不确定性Web服务动态组合与QoS优化方法研究

发布时间：2020-06-06 06:38

【摘要】：Web服务组合是指将多个单一功能的Web服务进行有机组合形成具有复杂业务逻辑的组合服务的方法,是面向服务计算的关键技术之一,是实现服务重用和服务增值的核心手段。由于Web服务被注册和部署在动态的网络环境中,所以不确定性是Web服务与生具有的内在固有特征。因此,如何在不确定性环境下有效地实现Web服务的动态组合和解的QoS优化正面临着巨大的研究挑战。围绕Web服务组合问题国内外研究学者已取得了相关的研究成果。然而,当前的大多数研究工作主要集中在确定性的Web服务组合,较少考虑Web服务在调用过程中功能层面的执行结果不确定性和非功能层面的QoS不确定性等因素。本文针对以上研究问题,在不确定性Web服务动态组合与QoS优化方法上开展了研究工作。主要的贡献和创新点如下:(1)分析当前不确定性环境下Web服务组合问题的研究现状,提出了在功能和非功能两个层面的不确定性Web服务模型及其形式化描述;在此基础上,分别形成了不确定性Web服务组合问题和不确定性组合服务解QoS优化问题的定义。从而,为本文的研究方法和技术理论开展提供了基础的理论支撑。(2)在服务功能上,针对Web服务在执行过程中存在执行结果的不确定性特征,提出了一种基于PPDDL的Web服务组合问题的不确定性规划转换方法。首先,将不确定性Web服务组合问题建模为一个完全可观察的不确定性规划问题;其次,利用基于规则的问题转换算法将WSDL和WS-BPEL语言描述的Web服务库和组合服务请求分别转换为以PPDDL语言描述的不确定性规划领域和领域问题;进而,利用现有高效的不确定性规划器对转换后的问题进行求解,生成不确定性组合服务解;最后,通过实验验证了方法建模和问题转换的可行性和有效性。(3)在服务功能上,Web服务库中存在多个具有相同功能的不确定性Web服务,针对当前不确定性服务组合方法难以求解的问题,提出了一种基于启发式图规划的不确定性Web服务动态组合方法。首先,将不确定性Web服务组合问题转换为一个不确定性规划问题;其次,在求解不确定性规划问题过程中,分别基于LAO*和BFS设计和实现了两个启发式与或图规划算法(UCLAO*和BHUC);最后,通过实验与传统方法相比,实验结果不仅能够生成满足用户实际应用需求的不确定性Web服务组合解,而且能够有效地降低状态搜索的空间,提高生成组合服务解的搜索效率。(4)在服务非功能上,针对Web服务执行过程中QoS具有不确定性特征,提出了一个面向工作流模型的不确定性Web服务组合问题的QoS优化方法。首先,利用矩阵和区间数表达服务的不确定性QoS特征,实现Web服务的非功能建模;然后,将不确定性QoS感知的Web服务组合问题转换为一个多维约束条件下面向区间的多目标优化问题;最后,改进传统的遗传算法,实现了一种基于不确定性多目标优化问题分解的进化算法,生成满足用户多维偏好特征需求和QoS优化的组合服务解。
【图文】：

结构图,内容结构,用户偏好,服务组合

3）鲜见对多维用户偏好特征下的不确定性 QoS 组合服务解的优组合服务解的优化方面，目前的研究者大多将一个不确定性 Q合问题建模为一个数学规划问题来求解，，从而得到最优的组合服些方法忽略了服务不确定性 QoS 的多维属性特征，无法满足用如何综合考虑用户偏好特征，求解不确定 QoS 感知的最优组合重要的研究问题。主要研究内容据上节中对目前 Web 服务组合问题的国内外研究现状综述以及，结合自动规划在求解 Web 服务组合问题中发挥的关键作用，规划和多目标优化理论为研究基础，从三个方面分别研究不确态组合和解优化问题。具体的研究内容结构图如图 1.1 所示。

模式图,顺序模式,工作流

抽象任务节点被依次顺序执行，其组合务执行价格、响应时间和延迟时间为各个累加和；稳定性、可用性和调用成功率则。表 2.4 顺序模式下组合服务 QoS 值计算表应时间（RT）延迟时间（LT）稳定性(R) 1( )kiiRT s=∑1( )kiiLT s=∑1( )kiiR s=∏工作流中逻辑抽象任务节点可以同时被调关系，互不影响。其模式图如图 2-2 所示
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP393.09

【参考文献】