支持跨组织协作的服务组合研究

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1、支持跨组织协作的服务组合研究摘要： 随着经济的快速发展，各部门之间的竞争加剧，市场的不断扩大，企业要想在这种激烈的市场竞争中生存下去并要取得不断进步，必须能够对客户需求、市场机遇以及外部竞争的变化做出快速而灵活的响应。同时，如何更好地保护企业先前投资，最大化利用已有资源，整合出符合要求的、有效的新服务，这已经成为各企业一个迫切需要得到解决的问题。围绕这些问题，不少技术应运而生。其中为了提高Web服务的可重用性，当不存在一个服务满足用户的要求时，需要将多个功能简单的服务按照服务描述、约束、可用资源及服务等进行服务组合，实现用户定义的组合目标，产生增值服务。这样既保护了企业的先前投资，又整合出新的

2、功能服务，为企业的发展带来希望。所以Web服务组合是解决现实Web任务和B2B应用问题的重要技术，在工业界和学术界受到了广泛的关注，是Web服务的重要研究方向之一。 学术界对服务组合问题的研究由来已久，产生了许多成果，其中主要研究方向有服务选择算法以及QoS的管理和预测。目前虽然已有大量研究工作从不同角度切入这一主题，但是，当前研究还缺乏一种把已经存在的简单服务灵活动态地组合成复合服务的服务组合模型。本文所做的研究在一定程度上提高了QoS的可靠性及服务组合计划的效率，但是由于研究水平和研究时间的限制，本课题还有许多有待完善和值得继续探讨的问题。关键词：服务组合；QoS；模型构建Abstract

3、： With the rapid development of economy, competition between various departments, the expansion of the market, enterprises want to survive in the fierce market competition and to make constant progress, must be able to customer demand, market opportunity and the change of external competition can re

4、sponse fast and flexible. Previously at the same time, how to better protect enterprises investment, to maximize the use of existing resources, integrate and effective out to meet the requirements of new services, it has become each enterprise is a problem need to be solved urgently. Around these pr

5、oblems, many technology arises at the historic moment. In order to improve the reusability of Web services, when there is no one service to meet the requirements of customers, need to multiple functions simple service according to the service description, constraints, resources and services availabl

6、e to services such as combination, the combination of the user defined goals, create value-added services. This protects both the previous investment of enterprises, and service integration of new function, hope for the development of enterprises. So the Web service composition is the key to solve t

7、he problem of real Web tasks and B2B applications technology, has received the widespread attention in industry and academia, is one of the important research direction of the Web service. Academic research on service composition problem has a long history, has produced many achievements, including

8、main research direction is service selection algorithm as well as the QoS management and forecasting. At present although have a lot of research work from different Angle cut into the topic, however, the current research also lack of a simple service of the existing flexible service composition mode

9、l of dynamically assembled into composite services. This paper has done research to a certain extent, improve the reliability of the QoS and the efficiency of service composition plan, but because the research level and the research time limit, this topic has a lot of remains to be perfect and worth

10、 to continue to discuss problems.Key words：Service composition; QoS; Model building目 录一、研究背景41、研究意义42、研究现状43、研究前景5二、基本理论概述51、服务组合5（1）定义5（2）特征6（3）应用62、QoS8（1）定义8（2）特征8（3）应用9（4）QoS与服务组合10三、跨组织协作服务组合研究现状分析111、研究现状11（1）人工组合方式11（2）半自动化帕组合方法12（3）自动化帕组合方法122、研究框架133、存在问题分析13（1）过程固定13（2）过程混乱14四、新的支持跨组织协作的服务

11、组合模型141、概述142、模型构建15五、结论与展望171、结论172、展望18参考文献1920一、研究背景1、研究意义 随着经济的快速发展，各部门之间的竞争加剧，市场的不断扩大，企业要想在这种激烈的市场竞争中生存下去并要取得不断进步，必须能够对客户需求、市场机遇以及外部竞争的变化做出快速而灵活的响应。同时，如何更好地保护企业先前投资，最大化利用已有资源，整合出符合要求的、有效的新服务，这已经成为各企业一个迫切需要得到解决的问题。 围绕这些问题，不少技术应运而生。其中为了提高Web服务的可重用性，当不存在一个服务满足用户的要求时，需要将多个功能简单的服务按照服务描述、约束、可用资源及服务等进

12、行服务组合，实现用户定义的组合目标，产生增值服务。这样既保护了企业的先前投资，又整合出新的功能服务，为企业的发展带来希望。所以Web服务组合是解决现实Web任务和B2B应用问题的重要技术，在工业界和学术界受到了广泛的关注，是Web服务的重要研究方向之一。 2、研究现状 Web服务组合是为了特定的业务目标将多个独立自治的Web服务(称为基本服务)按照其语义及逻辑关系“拼装起来，以实现高层次的功能聚合(称为组合服务)。实际应用迫切需要一种普适性的服务组合模型，能够将已经存在的丰富多样的异构Web服务进行组合，对于同一种服务则要求以多种版本投递给用户，对传统的信息存储站点、商业站点、网络服务和搜索引

13、擎需要以一种新的方式结合起来，提供新的服务。对各种新兴的异构硬件设备(如PC，PDA等)和网络服务访问方式(如有线、无线等)，进行随时随地的服务组合，称为普适计算(pervasive computing) 目前虽然已有大量研究工作从不同角度切入这一主题，但是，当前研究还缺乏一种把已经存在的简单服务灵活动态地组合成复合服务的服务组合模型。特别是当前提出的一些服务组合算法往往采用泛洪广播方式来进行服务的路由和组合，对网络造成巨大的通信代价，甚至其代价严重到导致算法的不可用的地步。服务组合由三个层次有机构成：(1)服务提供层：由独立的服务提供者提供服务资源。(2)服务组织层：服务组合只有在对服务的有

14、效组织的基础上才能进行高效的服务组合，侧重于服务覆盖网络的形成。已有的服务组合算法很少从系统层面上建立虚拟的服务组合基础设施平台。建立在系统层面上的服务组合模型综合了各部分的需求，每层正交地提供功能，可以更好地为用户构造一个高效的组合平台。从而有效地减少网络通信代价，提高组合服务质量。(3)服务组合层：通过一定的服务组合机制将已有的服务组合起来，侧重于服务路径的选择。3、研究前景 当今竞争激烈的商业社会，要求企业对瞬息万变的市场需求做出迅速的响应，企业需要不断地调整自身业务，拓展业务范围，传统的开发一交付升级的软件开发模式己显得日渐落后，如何实现企业应用系统“随需应变”成为了当今软件产业的焦点

15、问题。同时，随着企业间的兼并，收购以及企业全球化发展，各分支机构的应用系统需要安全、有效地整合，以提高效率，降低成本。这些需求使得企业对于提高应用系统的构建效率，加强企业内部及企业之间业务合作、信息共享以及系统集成的需求也越发迫切。 无论是从技术发展还是企业的实际需求上来说，对软件的开发模式、交付方式和软件形态都提出了新的要求，软件应用环境从封闭、静态向开放、动态转变;信息共享和应用集成需求从单一系统向异构平台扩展，从单一企业整合内部向跨多个企业的业务合作延伸，需要一种新的计算泛型来指导软件产业的发展。二、基本理论概述1、服务组合（1）定义 近年来，随着Web 服务组合研究的展开，不同的研究人

16、员对Web服务组合的概念有着不同的认识。以下几个具有代表性的定义从不同的角度对Web服务组合进行了描述。 IBM 公司的定义:Web服务组合是支持业务流程逻辑的一组Web服务，其本身既可以是最终的应用，也可以是新的Web服务，组合是通过确定不同Web 服务的执行顺序和Web服务之间的复杂交互来实现。斯坦福大学SWIG小组的定义:Web 服务组合就是研究如何通过组合自治的Web服务而获得新的功能的问题，通过组合有助于减少新应用的开发时间和费用。HPBPM 室的定义:Web服务组合实际上是服务提供者将己有的Web 服务作为新的服务的构筑模块重用，并且在总体上实现对各个模块的增值。这种增值体现在新的

17、服务满足特定需求的能力，以及可以提供更高的可用性和QoS 保障。 佐治亚大学计算机系的定义:Web服务组合主要研究用于服务组合的方法论、建模的服务和功能的抽象方式。 从上述定义可以看出:Web 服务的价值在于服务重用，重用的目的是使服务增值。Web服务组合是各个小粒度的Web服务相互之间通信和协作来实现大粒度的服务功能；通过有效地联合各种不同功能的Web服务，组合服务开发者可以解决更为复杂的问题,达到服务增值的目的。（2）特征 Web 服务组合具有以下一些特点: 首先，是层次性和可扩展性。Web服务的组合通过重用并组装已有的Web 服务来生成一个更大粒度的服务，使得组合的Web服务具有层次性和

18、可扩展性。 其次，是动态与自适应性。Web服务组合是一个动态、自适应的过程，它在标准协议的基础上，根据客户的需求，对封装特定功能的现有服务进行动态地发现、组装和管理。 第三，提高了组合与交易过程的自动化程度。Web服务组合通过动态的语义分析与服务的自动化匹配，减少了不必要的人工干预，易于实现动态电子商务交易过程的自动化。 最后，可以提高软件的生产率。通过重用已有的服务， 并自动化地生成新的服务或系统，极大提高了软件的生产效率。（3）应用 Web服务组合的根本目的是为了提高软件的生产力。工业界倾向于通过提高软件的可重用程度以及软件的自动化生成水平来解决软件生产率、可靠性以及可维护性等困扰软件发展

19、的根本性问题。 在软件重用方式上，也从紧耦合的过程调用发展到对象继承等方式，并且向着Web服务组合的松耦合方式发展；在开发方式上，也从最初的基于代码的开发发展到基于组件的开发，并且向着基于软件工厂的自动化软件生成方向迅速发展。Web服务组合的方式一般可抽象地划分为静态组合与动态组合两种，其主要区别在于选择被组合服务的时机不同，前者是由设计人员在设计时确定，而后者则是在运行时选择。 根据不同标准和具体需求，人们从不同的角度对Web服务的组合方式进一步分类。有学者将服务组合分为: (1)主动式/ 反应式的服务组合(proactive/ reactivecomposition) ；(2)强制式/ 选

20、择式的服务组合(mandatory/optionalcomposition) 两大类。其中主动式服务组合是一种离线式或预编译的稳定的组合方式；而反应式服务组合则是一种在线的、动态的和实时的组合方式，它根据子服务的带宽、性能以及执行代价等实时参数对所组合的服务进行优化，并将最终结果提供给用户。强制式服务组合要求所有的子服务必须按照特定的规则正确执行并产生满意的结果，才能保证组合服务的正确执行；而选择式服务组合则无须这些规则，且子服务间的依赖性较弱。还有学者在这种服务组合分类的基础上，建立了一种融合上述多种组合方式优点、基于案例库推理的Web服务组合模型。 此外，还有研究人员根据服务组合过程中的执

21、行策略，认为服务组合包括:服务请求描述、服务匹配与兼容性检测、服务组合描述以及服务执行监测与协调4个核心要素。并将服务组合分为3种类型：( 1 )探索式组合(exploration composition )；(2)半固定式组合(semifixedcomposition)；(3)固定式组合(fixed composition) 。其中，探索式组合是在客户动态业务需求与协作的组合服务基础上，利用服务代理来比较预期的服务是否与已发布的服务特征相匹配，并根据组合计划，选择满足相应等级、可访问性、成本以及性能判据的服务进行动态组合。固定式组合是将固定的或是预定义的服务进行组合，而且组合服务的结构与子服

22、务间的绑定均通过静态方式来实现，并将向组合服务发送的请求转化成子请求且映射到子服务来执行。半固定式组合则是介于两者之间，它在服务组合时根据组合服务规范或计划来匹配并获取一些候选的服务，在运行时动态地实现服务的绑定。 无论采用何种分类方式，Web 服务组合均可分为计划、定义以及实施三个阶段。其中，计划阶段的主要任务是发现候选的服务，检测这些候选服务组合的可行性与一致性，并最终提供多个服务组合的候选计划；定义阶段是在候选的服务组合计划中选择且生成实际的组合结构，并提供一个服务组合的语义规范；实施阶段则是根据服务组合规范来绑定组合的服务，使这些服务能够协同地工作以及满足相应的任务或功能。2、QoS（

23、1）定义随着技术产业的逐步发展，不同的学者对于QoS也有不同的定义。笔者在此特意选取了几个有代表性的定义。 国际电信联盟(ITU)在x902标准即“信息技术开放式处理参考模型”中定义服务质量(QoS)为：定义在一个或多个对象的集体行为上的一套质量需求的集合。吞吐量、传输延迟和错误率等一些服务质量参数描述了数据传输的速度和可靠性等。 在ATM中定义服务质量(QoS)为“关于ATM性能参数集合的术语，这些参数描述了在一个给定虚拟连接上数据流量的特征”。服务质量参数大多应用在较低层次的协议层上，这些参数并不直接被应用程序所观察和感觉到。这些参数包括信元丢失率、信元错误率、信元错误插入率、信元延迟变化

24、、信元传输延迟和平均信元传输延迟。根据服务质量参数定义了五种服务级别，级别0指的是“尽最大努力”服务方式，在这种服务级别中没有特定的流量参数和绝对的服务质量保证。 IETF在研究ATM时就已经开始考虑服务质量的问题。即有陈述：“随着在网络上实时服务的逐步增加，在共享网络上要求提供确定的传输服务。这些确定的传输服务要求应用程序和网络基础设施有能力请求、设置和强化数据的传输。总的来说，这些服务指的是带宽预留和服务质量”。在“基于ATM的IP”中这样描述: “实时应用程序所使用的服务质量参数被假设在数据传输之前的资源预留协议中设置，或者以某种形式携带在数据之中”。“目前的工作正在重点研究服务质量参数

25、怎样被表达出来和怎样做出本地的决定”。（2）特征l QoS具有以下几个显著的特征：l 最佳的产品性能l 高可靠性设计l 细致、详尽的监控和分析l 完美的宽带过滤和控制l 基于word格式的管理报告（3）应用 QoS是网络与用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享的质的约定，例如，传输延迟允许时间、最小传输画面失真度以及声像同步等,是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。现在的路由器一般均支持QoS。QoS 是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS，比如 Web应用，或E-mail设置等

26、。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS 能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。 在Internet等计算机网络上为用户提供高质量的QoS必须解决以下问题： 首先，QoS的分类与定义。对QoS进行分类和定义的目的是使网络可以根据不同类型的QoS进行管理和分配资源。例如 ，给实时服务分配较大的带宽和较多的CPU处理时间等，另一方面，对QoS进行分类定义也方便用户根据不同的应用提出QoS需求。 其次，准入控制和协商。即根据网络中资源的使用情况，允许用户进入网络进行多媒体信息传输并协商其QoS。 第三，资源预约。为了给用户提供满意的QoS，必须对端系统、路

27、由器以及传输带宽等相应的资源进行预约，以确保这些资源不被其他应用所强用。 最后，资源调度与管理。对资源进行预约之后，是否能得到这些资源，还依赖于相应的资源调度与管理系统。 目前的Internet仅提供尽力而为(best-effort service)的传送服务，业务量尽快传送，没有明确的时间和可靠性保障。随着网络多媒体技术的飞速发展，Internet上的多媒体应用层出不穷，如IP电话、视频会议、视频点播(VOD)、远程教育等多媒体实时业务、电子商务在Internet上传送等。Internet已逐步从单一的数据传送网向数据、语音、图像等多媒体信息的综合传输网演化。这些不同的应用需要有不同的Qos

28、(quality of service)要求，Qos通常用带宽、时延、时延抖动和分组丢失率来衡量。各种应用对服务质量的需求在迅速增长。 显然，现有的尽力传送服务已无法满足各种应用对网络传输质量的不同要求，需要Internet提供多种服务质量类型的业务。而尽力而为的服务仍将提供给那些只需要连通性的应用。 服务质量Qos系指用来表示服务性能之属性的任何组合。为了使其具有价值，这些属性必须是可提供的、可管理的、可验证和计费的，而且在使用时它们必须是始终如一的、可预测的、有的属性甚至是起决定性作用的。为了满足各种用户应用的需要，构建对IP最优并具备各种服务质量机制的网络是完全必要的。专线服务、语音、文

29、件传递、存储转发、交互式视频和广播视频是现有应用的一些例子。（4）QoS与服务组合 Qos是服务质量(Quality of Service)的缩写，它指的是服务所能提供的一种质量保证，保证服务能响应预期的请求，并能以符合期望的质量来完成相应的任务。QoS不是单一性能指标，而是一个多属性复合指标，web服务最主要的Qos属性有：响应时间，价格，可靠性，声望，等。这些指标对于保持服务的竞争力与业务可行性具有非常重要的影响，因此Qos已经成为了衡量服务性能与效用的重要标准。组合服务流程执行通常采用运行时绑定的策略，即在流程制定时只为每个活动定义需完成的任务，而不指定具体由哪一个服务来实现，常常将活动

30、称作抽象服务。在开放的网络环境下，每个抽象服务往往存在多个实际服务均可完成相同的任务。这些服务可以看作这一抽象服务的候选服务，它们从功能上看是可以互相替换的，但是往往具备不同的QoS属性。组合服务用户会从自身需求出发对组合服务提出一个总体的QoS期望，因此如何在执行时根据候选服务的QoS属性为抽象服务选取合适的组件服务成为了组合服务性能优化中的一个主要问题，近年来成为了Web服务研究领域所关注的焦点问题之一。在获得了组合服务的Qos计算方法之后，则可以用户提出的Qos期望和限制作为约束条件，基于约束满足方法为组合服务中的每个活动选取最合适的候选服务。假设组合服务中具有n个抽象服务，每个抽象服务

31、具有m个候选服务，则共有mn种组合方案可供选择，从其中选择最优解是一个NP难问题57，因此研究人员引入了各种方法来获得局部或全局优化解。三、跨组织协作服务组合研究现状分析1、研究现状服务组合是近年来工业界和学术界的研究热点，从整体上看这些研究可以分为三大类：人工组合、半自动化组合和自动化的组合。（1）人工组合方式Triana提出的是典型的人工组合框架，在这些框架中，用户需要通过图形或者文本编辑器来产生一个工作流，然后提交给工作流执行引擎来执行。提供了一个图形化的用户界面，用户从工具箱里选择所需的服务并将它们拖放到布局管理器中。这些服务可以通过关键词检索从UDDI中得到。另外，在Triana中可

32、以使用本地工具来进行服务的组合。BPWS4J提供了一个Eclipse插件让用户在XML层次上来组织一个工作流图。这个工作流图以及跟组合相关的服务的WSDL文档提交给执行引擎12。SelfServe允许用户通过服务构造器来建立一个工作流。服务构造器跟UDDI进行交互来发现所需的服务。使用一个基于P2P的执行模型，组合图(一个被标注的状态图)被执行。该系统的一大特色是引入了服务容器的概念，容器中存放着具有相同功能的服务集合。在运行时，服务容器根据成员模式和一个评估服务来选择实际所需的服务 。以上这些系统都存在着一定的不足：第一，当提供的服务的数目增长时，发现和选择服务方法不能及时获知，因此不具有可

33、伸缩性。第二，它们需要用户具有底层的知识。比如在BPWS4J中，用户要在XML层次上建立一个工作流。虽然Triana提供了一个图形化的拖放界面，但是对大型的工作流，它们不太适用。第三，如果某个服务出现问题，整个工作流的执行都会失败，即使在SelfServe中，服务容器可能会选择一个服务替代者。（2）半自动化帕组合方法采用半自动化的组合技术，它们在组合的过程中向前又迈进了一步，对服务的选择考虑了语义的一些特征，但是用户仍然需要从适当的服务列表中选取自己所需的服务并按照约定的顺序来连接这些服务。Sirin 给出了一个系统，能使服务的选择在每个阶段上都保持语义一致性。Cardoso和Sheth提出了

34、一个框架，能向用户推荐符合用户需求的服务，主要是通过匹配用户指定的Service Template(ST)和Service Object(SO)15。Chen则提出一种基于知识的框架，能在用户构建工作流的时候提供建议。该系统允许用户储存工作流，所以有利于工作流的复用f6I。这些系统虽然解决了人工组合的部分问题，但是当有海量的服务供用户选择的时候，它们仍然不具有伸缩性。另外，在这些系统中几乎没有容错机制。例如在Cardoso和Sheth中，如果一个ST和一个SO 匹配失败，整个组合过程也将会失败。同样地，在Sirin和Chen中，组合的工作流被发送给执行引擎，如果在这个阶段某个服务不可用，执行也

35、会失败。最后，除了Chen外，其他的系统对工作流的不同层次的粒度也支持不够。（3）自动化帕组合方法自动的工作流组合技术，通过使用人工智能或相关技术来自动化整个组合过程。Mcllraith和Son是一个基于Agent的服务组合框架，它通过使用类属过程和语义化的服务来引导组合。Agent代理充当Web服务的网关并负责服务的选择和调用。该框架假定一个类属过程的存在，如果缺少了类属过程，组合不能进行。另外，如果Agent代理不能匹配一个服务，执行也会终止。SW0RD通过使用基于规则的服务描述来自动化服务的组合。用户指定初始和最终状态，然后planner试着将一系列的服务形成一个满足需求的链。这里要求用

36、户要能给出状态，并且它里面没有自动的服务发现机制。同样地，组合也是基于特定服务的执行，当某个服务不可用时，也很难保证整个过程的顺利执行。在组合工作流中一个重要的方面就是服务的发现。在这方面的研究主要集中在用DAMLS来描述服务。匹配器比较服务请求者和服务提供者的DAMLS描述。Sycara提出了一个基于DAMLS匹配器和DAMLS虚拟机的框架。该框架没有使用工作流仓库技术，所以当收到一个请求时，工作流每次都需要重新计算。另外，它没有区分执行时和非执行时工作流。所有的工作流都是建立在被执行的服务是可用的基础之上的，结果就是它所建立的工作流不能被复用也不能被共享，因为谁也不能保证现在可用的服务将来

37、一定还是可用的。2、研究框架 图2.1简要展示了组合服务的生命周期，本文将服务组合的研究框架所覆盖的问题划分为两大类：服务组合构建问题和服务组合运行支撑问题。前者主要包含了组合服务计划生成，服务发现和选择、以及服务组合等问题;后者则包含了组合服务的执行和协同、性能监控和保障、服务组合的安全和事务管理以及容错等问题。 3、存在问题分析 实现Web服务的自动组合, 不仅自动选择和绑定Web 服务, 而且是自动创建抽象的过程模型。虽然Web服务组合的研究取得了很多成果, 但当前的组合方法仍存在着以下两方面的局限:（1）过程固定基于工作流模型的组合,要求根据业务逻辑预先定义好它的过程模型,因此其服务组

38、合的执行过程是固定的。一旦业务逻辑发生变化,组合的过程模型必须相应地重新定义,这需求将正在运行的过程停下来进行修改。然而,多数业务过程都是异步的长事务流程,不允许随意将正在运行的业务过程停下来。而在现代商务应用中,企业间竞争加剧和客户需求丰富多样,导致业务过程变化频繁。因此要求服务的组合能够在运行时动态地改变,提高服务组合的柔性和适应性。（2）过程混乱 诸如监控、授权认证、审计和异常处理等处理活动往往在多个业务过程中都出现, 系统中关于这些活动的相关逻辑也就分散在相关流程定义的多个地方或者是跨越多个组合服务的边界。用BPEL、BPML等组合规范定义包含这些活动的业务过程时,描述这些活动的代码,

39、会多次重复出现在同一个过程的多个模块的定义中,或者出现在多个不同的过程定义中,带来代码交织和代码混杂的问题。当需要改变这些活动代码时,必须保证散落在所有业务过程的代码的一致性,对组合服务的维护和重用带来困难。四、新的支持跨组织协作的服务组合模型1、概述在Web服务组合QoS模型相关问题研究中，首先要解决的问题是：如何定义Web服务的QoS属性。Web服务QoS属性是个复合概念，包括多个方面，各表示为不同的QoS属性类型，如性能、代价、可靠性等。Web服务QoS属性定义，就是给出QoS属性的分类以及各类QoS属性的定义。最初的QoS指的是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技

40、术，是网络通信中的服务质量的定义。本文主要研究Web服务中的服务质量评价模型，理想的QoS模型是动态Web服务选择的重要内容之一。基于QoS进行服务选择和评估，也是Web服务中的研究重点之一。QoS分为若干属性，作为服务评价的若干标准，比较常用的标准有时间Crime)、可靠性(Reliability)、可用性(Availability)、信誉度等等，也允许用户自定义评估标准作为QoS属性。下面详细介绍一下现有的QoS模型。文献给出了服务质量评价模型中应包括的因素，包括网络开销(Cost)、时间(Time)、可靠性(Reliability)和信誉度(Reputation)，这样一些QoS通用属性

41、。文献中提出的AgFlow系统所选择的QoS属性，也是一些服务的通用属性，包括网络开销、时间、信誉度、成功率(Successful rate)和可用性(Availability)。这些通用属性只能反映Web服务本身的二些性能参数，并不能说明用户在选择Web服务时的标准。文献D4提出一种基于语义的领域自适应Web服务评价模型，综合考虑了服务通用属性和领域属性，将QoS属性分为服务层QoS和业务层QoS，支持动态定制不同领域的服务评价因子。文献提出了QoS模型的概念，除了包括网络开销、时间等多数QoS模型中提到的服务层QoS通用属性外，首次引入服务的业务层QoS的概念，对服务的业务领域属性进行了研

42、究。文献给出了根据商业实体关联度来进行服务的选取，其目的是在有合作关系的商业实体中进行选择，共同为这些商业实体带来利润，但是这有些违背了公平竞争，会造成各商业实体的恶意竞争。在文献中，作者提出了一个基于上下文语义的QoS模型，该模型给出了一个函数算出每个服务QoS的值对上下文的影响。作者同时又给出了一系列的规则，此规则不仅从服务组合的观点出发，而且从商业领域观点出发，所以此模型能够同时满足供应商和用户的需求，这样的模型适用范围也会更加广泛。文献描述一个包含QoS broker和服务提供者software components的结构，详细规范了一个支持QoS broker的QoS协商的安全协议。

43、详细描述了由服务提供商用的许可控制机制，QoSbroker和服务提供商的实现报告，同时进行了有效的实验。 综上，QoS模型都是假定所有服务提供商都是希望自己的服务能够被组合，但是事实上并非如此。有些服务质量高面向单个小功能的服务，其在一定时间内，作为单个服务被调用的频率高，服务提供商因此赚取更多利润。如果此服务作为组合服务被调用，用时长，会减少在一定时间的调用频率，因此也会减少提供商的收入。Web服务技术，不仅要让用户使用方便，也要能让提供商受益。本文在此基础上，添加了可组合性这个新的属性，为动态Web服务组合中服务选择提供了全面、客观的服务质量保证。组合Web服务是否满足用户的需求，各个原子

44、服务的表现如何，都需要进行质量评价。Web服务的QoS模型从很多方面刻画其非功能特性，不仅有助于指导Web服务的高质量开发，而且用于支持服务的选择，因此，建立一个客观、高效的QoS模型非常重要。2、模型构建根据常见的组合流程，笔者给出了各种流程的计算方法。具体如下图所示。服务组合流程类型 上图显示服务组合的一些基本流程，根据这些流程的不同，其组合后的QoS计算方式也不相同。其中(1)代表顺序(Sequence)、(2)代表循环(100p)、(3)代表并行(andsplit)、(4)代表选择(or-split)。一般的服务组合都可以由这些基本组合流程组合而成。其中组合后的组合服务的QoS属性的计

45、算如下： 服务价格：流程(1)是参与组合的单个服务的价格之和；流程(2)就是循环次数和循环之间执行的服务的价格的积；流程(3)就是按照并行分支中最大的服务的价格；流程(4)是被选择的概率和分支服务的价格的积。执行时间：如果是流程(1)，则组合后的执行时间就是参与组合的单个服务的执行时间之和；流程(2)就是循环次数和循环之间执行的服务的执行时间的积；流程(3)就是按照并行分支中最大的服务的执行时间；流程(4)是被选择的概率和分支服务的执行时间的积。可靠性：流程(1)是参与组合的单个服务的可靠性之积：流程(2)就是循环次数和循环之间执行的服务的可靠性的积；流程(3)就是按照并行分支中最小的服务的可

46、靠性；流程(4)是被选择的概率和分支服务的可靠性的积。 信誉度：流程(1)是参与组合的单个服务的信誉度之和；流程(2)就是循环次数和循环之间执行的服务的信誉度的积；流程(3)就是按照并行分支中最大的服务的信誉度；流程(4)是被选择的概率和分支服务的信誉度的积。 可用性：流程(1)是参与组合的单个服务的可用性之和；流程(2)就是循环次数和循环之间执行的服务的可用性的积；流程(3)就是按照并行分支中最大的可用性的价格；流程(4)是被选择的概率和分支服务的可用性的积。可组合性：流程(1)是参与组合的单个服务的可组合性之和；流程(2)就是循环次数和循环之间执行的服务的可组合性的积；流程(3)就是按照并

47、行分支中最大的服务的可组合性：流程(4)是被选择的概率和分支服务的可组合性的积。综合上面的描述，各种属性对应不同流程的计算公式如下表所示。五、结论与展望1、结论服务组合的含义就是把多个小粒度服务组合为一个大粒度服务，它是用户利用多种多样的web服务实现自身业务需求的重要方式。在服务组合计划的制定中，用户需要在众多的服务中选择满足自身的业务需求的服务加以组合。服务质量(QoS)是反映服务运行性能的非功能性指标，它包含多种指标，具有相关的量化标准，可以通过对服务实际运行情况的监测获得。在服务选取中，QoS是一个重要的标准，如何选取合适的服务构建满足用户QoS需求的服务组合是一个重要的问题，本文就是

48、围绕这一问题展开研究。服务组合是一个包含QoS获取、服务选择、服务组合执行等环节的复杂过程。因此，本文首先提出一个基于QoS的服务组合管理框架，其目的是支撑相关功能的实现。学术界对服务组合问题的研究由来已久，产生了许多成果，其中主要研究方向有服务选择算法以及QoS的管理和预测。服务选择算法经历了针对单一服务的选择到针对服务组合的选择，静态选择到动态选择的发展过程。QoS预测的研究相对于服务选择算法开始较晚，但也取得了一定的成果，提高了消费者所获得的OoS的可靠性。 简要说来，本文的主要贡献和创新如下：(1)提出了一个基于OoS的服务组合管理框架，其中包含了服务组合定制、服务组合执行、服务QoS

49、及SLA管理三个模块，为QoS的预测及服务组合功能的实现提供了无缝集成环境。(2)设计实现了QoS的分析预测算法，基于服务的SLA、QoS历史及运行时的实际负载对服务的QoS进行预测，从而获得更接近于真实值的QoS值。(3)三是根据获取的QoS，提出基于流程QoS分析的服务组合算法。其中包含了借助组合树来实现基于流程结构的QoS分析，进而进行的服务组合计划的定制及优化算法。由于新的服务定制将会对服务的运行状况产生影响，算法最后还对对受影响的服务依次进行验证，从而判断是否需要对相关服务组合进行重新定制。2、展望 服务组合作为用户利用多种多样的web服务实现自身业务需求的重要方式，有较大的研究价值

50、。本文所做的研究在一定程度上提高了QoS的可靠性及服务组合计划的效率，但是由于研究水平和研究时间的限制，本课题还有许多有待完善和值得继续探讨的问题。(1)作为服务组合重要参数的QoS包含多种指标，本文只针对较为常用的五个指标展开了研究。下一步的工作中，需要对所研究的QoS指标进行扩充，使算法对服务质量的支持更为完善。(2)对QoS分析和预测，已有的相关研究较少。本文在服务实际运行状况对其所表现的QoS的影响研究中，也仅着重考虑了服务负载着一重要因素。事实上相关的影响因素多种多样，每个用户所处的网络环境不同也会导致其所感受到的QoS不相同。因此，对QoS的分析和预测需要进一步完善，使获得的QoS

51、更为真实。(3)在服务选择算法上，由于业务流程结构的复杂性，本文的优化算法受研究水平所限，对可优化空间可能并未充分挖掘。例如在选择分支的分析上，响应时间的实际表现与本文所采用的计算方法有部分差异。针对上述问题，需要更多的分析相关服务选择算法，寻求更佳的解决途径。(4)服务组合执行模块中对服务运行情况的监测使用了已有的成果加以实现。而对服务运行过程中的QoS监测是QoS预测的依据，要对QoS各指标的预测进行更充分的支持，就需要有与之相配合的QoS测控组建。这一方面的研究也有待进行。参考文献1. 胡春华,吴敏,刘国平,徐德智.一种基于业务生成图的Web服务工作流模型构造方法J.软件学报,2007,

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