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基于SLA的语义Web服务组合

袁东维  
【摘要】: 随着Web服务技术的发展,国内外众多学者围绕Web服务组合问题展开了广泛而深入的研究,并取得了一些有价值的探索性研究成果。利用现有的单个Web服务进行服务组合,不但满足了用户的需求,而且还提高了现有服务的复用率。但作为一项新兴的研究课题,其中还有许多亟待解决的问题。其中,以往的研究大都认为服务的质量越高,用户就越满意。其实不然,由于实际应用中会受具体条件的限制,用户可能会对服务质量提出某些特殊要求。 服务水平等级协议(SLA, Service-Level Agreement)是服务提供者和用户之间协商签订的一个正式合约,合同规定了在服务提供过程中双方所承担的商务条款,是在服务品质、优先权和责任义务等方面达成的协议。SLA的提出既满足用户的需求,又可以实现服务提供者利益的最大化,从而有效保障了交易双方的权益。本文围绕基于SLA的Web服务组合问题展开研究,主要完成了以下工作: 1.结合组合服务的一般流程和SLA协议的特点,提出一种基于SLA的服务组合框架。其中支持组合服务提供商和用户之间通过Agent自动建立SLA协议,在服务组合过程中,由组合服务提供商根据服务质量对服务分级,提供不同的SLA协议,用户进行选择确定后即建立了正式的SLA协议,SLA协议使用WSLA(Web Services Level Agreement)语言描述;并且该框架实现了服务组合的自动化与动态性,自动进行服务组合与服务选择,根据服务运行情况,适时对组合服务进行替换,提高了组合服务的健壮性。 2.提出一种基于语义的Web服务组合方法。将服务的I/O表示成本体概念的集合,利用本体概念间的语义相似度,使用深度优先原则,能自动、高效地生成满足用户需求的组合服务。同时为表示出所请求组合服务中各服务之间的相互依赖关系,定义了用户请求的本体依赖关系,克服了一般自动服务组合方法在这方面的缺陷。仿真实验证明了该方法的可行性。 3.为使组合服务在满足SLA协议规定的基础上达到性能的最优化,提出一种基于多种群混合遗传算法的服务组合方法。通过将SLA协议中的具体的QoS约定转化为影响遗传算法适应度函数的因子,利用多个种群独立的使用不同的进化参数进化,增加了个体的多样性,扩大了搜索的范围,模拟退火操作加速了收敛速度,实验证明该方法有效的解决了服务组合问题。 4.为适应网络环境的不确定性和Web服务的动态性,提出一种基于SLA的动态Web服务组合方法。通过分析动态环境下组合服务出现服务失效或QoS指标偏离的原因,提出若使用单个服务替换方法产生的组合服务性能比原方法性能优越,则在组合中只对QoS异常的服务进行更换;否则在备用的组合服务执行方案中根据实时QoS性能选择其中较优的进行升级或进行服务重组合,保证了组合服务的质量。最后仿真实例证明了本方法的可行性和有效性。


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