[发明专利]一种基于QoS指标的动态Web服务组合方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，特别是一种基于QoS（Quality of Service,简称QoS）指标的动态Web服务组合方法，可以实现服务组合的选择和执行并发进行的动态组合概念，用于对实时性要求比较高的服务组合。

背景技术

在服务计算环境中，被建模成服务的计算资源被直接调用或和其它服务进行组合。Web服务作为一种自主而开放的应用实体,通过标准的Web协议为用户提供服务，目的是保证分布式异构平台的应用服务可以互操作。为了提高服务的复用性，Web服务的粒度通常不会太大。当单个服务无法满足用户提出的需求时，须将现有的一些Web服务有效地整合在一起,向最终用户提供增值服务，即Web服务组合。在进行Web服务组合之前，需要将用户需求分解成各子功能，将各子功能规划成其对应的任务并确定各任务的执行顺序。当给定一组规划好的任务后，用某种Web服务组合机制为每一个任务选择一个服务，最终得到一组可以满足用户功能需求的Web服务。随着服务提供商提供的可用Web服务数量的递增，每个任务都有大量非功能属性不同的候选服务可以满足其功能，所以现在服务组合方向的一个研究重点是如何为用户选取非功能属性最优的一组服务。

如何有效的进行服务组合依然是一个挑战，吸引了工业和学术的注意。由于大量服务可以满足功能性需求，近些年的研究主要依据不同的服务质量（QoS）标准进行Web服务选择。其中，最经典的是L.Zeng等在QoS-Aware Middleware for Web Services Composition（IEEE Trans.Software Engineering,Vol.30,No.5,pp.311-327,2004）基于QoS的Web服务组合中间件技术定义了QoS模型，提出了全局优化方法用于解决基于QoS服务组合问题。全局优化方法是在组合服务层面解决问题，其计算所有服务组合的总QoS指标，最终选择满足全局约束并且总QoS指标最高的服务组合。全局优化问题是典型的NP难问题，很难在合理的时间内得到最优解决方案，所以全局优化方法通常在候选服务个数有限时可用。M.Alrifai等在“Combining Global Optimization with Local Selection for Efficient QoS-aware Service Composition（WWW’09,pp.881-890,2009）”中提出混合型服务组合方法，通过结合全局优化和本地服务选择，解决全局优化效率低的问题，但其方法涉及全局约束分解的难题。M.Alrifai等又在“Selecting skyline services for QoS-based Web Service Composition（WWW’10,pp.11-20,2010）”中提出基于skyline的服务选择方法，其通过缩小候选服务范围的策略，改善全局优化方法的时间复杂度。

中国专利《基于QoS指标和Web服务输出参数的Web服务组合方法和装置》，申请号：CN200910187232.1，授权公告号101645935也公开了一种基于QoS指标的Web服务组合方法，该方法基于QoS指标和Web服务输出参数来设定Web服务组合规则，通过判断所选择出的一组Web服务组合是否满足所设定的规则，最终确定所选择的一组Web服务组合是否为所需Web服务组合。该方法的目的是通过预先设定的规则来选择满足需求的一组Web服务组合，而现实可能存在多组都满足需求但服务质量不同的Web服务组合，耗费时间多。另外，该专利中服务组合的选择过程和执行过程还是传统的串行关系。

由于Internet本身具有开放性、缺乏安全和可靠机制，另外服务提供商具有自主性、缺乏统一管理和有效监管，Web服务的真实执行环境是易变的、不稳定的。在这种环境下，Web服务可能由于网络变化或服务自身突然出现故障变得不可用。即使已为用户选择出非功能属性最优的一组服务，某服务在执行完成前可能会出现QoS波动或不可用的情况。因为服务组合具有紧耦合性，当某服务在执行结束之前出错时，已经执行过的服务不能回卷。所以现有的全局优化策略只能采用重规划策略，从出错点开始重新组合出错和未执行的Web服务。而在易错、不稳定的环境下，有可能多次出错，多次重规划将导致执行周期长、实时性差、浪费资源。所以即使已为用户选择出非功能属性最优的一组Web服务，这组最优服务的执行效果不一定最优。