一种面向Web服务组合的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种面向Web服务组合的优化方法，该方法采用捕食搜索策略平衡粒子群算法的局部搜索和全局搜索，捕食搜索在较差的区域进行全局搜索，以找到较好的区域，然后在较好的区域进行集中的局域搜索，使解得到迅速改善；利用Web服务的特点对Web服务进行分类，将具有相同的输入和输出的服务分在同一个类中，从而减少组合数，使得完全枚举所有组合方案成为可能。在粒子群算法中采用余切初始化和余切扰乱替换随机初始化和随机扰乱，对Web服务组合方案的初始化和更新做了改进，大大提高了最终组合方案的多样性。本发明专利技术在满足用户服务需求的前提下，保证Web服务组合的QoS服务质量达到最优，进一步提高了Web服务组合的效率以及Web服务组合的多样性。

An optimization method for Web service composition

The invention discloses a method for Web service combination optimization method, local search and global search method using the particle swarm algorithm to search the balance foraging strategy, predatory search for global search in poor areas, to find a better search in the local area, and then better region in concentration, make the solution rapidly improved the characteristics of the service; using the Web service classification of Web, will have the same input and output of the service in the same class, so as to reduce the number of combinations, the complete enumeration of all possible combinations. The particle swarm algorithm using cotangent initialization and random initialization and random replacement cotangent disruption disruption, of the Web service composition program initialization and updating has been improved, greatly improving the diversity of the final scheme. Under the premise of satisfying the service demand of the user, the invention ensures the QoS service quality of the Web service combination to reach the optimum, and further improves the efficiency of the Web service composition and the diversity of the Web service composition.

【技术实现步骤摘要】
一种面向Web服务组合的优化方法
本专利技术涉及一种面向Web服务组合的优化方法，属于信息集成和软件工程应用

技术介绍
目前用户的需求越来越多，也越来越复杂，原来单个Web服务所能解决的问题越来越少，复杂性的增加使得服务组合越来越重要，因为Web服务组合起来能解决更多的问题，而且在软件工程的概念上提高了聚合程度，降低了耦合程度，在组合的基础上维护起来更加方便，增加新的功能和减少原来的功能更加容易，只要单独的Web服务模块经过严格的测试，各个方面的参数都满足要求，我们就可以放心的来使用，并且在发现错误后可以很快的定位，最终的服务是经过测试好的单独服务组合起来的，并且单个服务模块是正确的。这就使得Web服务组合的应用越来越广泛。随着Web服务组合应用的广泛，随之出现的问题也越来越多，较为突出的有语义Web服务组合问题，即单个Web服务信息交互，消息理解一致性等，这是由于广泛存在的服务异构问题造成的，这样的问题降低了服务发现，匹配和选取的准确率以及服务之间互操作的能力，影响组合服务的有效性和正确性，成为动态组合发展的瓶颈之一。Web服务的不确定性问题也比较突出，不确定性问题包括Web服务是否可用是不确定的，Web服务的服务质量(QualityofService，QoS)是动态变化的，是不可控的，是不同的，当然用户对Web服务质量QoS的要求是不同的，对于不同Web服务应用领域，Web服务的组合模式和关联关系是不同的。不确定性问题给Web组合带来的问题是多种多样的，它影响着系统的有效设计、开发、可靠性、可用性以及质量问题。Web服务目前已经在很多领域得到了应用。服务质量QoS问题对于Web服务的成功应用非常关键，如何提供具有QoS保证的Web服务是目前Web服务研究和应用的一个热点问题。从Web服务组合的角度看，如何从大量的Web服务中选择合适的Web服务并进行优化组合，以使得Web组合服务的QoS满足需求，是Web服务组合研究中的一个重要问题。在Web服务组合中，一个Web服务组合中各个服务的选配问题，这是复杂的组合优化问题，即在大量的Web服务集合中搜索满足一定的服务质量且符合用户的需求的组合。求解该问题不但耗时，而且很难找到最佳Web服务组合方案，求解的结果直接影响Web服务组合的质量和成本。针对这一问题，采用智能优化算法求解Web服务组合优化问题是目前的主流思路。这样在一定程度上对Web服务组合进行了优化，但仍然存在以下不足：1)由于随着Web服务的数量增大，其计算量成指数增长，所以求解优化问题的效率低下；2)在搜索最优解过程中，随机搜索策略不能保证最终解的多样性，需要新的搜索策略；3)求解Web服务组合优化问题时，不但需要考虑Web服务的选取，还需要考虑Web服务之间的逻辑关系问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种面向Web服务组合的优化方法，面向Web服务组合的环境，实现在控制满足用户服务需求的前提下，保证Web服务组合的QoS服务质量达到最优，并且进一步提高了Web服务组合的效率，提高了Web服务组合的多样性。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种面向Web服务组合的优化方法，包括如下步骤：步骤1，利用捕食搜索策略在所有的Web服务中求得一条可行服务链，该可行服务链满足用户Web服务组合的要求；步骤2，可行服务链的长度为m，搜索可行服务链上每个Web服务对应的候选服务，即将与可行服务链上各Web服务具有相同输入集合和输出集合的Web服务放入同一个服务类中，得到m个候选服务类；步骤3，在候选服务类中，使用具有混沌性质的余切序列依次从各候选服务类中选择一个候选服务，形成一个Web服务组合，该Web服务组合映射为一个粒子，重复上述过程n次，得到n个粒子；对每个粒子的速度和位置进行初始化；步骤4，利用适应度函数评价n个Web服务组合，将适应度函数值最大的Web服务组合作为最优Web服务组合，并判断对应的适应度函数值是否达到理论最优，如果是，则将该最优Web服务组合作为局部最优Web服务组合，否则，执行步骤5；当找到最终的局部最优Web服务组合或更新次数达到上限，则停止，并输出停止时的局部最优Web服务组合；步骤5，利用混沌扰乱更新n个Web服务组合，使得这n个Web服务组合向本身历史最优Web服务组合和当前局部最优Web服务组合学习，更新完成后，返回执行步骤4；步骤6，重复步骤1-步骤5，直至找到全局最优Web服务组合或捕食搜索次数达到上限；搜索结束后，对全局最优Web服务组合进行逻辑结构优化，得到优化后的全局最优Web服务组合。作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤1的具体过程为：步骤11，设置searchSet集合为空，搜索所有的Web服务，将满足用户Web服务组合要求的Web服务加入服务链，同时将该Web服务的输入集合存放于searchSet集合中；步骤12，在将满足用户Web服务组合要求的Web服务加入服务链之前，判断searchSet集合中是否已有该Web服务的输入集合，若没有，则将该Web服务加入服务链，否则，不加入；步骤13，当前搜索结束后，若没有得到可行服务链，则将searchSet集合清空，在没有被搜索过的Web服务中重复步骤11-步骤12，直到找到一条可行服务链或到达最大搜索次数，停止搜索。作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤3的具体过程为：步骤31，可行服务链的长度为m，j＝0,…,m-1，第j个Web服务有kj个候选服务；步骤32，确定kj的数量级根据与第j个Web服务对应的余切序列值截取余切序列值小数点后φj位作为整数值ui,j，i＝0,…,n-1，n为粒子总数；步骤33，将ui,j对kj取余，产生混沌值ξi,j，混沌值与第j个Web服务对应的候选服务类中的一个候选服务对应，将所对应的候选服务在粒子中位置设为1，其他设为0，粒子的位置Xi初始化完成；同时，粒子的速度Vi及粒子本身历史最佳位置Pi的初始化均等于Xi。作为本专利技术的一种优选方案，步骤4所述适应度函数值的计算公式为：和其中，j＝0,…,m-1，tj、cj、rj、aj分别表示当前计算的Web服务组合中第j个候选服务的响应时间、执行成本、可靠性、可用性，α+β+γ+η＝1，α、β、γ、η分别表示各个属性权重，T_Max、C_Max分别表示所有候选服务中响应时间最大的值、执行成本最大的值，F表示当前计算的Web服务组合的适应度函数值。作为本专利技术的一种优选方案，步骤6所述对全局最优Web服务组合进行逻辑结构优化，得到优化后的全局最优Web服务组合的具体过程为：步骤61、根据全局最优Web服务组合的长度m，随机生成一个整数x，0≤x≤m-1；步骤62、取全局最优Web服务组合中下标为x的候选服务Sx，根据候选服务Sx的输入集合和输出集合，利用步骤1-步骤5进行求解，是否有与候选服务Sx等效的服务链；步骤63、若有等效的服务链，则将等效的服务链替换候选服务Sx，并判断替换后的全局最优Web服务组合的适应度函数值是否优于替换前，若是则替换，否则不替换；步骤64、重复步骤61-步骤63，生成不同的随机数，且替换次数小于等于得到优化后的全局最优Web服务组合。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向Web服务组合的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，利用捕食搜索策略在所有的Web服务中求得一条可行服务链，该可行服务链满足用户Web服务组合的要求；步骤2，可行服务链的长度为m，搜索可行服务链上每个Web服务对应的候选服务，即将与可行服务链上各Web服务具有相同输入集合和输出集合的Web服务放入同一个服务类中，得到m个候选服务类；步骤3，在候选服务类中，使用具有混沌性质的余切序列依次从各候选服务类中选择一个候选服务，形成一个Web服务组合，该Web服务组合映射为一个粒子，重复上述过程n次，得到n个粒子；对每个粒子的速度和位置进行初始化；步骤4，利用适应度函数评价n个Web服务组合，将适应度函数值最大的Web服务组合作为最优Web服务组合，并判断对应的适应度函数值是否达到理论最优，如果是，则将该最优Web服务组合作为局部最优Web服务组合，否则，执行步骤5；当找到最终的局部最优Web服务组合或更新次数达到上限，则停止，并输出停止时的局部最优Web服务组合；步骤5，利用混沌扰乱更新n个Web服务组合，使得这n个Web服务组合向本身历史最优Web服务组合和当前局部最优Web服务组合学习，更新完成后，返回执行步骤4；步骤6，重复步骤1‑步骤5，直至找到全局最优Web服务组合或捕食搜索次数达到上限；搜索结束后，对全局最优Web服务组合进行逻辑结构优化，得到优化后的全局最优Web服务组合。...

【技术特征摘要】
1.一种面向Web服务组合的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，利用捕食搜索策略在所有的Web服务中求得一条可行服务链，该可行服务链满足用户Web服务组合的要求；步骤2，可行服务链的长度为m，搜索可行服务链上每个Web服务对应的候选服务，即将与可行服务链上各Web服务具有相同输入集合和输出集合的Web服务放入同一个服务类中，得到m个候选服务类；步骤3，在候选服务类中，使用具有混沌性质的余切序列依次从各候选服务类中选择一个候选服务，形成一个Web服务组合，该Web服务组合映射为一个粒子，重复上述过程n次，得到n个粒子；对每个粒子的速度和位置进行初始化；步骤4，利用适应度函数评价n个Web服务组合，将适应度函数值最大的Web服务组合作为最优Web服务组合，并判断对应的适应度函数值是否达到理论最优，如果是，则将该最优Web服务组合作为局部最优Web服务组合，否则，执行步骤5；当找到最终的局部最优Web服务组合或更新次数达到上限，则停止，并输出停止时的局部最优Web服务组合；步骤5，利用混沌扰乱更新n个Web服务组合，使得这n个Web服务组合向本身历史最优Web服务组合和当前局部最优Web服务组合学习，更新完成后，返回执行步骤4；步骤6，重复步骤1-步骤5，直至找到全局最优Web服务组合或捕食搜索次数达到上限；搜索结束后，对全局最优Web服务组合进行逻辑结构优化，得到优化后的全局最优Web服务组合。2.根据权利要求1所述面向Web服务组合的优化方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：步骤11，设置searchSet集合为空，搜索所有的Web服务，将满足用户Web服务组合要求的Web服务加入服务链，同时将该Web服务的输入集合存放于searchSet集合中；步骤12，在将满足用户Web服务组合要求的Web服务加入服务链之前，判断searchSet集合中是否已有该Web服务的输入集合，若没有，则将该Web服务加入服务链，否则，不加入；步骤13，当前搜索结束后，若没有得到可行服务链，则将searchSet集合清空，在没有被搜...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小龙，戎汉中，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32