Web服務組合的自動化機制研究.pdf

1、隨著Web服務標準與技術的日臻完善，Web服務業(yè)已成為Internet上一種最為重要的計算資源，同時也使得面向服務的架構（Service-Oriented Architecture，SOA）成為開發(fā)分布式網(wǎng)絡應用的主流范型。SOA倡導以Web服務及其組合為基礎構造應用的開發(fā)模式，其核心是研究如何組合已有的、自治的Web服務，高效靈活地構筑企業(yè)級服務集成。Web服務組合作為面向服務的開發(fā)范型中實現(xiàn)資源共享與應用集成的主要使能技術，具有廣泛

2、的應用前景。而在高度動態(tài)變化的網(wǎng)絡環(huán)境中，如何依據(jù)服務的語義信息，自動地將其組合起來，以滿足用戶復雜而多樣化的需求是當前服務組合領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用集成為背景，針對當前服務組合研究工作中存在的不足之處，圍繞組合模型自動構建方法、基于有色Petri網(wǎng)的組合驗證機制、支持流程QoS敏感的執(zhí)行方案選擇策略、自動服務組合系統(tǒng)原型實現(xiàn)等解決Web服務組合自動化的關鍵技術展開研究探索，主要

3、工作與貢獻包括： 1．研究了Web服務自動組合問題，提出了目標驅(qū)動的Web服務自動組合方法。Web服務組合是一項很復雜的工作。要實現(xiàn)服務組合過程的自動化，首先要解決組合模型的自動構建問題，即如何根據(jù)用戶目標自動選擇簡單服務，并予以形成一個相對復雜的組合服務。本文首先從服務組合的生命周期出發(fā)，將自動服務組合的實施過程劃分為邏輯組合和物理組合兩個階段，并針對OWL-S模型在抽象服務能力描述方面存在的不足，對其本體層次進行了擴展，定義

4、了一個ServiceClass類層次，以有效實現(xiàn)抽象的服務類定義與具體的服務實例描述分離。在此基礎上，提出了一種目標驅(qū)動的啟發(fā)式圖規(guī)劃算法GDHGP，通過采用逆向構建規(guī)劃圖的方法以及相關啟發(fā)式搜索信息的設計，可有效減少搜索空間，提高規(guī)劃求解效率。 2．研究了Web服務組合驗證問題，提出了基于有色Petri網(wǎng)的組合驗證機制。組合流程模型的結構是否正確，是否存在死鎖、不可達等邏輯錯誤直接影響組合服務能否正確執(zhí)行。而Web服務組合的復

5、雜、易錯性使得組合流程執(zhí)行前的驗證至關重要。本文在借鑒有色Petri網(wǎng)的相關理論及應用方法的基礎上，利用有色Petri網(wǎng)對根據(jù)語義信息自動生成的服務組合進行建模和分析驗證。首先給出了服務組合構造規(guī)則的代數(shù)定義，并據(jù)此將OWL-S規(guī)范中的組合要素轉換為相應的CP-nets模型。通過對CP-nets表示的組合模型進行形式化分析和驗證，可探測組合中的錯誤，并預測組合系統(tǒng)運行時的動態(tài)屬性，從而有效提高服務組合的可靠性，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。服務的QoS是指導Web服務選取與組合的重要指標，影響著服務組合中具體服務的選擇、組合方案的評價優(yōu)化、流程執(zhí)行的監(jiān)控等各個方面，決定了最終的服務組合的成功與否。本文首先定義了統(tǒng)一的服務質(zhì)量模型，并在此基礎上提出了組合流程QoS的評價方法。之后，針對用戶的復雜偏好，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需求表達為柔性約束，

7、并給出了基于效用函數(shù)的目標優(yōu)化設計。最后，提出了一種基于分枝定界的啟發(fā)式搜索算法BB4EPS，并進行了大量的仿真實驗以測試算法的可行性和有效性。理論分析和實驗結果表明，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)化目標的最優(yōu)解，其實際復雜度接近于線性，具有較高的求解效率和較廣的適用范圍。 4．基于上述關鍵技術的研究探索，本文以“面向參觀者的信息服務演示系統(tǒng)平臺VOISSP”為依托，設計和實現(xiàn)了一個