（计算机系统结构专业论文）基于服务质量的web服务模型及应用研究.pdf

摘要 摘要 随着电子商务的兴起，使得i n t e r n e t 的服务模式从传统的数据通讯和信息浏览摸 式向电子交易与服务转换，这种转换使得w e b 服务的应用范围越来越广泛。电子商 务应用要求对其用户或者服务进行区分优先级别的处理，提供基于收益的区分服务。 而w e b 服务是根据i n t e r a c t 中尽力而为( b e s t e f f o r t ) 服务模型平等地处理所有到来 的请求，其采用的f i f o ( f i r s ti nf i r s to u t ) 调度策略，使得通过i n t s e r v 和d i f f s e r v 等网络q o s 机制实现的性能改进受到严重影响，无法满足各种用户对服务质量的不同 要求。同时由于w e b 服务基础设施的复杂性，影响w e b 服务q o s 的因素很多。通信 模式的变化、拒绝服务攻击、基础构造失效的影响、w e b 协议的低性能以及w e b 上 的安全性问题等因素产生了对w e b 服务o o s 的需求。这些未解决的问题会导致重要 的应用程序遭受无法接受的性能下降，也使得w e b 服务在关键业务上的应用受到怀 疑。因此w e b 服务上的q o s 研究就变得极为迫切。在w e b 服务的各个层次上，q o s 已也被广泛研究，并取得了很大的进展，证明全面地进行q o s 管理是可行的。本文的 主要内容如下。 1 ) 提出了个统一的w e b 服务q o s 计算模型。现有的研究没有形成一个统一的 q o s 模型，w e b 服务的各个层次上，单个w e b 服务、w e b 服务事务和工作流等，都 分别提出了一些q o s 计算模型。这些模型之问是相互独立的，这一方面加重了w e b 服务的负担，另一方面这些模型的应用中也会产生冲突。本文提出的统一的计算模型 使得单个的w e b 服务、w e b 服务事务和流程三个层次的q o s 管理可以在个完整、 统一的框架中进行。模拟实验也证明该模型提高了服务质量。 2 ) 在w e b 服务q o s 计算模型的基础上，提出了单个w e b 服务的q o s 模型，包 括q o s 因素、计算方法和策略。基于w e b 服务的特点，本文提出影响w e b 服务q o s 的因素包含性能、可靠性、费用、安全性、s l a 和声誉等参数。q o s 模型充分考虑了 提供商和请求者的要求和利益，满足用户和服务提供商对q o s 的需求。w e b 服务策 略采用了自适应优先级缓冲池调度策略。其以q o s 的值作为优先级的权重，高优先级 请求先被服务的策略，保证低优先级的请求不影响高优先级的服务性能。即使在超载 的情况下，商优先级的w e b 服务仍能保持较高的w e b 服务q o s 。 3 ) 在单个w e b 服务q o s 计算模型的基础上，提出了w e b 服务的事务模型，包 括原子提交算法、q o s 因素计算和事务的q o s 计算模型。大多数的w e b 服务相关标 准采用了传统的2 p c 和2 p l 机制，不能很好地反映q o s 在事务过程中的作用：同时 中国科学院博士学位论文：基于服务质量的w e b 服务模型及应用研究 传统的事务提交算法对所有的服务对象，采取“一视同仁”的处理方式，使得电子商 务的服务质量无法得到保障。q o s 2 p c 与2 p c 最大的不同在于伪锁投票，它发生在 投票阶段，o o s 。2 p c 中资源主动地参与了事务的提交过程。w e b 服务事务的q o s 管 理包括分为协调器q o s ( 本地) 管理和参与者端o o s ( 远程) 管理。w e b 服务的事务 模型一方面使得事务的本地和远程q o s 按照一致的影响因素计算，使得w e b 服务提 供商可以透明的处理w e b 服务事务和w e b 服务。另一方面，q o s - 2 p c 使得高优先 级的事务请求优先获得伪锁。 钔在w e b 服务流程q o s 计算模型的基础上，提出了基于嵌套事务的w e b 服务流 程模型，包括基本流程组合模式、流程质量计算模型和w e b 服务流程选择。由于w e b 服务流程与w e b 服务的层次性，流程的q o s 参数大多与w e b 服务的参数有对应性。 本文设计了工作流程递减算法( w r a ) 来计算w e b 服务工作流的q o s 值。流程选择 提高了流程的可靠性。 本文提出的w e b 服务q o s 计算模型按照一致的因素和计算度量q o s ，并且三个 层次的服务质量都按照用户和服务提供商两个方面来进行考虑。由于w e b 服务的层 次性，q o s 管理也具有层次性，高层的0 0 s 计算调用低层的o o s 计算。采用w e b 服 务o o s 计算模型使得单个w e b 服务、w e b 服务事务和流程的服务质量都有不同程度 的提高。 关键词：w e b 服务，事务，q o s ，w e b 流程，性能，可靠性，费用，安全性，服 务品质等级协议，声誉 摘要 a b s t r a c t w i t ht h ew i d e s p r e a dp r o l i f e r a t i o no fe b u s i n e s s ，t h ei n t e r a c ts e r v i c em o d e lt r a n s f o r m e df r o md a t ac o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o nb r o w s i n gt oe l e c t r o n i ct r a d i n ga n ds e r - v i c e s ，w h i c hb r i n gw e bs e r v i c e st ob ew i d e l ye m p l o y e d t h ee - b u s i n e s sa p p l i c a t i o n sd e m a n dd i f f e r e n td e a l i n gp r i o r i t ya c c o r d i n gt ot h eu s e r so rs e r v i c e s , t h u sp r o v i d ed i f f e r e n t i - a t e ds e r v i c eb a s e do np r o f i t w e bs e r v i c e si n h e r i t sb e s t e f f o r tm e c h a n i s mw h i c he q u a l l y p r o c e s s i n ga l lt h ei n c o m i n gr e q u e s t sa n da d o p t sf i f o ( f i r s ti n f i r s to u t ) s c h e d u l i n gs t r a t e g y , w h i c ht h ei m p r o v e dp e r f o r m a n c eo b t a i n e df r o mn e t w o r kq o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) m e c h a n i s m ，e 辱i n t s e r v d i f f s e r ve t c ，i ss e r i o u s l yd a m a g e d a n di ta l s oc a n n o tm e e tt h e v a r y i n gq o sr e q u i r e m e n t so fu s e r s a st h ei n f r a s t m c t u r ci sc o m p l e x ，t h e r ea r em a n yf a c t o r s t oi n f l u e n c et h eq o so fw e b s e r v i c e s c h a n g e si nt r a f f i cp a t t e r n s ，d e n i a l o f - s e r v i c ea t t a c k s a n dt h ee f f e c t so fi n f r a s t r u c t u r ef a i l u r e s ，l o wp e r f o r m a n c eo fw e b p r o t o c o l s ，a n ds e c u r i t y i s s u c so v e rt h ew e bc r e a t ean e e df o ri n t e r n e to o ss t a n d a r d s o f t e n 。u n r e s o l v e dq o si s s u e s c a u s ec r i t i c a lt r a n s a c t i o n a la p p l i c a t i o n st os u f f e rf r o mu n a c c e p t a b l el e v e l so fp e r f o r m a n c e d e g r a d a t i o n ，a n di ti ss k e p t i c a li fw e bs e r v i c e sc a nb ee m p l o y e dt ok e ya p p l i c a t i o n t h u s i ti su r g e n tt or e s e a r c h i n gq o so fw e bs e v i c e s t h ei n v e s t i g a t i n ga n de m p l o y i n gq o sh a v e s o m ea c h i e v e m e n to nd i f f e r e n tl a y e r s ，w h i c hs h o w st h a ti ti sf e a s i b l et of u l l ym a n a g eo o s t h i sd i s s e r t a t i o nh a st h ef o l l o w i n gi n n o v a t i o n w ep r o p o s eac o n s i s t e n tq o sc o m p u t i n gm o d e lo fw e bs e r v i c e s t h ec u r r e n tr e s e a r c h e sd on o tf o r mau n i to fq o sm o d e la n ds o m eo o sm o d e l sa r eg i v e no nt h ed i f f e r e n t l a y e r s ，e g ，s i n g l ew e bs e r v i c e ，w e bs e r v i c et r a n s a c t i o na n dw o r k f l o w t h o s em o d e l sa r e i n d e p e n d e n t ，w h i c hc a u s eo v e r l o a d i n gt h ew e bs e r v i c e sp r o v i d e ra n dc o n f l i c t sw h e na p p l y i n gt h em o d e l s t h ec o n s i s t e n tm o d e lc a nu n i f yt h eq o sm a n a g e m e n ti na ni n t e g r a t e d s t r u c t u r e t h ed e m o n s t r a t i o n sa l s os h o wt h a ti ti m p r o v e st h eo o s o nt h eb a s i so fc o n s i s t e n tq o sc o m p u t i n gm o d e l ，w ep r o p o s eaq o sm o d e lo fs i n g l e w e bs e r v i c e si n c l u d i n gf j c t o 体c o m p u t i n gm e t h o da n ds t r a t e g y t h ef a c t o r si n v o l v ep e r - f o r m a n c e ，r e l i a b i l i t y , c o s t ，s l aa n dr e p u t a t i o n t h i sm o d e lf u l l yc o n s i d e r sa n ds a t i s f i e st h e p r o f i ta n dr e q u i r e m e n to fu s e r sa n dp r o v i d e r s t h es t r a t e g yi n t r o d u c e ss e l f - a d a p t i v es c h e d - u l i n ga l g o r i t h mf o rp r i o r i t yb u f f e r sw h i c hg u a r a n t e e st h a tl o w e rp r i o r i t yr e q u i r e m e n td on o t i n f l u e n c et h eh i g h e r t h ea l g o r i t h mr e g a r d sq o sv a l u ea sw e i g h to fp r i o r i t y t h u st h e v 中国科学院博士学位论文：基于服务质量的w e b 服务模型及应用研究 h i g l l e rp r i o r i t yc a nh o l dr e l a t i v eb e t t e rq o se v e ni nt h eo v e r l o a d i n g s i t u a t i o n o nt h eb a s i so fq o sc o m p u t i n gm o d e lo fs i n g l ew e bs e r v i c e s ，w ep r o p o s eao o s m o d e lo fw e bs e r v i c e st r a n s a c t i o ni n c l u d i n ga t o m i cc o m m i tp r o t o c o l ，f a c t o r sa n dc o m p u t i n gm e t h o d m o s to ft h ec u r r e n tp r o t o c o l su s et h et r a d i t i o n a l2 p ca n d2 p lw h i c hc a n n o t e m b o d yq o si nt h ep r o c e s so ft r a n s a c t i o n t h et r a d i t i o n a lt r a n s a c t i o nc o m m i tp r o t o c o l e q u a l l yt r e a t sa l lt h eo b j e e l sa n di td o e sn o tg u a r a n t e eq o so fe - b u s i n e s s t h ed i f f e r e n c e i st h a tr e s o u r c ea c t i v e l yt a k e sp a r ti nt h ev o t i n gp h a s e ，c a l l i n gp s e u d o v o t i n gp h a s e t h e t r a n s a c t i o nq o sm o d e li n c l u d e sl o c a la n dr e m o t em a n a g e m e n t t h i sm o d e lc a nc o m p u t e l o c a la n dr e m o t eq o sb a s e do nt h es a m ef a c t o r s ，w h i c hm a k et h ep r o v i d e rt r a n s p a r e n t l y p r o c e s st r a n s a c t i o na n ds e r v i c e s a n dq o s - 2 p cc a nm a k et h eh i g h e rp r i o r i t yt r a n s a c t i o n g a i nt h ep s e u d o - l o c k o nt h eb a s i so fq o sc o m p u t i n gm o d e lo fw e bs e r v i c e st r a n s a c t i o n ，w ep r o p o s eaq o s m o d e lo fw e bs e r v i c e sw o r k f l o wb a s e do nn e s t e dt r a n s a c t i o ni n c l u d i n gb a s i cc o m p o s i t e p a t t e r n s ，q o sc o m p u t i n gm e t h o da n dw e bs e r v i c es e l e c t i o n t h e r ea r ec o r r e s p o n d i n go f w o r k f l o wa n dw e bs e r v i c e s ，a n dt h ew o r k f l o wi n h e r i t sq o sf a c t o r so fw e bs e r v i c e s a f t e r t h ep a r a m e t e ra n di n i t i a l i z a t i o nc o m p l e t e ，w ep r o p o s ew o r k f l o wr e d u c t i o na l g o r i t h m ( w g a ) a n dt h es e l e c t i o ni n c r e a s e st h ew o r k f l o wr e l i a b i l i t y t h ec o n s i s t e n tq o sc o m p u t i n gm o d e lo fw e bs e r v i c e sp r o v i d e su n i f i e dm e a s u r e m e n t a n dc o m p u t a t i o no fq o s q o so ft h et h r e el a y e r sa r ec o n s i d e r e df r o mt h ev i e w p o i n to fu s e r sa n ds e r v i c e sp r o v i d e r s b o t ht h ew e bs e r v i c e sa n dt h eq o ss t r u c t u r ei sl a y e r e d 。a n dt h e h j g h e rl e v e lc o m p u t a t i o nc a l lt h el o w e r t h eo o sm a n a g e m e n ti m p r o v e st h eq o so fs i n g l e w e bs e r v i c e s ，w e bs e r v i c et r a n s a c t i o na n dw e bs e r v i c ew o r k f l o w k e yw o r d s ：w e bs e r v i c e s ，t r a n s a c t i o n ，q o s ，w e bw o r k f l o w , p e r f o r m a n c e ，r e l i a b i l i t y , c o s t ，s e c u r i t y , s e r v i c e l e v e la g r e e m e n t ，r e p u t a t i o n v 1 目录 图表索弓 图1 1 跨域的e a i 应用6 图1 2 点对点模式7 图1 - - 3w e b 服务解决方案8 图1 4w e b 服务模型8 图2 1w e b 服务概念性协议栈2 7 图2 2 松散耦合的w e b 应用2 8 图2 3w e b 服务应用过程2 9 图2 4 旅行社预订系统3 1 图2 5w e b 服务协议栈3 2 图2 6 自适应优先级缓冲池4 1 图2 7w e b 服务模拟环境结构4 5 图2 8w e b 服务q o s 管理应用4 6 图2 9q o s 效率比较图i i 4 8 图2 1 0q o s 效率比较图l l 5 0 图2 1 1q o s 效率比较图i i 5 0 图3 1 原子事务协调协议流程5 7 图3 - 2b u s i n e s s a g r e e m e n t 协议状态图5 8 图3 3t e n t a t i v eh o l dp r o t o c o l 管理状态图5 9 图3 4t e n t a t i v eh o l dp r o t o c o l 状态转换图6 0 图3 52 p c 原子提交流程6 3 图3 63 p c 原子提交算法状态转移图6 5 图3 7q o s2 p c 管理和流程图6 5 图3 8q o s 2 p c 应用示例6 6 图3 9q o s 效率比较图l 7 1 图3 1 0q o s 效率比较图i l 7 1 图3 1 1q o s 效率比较图i i i 7 2 图3 1 2q o s 效率比较7 3 图4 1 事务模式中的原子区域8 0 图4 2 事务模式中的补偿方案8 0 v 中国科学院博士学位论文：基于服务质量的w e b 服务模型及应用研究 图4 3 多层事务示意图8 4 图4 - - 4 嵌套事务示意图8 5 图4 5 基本流程模式8 8 图4 6 流程事务性模型9 1 图5 一l 顺序执行简化9 6 图5 2 循环执行简化9 6 图5 - - 3 并行执行简化9 7 图5 4 流程化简示意图9 8 图5 - - 5 化简变形9 9 表l lw e bo o s 控制机制的综合比较1 5 表2 - 1w e b 服务发布实例2 4 表2 - - 2w e b 服务查询实例2 5 表2 - - 3 服务级目标的示例3 8 表3 1w s - t r a n s a c t i o n 和b t _ p 对比表5 8 表3 - - 2 优化的2 p c 的优缺点6 3 表3 - - 32 p c 优化的l o g 和网络负载6 4 独创性声明 本人声明所呈交的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。就我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 一。 作者签名：叫二日期：z 印删枷 关于论文使用授权的说明 中国科学院计算技术研究所有权处理、保留送交论文的复印件，允许 论文被查阅和借阅；并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该论文。 作者签名：乎蠢导师签名 如期：一一 第一章概述 第一章概述 二十世纪技术科学最突出的成就是电子计算机及信息科学的产生、发展和应用。 今天，信息科学对人类社会的发展和进步起着不可替代的作用。它深刻地影响了整个 社会的面貌和发展方式，对人类的未来发展方向有着深远的意义。我们熟悉的“数字 化”社会、“信息时代”等名词形象地体现了信息科学无与伦比的重要性。 互联网的出现促进了计算机的发展和应用。随着互联网用户的不断增长、网络应 用的日趋丰富、技术水平的持续提高，互联网逐渐开始向纵深方向发展，真正扮演起 改变人们工作和生活方式的工具的角色。由此，互联网发展的焦点已经不再单纯是简 单的接入，而是在此之上的增值服务。多层次的、具有高可扩展性的服务，将为企业 和运营商提高生产效率提供极大的便利，各种应用( 电子政务、网络银行、在线购物、 远程教育等) 深入到人们工作和生活的各个角落。根据权威市场调查机构g a r t n e r 的 预测，到2 0 0 7 年，所有的企业到消费者之间的网络数据流，7 0 的企业问的网络数 据流都将由互联网承载。2 0 0 1 年到2 0 0 4 年，全球范围内的互联网和公众l p 服务的复 合年增长率( c a g r ) 将达到2 1 3 。 w e b 应用架构是由t i mb e m e r s l e e 【b e r n e r s l e e 9 9 1 ，b o w e n 9 5 发明的。w e b 的 前身是1 9 8 0 年t i mb e r n e r s l e e 负责的e n q u i r e ( e n q u i r ew i t h i nu p o ne v e r y t h i n g 的简 称) 项目。w e b 架构的精华有三点：用超文本技术( h t m l ) 实现信息与信息的连接； 用统一资源定位技术( u r l ) 实现全球信息的精确定位；用应用层协议( h t r p ) 实现 分布式的信息共享这三个特点无一不与信息的分发、获取和利用有关。t i mb e r n e r $ l e e 早就明确无误地告诉我们：“w e b 是一个抽象的( 假想的) 信息空间”。也就 是说，作为i n t e r a c t 上的一种应用架构，w e b 的首要任务就是向人们提供信息和信息 服务。 现代的业务集成和电子商务受益于w e b 标准，w e b 服务使异构的计算机系统能 够有效地进行互操作。w e b 服务的出现是以s o a pl 1 【s o a p i 的引入为标志的， s o a p1 1 定义了将x m l 内容用于分布式系统，而同时隐藏实现的细节。许多公司 正在使用w e b 服务，并且业界正处在w e b 服务主流时代的开端。 服务质量( q u a l i t yo fs e r v i c e ，q o s ) 控制技术作为下一代网络的核心技术之一， 近年来一直是计算机网络研究与发展的热点 l i n 9 9 ，l i n 0 4 。近年来随着电子商务和电 子政务的迅速发展，w e b 应用从局部化发展到全球化，从集中式发展到分布式从电 子商务应用领域来看，复杂的应用连接和程序代码使得电子商务应用付出了极大的维 中国科学院博士学位论文：基于服务质量的w e b 服务模型及应用研究 护和更新代价 d r a l u k 0 1 ，t s u r 0 1 ，c u r b e r a 0 1 。特征和需求极其不同的应用程序都争用 不足的网络资源。通信模式的变化、拒绝服务攻击、基础构造失效的影响、w e b 协 议的低性能以及 t i a n 0 3 2 】w e b 上的安全性问题这些因素产生了对因特网o o s 标准 的需求。这些未解决的q o s 问题会导致重要的应用程序遭受无法接受的性能下降 【d a n i e l 0 2 ，m a n i 0 2 。而o o s 决定服务的可用性和实用性，影响到服务的普及 s t a l k 9 0 ， r o m m e l 9 5 随着w e b 服务的广泛应用，服务质量将变成一个判定服务提供者是否成功的重 要因素 s t a l k 9 0 , r o m m e l 9 5 。电子商务要求在因特网上无缝集成业务流程、应用程序 和w e b 服务。同时随着s o a p 、u d d i 和w s d l 等标准被所有主要的w e b 服务 采用，w e b 服务的整个领域一一包括金融服务、高科技和媒体以及娱乐等领域的应 用都正在开发。由于大多数w e b 服务将需要建立并遵守标准，q o s 将变成这些服务 的重要卖点和区分点q o s 涉及到一整套技术，这些技术根据可用的网络资源使服务 请求者的需要与服务提供者的需要达成一致。 本章首先综述q o s 在互联网领域的发展，其主要包括网络层、w e bs e r v i c e s ( w e b 服务) 、事务和工作流等主要研究方向上已取得的成果；然后讨论研究中存在的不足 和有待进一步研究的问题，以及理想的w e b 服务q o s 框架；最后分析w e b 服务在整 个体系中的对o o s 提出的新要求。 1 1 互联网技术的发展 w e b s e r v i c e ( w e b 服务1 是现代信息化的第三个里程碑。1 ) p c ( p e r s o n a lc o m p u t e r ) 使人们能体验到信息化的无穷能量；2 ) i n t e r a c t 使人们能够访问整个互联网信息空f a j 。 i n t e r a c t 的协议，特别是t c p f l p 和h 下r p 协议，使得人们屏蔽后台的操作系统、体系 结构、开发语占和数据库系统的异构性，方便的获取和传输信息。3 ) w e b 服务通过 非人工干预来获取i n t e r a c t 上的信息和应用。因此，w e b 使得人们可以无障碍的获取 信息，实现了了程序到用户的交互，那么w e b 服务就把人从应用中解脱出来，由机 器来获取信息，部分实现了程序到程序的交互。 1 9 9 6 年，w 3 c 在s g m l 语占的基础上，提出了x m “e x t e n s i b l e m a r k u pl a n g u a g e ) 【x m l l 语言草案。1 9 9 8 年，w 3 c 正式发布了x m l l 0 标准。x m l 语言对信息的格式 和表达方法做了最大程度的规范，应用软件可以按照统一的方式处理所有x m l 信息。 这使得信息在整个w e b 世界里的共享和交换就有了技术上的保障。h t m l 语言关心 的是信息的表现形式，而x m l 语言关心的是信息本身的格式和数据内容。从这个意 义上说，x m l 语言不但可以将客户端的信息展现技术提高到一个新的层次，而且可 以显苫提高服务端的信息获取、生成，发布和共享能力。为了将x m l 信息转换为 第一童概述 h t m l 等不同的信息展现形式，1 9 9 9 年，w 3 c 制定出了x s l t 标准。 1 9 9 9 年，w 3 c 和相关的企业开始讨论设计基于x m l 的通信协议，2 0 0 0 年，w 3 c 发布s o a p ( s i m p l eo b j e a a c c e s sp r o t o c 0 1 ) 协议的1 1 版。人们把利用s o a p 协议传 递x m l 信息的分布式应用模型称为w e b s e r v i c e s 。2 0 0 1 年，w 3 c 发布了w s d l ( w e b s e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 协议的1 1 版。s o a p 协议和w s d l 协议共同构成了 w e b 服务的基础。随后，j 2 e e 和n e t 这两大企业级歼发平台先后实现了w e b 服务， 并将其视为平台的一项核心功能。 w e b 服务对于w e b 开发者的重要意义在于，当我们需要在不同的服务端、不同 的客户端乃至不同的应用类型、不同的计算设备之间传递信息的时候，以往的分布式 开发技术或者因为适应性不强，或者因为扩展能力不足，都难以满足现代w e b 开发 的需要，而w 曲s e r v i c e 正好填补了这一空白。 w e b 服务的目的就是为了使商务应用能够在i n t e r n e t 上进行交流，并且同其他应 用系统进行协同工作。传统的i n t e r n e t 应用和服务之间的交互需要知道它们的位置， 然后通过人工定位来实现。而w e b 服务允许应用本身在标准的目录结构中查找w e b 服务，然后通过最少的人工干预与这些服务捆绑在一起。 w e b 服务允许对象在w e b 站点上分布式分布，客户可以通过i n t e m e t 访问它们。 当客户需要某一种服务时，就可以通过全球服务注册机构( 站点) 进行查询发现需要 的服务。之后，客户选择其中的一个，并与这种服务捆绑在一起，在一段时间内使用 这个服务。由于对这些服务的发现和选择一般情况下不需要人工干预，因此服务与服 务之问的切换i 常迅速。通过自动服务发现( a u t o m a t e ds e r v i c ed i s c o v e r y ) 机制可以 建立非常优秀的服务网络。如果有多个w e b 服务提供相似的功能，那么客户可以很 方便地在当前使用的服务出现问题时切换到备份系统中，从而保证系统的健壮性。 1 2q o s 在互联网技术领域的研究内容 因特网自出现以来蓬勃发展，近年来更以惊人的速度增长同时伴随多媒体技术 的飞速发展，因特网上多媒体应用层出不穷，多媒体信息的数量与同俱增。因特网己 逐步由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。 服务质量( q u a l i t yo f s e r v i c e ，q o s ) 控制技术作为下一代网络的核心技术之一， 近年来一直是计算机网络研究与发展的热, 点 l i n 9 9 。一般情况下，q o s 是指网络在传 输数据流时要求满足的一系列服务请求，强调端到端( e n dt oe n d ) 或者网络边界到 边界的整体性。q o s 控制的目标是为i n t e r n e t 提供性能保证和服务质量区分服务。目 前，i e t f 已提出了两种不同的i n t e m e tq o s 体系结构：综合服务( i n t e g r a t e ds e r v i c e s ， i n t s e r v ) 和区分服务( d i f f e r e n t i a t e ds e r v i c e s ，d i f f s e r v ) ；r s v p 协议、多协议标记交 3 中国科学院博士学位论文：基于服务质量的w e b 服务模型及应用研究 换m p l s 和业务流量工程( t r a f f i ce n g i n e e r i n g ) 等协议也被使用。然而，仅依靠网络 q o s 机制并不能完全解决端到端的q o s 控制问题。w e b 服务作为应用层重要部分， 同样必须具备建立和支持q o s 的机制和策略。 另外，随着电子商务的兴起，i n t e r a c t 的服务模式正从传统的数据通讯和信息浏 览模式向电子交易与服务转换。这种转换使得w e b 服务成为电子商务的核心。企业 和i s p 越来越多的把重要的业务转移到w e b 服务上，如在线银行、股票交易、网上预 约、网上购物等。与传统的t c p i p 和h r r p 服务的平均主义哲学不同，电子商务应 用要求对其用户或者服务进行区分优先级别的处理，提供基于利润收益的区分服务。 例如，对客户而言，在线交易的请求比浏览的显然更加紧要，因而需要更加严格的实 时保证；对w e b 服务而言，它需要为付费的高级用户提供更好的服务级别保证。然 而，目前通用的w e b 服务尚无q o s 控制机制，无法为w e b 服务应用提供区分服务和 性能保证；现代w e b 服务都是根据i n t e m e t 中单一的尽力而为服务模型平等地处理所 有到来的请求，其大多采取f i f o 的调度策略，超载的情况下不加区分的丢弃高优先 级的请求，使得通过i n t s e r v 和d i f f s e r v 等网络o o s 机制实现的性能改进受到严重影 响。无法满足多媒体应用和各种用户对网络传输质量的不同要求。 综上所述q o s 在互联网的技术领域的研究很多。在网络层，有区分服务模型 ( d i f f s e r v ) 和集成服务模型( i n t s e r v ) 【c r u z 9 5 ，g e o r g i a d i s 9 6 。在实时系统 a b b o t t 9 2 、 中间件 t i a n 0 3 ，s h e t h 0 2 ，v i n o s k i 0 4 、高负载服务器, v o i g t 0 1 和工作流中，o o s 都得 到了深入研究。基于d a m l 的w e b 服务本体论( w e bs e r v i c e o n t o l o g y - - d a m l - s ) 【d a m l - s o i 】描述了w e b 服务的属性和功能。c h i n t a np a t e l 等人提出了w e b q 框架， 部分的解决了面向工作流的q o s 自适应w e b 服务管理。最近的研究还包括i b m 的 w e b 服务l e v e la g r e e m e n t ( w s l a ) 【d a n 0 2 和h p 的w e bs e r v i c em a n a g e m e n tl a n - g u a g e ( w s m l ) 【s a h a i 0 2 。f o s t e r 等在网格计算中，引入了面向q o s 的g l o b u s 资源预 留和分配框架g l o b u sa r c h i t e c t u r ef o rr e s e r v a t i o na n da l l o c a t i o n ( g a r a ) f o s t e r 9 9 ， f o s t e r 0 1 ，f o s t e r 0 2 ，c h i n t a n 0 3 ，以便能够提供用户端到端的q o s 网格服务。g a r a 能 够对不同资源，例如处理器，网络，存储设备，提供统一的管理机制，并且覆盖q o s 管理的不同实体，包括资源选择、分配和释放等。s t e f a nt a ii s t e f a n 0 4 ，m i k a l s e n 0 1 1 等 提出了事务管理的原则和匹配模型以便支持面向服务计算的环境( s e r v i c e o r i e n t e d c o m p u t i n g - s o c ) 。 l p 层的o o s 研究 b e r u e t 9 9 1 ，b e r n e t 9 9 2 ，b r a d e n 9 4 ，c a r l s o n 9 8 ，s h e n k e r 9 7 ，只是部分 解决了w e b 服务的网络层通讯障碍，并使得o o s 在应用程序的研究更加迫切，主要 表现在以下几个方面。 单个w e b 服务的o o s ； j l j 1 i 第一童概述 w e