面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法技术

一种面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法，包括以下步骤：第一步、结合Bigraph理论，建立一个服务组合框架，分为两阶段；1.1、信息抽取和细胞建模；1.2、服务组合；第二步、基于所述的框架提出的面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法，过程如下：2.1：Web服务的信息抽取；2.2：细胞建模；2.3：失效服务检测。本发明专利技术提出面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法，通过监控服务的质量，当发现服务失效时，自动将细胞Bigraph中的该失效服务信息删除，从而达到系统对失效服务组合的预警，后期进行相关服务的替换，进而可以保障服务的质量。

【技术实现步骤摘要】
面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法
本专利技术涉及Web服务组合领域，尤其是数据服务的质量监控方法。
技术介绍
数据即服务(DataasaService，DaaS)是一种新兴的云计算服务模式，通过互联网上的不同协议以及时、低成本的方式向消费者按需提供数据。DaaS的主要目标是克服数据技术中先进方法的局限性，根据这些方法存储数据，并从位置已知且与共享、处理相关的存储库中访问数据。利用DaaS不仅可以随时随地支持数据访问，而且可以降低数据管理成本。不同类型的DaaS，允许消费者在大量丰富的数据源上执行数据请求和分析，提高了对数据的访问灵活性。例如Azure的DataMarket、大数据平台供应商Infochimps与开发位置数据平台Factual。以及随之产生的一系列研究系统。然而，由于单个数据服务功能单一，难以满足在复杂网络环境中各个消费者的需求，因此，服务组合已成为面向服务架构(ServiceOrientedArchitecture，SOA)中构建新服务和满足业务需求的主要手段，在业务流程的构造和重组中处于核心地位。但高动态的Web服务运行环境和多样化的用户需求增加了服务组合的动态适应难度。事实上，现有的这类服务组合系统并没有过多考虑全局设计与固定需求目标，其内的每个组成服务个体为了自身的利益最大化而提供服务，系统松散结合并根据需求变化或者自身利益而演化。在服务组合的执行期间，有的服务由于服务执行环境或者服务中的部分软件或者硬件的环境出现变化，导致服务的失效，因此，服务监控成为面向服务的软件系统的一种主要的可用性保障手段。通过服务监控可以及时获得服务的实时状态、负载、响应时间等可用性信息，从而可在此基础上对服务可用性进行准确度量，并进一步根据度量结果采取相应的可用性保障手段。国内外许多学者对服务监控方法进行了大量的相关研究，例如中国专利公开的一种云服务的自动化监控方法和系统，专利号为CN201710378048.X，主要通过逻辑回归算法从云服务样本数据中学习云服务监控模型，提高云服务监控的准确率。但是未使用描述性语言对监控对象之间的关联关系进行准确描述，使用范围有限。伦敦城市大学的Contreras等人于2012年设计了一个服务动态监控框架PRadapt，该框架在服务应用系统运行状态及上下文发生变化时，可以动态地增加、修改及删除服务监控规则。但如此高度灵活性需要付出较高的代价，系统效率有限。浙江大学的李泽彪等人于2015年提出一种云制造环境下的生产加工服务监控方法，通过分析服务监控需求的基础上提出生产服务监控的体系框架，但是主要从需求分析和服务流程上面进行监控，需要针对不同的服务采取不同的监控方法，监控流程复杂且适用领域有限。生物细胞作为一种结构精密的形态整体，在生长、分化和生理活动过程中其结构能根据环境不断发生变化。在分析细胞的多种复杂的生物特性后，发现将服务组合的动态行为与生物细胞的行为方式进行比较，在某些方面两者呈现出一定的相似特效。因此可以将数据服务同生物细胞结合，通过模拟生物细胞的智能行为，来分析服务组合的演化行为。例如，北京大学的Zhang提出的活化细胞理论，将数据组织为一组活化细胞，每个细胞是与计算能力相结合的数据集合，随着用户需求的变化，活化细胞可以自发演变满足新的查询负载，但是其只是提出了一种理论方法，并没有对数据与细胞结合的可行性进行分析。Zhang等人之后提出一种基于活化细胞理论的面向数据服务体系结构，将活化细胞作为系统的基本单元，细胞之间具有嵌套与层次结构，并具有一系列交互能力，在系统层次提高了数据的分析能力与系统的灵活性。但是其理论主要应用于数据服务体系的非线性任务中提高异构数据的可伸缩性和灵活性。并没有对细胞交互行为进行很好的形式化描述与演化推理。云南大学Wei通过对Spark集群和生物的DNA/RNA测序结合，全面研究了各生物信息学阶段对不同工作负载的性能影响，但是其主要目的在于解决Spark系统上如何有效管理生物信息的数据分析服务。
技术实现思路
本专利技术针对数据即服务的思想，将数据服务封装为具有智能行为的数据细胞，从而在数据细胞的层次进行服务组合的演化建模和动态行为分析。为了克服传统的形式化方法很难对数据细胞的生命活动进行准确推理，本专利技术以数据细胞为载体，基于Bigraph理论，针对数据即服务的思想提出面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法。该方法通过对数据细胞的结构与行为进行设计与分析，以提高系统的灵活性，使系统能够适应复杂的分析应用，并且在数据细胞的动态行为演化中通过Bigraph替换算法来监控服务组合的有效性。为了解决上述技术问题本专利技术所采用的技术方案是：一种面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法，所述服务质量监控方法包括以下步骤：第一步、结合Bigraph理论，建立一个服务组合框架，分为两阶段；1.1、信息抽取和细胞建模：提取服务的相关描述信息，得到服务描述元数据，基于抽取的服务信息，根据服务的语法信息匹配服务操作参数与资源状态，基于Bigraph理论构建数据细胞和数据细胞簇的结构及生物特性，代表服务的状态信息与服务间潜在的调用关系；1.2、服务组合：将数据细胞和数据细胞簇作为服务的演化行为方式的载体。选取数据细胞和细胞簇进行服务组合，模拟服务生成组合服务的行为模式，构建基于数据细胞的服务组合模型；第二步、基于所述的框架提出的面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法，过程如下：2.1：Web服务的信息抽取在Web服务的信息抽取阶段，将服务的名称映射为s，每个服务对应一个控制C，唯一，组成规则为：C＝s:control；将服务的可用性度量映射为U，将服务的端口的ID、名称和类型分别映射为pI、pN和pT，另外将端口的控制类型映射为pC，代表此端口是输入、输出还是输入/输出；将此服务和其他服务的依赖状态映射为CL，组成规则为：CL＝<DL,CN>，其中，DL是当前服务的依赖层次，CN则是与之依赖的另一个服务的控制名称；2.2：细胞建模对于服务的形式化建模需要根据映射规则，将服务的结构和消息交互行为加以映射到对应形式化结构和动作，从而通过形式化的方法对服务及其组合进行进程演算；2.3：失效服务检测通过监控服务的质量，当发现服务失效时，自动将细胞Bigraph中的该失效服务信息删除，从而达到系统对失效服务组合的预警，后期进行相关服务的替换，进而可以保障服务的质量。进一步，所述步骤2.2中，给出的形式定义如下：定义1.数据细胞的Bigraph定义是一个五元组DC＝<S,E,Ctrl,CP,CL>:<m,X>→<n,Y>，其中，(1)S是数据细胞内包含有限的服务集，称为一个数据服务；对于数据细胞DCi，其内最多可有Ni个数据服务；(2)E是包含服务集的有限边集合，称为一条连接边；(3)Ctrl:S→C，代表服务到控制C的映射图；(4)CP、CL为位置图和连接图，分别表示各计算服务的所在位置和服务之间的依赖关系；(5)内部接口<m,X>代表数据细胞的Bigraph形式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法，其特征在于，所述服务质量监控方法包括以下步骤：第一步、结合Bigraph理论，建立一个服务组合框架，分为两阶段；1.1、信息抽取和细胞建模：提取服务的相关描述信息，得到服务描述元数据，基于抽取的服务信息，根据服务的语法信息匹配服务操作参数与资源状态，基于Bigraph理论构建数据细胞和数据细胞簇的结构及生物特性，代表服务的状态信息与服务间潜在的调用关系；1.2、服务组合：将数据细胞和数据细胞簇作为服务的演化行为方式的载体。选取数据细胞和细胞簇进行服务组合，模拟服务生成组合服务的行为模式，构建基于数据细胞的服务组合模型。第二步、基于所述的框架提出的面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法，过程如下：2.1：Web服务的信息抽取在Web服务的信息抽取阶段，将服务的名称映射为s，每个服务对应一个控制C，唯一，组成规则为：C＝s:control；将服务的可用性度量映射为U，将服务的端口的ID、名称和类型分别映射为pI、pN和pT，另外将端口的控制类型映射为pC，代表此端口是输入、输出还是输入/输出；将此服务和其他服务的依赖状态映射为CL，组成规则为：CL＝...

【技术特征摘要】
1.一种面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法，其特征在于，所述服务质量监控方法包括以下步骤：第一步、结合Bigraph理论，建立一个服务组合框架，分为两阶段；1.1、信息抽取和细胞建模：提取服务的相关描述信息，得到服务描述元数据，基于抽取的服务信息，根据服务的语法信息匹配服务操作参数与资源状态，基于Bigraph理论构建数据细胞和数据细胞簇的结构及生物特性，代表服务的状态信息与服务间潜在的调用关系；1.2、服务组合：将数据细胞和数据细胞簇作为服务的演化行为方式的载体。选取数据细胞和细胞簇进行服务组合，模拟服务生成组合服务的行为模式，构建基于数据细胞的服务组合模型。第二步、基于所述的框架提出的面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法，过程如下：2.1：Web服务的信息抽取在Web服务的信息抽取阶段，将服务的名称映射为s，每个服务对应一个控制C，唯一，组成规则为：C＝s:control；将服务的可用性度量映射为U，将服务的端口的ID、名称和类型分别映射为pI、pN和pT，另外将端口的控制类型映射为pC，代表此端口是输入、输出还是输入/输出；将此服务和其他服务的依赖状态映射为CL，组成规则为：CL＝<DL,CN>，其中，DL是当前服务的依赖层次，CN则是与之依赖的另一个服务的控制名称；2.2：细胞建模对于服务的形式化建模需要根据映射规则，将服务的结构和消息交互行为加以映射到对应形式化结构和动作，从而通过形式化的方法对服务及其组合进行进程演算；2.3：失效服务检测通过监控服务的质量，当发现服务失效时，自动将细胞Bigraph中的该失效服务信息删除，从而达到系统对失效服务组合的预警，后期进行相关服务的替换，进而可以保障服务的质量。2.如权利要求1所述的面向Web基于Bigraph替换算法的服务质量监控方法，其特征在于，所述步骤2.2中，给出的形式定义如下：定义1.数据细胞的Bigraph定义是一个五元组DC＝<S,E,Ctrl,CP,CL>:<m,X>→<n,Y>，其中，(1)S是数据细胞内包含有限的服务集，称为一个数据服务；对于数据细胞DCi，其内最多可有Ni个数据服务；(2)E是包含服务集的有限边集合，称为一条连接边；(3)Ctrl:S→C，代表服务到控制C的映射图；(4)CP、CL为位置图和连接图，分别表示各计算服务的所在位置和服务之间的依赖关系；(5)内部接口<m,X>代表数据细胞的Bigraph形式中有m个根和一组内连接边集合X，外部接口<n,Y>代表有n个site和一组外连接边集合Y；定义2.服务的控制C是五元组C＝<CN,CT,P,CL,U>，代表该服务的上下文关系，其中，(1)CN和CT分别是该服务控制的名称和类型；(2)P是当前服务控制上端口的有限集，称为一个端口；(3)CL＝<DL,CN>，代表该服务当前的依赖状态，DL是当前服务的依赖层次，CN是与之依赖的控制名称；(4)U是当前服务的可用性度量，是一个概率值；定义3.服务的依赖层次DL代表该服务的组合结构，取值来自状态集{⊙,＜＜,＞＞}，其中⊙,＜＜,＞＞分别代表此服务和其他服务为无依赖、前置依赖、后置依赖等关系；定义4.端口的定义是一个四元组p＝<pI,pN,pT,pC,>，其中，(1)pI和pN分别是该端口的ID和名称；(2)pT是该端口的类型，代表接口参数的类型；(3)pC是该端口的控制属性，取值来自状态集其中分别代表该端口是输入端口、输出端口还是输入/输出端口；数据细胞的Bigraph定义目的在于构造数据细胞的结构和生物特性，每一个数据细胞对应一个原子服务或者复合服务，从而体现服务的结构资源特点和相互依赖关系，数据细胞的具体结构和元素定义详见表1，一个数据细胞对应Bigraph中的root，数据细胞中的每个服务对应Bigraph中的节点，服务之间的依赖关系为Bigraph中节点的连接边，每个服务的基本信息和上下文关系对应Bigraph中节点的控制，服务的每个输入、输出端口对应Bigraph中节点端口的形状；表1由于单个数据细胞提供的服务功能相对较为单一，但在实际应用中，为满足用户日益复杂的需求，需要从网络上选择合适的服务并按照一定的业务规则进行组合，构建可伸缩的松耦合的组合，数据细胞簇基于服务组合的四种工作流模式，由多个数据细胞按照功能属性和需求调用动态聚集组合而成；数据细胞基于Bigraph的合成、并置规则从而形成数据细胞簇，数据细胞簇同样能够消化从环境中感知吸收和其他数据细胞交流的信息，智能地与其他数据细胞进行互动，从而可以提供更加精确复杂的服务功能；DCEM中数据细胞簇的相关形式定义如下：定义5.数据细胞簇的定义是一个三元组DCC＝<DCS,CS,LinkS>，其中，(1)DCS是一个数据细胞的有限集，称为一个数据细胞；(2)CS是数据细胞组合结构的有限集；(3)LinkS是数据细胞簇中各端口的连接集合，称为两个端口的连接关系；定义6.数据细胞的组合结构cs是一个三元组cs＝<DCi,DCj,St>，其中，(1)DCi、DCj分别代表数据细胞i和数据细胞j，且满足DCi∩DCj＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆佳炜，周焕，高燕煦，李杰，赵伟，高飞，肖刚，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33