soa中服务质量建模、预测及保障

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1、摘要面向服务的体系结构(Service—OrientedArchitecttlre，SOA)作为新⋯‘代软件架构，顺应了应用集成、电子商务、电子政务等领域敏捷应对环境变化的需求，在学术研究及企业实践中得到了日益广泛的应用。在SOA框架中，分布于不同功能组织的基于标准接口、可互操作的服务能够被迅速地组合与重用，为分布、异构环境下的资源共享及应用集成提供了技术上的有效支持。、№b服务以其自治、松祸合、以及良好的互操作性，成为当前SOA的重要实现标准之+。伴随着SOAI聱J应用普及，Internet上涌现出大

2、量功能相同、相似或重叠的、Ⅳeb服务。因此，服务的非功能属性，特别是服务质量(QualityofService，QoS)，成为服务组合及服务选择的关键标准。鉴于分布式环境的复杂多变，为保证服务iOQoS满足J1j户需求，需要将QoS管理穿于服务的整个生命周期。其中，组合服务的设计[t寸QoS预测，基一】：QoS的服务选择，运行时的QoS监控及保障是QoS管理涉及的重要研究课题。建立合适的Wcb服务QoS数学模型是开展相关研究课题的基础与前提。现有研究工作通常利用阎定举值或概率分布描述QoS属性，且针对不

3、同的QoS$旨标分别独立建模。利用概率分布函数描述服务QoS在。‘定程度上反映TQoS的动态特性，但是现有方法究其本质均町归结于静态建模的范畴。现实中，服务的QoS通常随时问而变化，EL在时间要素的作门J‘F，不同的QoS淄性之间存在‘定的相关性。现有QoS模型忽视了时问要素对服务QoS带来的重火影响，直接导致了建模精确度的缺失，并继而影响剑预测、服务选择等后续研究课题的实施效果。因此，弥补既有研究的不足，揭为÷服务QoS的时间相关性、建立动态QoS模型并展开相关研究具备理论及现实意义。另外，在组合服务

4、运行过程中，服务发现及服务替换机制是应对成员服务失效或QoS水平下降等不利因素的关键举措。由于现实中通常难以找到完全符合需求的可替代服务，基于适配的服务替换成为研究热点之‘。尤其是对于会话型服务，如何迅速获取服务接口层面及会话协议层预的适配方案，以敏捷应对服务替换的需求，近年来引起了学术界的诸多关注。本文在分析现有QoS研究成聚的基础上，及QoS的运行时保障三个关键问题展开讨论。嘲绕QoS建模、组合服务QoS预测以具体研究内容包括：1．分析了对、Ⅳeb服务QoS进行动态建模的必要性。针对现实中常见的服务

5、部署环境要素呈现周期时变性的现象，提出了。种服务QoSN期模型定义；针对采用灵活QoS控制机制的复杂服务系统，提出了一‘种服务生存性模型定义。2．提出了‘种服务QoS动态建模方法。该方法基于混合高斯隐马尔科夫模型。通过对服务运行日志的分析得NQoS观测向量序列，利用隐马尔科夫经典算法获取服务QoS随时间而变化的合理分割，并以此为依据，建立服务QoS周期模型以及生存性模型。3．研究了基于QoS周期模型的组合服务QoS预测算法。针对由顺序、同步并行、异步并行、选择、循环等模式构成的组合服务，从组合服务周期长

6、度预测，单个调用时间点QoS预测以及组合服务QoS周期模式建立三个方面提出了相应解决方案。并基于服务响应时间与QoSJ6-I期长度之问的两种约束关系，分别提出了分段聚合和单向约简两种算法。4．研究组合服务运行时的QoS保障问题。具体而言，针对运行时的会话型成员服务失效或QoS下降等现象，提出了‘种基于适配的服务替换方案自动生成方法。该方法基于图规划技术，首先将服务适配问题映射为图规划问题，继而通过生成层次规划图以及后向链接搜索策略提取有效的适配方案，从而解决会话型服务接121不相容以及会话m议不相容这两

7、类问题。关键词：眠1)服务，服务质量，服务质量动态建模，组合服务质量预测，服务适配ABSTRACTService．OrientedArchitecture(SOA)，a8thenewgenerationsoftwarearchi—tecture，sel·yesthepurposeofrespondingquicklytotilechanginge11viroIlInen—talconditionsinnmltiplefields，suchassystemintegration，E—Commerceand

8、E-Administration．Therefore，BOAisgainingincreasingattentionillbothacademicandpracticeareas．InSOA，serviceswithsta．ndardinterfacesprovidedbydifferelit,organizationsCanberapidlycomposedandreused，effectively'supportingresources