支持跨组织协作服务的组合研究

目录第1章绪论.......................................................................................................................................11.1研究背景.............................................................................................................................11.2研究意义.............................................................................................................................21.3研究内容和组织结构.........................................................................................................3第2章服务组合及其支撑技术研究综述.......................................................................................52.1.1服务组合定义..................................................................................................................52.1.2组合服务研究问题框架..................................................................................................62.4.1基于QoS的服务选择.....................................................................................................6第3章多网络域环境下组合服务的QoS模型优化......................................................................83.1问题分析.............................................................................................................................83.2相关工作.............................................................................................................................93.3问题建模...........................................................................................................................11第4章基于遗传算法的QoS策略构建........................................................................................164.1遗传算法简介...................................................................................................................164.2混合启发式遗传修补算子遗传算法...............................................................................164.3算法执行过程...................................................................................................................21第5章实验仿真与结果分析.........................................................................................................225.1优化效果测试...................................................................................................................235.2算法收敛性测试...............................................................................................................24第6章结束语.................................................................................................................................25第1章绪论1.1研究背景当今竞争激烈的商业社会，要求企业对瞬息万变的市场需求做出迅速的响应，企业需要不断地调整自身业务，拓展业务范围，传统的开发一交付—升级的软件开发模式己显得日渐落后，如何实现企业应用系统“随需应变”成为了当今软件产业的焦点问题。同时，随着企业间的兼并，收购以及企业全球化发展，各分支机构的应用系统需要安全、有效地整合，以提高效率，降低成本。这些需求使得企业对于提高应用系统的构建效率，加强企业内部及企业之间业务合作、信息共享以及系统集成的需求也越发迫切。无论是从技术发展还是企业的实际需求上来说，对软件的开发模式、交付方式和软件形态都提出了新的要求，软件应用环境从封闭、静态向开放、动态转变;信息共享和应用集成需求从单一系统向异构平台扩展，从单一企业整合内部向跨多个企业的业务合作延伸，需要一种新的计算泛型来指导软件产业的发展。1.2研究意义Web服务，或者说面向服务的应用，最吸引人的地方在于服务可以组件化地在不同系统中复用，不同的服务可以被组合起来完成原有服务所不能实现的功能，以达到增值的目的。基于组合的Web服务技术能够包容电子商务，企业应用集成，传统的中间件以及Web技术。它为企业提供许多好处：l)将遗留系统的功能转换为可复用的、自包含、自描述的服务的标准方法。这些转换而来的服务能够以一种标准的、可管理的方式与其他服务进行交互。2)方便灵活地进行应用集成的标准方式。通过这种方式，可将实现应用功能的己测试过的、可信的、可互操作的模块快速装配成新的应用。3)开发、装配纯粹的互联网应用的标准方法。这些应用既可以应用于企业内部，也可以用于跨企业协作。该方法可将内部或外部创建的服务作为构件，并将这些构件装配到应用中。1.3研究内容和组织结构基于Web服务的应用并不是一件简单的工作，要使其正确、安全而又高效地为企业服务，则需要一整套Web服务组合及其相关技术作为支撑。根据组合服务的生命周期，服务组合的研究框架所覆盖的问题划分为两大类：服务组合构建问题和服务组合运行支撑问题。前者主要包含了组合服务计划生成，服务发现和选择、以及服务组合等问题;后者则包含了组合服务的执行和协同、性能监控和保障、服务组合的安全和事务管理以及容错等问题。当前，针对服务构建问题，已经有了相当多的理论成果和实际工业平台。然而在实际应用中，要真正完全享受基于服务组合的业务协作所带来的好处，在组合服务运行支撑阶段，尚有相当多的问题未得到解决，这也是制约SOA与Web服务进一步普及和发展的重要原因。本文主要关注的组合服务支撑问题为组合服务性能优化软件应用的性能是企业最为关注的一个话题。与传统软件基于单机的进程间通信或者基于高速企业总线的远程过程调用相比，Web服务基于SOAP消息的机器到机器通信所带来的额外开销，使得基于服务的软件应用的性能成为一个广受垢病的问题。在基于公共网络的跨企业组合服务中，组件服务之间的数据及控制依赖，会在运行时产生大量的跨域消息传输。由于各网络域间地理位置、网络位置的分布以及安全策略的部署，为跨域服务组合造成额外的执行成本，从而对组合服务性能带来难以忽视的影响。本文的研究工作以Internet环境下跨企业的业务协作和集成为背景，针对目前组合服务部分支撑技术所存在不足，围绕着组合服务流程兼容性验证，服务访问控制、以及性能优化等几个方面展开研究。第二章对本文的研究基础进行了综述。首先简要介绍了组合服务的基本概念和研究方法以及当前国内外著名的组合服务研究项目和平台。随后详细地讨论了服务组合及其相关的支撑技术，对服务组合模型和方法、服务组合安全性、服务组合性能优化的相关工作进行了综述。第五章提出了组合服务分布式协调环境下，面向组合服务性能优化的服务部署策略。本章以组合服务分布式执行为讨论基础，以服务执行成本作为组合服务性能优化指标，通过分析后指出网络传输成本优化是服务执行成本优化的一个有效途径。提出了服务间交互强度的概念，并试图通过对企业内服务部署区间的调整，来达到降低服务执行成本的目的。通过将服务可部署区域的作为限制条件，将问题转化为多约束条件的下的最优化问题。随后提出了一个基于遗传算法建模方法对这一优化问题进行求解，将基因中的每个染色体表示为部署区间可变的服务，而染色体的值则代表这一服务的部署位置。为了解决经过交叉和变异之后基因不符合约束条件，提出了一种混合启发式修补算子对基因进行修补。第六章总结了全文工作，并对未来的研究方向和内容进行了展望。第2章服务组合及其支撑技术研究综述Web服务组合是一个庞大的系统工程，基于Web服务构建应用系统并不是一件简单的工作。尤其是对于跨越多个不同企业边界、基于公共网络的企业间业务协作来说，要使其正确、安全而又高效地为企业服务，则需要一整套Web服务组合及其相关技术作为支撑。2.1.1服务组合定义本文对服务组合的定义：服务组合是根据用户提出的需求(包含功能需求以及非功能需求)，在服务组合的支撑环境下，从现有的Web服务中，选择一系列符合需求的单个服务，并按规则构建为服务流程，通过流程执行过程中服务间的互相协作来最终满足用户的需求。通常将组合后的服务流程称为组合服务，而组合服务中所涉及的单个服务称为组件服务。Web服务组合主要具备以下几个特点：递归性。组合服务是通过重用和组装现有的服务来生成更大粒度的服务，而生成的服务又可以作为基本服务被重用。动态性。服务组合是一个动态的/按需组装0的过程。随着需求的变化或者组件服务本身的变化，组合服务可以在运行时实现服务替换和重组。高效性。服务组合对Web服务的重用和组装，改变了原有的软件生产方式，极大地提高了软件的生产效率。2.1.2组合服务研究问题框架图2.1简要展示了组合服务的生命周期，本文将服务组合的研究框架所覆盖的问题划分为两大类：服务组合构建问题和服务组合运行支撑问题。前者主要包含了组合服务计划生成，服务发现和选择、以及服务组合等问题;后者则包含了组合服务的执行和协同、性能监控和保障、服务组合的安全和事务管理以及容错等问题。2.4.1基于QoS的服务选择Qos是服务质量(QualityofService)的缩写，它指的是服务所能提供的一种质量保证，保