Web服務(wù)組合的自動(dòng)化機(jī)制研究.pdf

1、隨著Web服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)的日臻完善，Web服務(wù)業(yè)已成為Internet上一種最為重要的計(jì)算資源，同時(shí)也使得面向服務(wù)的架構(gòu)（Service-Oriented Architecture，SOA）成為開發(fā)分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主流范型。SOA倡導(dǎo)以Web服務(wù)及其組合為基礎(chǔ)構(gòu)造應(yīng)用的開發(fā)模式，其核心是研究如何組合已有的、自治的Web服務(wù)，高效靈活地構(gòu)筑企業(yè)級(jí)服務(wù)集成。Web服務(wù)組合作為面向服務(wù)的開發(fā)范型中實(shí)現(xiàn)資源共享與應(yīng)用集成的主要使能技術(shù)，具有廣泛

2、的應(yīng)用前景。而在高度動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，如何依據(jù)服務(wù)的語義信息，自動(dòng)地將其組合起來，以滿足用戶復(fù)雜而多樣化的需求是當(dāng)前服務(wù)組合領(lǐng)域中亟待解決的問題。 本文以基于Internet的跨組織資源共享與應(yīng)用集成為背景，針對(duì)當(dāng)前服務(wù)組合研究工作中存在的不足之處，圍繞組合模型自動(dòng)構(gòu)建方法、基于有色Petri網(wǎng)的組合驗(yàn)證機(jī)制、支持流程QoS敏感的執(zhí)行方案選擇策略、自動(dòng)服務(wù)組合系統(tǒng)原型實(shí)現(xiàn)等解決Web服務(wù)組合自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)展開研究探索，主要

3、工作與貢獻(xiàn)包括： 1．研究了Web服務(wù)自動(dòng)組合問題，提出了目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的Web服務(wù)自動(dòng)組合方法。Web服務(wù)組合是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作。要實(shí)現(xiàn)服務(wù)組合過程的自動(dòng)化，首先要解決組合模型的自動(dòng)構(gòu)建問題，即如何根據(jù)用戶目標(biāo)自動(dòng)選擇簡單服務(wù)，并予以形成一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的組合服務(wù)。本文首先從服務(wù)組合的生命周期出發(fā)，將自動(dòng)服務(wù)組合的實(shí)施過程劃分為邏輯組合和物理組合兩個(gè)階段，并針對(duì)OWL-S模型在抽象服務(wù)能力描述方面存在的不足，對(duì)其本體層次進(jìn)行了擴(kuò)展，定義

4、了一個(gè)ServiceClass類層次，以有效實(shí)現(xiàn)抽象的服務(wù)類定義與具體的服務(wù)實(shí)例描述分離。在此基礎(chǔ)上，提出了一種目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的啟發(fā)式圖規(guī)劃算法GDHGP，通過采用逆向構(gòu)建規(guī)劃圖的方法以及相關(guān)啟發(fā)式搜索信息的設(shè)計(jì)，可有效減少搜索空間，提高規(guī)劃求解效率。 2．研究了Web服務(wù)組合驗(yàn)證問題，提出了基于有色Petri網(wǎng)的組合驗(yàn)證機(jī)制。組合流程模型的結(jié)構(gòu)是否正確，是否存在死鎖、不可達(dá)等邏輯錯(cuò)誤直接影響組合服務(wù)能否正確執(zhí)行。而Web服務(wù)組合的復(fù)

5、雜、易錯(cuò)性使得組合流程執(zhí)行前的驗(yàn)證至關(guān)重要。本文在借鑒有色Petri網(wǎng)的相關(guān)理論及應(yīng)用方法的基礎(chǔ)上，利用有色Petri網(wǎng)對(duì)根據(jù)語義信息自動(dòng)生成的服務(wù)組合進(jìn)行建模和分析驗(yàn)證。首先給出了服務(wù)組合構(gòu)造規(guī)則的代數(shù)定義，并據(jù)此將OWL-S規(guī)范中的組合要素轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的CP-nets模型。通過對(duì)CP-nets表示的組合模型進(jìn)行形式化分析和驗(yàn)證，可探測組合中的錯(cuò)誤，并預(yù)測組合系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)屬性，從而有效提高服務(wù)組合的可靠性，確保組合系統(tǒng)的成功執(zhí)行。

6、 3．研究了Web服務(wù)匹配問題，提出了支持流程QoS敏感的執(zhí)行方案選擇策略。服務(wù)的QoS是指導(dǎo)Web服務(wù)選取與組合的重要指標(biāo)，影響著服務(wù)組合中具體服務(wù)的選擇、組合方案的評(píng)價(jià)優(yōu)化、流程執(zhí)行的監(jiān)控等各個(gè)方面，決定了最終的服務(wù)組合的成功與否。本文首先定義了統(tǒng)一的服務(wù)質(zhì)量模型，并在此基礎(chǔ)上提出了組合流程QoS的評(píng)價(jià)方法。之后，針對(duì)用戶的復(fù)雜偏好，采用柔性約束滿足框架形式化描述面向全局最優(yōu)的QoS選擇問題，將用戶的QoS需求表達(dá)為柔性約束，

7、并給出了基于效用函數(shù)的目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，提出了一種基于分枝定界的啟發(fā)式搜索算法BB4EPS，并進(jìn)行了大量的仿真實(shí)驗(yàn)以測試算法的可行性和有效性。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，BB4EPS在大規(guī)模組合場景下，能夠利用簡單而有效的啟發(fā)信息快速尋找到滿足優(yōu)化目標(biāo)的最優(yōu)解，其實(shí)際復(fù)雜度接近于線性，具有較高的求解效率和較廣的適用范圍。 4．基于上述關(guān)鍵技術(shù)的研究探索，本文以“面向參觀者的信息服務(wù)演示系統(tǒng)平臺(tái)VOISSP”為依托，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)