（计算机应用技术专业论文）基于规则引擎的服务计费研究和应用.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 摘要 随着现代服务业的发展，各种业务信息系统层出不穷，其中一个关键的问题 是各服务提供商之间如何有效地分享利益，实现服务的可持续运营。因此对服务 计费软件的效率，灵活性和可扩展性提出了很高的要求。 本文主要将规则引擎及其改进技术应用于服务计费领域，利用规则引擎灵活 的业务规则定制方式、快速低成本的规则更新能力、以及高效率的执行机制，来 实现服务计费。 本文对r e t e 算法进行了详尽的剖析，基本涵盖了一个简单的r e t e 网络所需 包含的要素。同时针对计费服务中定时扣费等业务需求，改进了r e t e 算法，使 其支持时态数据管理，包括时态数据的组织形式，如何在计费规则表达式中添加 内建的原语支持时态数据触发，以及时态数据的垃圾回收方案等。 同时针对组合服务场景的计费需求，我们又在规则引擎的基础上进行了扩 展，提供了基于锁、时问戳的解决方案，并且参考了软件事务内存中的非阻塞并 发控制方案，提出了事务计费的概念，通过细粒度的事务控制，保证了计费事务 并行执行时良好的性能和灵活性。此外，针对服务组合中事务时间跨度较长的情 况，在事务计费的基础上集成了故障备份回存机制，将事务执行的中间结果缓存 并且批量备份到磁盘中，保证了计费数据的安全性。 最后我们在第四方服务平台上实现并部署了服务计费软件，第四方服务平台 能够显著缩短业务信息系统的构建时i b j ，减少构建和运营的开销，而与之对应的 计费服务使得服务提供商之白j 能够合理地进行利益分配。 关键词：服务计费，专家系统，规则引擎，r e t e 算法，时念数掘 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm o d e ms e r v i c ei n d u s t r y , v a r i o u sb u s i n e s si n f o r m a t i o n s y s t e m sa r ei n t r o d u c e d ，o n eo ft h ek e yi s s u ei sh o wt os h a r ei nf i n a n c i a lr e w a r d s a m o n gs e r v i c ep r o v i d e r st oa c h i e v eas u s t a i n a b l eo p e r a t i o ng o a l t h e r e f o r e ，h i g h e f f i c i e n t ，f l e x i b i l i t ya n ds c a l a b i l i t yo ft h es e r v i c ec h a r g i n gs o f t w a r ea r ee s s e n t i a l r u l ee n g i n et e c h n o l o g yh a sf l e x i b l eb u s i n e s sr u l ee d i t o ra n de f f i c i e n te x e c u t i n g m e c h a n i s m s ，u p d a t i n gar o l e i sa g i l ea n dl o wc o s t ，c o n s e q u e n t l y , r u l e se n g i n ea n di t s i m p r o v e dt e c h n o l o g i e sa r ea p p l i e dt os e r v i c ec h a r g i n ga r e a s i nt h i sp a p e r , w eg i v ea ni n d e p t ha n a l y s i sf o rr e t ea l g o r i t h m ；c o v e re v e r yk e y c o m p o n e n t so fas i m p l er e t en e t w o r k m o r e o v e r , i nv i e wo ft h eb u s i n e s sr e q u i r e m e n t s f o rt i m i n gc h a r g e b a c k ，w em a k ei n - d e p t hs t u d yo nt e m p o r a ld a t ai m p r o v e m e n tf o r t r a d i t i o n a lr e t ea l g o r i t h m ；i n c l u d i n gt h ef o r mo ft e m p o r a ld a t a , a d dp r i m i t i v e sf o rr u l e e x p r e s s i o nt os u p p o r tt e m p o r a ld a t at r i g g e r i n g ，a n dg a r b a g ec o l l e c t i o nf o rt e m p o r a l d a t ae t c i nc o n s i d e r a t i o no fc h a r g i n go v e rw e bs e r v i c ec o m p o s i t i o n ，w ee x t e n dt h er e t e a l g o r i t h m ；p r o v i d es o l u t i o n sb a s e do nl o c ka n dt i m e s t a m p w i t hr e f e r e n c et ot h e n o n - b l o c kc o n c u r r e n tc o n t r o lm e c h a n i s mi nt r a n s a c t i o nm e m o r y , w ep u tf o r w a r dt h e c o n c e p to ft r a n s a c t i o nc h a r g i n g ，i tg a i n sag o o dp e r f o r m a n c ea n df l e x i b i l i t yt h r o u g h f i n e - g r a i n e dt r a n s a c t i o nc o n t r o l ，m o r e o v e r , d u et ot h el o n gt i m es p a no fw e bs e r v i c e c o m p o s i t i o n ，w ei m p r o v et h et r a n s a c t i o nc h a r g i n gt oi n t e g r a t et h ei n - d a t a b a s er e c o v e r y m e c h a n i s m ，i tc a c h e st h ei n t e r m e d i a t er e s u l t sa n dc h e c k p o i n tb a t c h l y , t h e r e f o r ei t e n s u r e st h ec h a r g i n gd a t as e c u i r t y f i n a l l y , w ei m p l e m e n ta n dd e p l o yt h es e r v i c ec h a r g i n gs o f t w a r eo nt h ef o u r t h p a r t ys e r v i c ep l a t f o r m ，t h ef o u r t hp a r t ys e r v i c ep l a t f o r mc a ns i g n i f i c a n t l ys h o r t e nt h e c o n s t r u c t i o nt i m eo fb u s i n e s si n f o r m a t i o ns y s t e m s ，r e d u c et h ec o s to fb u i l d i n ga n d o p e r a t i o n ，w h i l et h ec o r r e s p o n d i n gc h a r g i n gs e r v i c e se n a b l es e r v i c ep r o v i d e r st os h a r e i nf i n a n c i a lr e w a r d sp r o p e r l y k e y w o r d s ： s e r v i c ec h a r g i n g ，r u l ee n g i n e ，r e t ea l g o r i t h m ，t e m p o r a ld a t a 浙江大学硕士学位论文图表目录 图表目录 图1 1 第四方服务平台系统架构3 图1 2 规则引擎系统架构7 图2 一l 前向链示意图1 1 图2 2 反向链示意图1 2 图2 3r e t e 网络黑盒结构示意图1 4 图2 4r e t e 网络示意图15 图2 5a l p h a 网络节点分割示意图1 8 图2 - 6 添加索引以后的a l p h a 网络1 9 图2 7 示例规则及其结构表示2 1 图2 8b e t a 节点结构示意图2 4 图2 - 9 测试节点匹配示意图2 5 图2 - 1 0 多个右触发引起重复t o k e n 出现示意图2 7 图3 1 警告信息确认的规则3 1 图3 2c r o nh a s h s e t 结构图3 4 图3 3 两种不同事件表示方式的实例3 5 图3 4a l l e n 定义的两个基于时问片段的事件之间的关系3 7 图3 5 基于点( p ) 和基于时间片( 1 ) 的事件之间的基本关系一3 8 图4 1 旅行计划订阅过程示意图4 7 图4 2r e a d w r i t e 和w r i t e w r i t e 冲突演示4 9 图4 3 乐观锁工作机制示意图5 0 图4 4 事务计费数据结构表示5 4 图4 5 事务执行代码段5 6 图4 6 计费同志恢复系统的架构5 7 图4 7 事务l o g 消息数据格式5 7 图4 8 事务h 志数据结构图5 8 图5 1 食品网在线交易流程6 1 图5 2 计费软件系统流程图6 2 图5 3 觑则元数据管理主界面一6 3 图5 4 新增规则元数据6 3 图5 - 5 选择元数据类型6 4 图5 6 规则管理主界面6 5 图5 7 计费规则条件添加方式6 5 图5 8 计费规则添加条件完成之后的效果一6 6 图5 9 在计费规则中添加操作部分6 7 图5 1 0 计费规则添加成功后的效果6 7 l v 浙江大学硕十学位论文 图表目录 图5 1 1 规则包管理主界面6 8 图5 1 2 修改规则包的界面6 9 表2 1 正向链和反向链的一些特征1 2 v 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 引言 现代商业规则异常复杂，而且业务的变更速度也越来越快，业务流程的平均 更新周期已经从1 9 8 4 年的的8 4 个月缩短到了现在的6 个月，而且i t 解决方案 的交付周期也从3 0 个月缩短到3 个月n 3 。面对上述情况，各种新的服务运营模式 层出不穷，包括云计算t ，第三方服务z ，联合运营s 等。而这些服务都面临一个如何 有效地进行商业利益分配的问题，完善的计费机制将有利于服务的良性可持续发 展。 传统的计费方案，将计费策略固化在程序当中，难以适应业务快速变更的需 求。例如某一大型的电子商务网站，通过一定的机制来赠送虚拟货币、计算信用 值等，或者进行虚拟货币的消费，需要根据用户的反馈或市场的反应迅速改变赠 送的规则，或者在特定的节同推出些打折优惠让利活动，针对竞争对手的促销 活动或优惠方案快速推出相应的应对方案。 规则引擎灵活的规则定制方式、快速低成本的规则更新能力、以及高效率的 执行机制，是计费方案可以选用的理想技术。而针对计费业务的特殊需求，我们 又在规则引擎的基础上进行了扩展，让它能够适应服务组合的场景，支持时态数 据的事件。 下面介绍的是论文的课题背景，主要包括业务信息系统，现有计费技术的介 绍，专家系统现状和规则引擎介绍等四部分，为了解本文的内容作了很好的丌端。 1 2 课题背景 1 2 1 业务信息系统 业务信息系统，是指根据现实中的业务流程，借助高科技的信息技术搭建起 。h t t p ：e n w i k i p e d i a 0 1 g w i k i c l o u d c o m p u ti n g 2 h t t p ：b l o g s i n a c o m c n d s f f w h t t p ：n e s 17 17 3 t o m c o n t e n t 2 0 0 9 - 1 卜3 0 2 0 0 9 1 1 3 0 0 9 0 8 0 2 5 7 3 s h t m l 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 来的基于网络的、高效、快捷的业务处理系统。电子商务、电子金融、数字教育、 现代物流、数字旅游、数字社区、数字医疗、数字媒体都属于不同行业的业务信 息系统。 不同行业、不同企业在搭建业务信息系统时，总会提出一些十分相似的功能 需求。这些功能本身与业务逻辑没有直接联系，但它们却是影响业务流程顺利执 行的必需环节。我们把在搭建业务信息系统时通常会遇到的，类似身份鉴别、服 务计费、用户授权、信用评价、在线客服、智能挖掘等需求抽象出来，统称为共 性需求。 有两种方式可以解决业务信息系统所面临的共性需求： 直接服务提供方式 指业务信息系统的开发者编写代码实现共性需求或从第三方购买的符合共 性需求的功能模块，然后把它们作为一个个紧耦合的部件加载到业务信息系统 中，组成一个庞大的服务运营主体，直接为业务信息系统的运行提供支撑。 基于第三方的共性服务提供方式 指业务信息系统将共性需求交给专业的第三方共性服务运营商，然后通过网 络以购买服务的方式解决系统内部的共性需求。 目前，由于采用“直接服务提供方式”解决业务信息系统的共性需求难于克 服如运营维护的成本高、升级、可扩展性差、需要专业资质等一系列明显的弊端， “基于第三方的共性服务提供方式”正受到越来越多业务信息系统开发者的青 睐。 有了第三方提供的共性服务，业务信息系统的开发者可以把更多的精力聚焦 在其核心业务的逻辑设计上，而把逻辑复杂、实现费时的共性需求交给专业的共 性服务运营商解决。使用第三方提供的服务不但可以加快业务信息系统的开发 周期，节约丌发成本，更可以享受到专业的服务品质，获得额外的服务性能。 但是第三方共性服务运营商分散经营，往往更加关注服务的质量，效率，而 忽视了服务之间的互联互通，相同类型的服务之f b j 的接口差异比较大，使得业务 信息系统丌发者在组合业务流程时需要不断适配来自不同服务运营商的接口格 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 式，将大幅增加开发成本。另外，第三方共性服务独立运营，推广很困难，无法 去利用一些垄断运营商的硬件资源优势，客户及品牌优势。在这一背景下，“第 四方服务提供方式【2 】 产生了。 0000 一一一一一一一 e n du s e re n du s e r e n du s e re n du s e r 厂 一一 、 ， 、 0 c b 哑ldigil-l(elelonictreatmentb a n k i n g 一 o m j 叮 c ：b 2 巫d l e - e d u c a t i o n ) ( 咖m o d 随e r 慨n - ) 口 塑 旦 暑 o c d 盘 v ， rc 2 c 匝刳 ( m d i g i 帕t a l m - o j l 个个个个 a 、 7 。l i。ov口llldouli8luao a g 。m 。“ j 厂 s p e c i f a c l i 。nf 。， 、 孑。n 0 n 。?慝bl。“”“训”uc弓e00 写 v i r t u a l i z e ds e r v i c en o d e s 个个个个 厂a b s t r a c ts e r v i c e s 、 o 巫dc 亟 巫o 圃 o 弓 堇 个t个个 o厂、 _ c o mp o n e n ts e r v i c ep r o v i d e r o 亟o 圃q 巫3 圃 m a t c h e sf o rc 1 卜 m a t c h e sf o rc 1 c 2 - p l 构成的。 f e t e 网络是事件驱动的，用户的加入w m e 或者移除w m e 的操作，都将导致节 ls 浙江大学硕上学位论文第2 章r e t e 算法概述 点( n o d e ) 的激活( a c t i v a t i o n ) 操作，具体的激活过程将在叙述每种节点类型时详 细介绍。 2 2 3 优势 状态保存( s t a t es a v i n g ) 每次对工作内存做过改变以后，匹配的结果，以及中间的处理过程都被存储 在a l p h am e m o r y 和b e t am e m o r y 中，当下一次改变工作内存时，前一次的匹配 结果大多数都没有改变，即每次工作内存的改变只会影响一小部分的w m e ，因此 可以利用暂存在m e m o r y 中的w m e 元素来避免大量的重新计算的过程。在连续的 工作内存改变过程中，这个方案可以大量地节省c p u 时间，提高运行效率。但是 如果每次修改工作内存都将导致大量1 j | m e 元素被改变，则该方法将得不偿失，因 为创建m e