鄧懷勇， 馬 琴

(重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械與電子信息系, 重慶 402160)

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基于Qos編排下Web服務(wù)的相對權(quán)重組合研究

鄧懷勇， 馬 琴

(重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械與電子信息系, 重慶 402160)

隨著Web服務(wù)的發(fā)展，用戶如何在高度復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下選擇滿足最大Qos(Quality of service)是研究的難點(diǎn).提出了一種基于Qos編排下Web服務(wù)的可信研究，對目標(biāo)Web服務(wù)之間可信度進(jìn)行度量，初步確定在不同Qos要求下服務(wù)間的相對權(quán)重，然后通過權(quán)重關(guān)系選擇一條服務(wù)路徑.根據(jù)不同用戶對不同Qos的要求形成不同的服務(wù)組合形式，構(gòu)建了不同的服務(wù)相對權(quán)重.最終能夠?yàn)椴煌脩敉扑]不同的服務(wù)組合，以達(dá)到比較好的Qos要求.

Web服務(wù)；Qos編排；相對權(quán)重；服務(wù)組合

0 引 言

目前，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商向用戶提供不同的Web服務(wù)，由于這些服務(wù)可能是多個(gè)供應(yīng)商提供，使得不同服務(wù)之間存在著不同Qos，因此，Web服務(wù)是在互聯(lián)網(wǎng)條件下，組合服務(wù)提供者提供的服務(wù)，以達(dá)到用戶在不同服務(wù)下的Qos滿意度[1].對此，陳國彬等[2]提出了一種基于線性規(guī)劃在Web服務(wù)過程中的最優(yōu)組合方案；馬亮等[3]針對Web服務(wù)調(diào)用效率低等問題，提出一種基于Web服務(wù)調(diào)用的最短路徑方法，同時(shí)也考慮到響應(yīng)時(shí)間、費(fèi)用和安全等屬性；戴小玲等[4]則針對當(dāng)前用戶偏好的主觀性和模糊性，提出了一種針對Qos屬性區(qū)間搜索以考慮用戶的優(yōu)先偏好，使得初選的服務(wù)滿足用戶的Qos約束區(qū)間，再對符合條件區(qū)間進(jìn)行服務(wù)組合.在此基礎(chǔ)上，本研究提出了基于相對權(quán)重的方案，主要是在服務(wù)組合過程中選擇組合的形式，利用影響力和組合關(guān)系對服務(wù)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，權(quán)重高的服務(wù)可能有比較合理的Qos，最后通過全局組合獲得最優(yōu)方案.

1 基于Web服務(wù)相對權(quán)重的組合模型

1.1 基于Web服務(wù)Qos度量

作為組合的服務(wù)，需要通過幾個(gè)指標(biāo)的考核方能達(dá)到用戶所認(rèn)定的優(yōu)Qos.組合服務(wù)主要考慮執(zhí)行時(shí)間(ET)、費(fèi)用(C)、吞吐量(TH)、信譽(yù)度(REP)及可靠性(REL),Qos相關(guān)滿意度可定義為如下5元組，

Qos(op)={ET(op),C(op),TH(op),REP(op)，REL(op)}

每個(gè)Qos質(zhì)量指標(biāo)均有相關(guān)的計(jì)算方法與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在多目標(biāo)情況下用戶可以根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)組合以達(dá)到自己的要求，由于存在不同的用戶相關(guān)偏好等情況，所以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也是相對的最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn).對目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化可以適當(dāng)選擇局部最優(yōu)的組合算法，然后對組合服務(wù)間的服務(wù)進(jìn)行優(yōu)化，最終達(dá)到全局最優(yōu).用QC表示指標(biāo)所約束的權(quán)值，

QC={QcET，QcC,QcTH,QcREP，QcREL}

在服務(wù)過程滿足用戶提出的約束關(guān)系，如式(1)所示，

(1)

如果存在并關(guān)系，則幾個(gè)服務(wù)同時(shí)執(zhí)行，并取時(shí)間最長的那個(gè)服務(wù).

此外，用戶期望值反映了所提供服務(wù)的滿意度，個(gè)體用戶的整體滿意度如式(2)所示.

(2)

對于整體滿足最優(yōu)，上述過程是一個(gè)不確定的過程.每次執(zhí)行服務(wù)時(shí)，都會有不同的組合形式，從而給用戶帶來不同的服務(wù)質(zhì)量.

1.2 相對權(quán)重模型

本研究的服務(wù)相對權(quán)重組合模型如圖1所示.

圖1 服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合模型圖

在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中，某個(gè)服務(wù)與其他服務(wù)連接點(diǎn)越多，代表這個(gè)點(diǎn)可組合的服務(wù)也越多，則在網(wǎng)絡(luò)中所具有的服務(wù)影響力也就越大，該類服務(wù)可被視為權(quán)威服務(wù)，如1號與9號服務(wù)；反之，視為普通服務(wù)，如5號、17號與18號服務(wù)等.

根據(jù)服務(wù)與服務(wù)之間的相關(guān)組合程度，本研究定義了4類組合路徑：Com(a)，權(quán)威服務(wù)到普通服務(wù)，如1→5;Com(b)，普通服務(wù)到權(quán)威服務(wù)，如5→1;Com(c)，權(quán)威服務(wù)到權(quán)威服務(wù)，如1?9;Com(d)，普通服務(wù)到普通服務(wù)，如18?19.

1.3 相對權(quán)重計(jì)算

如圖1所示，在服務(wù)組合過程中，需要判斷服務(wù)節(jié)點(diǎn)與鄰居服務(wù)節(jié)點(diǎn)的組合關(guān)系是否進(jìn)入下一個(gè)服務(wù)組合的關(guān)系中.令服務(wù)節(jié)點(diǎn)m表示W(wǎng)eb服務(wù)中一個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，下面定義網(wǎng)絡(luò)服務(wù)節(jié)點(diǎn)的影響參數(shù).

定義1 服務(wù)節(jié)點(diǎn)的組合數(shù)k(m)，即服務(wù)節(jié)點(diǎn)m可組合的服務(wù)個(gè)數(shù)，如，k(1)=6.

定義2 服務(wù)節(jié)點(diǎn)可組合的服務(wù)集SER(m),即服務(wù)節(jié)點(diǎn)m的可組合的服務(wù)節(jié)點(diǎn)的集合，如，SER(1)={2,4,5,6,9,10}.

定義3 服務(wù)節(jié)點(diǎn)影響力f(mi,mj)，令服務(wù)節(jié)點(diǎn)mi∈SER(mj)為服務(wù)節(jié)點(diǎn)mj的一個(gè)可組合服務(wù)節(jié)點(diǎn)，則mi對mj的相對影響力定義為，

(3)

其中，∑mi∈SER(mj)k(mi)表示服務(wù)節(jié)點(diǎn)mi的所有可組合服務(wù)數(shù)量，可以看出服務(wù)節(jié)點(diǎn)的組合數(shù)k(mi)越多，則相對于服務(wù)節(jié)點(diǎn)mi權(quán)重f(mi,mj)也相對越大.表1給出了服務(wù)節(jié)點(diǎn)1的可組合集，以及相應(yīng)組合數(shù)與對服務(wù)節(jié)點(diǎn)1的相對影響力.

表1 服務(wù)節(jié)點(diǎn)1的組合數(shù)與對服務(wù)節(jié)點(diǎn)1的相對影響力

影響力體現(xiàn)了單一服務(wù)節(jié)點(diǎn)與自身可組合的服務(wù)節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，并沒有考慮其他服務(wù)節(jié)點(diǎn)的可組合情況.

定義4 服務(wù)節(jié)點(diǎn)mi對服務(wù)節(jié)點(diǎn)mj的相對影響權(quán)重Rw(mi,mj)，令mi、mj為可組合服務(wù)節(jié)點(diǎn)，結(jié)合定義3給出2個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)可組合的相對權(quán)重Rw(mi,mj)定義為，

(4)

Rw(mi,mj)與Rw(mj,mi)并不相等，因?yàn)榉?wù)節(jié)點(diǎn)mi和mj的相對影響力不同.例如，SER(5)={1,7},k(1)=6,k(7)=2,∑mi∈SER(mj)k(mi)=8，則f(1,5)=0.75,由表1得知f(1,5)=0.11，通過定義4得Rw(1,5)=1.76,Rw(5，1)=0.25,Rw(9,1)=1.1,Rw(1,9)=0.9.

2 Qos服務(wù)模型

相關(guān)Web服務(wù)組合的服務(wù)均要考慮執(zhí)行時(shí)間(ET)、費(fèi)用(C)、吞吐量(TH)、信譽(yù)度(REP)及可靠性(REL)等因素作為約束條件，即在不同的約束條件下優(yōu)先選擇上述條件較好的服務(wù)組合.所以在選擇一個(gè)服務(wù)過程時(shí)需確定服務(wù)之間的相對權(quán)重，并優(yōu)先選擇權(quán)重相對較高的服務(wù).具體Qos服務(wù)模型如圖2所示.

圖2 Web服務(wù)選擇模型圖

該模型在可組合服務(wù)模塊與計(jì)算機(jī)整體服務(wù)質(zhì)量Qos過程中會引用到ET、C、TH、REP、REL等條件的約束.

3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)如下:CPU IntelCoreTMi7-6700 @ 34 GHz，內(nèi)存8 GHz在Windows 7和JAVA 2 Enterprise Edition V 1. 6環(huán)境下.Qos相關(guān)參數(shù)如表2所示.

表2 Qos的取值與約束

表2中，N表示服務(wù)組合數(shù)；CF是針對Qos的約束條件值，在0到1之間.當(dāng)CF=1時(shí)，不對Qos約束；CF=0.5，表示約束的平均值，本研究中CF=0.5.

仿真實(shí)驗(yàn)過程中，考慮到算法的有效性，選擇相關(guān)的算法WFlow[5]、RWSCS-KP[6]等與本研究所提算法進(jìn)行了比較，并從服務(wù)的數(shù)量、候選服務(wù)的數(shù)量和Qos約束因子3個(gè)方面來綜合評價(jià)Qos的故障率，結(jié)果如圖3所示.

從圖3可以看出，本研究方法在服務(wù)不斷增加的情況下，服務(wù)故障率是最低的，這是因?yàn)閮?yōu)先選擇相對權(quán)重較高的服務(wù)進(jìn)行了組合.

圖3 不同算法的服務(wù)故障率比較

[1]Zeng L Z,Benatallah B,Anne H H,et al.QoSawaremiddlewareforwebservicecomposition[J]．IEEE Trans Softw Eng,2004,30(5):311-327．

[2]陳國彬,張廣泉.基于線性規(guī)劃QoS感知的Web服務(wù)組合模型[J].控制工程,2013,20(6)：1131-1134.

[3]馬亮,錢雪忠.基于QoS的Web服務(wù)調(diào)用最短路徑確定方法[J].計(jì)算機(jī)工程，2014，41(9)：103-107.

[4]戴小玲，唐明董，林祥云，等.Web服務(wù)QoS區(qū)間預(yù)測[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2015,36(12):2651-2655.

[5]Yu T,Zhang Y,Lin K L.Efficientalgorithmsforwebservicesselectionwithend-to-endQosconstraints[J].ACM Trans Web,2007,1(1)：1-26．

[6]Cao H,Feng X，Sun Y,et al.AserviceselectionmodelwithmultipleQoscontraintsontheMMKP[C]//ProceedingoftheIFIPInternationalConferenceonNetworkandParallelComputingWorkshops.Washington,DC,USA:IEEE Press,2007:584-589．

Research on Relative Weight Combination of Web Service Based on Qos

DENGHuaiyong，MAQin

(Department of Mechanical and Electronic Information, Chongqing Water Resources and Electric Engineering College, Chongqing 402160, China)

With the development of Web services, users can choose the best Qos(Quality of service) in the highly complex network environment.This paper presents a credible study based on Qos Coding,which measures the credibility between target Web services,determines the relative weights of services between different Qos requirements,and then selects a service path through weight relationship.According to different Qos requirements from different users,a different form of service portfolio will be formed,and meanwhile a different service relative weight will be built.Ultimately for different users,a different service portfolio will be recommended in order to better meet the Qos requirements.

Web services;Qos choreography;relative weights;service combinations

1004-5422(2017)02-0165-03

2017-04-12.

鄧懷勇(1979 — )， 男， 碩士， 副教授， 從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與移動應(yīng)用技術(shù)研究.

TP393.09

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