變量，約束； 列出線性規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)； 使用線性規(guī)劃求解器產(chǎn)生前N個(gè)最優(yōu)的基于歷史記錄的組合方案； 所述目標(biāo)函數(shù)為
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于QoS歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法，其特征在于，所述服務(wù)的QoS歷史記錄通過QoS監(jiān)督機(jī)制從交易日志集合中獲取。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于QoS歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法，其特征在于，通過N的大小決定所有可能的組合方案中的標(biāo)準(zhǔn)，即根據(jù)采用服務(wù)組合方案所對(duì)應(yīng)的線性規(guī)劃問題的目標(biāo)函數(shù)值的大小，由大到小，選取所有組合方案中的函數(shù)值較大的部分，作為優(yōu)秀的服務(wù)組合方案，作為服務(wù)貢獻(xiàn)度計(jì)算的依據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于QoS歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法，其特征在于，所述的貢獻(xiàn)度為一個(gè)服務(wù)的歷史記錄在N個(gè)最優(yōu)的組合方案中出現(xiàn)的次數(shù)反映了該服務(wù)對(duì)前N個(gè)最優(yōu)的組合方案的貢獻(xiàn)度，在每個(gè)服務(wù)池中，擁有最大貢獻(xiàn)度值的服務(wù)將被選擇作為最優(yōu)的服務(wù)，參與最終最優(yōu)的服務(wù)組合方案的執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于QoS歷史記錄的服務(wù)組合優(yōu)化方法，包括以下步驟獲取數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集由各個(gè)web服務(wù)的QoS歷史記錄組成；求解前N個(gè)最優(yōu)的基于歷史記錄的組合方案；計(jì)算服務(wù)貢獻(xiàn)度，利用上步中產(chǎn)生的前N個(gè)最優(yōu)的基于QoS歷史記錄的組合方案，計(jì)算各個(gè)服務(wù)的貢獻(xiàn)度值，從而為服務(wù)組合中的每個(gè)任務(wù)選擇符合要求的web服務(wù)；且對(duì)每個(gè)任務(wù)的候選服務(wù)而言，擁有最高貢獻(xiàn)度值的那個(gè)服務(wù)將被選出，參加最優(yōu)服務(wù)組合方案的執(zhí)行。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用了服務(wù)的QoS歷史記錄做決策，更加客觀，可信，提出了貢獻(xiàn)度的變量參數(shù)，根據(jù)服務(wù)貢獻(xiàn)度值的大小，來決定哪些服務(wù)參與最終的最優(yōu)組合方案，從而使得最后的組合方案的可信度更高。
文檔編號(hào)G06F17/30GK102654871SQ20111005118
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者岳建明, 林文敏, 王聯(lián)民, 竇萬春, 董維 申請(qǐng)人:南京大學(xué), 江蘇三棱科技發(fā)展有限公司