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基于QoS个性化需求的服务发现 摘要 目前,网格环境下的服务组合技术已成为面向服务研究的热点问题。本文在发现候选的成员服务的同时保证组合后的服务质量,分析用户对QoS的需求的特点,给出合适的解决方案,满足用户对QoS的个性化需求。 关键词 网格;QoS;个性化需求 中图分类号TP393 文献标识码A 文章编号1674-6708(2010)23-0223-02 0 引言 随着网格技术的不断发展,网格经历了面向计算到计算与服务相融合,并发展到现在的基于服务的开放网格。如今单一功能的服务并不能很好的满足用户的需求,网格环境下的服务组合技术已成为面向服务架构领域中的热点问题。如何在众多成员服务中为用户找到适合用户的服务,去满足不同用户对服务质量(QoS)的个性化需求,将服务顺利的组合起来完成用户所需的功能,是组合服务领域关注的关键问题。本文给出成员服务的QoS属性的定义与规范,支持QoS的服务组合框架。分析了基于QoS的服务发现,给出非劣QoS评价解集概念,并给出基于QoS的个性化需求的服务发现算法。 1 支持QoS的服务组合框架 本文给出支持QoS的服务组合框架,它包括以下几个主要组件:语义解释器、服务组合计划中心、服务组合执行中心、QoS管理与计算中心、资源参数数据库等,如图1所示。 图1 基于QoS组合服务选取框架 服务请求者通过服务界面输入所需的服务请求1,提交给语义解释器转化为统一的形式化描述,根据参数描述,服务组合计划中心生成服务组合模型与接口并找到相关资源,这些资源通过QoS管理与计算中心选择出满足QoS要求的资源作为候选资源,并做出资源配置计划,将相关信息发送到服务组合执行中心,进行具体服务的组合选择。 2 QoS属性的定义 服务质量(QoS)是一个综合指标,用于衡量使用一个服务的满意程度,本文基于现有的研究,从用户的角度出发2,给出包括服务的费用(price)、服务执行时间(duration)、服务的可靠性(reliability)、服务的信誉度(availability)和服务的执行成功率(successful rate)五维的网格服务QoS属性的定义。具体定义如下: 服务的费用QoSprice(GS):使用某个网格服务所付出的费用QoSprice(GS)在整个网格市场中遵守价格规律。 服务执行时间QoSdu(GS):服务请求发出与该请求结果收到之间的时间延迟,包括:传输延时、中间件处理时间以及计算时间。 (1) 服务的可靠性QoSre(GS):表示服务的是否可被使用的一种度量。可以定义为成功运行时间与总的服务运行时间的比率 。 (2) 服务的信誉度QoSav(GS):服务可被调用的可能性。Ta(GS)是在过去T秒内服务GS可用的时间。 (3) 服务执行成功率QoSar(GS):服务能执行成功的比率,是服务成功调用次数与总调用次数的比值。 (4) 由于不同的QoS属性具有不同的度量单位,在进行服务选择时难以对各属性的重要性作出比较。因此要对QoS参数进行标准量化3,公式如下: (5) (6) 其中qi,kmax,qi,kmin分别表示相同的QoS属性的最大值和最小值。经过式(5)或式(6),可以将数据进行标准化。任何一个属性值的取值范围由原来的qi,kmax,qi,kmin区间转换到0,1区间。 3 满足用户对QoS的个性化需求解决方案及算法 在QoS模型5个属性中,对用户来讲,如果系统能为用户提供成功执行的组合服务,与用户需求直接相关的QoS属性只有服务的执行时间和服务所需的花费,这两个属性是与用户对服务质量感受直接相关的4。当系统能够为用户正确可靠提供服务,用户一般不会直接关注成员服务的可靠性、成功率、信誉度这3个QoS属性5,对用户来说,所得到组合服务是必须要成功执行的,否则这次服务交易无效。于是我们将QoS这五个属性分成两步考虑:第一步给出非劣QoS评价解集概念,该解集考虑服务的可靠性、成功率和信誉度这3个QoS属性,保证成员服务能够以较大的概率成功执行。第二步考虑服务的执行时间和服务的花费这2个QoS属性,找到满足用户的个性化需求的成员服务。本文为了保证选中较可靠执行的成员服务,提出非劣QoS评价解集概念6,使组合服务在较高的可靠执行概率的基础上满足用户对服务性能的个性化需求。 定义1:非劣QoS评价解集:两个服务GS1、GS2,如果GS1的每一个评价指标都不低于GS2,且至少有一个评价指标GS1优于GS2,即不存在比其中至少一个评价属性好,而其他属性非劣的更好的解。 非劣QoS评价解集的对象是满足功能要求的服务类中的单个服务。在非劣QoS评价解集中,对同一功能的服务类,分别给出按服务执行时间排序和服务的价格的由少到多的排序序列。在选择服务时根据用户不同的需求偏好去选择成员服务。对关注成本型的用户优先选择价格低的服务,对关注效率的用户优先选择执行时间短的服务。对有单一需求偏好的用户,将前N个满足偏好的服务资源组成该服务类型的候选服务集。N与用户对QoS要求以及问题规模等因素相关。候选服务集中的元素作为服务自动组合时该服务类型的候选服务。对于既关注服务成本又关注服务效率的用户7,在非劣QoS评价解集中,去掉服务价格较高与执行效率较低的服务,在剩下的服务中取两个序列中的交集。 算法: 输入:用户对QoS的个性化需求QoSx,所需功能服务类序列F 输出:候选资源集合 While(功能服务类序列F不为空) 找到与功能对应的非劣QoS评价解集; 对QoSprice(GS)由少到多排序sortPrice; 对QoSdu(GS)由少到多排序sortDu; If(需求偏好为QoSprice(GSC)最小) 取sortPrice前N个服务放到候选资源集合; If(需求偏好为QoSdu(GSC)最小) 取sortDu前N个服务放到候选资源集合; Else if(需求偏好为QoSprice(GSC)与QoSdu(GSC)两者平衡) If(QoSprice(GSi) in sortPriceprice| QoSdu(GSi) in sortDutime) 在序列中删除成员服务GSi; If(GSj同时在sortPrice与sortDu中) 将成员服务GSj放到候选资源集合; /Else if /While 服务组合发现的候选资源即是用户在服务请求时提出的功能与QoS个性化需求的候选资源集合。此在候选资源的基础上,可以选择出执行效率最高的成员服务进行组合,这是进一步的需要研究的课题。 4 结论 本文给出成员服务的QoS属性的定义与规范,支持QoS的服务组合框架。分析了基于QoS的服务发现,给出非劣QoS评价解集概念,并给出基于QoS的个性化需求的服务发现算法,能够在发现候选的成员服务的同时保证组合后的服务质量。 参考文献 1NI Wan-cheng, LIU Lian-chen, WU Cheng Survey on Web Services Composition Methods Computer Engineering February,2008,34(4):78-91. 2Srivastava B,Koe,hler J. Web Service Composition 2 Current Solutions and Open Problems.In:ICAPS 2003 Workshop on Planning for Web Services , Trento,Italy, June2003:51-59. 3Liu YT,Anne HH,Zeng LZ. QoS computation and policing in dynamic Web service selection.In:Proc.of the WWW 2004. New York:ACM,2004:66-73. 4Zhao JF,Xie B,Zhang L,Yang FQ. A Web services composition method supporting domain feature.Chinese Journal of Computers,2005,28(4):731-73