【毕业学位论文】（Word原稿）QoS感知的服务选择系统设计与实现-计算机软件与理论

分类号 密级 编号 中国科学院研究生院 硕士学位论文 知的 服务选择 系统设计与实现 指导教师 黄涛 研究员 中国科学院软件研究所 申请学位级别 硕士 学科专业名称 计 算机软件与理论 论文提交日期 论文答辩日期 培养单位 中国科学院软件研究所 学位授予单位 中国科学院研究生院 答辩委员会主席 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。尽我所知，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。 签名： _ 日期： _ 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国科学院软件研究所有关保留、使用学位论文的规定，即：中国科学院软件研究所有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；中国科学院软件研究所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应遵守此规定） 签名： _ 导师签名： _ 日期： _ 知的服务 选择 系统设计与实现 陈从武 导师： 黄涛 研究员 摘 要 务技术作为面向服务计算范型的主要 实现 技术 ， 有 效提高了异构环境下分布式应用的开发效率，降低了其 开发成本 。 服务发现 与选择 作为 务技术体系中的 关键技术，提高了软件复用程度，从而进一步 促进 了企业间应用集成和大规模资源共享 。 一方面 随着 服务计算技术的发展， 务的数目日益增多；另一方面，企业业务敏捷性需求日益提高，如何 在大量候选服务中为用户选择出 合适 的候选服务 ，保证服务有效复用， 相容组合成为服务计 算领域 面临 的一个重大 挑战。目前的 务选择 技术 缺乏对非功能属性的有效支持，服务选择的精度不佳。针对该 问题， 论文 使用 一种 基于主动监控 反馈 的 知的 服务 选择 机制， 在对服务质量状态 可信监控、 准确预测的基础之上 设计 了一种 知的服务选择算法，从而有效改进了服务选择的精度 。 论文首先研究了 务 质量 （ 建模问题 ， 设计 了一种轻量级 的 服务 元数据 模型 ，用于描述 务的服务质量。 在此基础 上分别 设计并实现 了基于有序数据结构的 综合考虑功能属性匹配程度、 障能力、 过往信誉以及用户 偏好的服务排名算法。在 提高 服务查准率与查全率的 基础上 ，简化了 服务选择 过程中用户的负担，有利于服务选择过程自动化完成 。 本文 还 设计 了一种客户端监控反馈方案，通过对服务历史状态的 可信 监控和 有效 预测 ，为服务 选择 提供 更加准确 的 据。 论 文 分别 使用 一种 基于 可信 监控方案 ， 基于低通滤波器 和 基于自适应最小二乘法的两个预测算法 ，有效保证监控的 实时，可信 ， 非侵入和 测的准确性 。在减少用户参与 、 提高服务选择 自动化的 同时 进一步提高了服务选择 的精度。 最后论文探讨了网驰 服务选择 系统 设计与实现，并将前面 提到的 研究成果 引入其中。 通过 实验 对系统的功能 属性和非功能属性进行评估， 结果 表明 有 服务查准率、查全率高， 无需用户参与 等特点 。 关键词： 务 ， 服务选择 ， 知 ， 服务监控 eb is of to be of is in of in a in in of to an of To a on is by on a of oS a on we a on a on of in a of to be a to oS of We OP on a as as of on on of by We to of in of I 目录 第一章 绪论 . 1 究背景 . 1 向服务体系架构及 务 . 1 务发现与选择 . 2 知的服务选择 . 2 务选择系统的设计需求 . 3 文工作 . 4 文组织 . 4 第二章 务选择研究现状 . 6 向服务架构 务相关技术介绍 . 6 概念和架构 . 6 务介绍 . 6 务选择问题 . 7 业界服务选择现状 . 9 . 9 . 9 结 . 10 知的服务选择相关研究 . 10 于 展的实现 . 10 于语义的方法 . 10 它方案 . 11 结 . 11 务选择算法相关研究 . 12 合服务选择算法 . 12 个服务选择算法 . 12 务监控相关研究 . 13 务监控问题 . 13 务端监控 . 13 介监控 . 14 户端主观反馈 . 14 户端监控 . 15 结 . 15 章小结 . 15 第三章 知的服务选择 . 16 题概述 . 16 务描述模型 . 17 务功能属性描述 . 17 务 型 . 17 务功能属性匹配及排名 . 20 知的服务匹配，排名算法 . 21 于 约束匹配算法 . 21 务排名算法 . 22 章小结 . 24 第四章 基于 可信 务实时监控反馈机制 . 26 题概述 . 26 信实时 务监控机制 . 26 于 服务监控原理 . 27 知的服务选择系统设计与实现 客户端服务监控机制 . 27 务 馈更新机制 . 30 信的监控报告 传输机制 . 30 于历史信息的 新算法 . 31 章小结 . 33 第五章 统设计与实现 . 35 统概述 . 35 统设计目标 . 35 关实现技术简介 . 36 据持久化与 . 36 文搜索与 . 36 赖注入与 架 . 36 构风格与 架 . 37 术与 . 37 它相关系统介绍 . 37 . 38 . 38 统架构 . 38 念视图 . 38 件图 . 39 件交互图 . 40 要模块设计与实现介绍 . 41 据库访问模块 . 41 统配置模块 . 42 引模块 . 42 控模块 . 43 务建模模块 . 44 务匹配及排名模块 . 44 程交互模块 . 46 第六章 用案例及系统测试 . 48 例测试 . 48 试环境介绍 . 48 试方案与结果分析 . 50 拟测试 . 52 统测试环境 . 52 能测试与结果分析 . 53 能测试 与结果分析 . 55 章小结 . 56 第七章 结束语 . 57 文的主要贡献 . 57 一步的工作 . 58 附录： 互协议 . 59 参考文献 . 62 发表文章 . 64 致谢 .知的服务选择系统设计与实现 1 第一章 绪论 本章介绍论文的研究背景，主要工作和论文组织。 究背景 计算机技术特别是 术的发展和普及为软件开发带来了新的思路和挑战。 随着越来越多 的计算资源在 互联在一起，计算机系统从单个孤岛系统发展成今天的大型分布式计算平台，系统的规模，复杂度和计算能力都得到大幅提升。 态多变的计算环境、开放灵活的系统范围、分布自治的资源需要与之相适应的支撑软件技术。 同时，随着 软件规模日益扩大，以及电子商务迅猛发展带来的业务逻辑的快速变化，对软件系统 的 敏捷性提出了更高的要求 。 传统的面向对象，面向过程的软件开发方法，难以应对这些新的需求，面向服务的计算范型应运而生 7。 向 服务体系架构及 务 面向服务的计算（ 1是一种新的计算范型，它利用服务作为基本的构造单元，支持异构环境下的分布式应用的快速、低成本的组合式开发。 其中， 服务是自治的、平台独立的计算实体，支持以平台无关的方式进行使用 。 “软件作为服务”的理念适应了 开放性和动态性 。它具有一些显著特点：系统结构是开放的，可根据应用需求和网络环境变化而发生动态演化 ;在基础服务可以组装成组合 服务的基础上，采用“按需聚合，渐趋目标”的软件螺旋开发方法 ;软件服务先部署，然后静态或动态组合等。 面向服务的体系架构（ 6是面向服务计算的一个关键概念。它是一种更具柔性，鼓励复用，业务逻辑驱动的软件架构风格，通过使用通用可靠的服务作为软件系统的基本构建模块使得 业务需求 可以 通过 将不同商业伙伴提供的运行在不同平台的业务逻辑动态的组合 在一起 而实现 。任何一种计算资源都可以以服务的形式进行 封装，通过标准的接口描述语言公布在 ，并通过标准的方式和外界进行交互。 服务自治、松散耦合、面向重用、基于契约的特点能够很好地适应 算环境特征，而面向业务的灵活应用则在很大程度上满足了企业的业务敏捷性需求。 虽然 在 1996 年 就由 司提出 ，但 广泛采用 却是由于近年来 务的兴起和普及 245。 务提供了一套基于 的服务传输、描述、查找机制，包括 简单对象 传输 协议 、 务描述 语言0、 务的 发现和集成 1等， 具有平台无关、互操作性强的特点，很好的解决了异构平台环境的互操作问题 ， 从而使 围的跨组织的交互变得异常简单。 务的特点符合 系架构的理念，目前作为 第 一章 绪论 2 务发现与 选择 务 发现与 选择 360是 统的关键支撑 设施。 务发现的目标是在开放式的网络环境下，发现服务提供者所提供的服务信息 ，这可以是一种类似网页爬虫的主动检索技术也可以是一种依赖服务提供者自主报告的被动收集技术 。 而 务 选择 的目标是：当用户发起查询时，系统根据用户的查询需求，在庞大的候选服务库中快速，精确筛选出满足需求的最佳服务。 务作为一种典型的软件服务，具有“一次发布，到处调用”的特征，支持服务组合和复用。在“软件作为服务”的理念下，软件开发过程表现为按需要查找合适的服务，通过若干服务动态组合而渐趋稳定的过程。 务 发现与选择 作为实现 务正确灵活的交互以及服务动态组合的重要前提之一，其效果直接影响着服务复用的质量 和服务演化的能力 ，关系到能否真正实现服务的“即插即用”，对提高网络软件生产效率 和产品质量都有着深远的影响。 服务 发现与 选择 使得企业间应用集成和大规模资源共享和协同成为可能。 随着经济全球化，企业间的灵活合作变得越来越普遍， 而商业需求的敏捷性要求企业能快速、灵活地响应变化，传统的企业间应用集成在解决这类应用问题时表现出不足。以 务选择 为中心的服务组合型集成模式使企业间业务敏捷集成成为可能。 作为 构的基石， 服务 发现与 选择 就像网页搜索引擎一样已经成为服务提供者和服务使用者之间信息交互，实现商业价值的重要环节。首先 务发现 为服务提供商提供了服务发布和销售的渠道， 确保其所提供 的服务可以被更多客户发现，从而增加了 务的商业价值。其次 务选择 为服务消费者提供了潜在产品发现的渠道，确保客户可以找到满足自己需求并且对自己最优的候选服务， 鼓励复用、减少重复工作， 从而为客户的商业应用带来价值。最后 务选择 机制为面向服务的市场带来了公平、积极向上的竞争环境，进一步推进了市场的繁荣发展。 在公平的 服务选择 机制之下，提供相同或类似服务的提供商，只有通过为客户提供更加有利的候选服务才能够在商业竞争中获得优势 。 服务选择 鼓励创新和技术进步， 确保市场的优胜劣汰和 健康 发展。 知的服 务选择 服务选择 必须要考虑到服务质量。 随着服务计算的进一步普及，越来越多的资源以 务的形式发布在互联网上 , 不可避免地出现了许多 务提供者提供相同功能的服务，而这些服务具有不同的服务质量 (22。一方面一些关键商业应用对服务的 严格的要求，因而要求 服务选择 必须考虑到客户的 求，保证筛选出的服务一定满足客户的需求；另一方面，当有多个候选服务都满足客户需求时， 服务选择 需要为客户筛选出具有最优 质量的服务从而在为客户带来更佳 的用户感受的同时也对优秀服务的提供者进行激励。 服务质量 的准确评估成为 知的服务选择的必要前提 。 通过引入监控机制对服务历史状态进行监控，并据此 对服务质量进行预测成为服务质量评估的一种 有效途径。 相比于依赖 服务发布者主动 提供服务 息 的 服务选择 系统 ，引入监控机制给 服务选择 带来以下好处 ： 1） 保证可信性，杜绝了恶意服务提供者提供虚假的服务质量数据 ； 2） 保证及时性， 由于 统的异构性和分布性，服务质量是实时变化的， 发布者静态发布的质量属性大多数时候都是过时和无效的 ; 3)减轻 用户负担，服务提供者不再需要 提供 所 发布服务 的服务质量 。 知的服务选择系统设计与实现 3 图 1务监控对服务选择的反馈作用 如 图 1务监控对服务选择的反馈作用 所示， 务监控所提供的 据作为 服务选择 系统的反馈，使得 服务选择 系统随着 统环境的动态变化而演化， 确保了 服务选择 结果的 实时准确 。通过服务监控所获