（计算机软件与理论专业论文）web+service的服务质量（qos）模型研究.pdf

论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除 了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的 研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明 并表示了谢意。 作者签名： 赫亟函 日期： 论文使用授权声明 本人完全了解复旦大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此 规定。 作者签名： w e bs e r v i c e 的服务质量( q o s ) 模型研究 摘要 w e bs e r v i c e 里对q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 的应用在学术和工业领域都是 一个热门的话题。在w e bs e r v i c e 研究初期，人们更多的集中在功能性方面，而 忽视了非功能性的研究。 由于这个原因，对非功能性支持的一些技术还不成熟。这可以说是当初w e b s e r v i c e 设计时的一个问题。现在，单纯修改现有的协议或语言( 例如s o a p b p e l w s d l 等) ，无法解决q o s 的动态更新问题。因此，我们引入第三方 b r o k e r 专门负责管理网络服务质量，成了更好的选择。 本文的主要工作和结论包括： 1 ，对传统的只包含u d d i 。w e bs e r v i c e 提供商和客户的结构进行了拓展，引 入了第三方的b r o k e r ，建立了w e bs e r v i c e 服务质量的架构，用来处理有关w e b s e r v i c e 服务质量的网络服务选择、资源分配和服务定价等问题。在整个架构中， 我们引入一系列基本假设，然后定义网络服务属性的表现形式，并且给出了架构 的所有参与者之间的交互流程。 2 ，给出w e bs e r v i c e 服务质量架构的客户模型。建立客户效用函数，为了 适用于效用函数的不同计算复杂度，我们提出了两个简单网络服务的选择算法， 以求效用函数最大值。另外，我们又定义了网络服务合成的五种工作流模式以及 合成网络服务的质量合成法，并结合简单网络服务的选择算法使用了变形的 d i j k s t r a 最短路径算法，提出合成网络服务的选择算法。 3 ，给出w e bs e r v i c e 服务质量架构的b r o k e r 模型。利用贝叶斯统计理论对 有关网络服务质量属性( 网络服务失败的概率) 进行估计。在期望网络服务失败 的概率不改变和改变的前提下，分别提出四种贝叶斯学习方法。实验对几个算法 进行了比较，证明提高了w e bs e r v i c e 选择的准确性。另外，基于所估计的值， 又提出b r o k e r 的行为决策算法。 4 ，给出w e bs e r v i c e 服务质量架构的w e bs e r v i c e 提供商模型。对于软硬 件资源都有限的w e b s e r v i c e 提供商，使用原对偶内点法对其软硬件资源进行有 效优化分配，以保证他的效用最大化。又采用罚函数法帮助w e bs e r v i c e 提供商 进行服务定价，求得效用最大化。 5 ，为了分析和模拟客户，第三方b r o k e r 和w e bs e r v i c e 提供商在w e bs e r v i c e 服务质量的架构的行为特点，我们使用了贝叶斯博弈模型，让三者作为模型的三 个参与者。从每方效用最大化的动机出发，研究其特殊的行为方式。 关键词：网络服务，服务质量架构。 中图分类号：t p 3 2 w e bs e n i c e 的服务质量( q o s ) 模型研究 a b s t r a c t w e bs e r v i c ei sa na t t r a c t i v er e s e a r c hf i e l dt h e s ey e a r s i nt h ee a r l i e r p e d o d ，o n l yf u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t so fw e bs e r v i c ea r ed i s c u s s e da n d s u p p o r t e db yt h er e l a t i v ea r c h i t e c t u r e b u tt h en o n f u n c t i o n a lm q u i r e m e n t sa r e n e g l e c t e d f o rt h i sr e a s o n 。i o t so fp r e s e n tt e c h n i q u e sl a gi t ss o l u t i o nf o rn o n f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s s i n c ei ts h o u l db ead e s i g n i n gp r o b l e mo ft h eo d g i n a lw e b s e r v i c ef r a m e w o r k ，p a r t l yc h a n g i n gc e r t a i np r o t o c o lo rl a n g u a g e ( e g g s o a p , w s d l ) i si n a d e q u a t e ，e s p e c i a l l yf o rd y n a m i cq o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) i n f o r m a t i o nc o l l e c t i o na n dd i s p a t c h t h e r e f o r e ，w ea d o p tap o p u l a rm e t h o d 。 w h i c hi n t r o d u c e sat h i r d - p a 啊b r o k e ra d m i n i s t r a t i n gt h eq o s f o l l o w i n gi so u rc o n t d b u t i o ni nt h ep a d e r ： 1 ，b e s i d e si n s e r t i n gat h i r d p a 哪b r o k e ri n t ot h ew e bs e w i c et r a d i t i o n a l f r a m ew o r k ( p r o v i d e r , c l i e n t ，u d d i ) w ed e f i n et h eq o sa f f d b u f i o n s ，a n dt h e i n t e r a c t i v em o d eb e t w e e nt h er o l e s 2 ai o c a lw e bs e r v i c e ss e l e c t i o na l g o r i t h ma n dag l o b a lw e bs e r v i c e s s e l e c t i o na l g o r i t h mb a s e do nq o sa r e g i v e na n ds o m eu s i n gr e c o m m e n d s a r e a l s op r o v i d e da c c o r d i n gt ot h er e s u l t si nt h er e l a t i v ee x p e r i m e n t s 3 ，i no r d e rt oi m p r e v et h ea c c u r a c yo fa b o v es e l e c t i o na l g o r i t h m 。w en o t o n l yu s et h eq o si n f o r m a t i o nf r o mw e bs e r v i c ep r o v i d e r , b u ta l s oe s t a b l i s ha n e wa l g o r i t h mt oe s t i m a t et h ep r o b a b i l i t yo faw e bs e r v i c ef a i l i n gt om e e ta q o sn e e d i ti sc a l l e dp r o b a b i l i t yo ff a i l u r el e a r n i n ga l g o d t h m w h i c hu s e b a y e sp r o b a b i l i t yt h e o r y a f t e rs e v e r a lm e t h o d sa r ep r o d u c e da n dc o m p a r e d ， t h e a l g o r i t h mt h i sp a p e rr e c o m m e n d e dh a sh i g he s t i m a t i o na c c u r a c y c o n c e m i n go u re x p e n m e n tr e s u r 4 ，s o m es u g g e s t i o n sa b o u to p t i m i z i n gt h er e s o u r c ea l l o c a t i o na n d d e c i d i n gp d c eo fw e bs e r v i c e sa r eg i v e ni nt h ef i n a lp a r t w ef o r r n a tt h e s e p r o b l e m si n t os o l v a b l ef o r ma n dt h e nu s ee x i s t i n gt o o l st og e tt h er e s u i t s 5 o u ro p t i m i z a t i o ns t a n d a r d st h a tm e a s u r ew h e t h e ro u rs o l u t i o nm e e t s t h eq o sn e e d sa n dp r o v i d e st h eb e s ti n t e r e s t sa r ed e f i n e da su t i l i t ye q u a t i o n ， b a y e sg a m et h e o r yi su s e dt or e a c ht h i sg o a l t h e r e f o r e ，w et r yt og e n e r a t e b i g g e s tu t i l i t yi nt h ea l la l g o r i t h mi n c l u d i n gi nt h i sp a p e n k e yw o r d s ：w e bs e r v i c e ，b r o k e n c ：h i n e s el i b r a r yc l a s s i f i c a t i o n ：t p 3 w e b , s e r v i c e 的服务赝量( q o s ) 模型研究 1 介绍 w e bs e r v i c e 里对q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 的应用在学术和工业领域都是 一个热门的话题。它的流行缘于两个方面。第一，它是一个应用对应用集成的问 题，不同供应商提供的w e bs e r v i c e 可以被合成起来，而不管每个w e bs e r v i c e 的物理地点，供应商，平台和语言等。从另外一个角度，w e bs e r v i c e 技术建立 在强大的基础之上，x m l ，s o a p u d d i ，w s d l ，旨在提供出一种机器可操作的服 务模式。 w e bs e r v i c e s 不仅拥有平台独立性，自治性，自描述性等吸引人的特点， 如果一个客户的要求不能够由一个w e bs e r v i c e 达成时，现存的w e bs e r v i c e s 还可以且被连接起来，变成合成的服务，更好地满足客户的需求。一般来说， w e bs e r v i c e 的可组合特点是它最具吸引力之处，它也同时向w e bs e r v i c e 功能 性和非功能性( 例如可伸缩性和重用性) 都提出了要求。因为在合成w e bs e r v i c e 时，不仅要求w e bs e r v i c e s 功能性上的匹配和可实现，同时也要求它们在非功 能性上( 例如q o s 上) 符合客户的需求。 在w e bs e r v i c e 研究初期，人们更多的集中在功能性方面( 例如s o a p 、 w s d l 、u d d i 等) 。s o a p 用于w e bs e r v i c e 消息的传送，w s d l 包含了w e b s e r v i c e 的语法描述，而u d d i 用于w e bs e r v i c e 的目录登记，它们都没有显式地 考虑到服务的质量q o s 。对于q o s 的忽视，缘于两个方面。第一，假设w e b s e r v i c e s 的网络通讯架构是完全可靠的，从而导出数据通讯过程完全可靠，而不 必考虑通讯数据的类型。第二，w e bs e r v i c e 的架构和协议建立在抽象的网络应 用上，而非实际的网络应用，因此是没有q o s 的要求的。 随着主流技术主流技术以及商业趋势的推动，w e bs e r v i c e 的提供商数量急 剧上升，许多w e bs e r v i c e 提供出重叠或相同的功能，导致供应商之间的竞争愈 发激烈。w e bs e r v i c e 的非功能性q o s 不仅成了决定服务需求量的重要元素之 一，甚至对于单个w e bs e r v i c e 提供商而言，将服务的等级分类，对不同的客户 提供不同质量的服务，收取不同的服务费用，也是提高利益的方法之一。为了有 效针对不同的顾客提供不同的q o s 以满足不同的需求，w e bs e r v i c e 供应商加 强了控制q o s 的能力，例如定期检测、更新并公布自己的服务质量。现在，w e b s e r v i c e 的提供商和客户都关心q o s 这个问题，因为q o s 即是w e bs e r v i c e 提 供商竞争力的表现，又是客户对服务期望的量度。这就导致现行的w e bs e r v i c e 协议语言和基础架构逐步进行支持q o s 的适应性改动【6 - 1 1 】。从w e bs e r v i c e 4 w e bs e r v i c e 的服务质量( 0 0 s ) 模型研究 的协议语言( w s d l 、b e p l ) 角度出发，可以发现很多w e bs e r v i c e 的合成语言对 q o s 考虑是很有限的。例如b p e l 。主要考虑了控制流( 即控制w e bs e r v i c e 合 成参与者的顺序和规则) 和数据流( w e bs e r v i c e 合成参与者的交换顺序) ，它的 重心在工作流和商务过程的建模上。一般来说，单纯修改协议或语言，是无法解 决所有的q o s 问题，这是由q o s 的分类所决定的。 我们把q o s 分为凡个层次。第一是在传输层次上，例如传输技术像 d j 仟s e r v ，i p q o s ，u m t s 和a t m 都是考虑到q o s 的技术。第二是在服务器层次 上，例如考虑到服务器的h 丌p 请求不同，负载平衡等因素。第三是在需求的 层次上，如可适应性系统。第四是在架构层次上，例如开发q o s 的中间件等。 前两个层次对q o s 的考量是在定量的层次上，具体地说，就是考虑响应时间， 时延，吞吐率等属性值，而不是从定性的层次上考虑。这里所说的定性，指的是 管理w e bs e r v i c e 信息的策略，它们通常无法用具体数值衡量，例如w e bs e r v i c e 信息包括它的q o s 信息是否及时更新。但是，q o s 的定性考量却又很重要。 因为w e bs e r v i c e 在高度可变的环境下自主运行，由于内部变化或者环境变化， 例如商业规则的变化，客户偏好的变化、协商价格的变化等，它们的属性可能经 常变化。这些因素可以影响q o s 。单纯修改协议或语言一般能够很好的解决定 量的q o s 问题，但无法解决定性的q o s 问题。这就引发了基于通用基础架构 的层面的修改。 从w e bs e r v i c e 的基础架构角度出发，可以发现在面向服务的w e bs e r v i c e 总框架里，许多w e bs e r v i c e 的提供商和客户之间只存在着短期关系，因此双方 对q o s 的信任很难建立。在短期关系里，客户很难根据w e bs e r v i c e 提供商提 供的q o s 值进行w e bs e r v i c e 选择使用，因为他们怀疑其中的可信度。所以， 通常的修改框架的想法是把q o s 的验证，维持，更新工作交给一个可以被信任 的第三方中间商，这可以说是对该问题的合适解决法。 本文就是从建立服务质量架构出发，对传统的只包含u d d i ，w e bs e r v i c e 提 供商和客户的结构进行了拓展，引入了第三方的b r o k e r ，建立了w e bs e r v i c e 服 务质量的架构，用来处理有关w e bs e r v i c e 服务质量的一些问题。为了研究我们 提出的w e bs e r v i c e 服务质量架构和它的关键成员的行为特征，我们应用了贝叶 斯博弈理论来进行预测和分析。本文接下来的主要安排如下： 在第二章里，我们依照网络服务质量的发展情况，从( 1 ) 服务质量定义和 属性、( 2 ) 服务质量的语言和约定、( 3 ) 服务质量的架构和选择以及本文应用 的一个重要理论( 4 ) 博弈论和w e bs e r v i c e 的服务质量的关系四处着手，介绍 现在国内外研究的相关情况。 在第三章里，我们详细的说明了本文所提出的服务质量架构，不仅引入了整 w e bs e r v i c e 的服务赝量( q o s ) 模型研究 个架构的基本架设( 3 1 ) ，而且定义了网络服务属性在我们架构中的表现形式 ( 3 2 ) ，并且给出了架构的所有参与者，即u d d i 、w e bs e r v i c e 提供商、客户和 第三方b r o k e r 之间的交互方式( 3 3 ) 。 在第四章里，我们首先从客户的角度出发，讨论服务质量架构的客户模型。 这个模型主要研究第三方b r o k e r 如何在使客户利益最大化的前提下，帮助客户 进行w e bs e r v i c e 提供商的选择。它分别对简单网络服务的选择( 4 1 ) 和合成网络 服务的选择( 4 2 ) 都提出了相应的算法。 在第五章里面，我们转而从第三方b r o k e r 的角度出发，讨论服务质量架构 的b r o k e r 模型。包括它是如何计算有关的网络服务质量( 网络服务失败的概率) 的，为此我们给出了两类四种的不同计算方法( 5 1 ) ；同时，在此基础上，我们讨 论第三方b r o k e r 根据所估算的不同的网络服务质量可能做出的智能行为，并给 出了有关算法( 5 2 ) 。 在第六章里，我们又从w e bs e r v i c e 提供商的角度出发，讨论服务质量架构 的w e bs e r v i c e 提供商模型。我们给出在有限的软硬件配置下，w e bs e r v i c e 提 供商应该如何分配资源的方法( 6 1 ) ，从而在既保证本身利益最大化的基础上，又 维护了整个架构的健康发展；并且我们对w e bs e r v i c e 提供商网络服务的定价方 案也给出了合理的建议( 6 2 ) 。 第七章是我们的总结和展望。 6 w e bs e r v i c e 的服务质量( q o s ) 模颦研究 2 相关工作 w e bs e r v i c e 是近年来出现的一个新应用。网络服务是一个软件应用，由u r i 辨认，接口和绑定能够被x m l 文件定义，描述和发现，并且通过基于x m l 消息 的网络协议，直接支持和其他软件应用的交互。一个网络服务通过接口来公布自 己的功能性描述，从而让自己公然于客户。q o s 研究的是w e bs e r v i c e 的非功 能性，相对于现有功能性的研究，q o s 的工作依然不太成熟。 2 1 w e bs e r v i c e 的服务质量定义和属性 开始q o s 只是指提高网络上服务( 不是w e bs e r v i c e ) 的性能，例如时延 ( 收到要求到作出响应的时间差) 和吞吐率( 每单位时间最多可处理的事务数目) 这些概念是在这个方向里研究的。比如文献【1 】定义了可运行性，它是一个综合 指标，指的是相对于从前运行历史，服务正常运行( 基于时延l a t e n c y - b a s e d m e t d c s ( r o c ) 和吞吐率t h r o u g h - p u tb a s e dm e t r i c s ( r u t g e r s ) ) 的概率。 第一次显式研究w e bs e r v i c e 服务质量的论文是文献【2 ，3 】，它们的s c e t ( s e r v i c ec o m p o s t i o na n de x c e c u t i o nt 0 0 1 ) 扩展了w s f l ( i b m 的描述w e b s e r v i c e 合成的x m l 语言) ，在w s f l 中加入了描述q o s 的部分，例如时间， 开销和可靠信，从而将q o s 的性能属性用语义形式化定义。它们进行了工作负 载( 1 0 a d ) 和时间负载( 1 0 a d ) 的性能分析。w e bs e r v i c e 的性能分析是通过模拟不同 的场景进行的。但是s c e t 最大的不足在于它单单实现了w e bs e r v i c e 的集中式 控制，容易造成瓶颈，而我们的第三方b r o k e r 控制是可替换的。 同时期的许多研究集中在枚举需求和定义需求上。例如文献【4 】提出了w e b s e r v i c e 的q o s 应集中在以下几个特性上： 1 ，可获得性( a v a i l a b i l i t y ) ：指w e bs e r v i c e 是否可以立即使用，通常用w e b s e r v i c e 可以立即使用的概率或可获得所占的时间百分比来确定。 2 ，可到达性( a c c e s s i b i l i t y ) ：指w e bs e r v i c e 可以处理服务要求的能力级别， 一般用一定时间内成功回应的概率和百分比来衡量。 3 ，完整性( i n t e g r i t y ) ：指w e bs e r v i c e 在交互过程中保持正确。 4 ，性能( p e r f o r m a n c e ) ：w e bs e r v i c e 的总性能，一般用时延和吞吐率来 表示。 5 ，可靠性( r e l i a b i l i t y ) ：p 卧v e bs e r v i c e 能够维持可获得性和q o s 的能力， 一般用一定时间内不可靠的服务数目来表示。 7 w e b s e r v i c e 的服务质量( q o s ) 模型研究 6 ，合法性( r e g u l a t o r yc o m p l i a n c e ) ：指- w e bs e r v i c e 合乎规定的程度。 7 ，安全性( s e c u r i t y ) ：指w e bs e r v i c e 提供信息的保密性，加密性，访问控 制等程度。 在文献【5 】中，作者提出了更多的w e bs e r v i c e s 服务质量属性，并将它们分 成了若干种类别。它们具体如下： q o sf a c t o r s i n t e m a le x t e m a i a t t r i b u t e s ( m e t r i c s )a t t r i b u t e s ( m e t r i c s ) r e l i a b i l i t y c o r r e c t n e s s ( a v a i l a b i l i t y , ( a c c u r a c y , p r e c i s i o n ) c o n s i s t e n c y ) p e r f o r m a n c e e f f i c i e n c y ( t i m e a n dl o a dm a n a g e m e n t s p a c ec o m p l e x i t y ) ( t h r o u g h p u t ，w a i t i n ga n d r e s p o n s et i m e ) i n t e g r i t y s e c u r i t y u s a b i l 时 ( i n p u ta n do u t p u t p a r a m e t e r s ) 表1b ya r a b a na n ds t e r l i n g 1 ，运行时( r u n t i m e ) 相关的服务质量属性：伸缩性( s c a l a b i l i t y ) 、容量 ( c a p a c i t y ) 、响应时间( r e s p o n s et i m e ) 、延迟( l a t e n c y ) 、吞吐率( t h r o u g h p u t ) 、 可靠性( r e l i a b i l i t y ) 、可用性( a v a i l a b i l i t y ) 、鲁棒性，灵活性( r o b u s t n e s s f l e x i b i l i t y ) 、 异常处理( e x c e p t i o nh a n d l i n g ) 和准确性( a c c u r a c y ) 。 2 ，事务支持( t r a n s a c t i o ns u p p o r t ) 相关的服务质量属性：事务完整性 ( t r a n s a c t i o ni n t e g r i t y ) 。 3 ，配置管理_ ( c o n f l g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 和开销( c o s t ) 相关服务质量属性： 规范性( r e g u l a t o 忉，对标准的支持( s u p p o r ts t a n d a r d ) ，稳定性，变更周期 ( s t a b i l i t y c h a n g ec y c l e ) ，开销( c o s t ) 和完整性( c o m p l e t e n e s s ) 。 4 ，安全( s e c u r i t y ) 相关的服务质量属性：身份验证( a u t h e n t i c a t i o n ) 、授权 ( a u t h o r i z a t i o n ) 、保密性( c o n f i d e n t i a l i t y ) 、可记账性( a c c o u n t a b i l i t y ) 、可追踪性 ( t r a c e a b i l i t y ) 、可审计性( a u d i t a b i l i t y ) 、数据加密程度( d a t ae n c r y p t i o n ) 和不可否 认性( n o n r e p u d i a t i o n ) 。 2 2w e bs e r v i c e 服务质量的约定和语言 最近，一系列考虑到标准化网络服务质量的约定陆续产生。研究的主流表现 在二个方面：w s i _ a ，w s m l 。 8 w e bs e r v i c e 的服务质量( q o s ) 模型研究 l b m 的w e bs e r v i c el e v e la g r e e m e n t ( w s l a ) 是一种用于定义服务级协定 的形式语言，从电子服务级别协议的角度来具体化和监控网络服务质量。服务级 ( s e r v i c el e v e l ) 被用来定义某个被部署的w e b 服务应达到的性能行为，其性 能度量有：平均响应时间、支持的吞吐量、服务可用性等。在一个w e b 服务的 部署过程中，底层w e b 服务容器的资源可被重新配置( 通过获取新的资源，如 果必要的话) 以提供一定的服务级。即使是同一w 曲服务也可通过为不同的 w 曲服务请求的执行来动态分配资源，从而为不同的客户提供不同的服务级。 因此，为了接收服务级的确认，客户创建一个与服务提供者提供的这个w 曲服 务进行关联的假定的服务级协定( s l a ) 。s l a 的创建是根据客户对性能的需要， s l a 的执行和监视是在一个服务的运行时调用过程中，提供者按照与该客户相关 的s l a 监视服务级，并主动管理资源以避免保证的任何违例。保证的任何违例 都被记录用于将来的惩罚评估和或动态地通知当事人注意协定。通过监视违 例，客户可选择终止与提供者之间的s l a 。 h p 的o p e nv i e wi n t e m e ts e r v i c e s 产品也利用了s l a 。网络服务的双方签订 s l a ，用来满足客户的需求，管理资源，控制成本。在协议的每一方，都由一个 b u s i n e s sm a n a g e m e n tp l a t f o r ma g e n t 来管理和监控s l a 的执行。在商务过程 中，根据服务级别的已定协议来管理服务，若其中有违反协议的地方，它能够立 即被报告甚至惩罚。为了达到这个目标，h p 引入了有x m l 形式的w e bs e r v i c e m a n a g e m e n tl a n g u a g e ( w s m l ) 语言，并且利用它来建立w e bs e r v i c e 的s l a s 。 现在，利用w e bs e r v i c e 提供商提供的服务级别信息，h p 的商务过程模拟平台模 拟合成的商务过程将可以给那些有疑问的网络服务质量提供者打分，使客户可以 更好的根据网络服务质量来选择w e bs e r v i c e 。 在语言方面，一些支持网络服务质量的语言也陆续产生。 文献【6 】中d a m l - s 提供了一个描述w e bs e r v i c e 语义的上层本体，其中包 括了功能性和非功能性( 网络服务质量) 的要求。它提出了一个认证方法，对w e b s e r v i c e 的提供商进行网络服务质量的认证，向客户提供网络服务质量的验证。 但是它的认证并没有完善定义和应用，同时也没有表述认证的细节步骤。另外， 它没有验证w s d l 的内容和控制所选定的q o s 的发布。 w e bs e r v i c eo f f e d n gl a n g u a g e ( w s o l ) 1 8 1 是一种描述功能性相同的w e b s e r v i c e 类中q o s 属性的不同点的语言。它对于w s l a 、w s m l 的优势在于：w s l a 和w s m l 都致力创造客户个性化的s i _ a ，但是，这样的个性化使得有些网络服务 质量属性定义过于狭窄，而且网络服务质量的测量结果也只适合小范围领域的特 定客户。w s o l 便突破了这个局限。它更s l a 的可重用性，即对已有的s l a 略加 修改就可以满足不同的q o s 需求。它对于w s l a 、w s m l 劣势在于：w s o l 不及 9 w e b s e r v i c e 的服务质量( q o s ) 模型研究 w s l a 对q o s 定义的细致，而h w s l a 的定义是在o n t o l o g y 上_ 的。而w s m l 对 q o s 的定义更具有扩展性，因为它和w s d l 和w s f l 是可融合的。和w s l a ， w s m l 相比，本文的服务质量架构没有利用a g e n t 机制，而是从第三方出发控制 和监视q o s ，可重用监视结果；和w s o l 相比，我们更侧重于在已有q o s 的需 求下进行最优化决策，而不是如何建立q o s 的协议文件。 2 3 w e bs e r v i c e 服务质量的架构和选择 随着网络服务质量方面工作逐渐增多，一些考虑到网络服务质量的w e b s e r v i c e 框架和网络服务的选择算法被提出。目前，涉及到w e bs e r v i c e 的服务质 量的架构主要分为网络层面，目录层面和b r o k e r 层面三大类。 2 3 1w e bs e r v i c e 服务质量的网络层面架构 在网络层面上，原先的s a m e s e r v i c e - t o - a l l 已经不能很好的满足客户对不同 的服务质量的要求。有两种方法解决这个问题。一个是i n t e g r a t e d s e r v i c e s ( i n t s e r v ) 架构，它为每个不同的服务提供一个单独的运输流；另一个是 d i f f e r e n t i a t e ds e r v i c e ( d i f f s e r v ) 模型，它为不同的流定义了服务类。 i n t s e r v 架构定义在单独的运输流之上，为每一个运输流保证了特定的服务 质量。每个运输流可以要求一个特定的服务质量，而这一服务质量由服务质量参 数来描述，例如最大允许时延等。运输流的预定是由每个路由节点控制。一旦运 输流被预订，该运输流的服务质量也就得到了保证。i n t s e r v 的主要优点是它从 严格定义运输流的层次上来保证服务质量。但是，由于网络对运输流的最大数目 有限制，因此i n t s e r v 模型没有很好的扩展性。 d i f f s e r v 模型以一定的网域为基本单位。在特定网域内，不同的服务类以 q o s 的属性方式被定义，而且都被定义为一个运输流。当映射客户的服务质量 要求到某个服务类之后，该服务类所属于的那个运输流就可以被标记了。这个方 法有更好的可扩展性。 2 3 2w e bs e r v i c e 服务质量的目录层面架构 在网络服务质量目录层面上，文献【7 1 提出的u d d i e 是u d d i 的一个扩展模型， 可以记录网络服务质量信息。u d d l e 可以支持用户自己定义的网络服务属性，并 根据这些属性，发现网络服务。网络服务质量属性就包括在网络服务属性里，客 1 0 w e bs e r v i c e 的服务赝量( 0 0 s ) 模型研究 户的查询便可包含这些属性。 2 3 3w e bs e r v i c e 服务质量的b r o k e r 层面架构 随着q o s 日益重要，更多是引入了b r o k e r 来保存，更新网络服务质量信息。 一般【9 1 2 l ，考虑网络服务质量的w e b s e r v i c e 架构里会有第三方b r o k e r 中间件， 负责收集，选择，合成和监视w e bs e r v i c e 的合成。b r o k e r 尽可能好地从一组功 能相似的网络服务质量类里选择某个网络服务来完成任务，同时监视一些常见的 网络服务质量属性并且重新衡量它的网络服务质量性能。这些属性包括可获得 性，失败性等。 在第三方b r o k e r 的层面上，文献【9 】确认了网络服务质量的需求，特别是在 b 2 b 的电子商务领域。作者提出一种方法，能够在w e bs e r v i c e 的w s d l 文档 里具体描述一些网络服务质量的信息，例如w e bs e r v i c e 是属于哪一种网络服务 质量类或它的响应时间是多少等。网络服务质量要在运行时动态监控和更新。文 献【9 1 中着重考虑两个问题：1 ，网络服务质量参数如何标准化和被支持。2 ，在 分布和互相依赖的商业环境中，网络服务质量如何被有效管理。为了解决上面两 个问题，作者提出了管理网络服务质量的b r o k e r ，基于历史和实时的网络服务质 量测量，来发布网络服务质量信息。我们w e bs e r v i c e 服务质量架构中的第三方 b r o k e r 也具有上面的基本功能。 文献【1 0 】提出了一个控制网络服务质量的b r o k e r b a s e d 体系结构。b r o k e r 作为第三方进行网络服务的选择，而且代表客户进行网络服务质量的协商 ( n e g o t i a t i o n ) 。第三方b r o k e r 的工作能够使得客户对网络服务质量信息的信 任度上升。我们w e bs e r v i c e 服务质量架构中的第三方b r o k e r 并没有商讨的功 能。当我们假定有绝对多的w e bs e r v i c e 提供商时，给定某功能性需求，第三方 b r o k e r 总能找到提供出客户特定的非功能性需求的w e bs e r v i c e 提供商，从而简 化了商讨的步骤。 文献【1 1 1 提出的q o s - b o r k e r b a s e d 体系结构，使客户根据自己对网络服务质 量的需求来选择w e bs e r v i c e 提供商。它采用了第三方的b r o k e r ，用两阶段的验 证技术来保证网络服务质量即证明w e bs e r v i c e 提供商提出的网络服务质量相关 值不假。第一阶段是对网络服务接口中包括网络服务质量参数的句法的验证；第 二阶段是自行根据网络服务接口里提供的网络服务质量参数计算得值，再与接口 里提供的值比较，得出其正确与否。最终，第三方b r o k e r 有权发出网络服务质量 的证书。第三方的b r o k e r 在u d d i 中登记，当客户对w e bs e r v i c e 提供商的选择有 相关的网络服务质量需求时，它被激发。文献【1 1 】的架构是从标准s o a 架构出发， 加入了支持网络服务质量的成分。它包括对w 曲s e r v i c e 发布和动态性能的网络 w e bs o r v i c e 的服务质量( q o s ) 模型研究 服务质量的描述。另外，它还用w e bb r o k e r 来动态的验证、认证、确认、监视网 络服务质量。我l l w e bs e r v j c e 服务质量架构中的第三方b r o k e r 并不给w e b s e r v i c e 提供商发证书，相反，它们自己接受认证从而证明它们的服务是可靠的。 3 3 。4 基于w e bs e r v i c e 服务质量的网络服务选择 文献【1 2 】在考虑到网络服务质量的b r o k e r 架构下，通过b r o k e r 收集网络服务 质量的信息，并根据网络服务质量的信息为客户选择合成好的网络服务同时与 w e bs e r v i c e 提供商商讨他们的网络服务质量责任。作者提出了一种b r o k e r 的实 时服务选择算法，该算法考虑到一系列网络服务质量的属性，包括相应时间，网 络时延等。对于单个网络服务质量，作者用加权平均的方法来计算一定网络服务 质量等级上能提供的效用，从中选择最大效用的网络服务：对于合成的网络服务 作者先用有向图表示- w e bs e r v i c e 的合成，然后在图中搜索一组网络服务使它们 在规定的响应时间内，总效用值达到最大化。文献【1 2 l 主要把问题归纳为m u l t i p l e c h o i c ek n a p s a c kp r o b l e m ( m c k p ) 并且根据p i s i n g e r 的动态规划算法提出自己 的选择算法。文献【1 2 】的q o sb r o k e r 可以融入合成的w e bs e r v i c e 的b e p l 流程 里，与w s - t r a n s a c t i o n 相协调，同时可以在u d d i 里登记。与他们不同，我们利 用贝叶斯博弈理论来建立和解决效用函数，在选择服务时，我们还将学习历史运 行数据的结论作为判断标准之一，同时所提供出的网络服务选择算法可以使用在 静态设计和动态运行两个方面，但是没有过多考虑到和现行的具体某些协议融合 的细节，因为这将是我们未来的工作。 在基于网络服务质量的网络服务选择上，文献【1 4 】定义了一个网络服务质量 赋值模型，同时考虑了大多数准则所采用的基础的网络服务质量因素和网络服务 接口参数的匹配程度。然后，作者用了新结构的神经网络模型，进行w e bs e r v i c e 选择从而达到最优结果。但是，与我们不同，它没有研究网络服务合成不同的工 作流模式。 文献【1 5 】提供了一种在网络服务合成时选择网络服务的方法。作者同时考虑 了局部优化和全局优化。在局部优化时，对要完成某一个任务的网络服务预留点， 首先收集所有被选的网络服务质量的信息，然后根据客户的偏好对它们打分，在 选择分数最高的网络服务填入这个预留点。这时没有考虑它和合成罩其它预留点 的网络服务的联系。在全局优化时，计算通过所有局部优化可以合成的网络服务 质量性能，再选出最好的。如