基于事务和QoS组合的服务质量性能预测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及计算机网络技术领域，特别是基于事务和QoS组合的服务质量性能预测方法及装置。该方法包括：首先对Web服务赋予事务性，然后分析具有事务性要求服务的组合问题；其次分析具有事务属性组合服务的性能问题；最后，根据事务性组合服务的性能比较，提出基于事务和QoS组合的服务选择方法；本发明专利技术还包括一种使用上述方法的基于事务和QoS组合的服务质量性能预测装置，该装置还包括提取模块、处理模块、提取模块、确定模块。

【技术实现步骤摘要】
基于事务和QoS组合的服务质量性能预测方法及装置
本专利技术涉及计算机网络
，特别是基于事务和QoS组合的服务质量性能预测方法及装置。
技术介绍
Web服务是一项业务之间自动交互的技术，企业能够发布它们的内部业务流程作为一个服务，然后在Web上提供它们的服务。随着应用的深入，业务流程可能包含一个或多个业务功能，由于这些业务可能调用来自不同组织的Web服务，所以需要按照一定方式组合来协同工作，并保证其运行的可靠性和结果的一致性。在复杂的网络环境中，由于面临以下问题，服务组合可能变得十分复杂：组件服务可能长时间运行，服务环境是松散匹配的和自身的异步性，由于机器失败导致的组合过程可能被取消，服务可能被移去或撤销，处理潜在的失败是必须的等等。因此，Web服务需要事务机制来保证输出的一致性及正确和可靠的执行。在传统的组合服务选择方法分析中，研究者通常基于工作流的不同结构进行组合服务整合QoS(QualityofService)分析，然后根据QoS进行组件的选择。但是，这些研究都没能考虑事务的要求。虽然事务的引入确保了组合服务的正确和可靠的执行，但它影响了组合服务的QoS属性。所以，需要提出一种方法来对基于事务和QoS组合的服务进行选择。
技术实现思路
针对现有技术的问题，本专利技术提出基于事务和QoS组合的服务质量性能预测方法及装置。基于事务和QoS组合的服务质量性能预测方法，该方法包括：首先对Web服务赋予事务性，然后分析具有事务性要求服务的组合问题；其次分析具有事务属性组合服务的性能问题；最后，根据事务性组合服务的性能比较，提出基于事务和QoS组合的服务选择方法；该方法具体包括以下步骤：第一步、在进行当前组件服务的选择时，根据前面已经选择合适组件服务的事务特点，并按照事务组合服务的规则要求，获得满足事务性要求的候选组件服务；第二步、对每个候选组件服务进行性能评估，评估考虑Web服务的QoS和事务性要求；第三步、重复以上过程，直到获得一个满足要求的组合服务。所述第一步、第二步的具体内容如下：在通常的服务选择方法，性能评估都是基于所有组件服务的QoS进行分析，本方法基于事务性和QoS，把两者相结合获取到基于事务的组合服务选择方法；在基于事务的组合服务选择过程中，当一些功能性相似的候选组件服务可以被获得时，它们的非功能性要求QoS能够反映用户的需求，本方法提出Web服务ws下面三个QoS指标：(1)执行价格(Executionprice，EP)：请求者调用服务ws所需要的花费，表示为qep(ws)；(2)执行时间(Executiontime，ET)：服务ws执行一次所需要的时间，表示为qet(ws)；本方法认为服务执行一次的时间是相同的，并且在相同的时间内，服务执行一次可能失败，也可能成功完成；(3)成功完成概率(ProbabilityofSuccess，PS)：服务ws成功完成用户请求的概率，表示为qps(ws)；其中，执行时间需要考虑组合服务的事务性带来的变化，分析过程如下：(1)一个服务具有可补偿性，那么它能提供补偿策略来撤销该服务的影响，用符号“c”表示；(2)一个服务具有可不断重试性，那么它能被重试，并且通过足够次数的重试达到最终成功，用符号“r”表示；(3)一个服务具有中心点特性，那么它一旦执行成功，它的影响永远存在，而且不能被撤销，如果它执行失败，没有任何影响，用符号“p”表示；由于网络环境的动态性、不确定性和开放性，来自不同组织的组件服务往往会调用失败，假设一个Web服务成功执行的概率为ps，服务执行一次的时间为t，那么在时间t内一个Web服务或者成功执行，或者执行失败，服务在前n-1次执行都失败，第n次执行成功的概率符合几何分布，概率函数为：P(X＝n)＝(1-ps)n-1psΧ表示服务第几次执行，那么数学期望值为：几何分布的数学期望反应的就是成功的平均执行次数，即成功执行的平均次数为1/ps，服务执行一次的时间为t，那么，成功执行的平均时间st为：st＝t/ps。组合服务由基本组合模式构成，为分析事务组合服务的时间性能，现提出基本组合模式的时间性能分析方法；四种基本的组合模式分别是：序列模式、并行模式、选择模式和循环模式；并且服务组合由工作流模型来描述，TP表示事务性，TO表示一次执行时间，ST表示成功执行时间，PS表示成功执行概率；tp、to、st和ps表示组合服务相应概念的具体值；模式中每次只有一个组件服务执行失败。所述第三步的具体内容如下：本方法基于事务和QoS的服务选择方法，提出两个QoS指标：成功完成时间和执行价格，成功完成时间根据时间性能分析方法获得，执行价格根据组合服务每个组件服务的执行价格之和获得；然后对成功完成时间和执行价格进行加权处理，以获得事务组合服务的QoS分数值，并作为对事务组合服务进行选择的标准。所述QoS指标还包括信誉、可获得性。该方法还包括(1)选择模型的方法；在Web环境中，组合服务一般由其它服务或组合服务构成；包括三种组合模式：序列，并行，选择；随着越来越多功能性相似的服务被获得，从中选择最优的服务实例；为了确保组合服务可靠和正确的执行，服务组合需要事务的支持；本方法提出两种基于事务和QoS的服务选择模型；第一种事务组合服务选择模型为事务性确定服务选择模型；组合服务由工作流描述，合适的事务性已经被赋值给工作流中的所有活动；因此，候选服务已经由功能性和事务性要求确定；第二种事务组合服务选择模型为事务性未知选择模型；组合服务仍然由工作流描述；但是，工作流中活动的事务性是未知的，活动的事务性由被选择来执行该活动的候选服务的事务性决定；基于这两个选择模型，并结合基于QoS的选择方法，本方法还提出了相应的全局最优选择算法。该方法还包括(2)全局最优选择算法；在基于事务和QoS的组合服务选择模型中，事务的引入对组合服务的QoS时间性能产生了影响；因此，根据本地最优的时间指标选择最优的候选服务并没有考虑到事务对时间性能的影响；所以，本方法使用全局最优方法来对服务进行选择；首先，基于所选择模型，工作流的事务性已经确定，即工作流的每个活动事务性为已知的，这里把事务性已知的工作流称之为事务工作流(TransactionalWorkflow，TWF)；假设事务工作流TWF中活动个数为n，TWF＝{a1,a2,…,an}；对事务工作流中的每个活动aj，j＝1,2,…,n，有qj个候选事务服务能执行活动aj，该候选服务集合满足活动aj的功能性和事务性要求；赋给每一个活动一个候选服务可以获得一个可执行的事务组合服务；那么，根据所有候选服务可以获得一个集合可执行的候选事务组合服务TCWS(TransactionalCompositeWebService)，TCWS＝{tcws1,tcws2,…,tcwsm}，m＝Πqj，这里，j＝1,2,…,n；然后，使用全局选择算法从集合TCWS中选择最优的可执行事务组合服务；这里，目标函数为Score(tcwsi)，为每个可执行的事务组合服务使用简单的加权方法来计算整个可执行事务组合服务的QoS分数值；Score(tcwsi)＝∑jwjqij，其中wj∈[0,1]，∑jwj＝1，i＝1,2,…,m，qij表示每个候选服务的两个QoS属性；具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于事务和QoS组合的服务质量性能预测方法，其特征在于，该方法包括：首先对Web服务赋予事务性，然后分析具有事务性要求服务的组合问题；其次分析具有事务属性组合服务的性能问题；最后，根据事务性组合服务的性能比较，提出基于事务和QoS组合的服务选择方法；该方法具体包括以下步骤：第一步、在进行当前组件服务的选择时，根据前面已经选择合适组件服务的事务特点，并按照事务组合服务的规则要求，获得满足事务性要求的候选组件服务；第二步、对每个候选组件服务进行性能评估，评估考虑Web服务的QoS和事务性要求；第三步、重复以上过程，直到获得一个满足要求的组合服务。

【技术特征摘要】
1.基于事务和QoS组合的服务质量性能预测方法，其特征在于，该方法包括：首先对Web服务赋予事务性，然后分析具有事务性要求服务的组合问题；其次分析具有事务属性组合服务的性能问题；最后，根据事务性组合服务的性能比较，提出基于事务和QoS组合的服务选择方法；该方法具体包括以下步骤：第一步、在进行当前组件服务的选择时，根据前面已经选择合适组件服务的事务特点，并按照事务组合服务的规则要求，获得满足事务性要求的候选组件服务；第二步、对每个候选组件服务进行性能评估，评估考虑Web服务的QoS和事务性要求；第三步、重复以上过程，直到获得一个满足要求的组合服务。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一步、第二步的具体内容如下：在通常的服务选择方法，性能评估都是基于所有组件服务的QoS进行分析，本方法基于事务性和QoS，把两者相结合获取到基于事务的组合服务选择方法；在基于事务的组合服务选择过程中，当一些功能性相似的候选组件服务可以被获得时，它们的非功能性要求QoS能够反映用户的需求，本方法提出Web服务ws下面三个QoS指标：(1)执行价格(Executionprice，EP)：请求者调用服务ws所需要的花费，表示为qep(ws)；(2)执行时间(Executiontime，ET)：服务ws执行一次所需要的时间，表示为qet(ws)；本方法认为服务执行一次的时间是相同的，并且在相同的时间内，服务执行一次可能失败，也可能成功完成；(3)成功完成概率(ProbabilityofSuccess，PS)：服务ws成功完成用户请求的概率，表示为qps(ws)；其中，执行时间需要考虑组合服务的事务性带来的变化，分析过程如下：(1)一个服务具有可补偿性，那么它能提供补偿策略来撤销该服务的影响，用符号“c”表示；(2)一个服务具有可不断重试性，那么它能被重试，并且通过足够次数的重试达到最终成功，用符号“r”表示；(3)一个服务具有中心点特性，那么它一旦执行成功，它的影响永远存在，而且不能被撤销，如果它执行失败，没有任何影响，用符号“p”表示；由于网络环境的动态性、不确定性和开放性，来自不同组织的组件服务往往会调用失败，假设一个Web服务成功执行的概率为ps，服务执行一次的时间为t，那么在时间t内一个Web服务或者成功执行，或者执行失败，服务在前n-1次执行都失败，第n次执行成功的概率符合几何分布，概率函数为：P(X＝n)＝(1-ps)n-1psΧ表示服务第几次执行，那么数学期望值为：几何分布的数学期望反应的就是成功的平均执行次数，即成功执行的平均次数为1/ps，服务执行一次的时间为t，那么，成功执行的平均时间st为：st＝t/ps。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：组合服务由基本组合模式构成，为分析事务组合服务的时间性能，现提出基本组合模式的时间性能分析方法；四种基本的组合模式分别是：序列模式、并行模式、选择模式和循环模式；并且服务组合由工作流模型来描述，TP表示事务性，TO表示一次执行时间，ST表示成功执行时间，PS表示成功执行概率；tp、to、st和ps表示组合服务相应概念的具体值；模式中每次只有一个组件服务执行失败。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第三步的具体内容如下：本方法基于事务和QoS的服务选择方法，提出两个QoS指标：成功完成时间和执行价格，成功完成时间根据时间性能分析方法获得，执行价格根据组合服务每个组件服务的执行价格之和获得；然后对成功完成时间和执行价格进行加权处理，以获得事务组合服务的QoS分数值，并作为对事务组合服务进行选择的标准。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述QoS指标还包括信誉、可获得性。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法还包括(1)选择模型的方法；在Web环境中，组合服务一般由其它服务或组合服务构成；包括三种组合模式：序列，并行，选择；随着越来越多功能性相似的服务被获得，从中选择最优的服务实例；为了确保组合服务可靠和正确的执行，服务组合需要事务的支持；本方法提出两种基于事务和QoS的服务选择模型；第一种事务组合服务选择模型为事务性确定服务选择模型；组合服务由工作流描述，合适的事务性已经被赋值给工作流中的所有活动；因此，候选服务已经由功能性和事务性要求确定；第二种事务组合服务选择模型为事务性未知选择模型；组合服务仍然由工作流描述；但是，工作流中活动的事务性是未知的，活动的事务性由被选择来执行该活动的候选服务的事务性决定；基于这两个选择模型，并结合基于QoS的选择方法，本方法还提出了相应的全局最优选择算法。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：该方法还包括(2)全局最优选择算法；在基于事务和QoS的组合服务选择模型中，事务的引入对组合服务的QoS时间性能产生了影响；因此，根据本地最优的时间指标选择最优的候选服务并没有考虑到事务对时间性能的影响；所以，本方法使用全局最优方法来对服务进行选择；首先，基于所选择模型，工作流的事务性已经确定，即工作流的每个活动事务性为已知的，这里把事务性已知的工作流称之为事务工作流(TransactionalWorkflow，TWF)；假设事务工作流TWF中活动个数为n，TWF＝{a1,a2,…,an}；对事务工作流中的每个活动aj，j＝1,2,…,n，有qj个候选事务服务能执行活动aj，该候选服务集合满足活动aj的功能性和事务性要求；赋给每一个活动一个候选服务可以获得一个可执行的事务组合服务；那么，根据所有候选服务可以获得一个集合可执行的候选事务组合服务TCWS(TransactionalCompositeWebService)，TCWS＝{tcws1,tcws2,…,tcwsm}，m＝Πqj，这里，j＝1,2,…,n；然后，使用全局选择算法从集合TCWS中选择最优的可执行事务组合服务；这里，目标函数为Score(tcwsi)，为每个可执行的事务组合服务使用简单的加权方法来计算整个可执行事务组合服务的QoS分数值；Score(tcwsi)＝∑jwjqij，其中wj∈[0,1]，∑jwj＝1，i＝1,2,…,m，qij表示每个候选服务的两个QoS属性；具有最小Score值的可执行事务组合服务作为最优的选择，如果有几个可执行事务组合服务具有最小的Score值，那么随机选择一条来执行事务组合服务；基于事务工作流的全局最优选择算法(GlobalSelectionBasedonTWF，GST)的输入为包含n个活动的事务工作流，输出为具有最小Score值的可执行的事务组合服务BestTCWS；算法描述如下：第一步：根据每个活动的候选服务集合，获得所有满足组合服务要求的可执行事务组合服务集合，第二步，根...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宏杰，李敏，付萍萍，洪微明，吴琪，金高峰，李炜，李彬，
申请(专利权)人：国网江西省电力公司信息通信分公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江西,36