Dynamic service selection with QoS constraints and inter-service correlations using cooperative coevolution

Building business processes by Web services in cloud computing has become the hotspot of service applications. Due to the complexity and uncertainty of business environment, QoS violations of service processes often take place at run-time. To rapidly recover from failures and minimize their impacts on the original execution plan of service processes, dynamic service selection is urgently needed once potential QoS violations are detected. However, existing research works do not fully investigate QoS constraints and inter-service correlations, as well as the breach penalty caused by service adjustment. In this paper, we present a new cooperative coevolutionary approach for dynamic service selection with QoS constraints and inter-service correlations. First, a novel formal model for the dynamic service selection problem with QoS constraints and inter-service correlations is presented. Second, a Double Information based Cooperative Coevolutionary algorithm (DICC) is proposed which uses Potter’s cooperative coevolutionary framework and provides both local and global knowledge for the dynamic service selection optimization. Finally, we develop a prototype system to apply our approach and adopt different test cases to show that our DICC approach performs more effectively and efficiently than existing algorithms.     

扩展的Web Service服务质量模型研究

服务质量的描述和计算评价是服务描述、选择和运行监控的重要部分。目前Web Service服务质量研究主要集中在服务实现层的运行性能保障，而对用户更加重视的应用层服务质量则没有完整的描述和处理方法。本文分析Web Service服务质量综合性、模糊性、动态性和可配置性等特点，建立基于可配置综合模糊评价指标体系的扩展的Web Service服务质量模型，并提出基于服务上下丈的服务质量动态计算方法。     

基于图的Web服务组合优化的研究

单个Web服务难以满足实际应用的需求，如何组合已有的服务，形成新的服务，已成为此领域的研究热点。现在的组合方法极少考虑服务质量QoS（Quality of Service）。对于一些提供相似功能的Web服务，服务质量是判断是否选择此服务的关键因素，组合服务的质量必须满足用户的需求。本文基于SOA的服务开发思想，针对当前服务组合存在的问题，提出了一种基于QoS的服务组合方法，并给出了构建基于QoS的Web服务组合及选择最佳服务的策略，通过整合单个服务的质量以得到最终组合服务的整体最佳质量。在满足用户组合服务的功能需求的同时，也满足了用户对服务质量QoS的需求，实现了需求服务的优化。     

基于协同过滤的个性化Web服务选择方法

对传统的Web服务选择算法进行分析,并指出其在动态环境下存在的问题。为了解决该问题,提出了基于协同过滤算法的个性化Web服务选择方法,并设计了一个动态的Web服务选择架构,架构使用协同过滤算法对Web服务的服务质量(QoS)值进行预测并选择最优的Web服务以满足用户的需求。使用150万条真实Web服务的QoS数据与其他4类算法进行了对比实验,结果表明所提方法的可行性和准确性。     

网格环境下动态编程模型研究

论文通过对0GSA体系结构的研究,对网格环境下的编程进行了探索,利用WebServiees对网格环境下传统的分布式软件资源进行封装,尽可能自动化地把异构的软件资源提供的服务封装为Web服务,把这些对外提供Web服务的构件组装为一个新的服务。从构件角度出发来看,这实际上也是一个复合构件,这个系统对外也以Web服务的方式提供服务。随着网格环境下服务数量的快速增长,如何自动地根据服务请求进行服务的动态组合,已成为一个迫切需要解决的问题。论文通过分析原有Web服务组合的特点,提出了基于关键字匹配的动态编程模型,根据用户需求的实时变化,方便用户编程。     

The WSLA Framework: Specifying and Monitoring Service Level Agreements for Web Services

We describe a novel framework for specifying and monitoring Service Level Agreements (SLA) for Web Services. SLA monitoring and enforcement become increasingly important in a Web Service environment where enterprise applications and services rely on services that may be subscribed dynamically and on-demand. For economic and practical reasons, we want an automated provisioning process for both the service itself as well as the SLA managment system that measures and monitors the QoS parameters, checks the agreed-upon service levels, and reports violations to the authorized parties involved in the SLA management process. Our approach to these issues is presented in this paper. The Web Service Level Agreement (WSLA) framework is targeted at defining and monitoring SLAs for Web Services. Although WSLA has been designed for a Web Services environment, it is applicable as well to any inter-domain management scenario, such as business process and service management, or the management of networks, systems and applications in general. The WSLA framework consists of a flexible and extensible language based on XML Schema and a runtime architecture comprising several SLA monitoring services, which may be outsourced to third parties to ensure a maximum of objectivity. WSLA enables service customers and providers to unambiguously define a wide variety of SLAs, specify the SLA parameters and the way they are measured, and relate them to managed resource instrumentations. Upon receipt of an SLA specification, the WSLA monitoring services are automatically configured to enforce the SLA. An implementation of the WSLA framework, termed SLA Compliance Monitor, is publicly available as part of the IBM Web Services Toolkit.     

一种基于业务流程执行描述语言的分布式Web服务发现方法

现有的Web服务发现方法主要是基于集中式拓扑，并且使用的服务描述仅仅是描述服务接口功能而忽略了业务流程执行相关信息，无法保证Web服务组合的相容性，也无法满足组合事务无死锁的要求。同时，这些方法都无法避免高维护代价、单点失效和可扩展性差等问题。本文提出一种基于结构化对等网络的Web服务发现方法，引入标识确定性有限状态机ADFSA（Annotated Deterministic Finite State Automata），将服务业务流程执行语言用于服务匹配，从而避免了潜在的Web服务组合不相容和有利于服务组合的自动化。     

语义物联网中一种基于QoS的动态服务组合方法

针对语义物联网中实体设备所提供的原子服务的资源有限性及其所处环境的动态变化性等问题,提出了一种语义物联网中基于QoS的动态服务组合方法。该方法依据添加情境的QoS本体,在对语义物联网中的服务进行动态地语义标注后,对待选择服务集进行动态地选择与组合,并将组合后的新服务通过服务ID映射到对应的实体设备上,最后通过实体设备将结果反馈给服务请求者。通过对具体实例的对比分析表明,该方法可以针对不同的服务对象以及不同的服务环境动态地为服务请求者提供更加准确的服务。     

A novel QoS model and computation framework in web service selection

With the rapid development of e-commerce over Internet, web services have attracted much attention in recent years. Nowadays, enterprises are able to outsource their internal business processes as services and make them accessible via the Web. Then they can dynamically combine individual services to provide new value-added services. With the increasing number of web services having equivalent functionality, the binding procedure is driven by some non-functional, Quality of Service (QoS) criteria, such as the money cost, response time, reputation, reliability or a trade-off between them. Thus, an important problem is, given QoS constraints, how to aggregate and leverage individual service??s QoS information to derive the optimal QoS of the composite service. In this paper, we propose a novel QoS model for performing flexible service selection. The key idea of the model is to relax users?? QoS constraints and try to find the most possible services satisfying users?? QoS requirements. Based on the proposed QoS framework, we develop various algorithms for making service selection on individual and composite services. We also introduce a top-k ranking strategy to reflect a user??s personalized requirements. Experimental evaluation shows the proposed QoS model is efficient and practical.     

基于QoS的Web服务选择方法研究新进展*

随着服务计算、云计算技术的迅速发展,具有相同或相似功能但服务质量（QoS）不同的可用服务已大规模部署在互联网上。如何从这些海量Web服务中为服务组合选择令人满意的服务成了一个重要的研究问题,其选择方法是影响组合服务的QoS 和服务组合性能高低的关键因素。为了解决该问题,研究者们已开发了许多服务选择方法以帮助用户选择合适的服务。针对近五年基于QoS的Web服务选择方法的新进展进行了综述。归纳了包括运用Skyline计算、协同过滤、优化算法、多属性决策支持理论和混合方法等一些典型的服务选择方法,讨论了各方法的优势和局限性,并根据当前研究现状,探讨了该领域的发展趋势和未来研究方向和挑战。     

面向跨企业多方协同应用的Web服务安全模型

现有的Web服务安全工具仅提供单个服务的安全策略配置功能,忽略了业务流程层面的安全需求。为此,提出一种面向跨企业多方协同应用的Web服务安全模型,将Web服务安全建模、部署与监控过程,融合到企业业务流程管理过程中。在此基础上构造基于Secure-WSCDL的建模工具、转换工具和监控工具,实现SOA架构下业务模型与安全建模在软件工程生命周期中的同步。通过简化的国际贸易进出口流程实例,验证了该模型与相应工具的有效性。     

基于Petri网的动态Web服务组合建模

基于广义随机Petri网,提出了一种动态Web服务组合建模的方法.利用广义随机Petri网(GSPN)以及OWL-S组合过程对Web服务组合过程构建动态组合模型,实现Web服务的动态组合.并通过一个实例证明该方法的可行性.与现有的方法相比,该方法可以更有效地描述动态Web服务组合.     

基于贝叶斯张量分解的改进QoS预测

随着Web服务相关标准和技术的日趋成熟,基于服务质量（QoS）的Web服务推荐对用户体验起着决定性作用。如何准确预测Qos值是当今的研究热点。以往基于近邻或模型的协同过滤算法,采用的是“用户-服务”二维信息,预测的QoS值是静态的且精准性不高。将时间信息维度引入张量模型,建立“用户-服务-时间”的三维张量可使QoS预测值更加符合用户需求特点,用贝叶斯方法求解张量分解,引入概率意义下对于系统的解释和分析,提供一套先验概率引入先验知识的贝叶斯推断框架,提高了QoS预测的精确度。实验表明,使用该算法的预测结果较其他算法相比较有更小的平均绝对误差,很好地解决了数据稀疏度问题。     

基于QoS的语义Web服务选择框架

服务质量（QOS）成为动态选择满足用户需求的Web服务的关键因素。然而目前Web服务的QoS信息描述缺乏语义性,且Web服务的选择还不能做到完全自动化。文章提出一种Web服务的QoS本体结构,并在此QoS本体和原有的语义Web服务的基础上提出基于QoS的语义Web服务选择框架（QSF4SWS）。研究表明,该框架不仅增强了Web服务QoS描述的语义性,而且还能够实现Web服务的动态发现与自动选择。     

一个面向语义服务发现的QoS本体

随着网络上服务数量的急剧增长，用户使用服务有了更多的选择。服务的QoS属性是用户实施服务选择的一个重要准则。为了实现支持QoS的语义服务匹配和服务选择，本文对语义QoS规范进行了深入研究，并根据QoS和应用的相关性提出了一种分层的QoS语义模型。该模型使得服务提供者可以基于SLA在不同的场景下为用户提供不同层次的QoS保障。在此模型基础上，本文对支持QoS的语义服务匹配与服务选择算法进行了详细讨论。此外，还给出了一个基于QoS本体的服务发现框架。     

Service selection algorithms for Web services with end-to-end QoS constraints

Web services are new forms of Internet software that can be universally deployed and invoked using standard protocols. Services from different providers can be integrated into a composite service regardless of their locations, platforms, and/or execution speeds to implement complex business processes and transactions. In this paper, we study the end-to-end QoS issues of composite services by utilizing a QoS broker that is responsible for selecting and coordinating the individual service component. We design the service selection algorithms used by QoS brokers to construct the optimal composite service. The objective of the algorithms is to maximize the user-defined utility function value while meeting the end-to-end delay constraint. We propose two solution approaches to the service selection problem: the combinatorial approach, by modeling the problem as the Multiple Choice Knapsack Problem (MCKP), and the graph approach, by modeling the problem as the constrained shortest path problem in the graph theory. We study efficient solutions for each approach.This research was supported in part by NSF CCR-9901697.     

一种动态混合QoS语义的Web服务个性化推荐模型

服务推荐是服务计算中的主要问题之一,当前大多针对功能属性进行推荐,而在Web服务的QoS属性方面考虑较少,并且不支持动态变化的QoS属性。基于动态混合QoS的语义Web服务个性化推荐模型,把语义Web技术引入Web服务中,在QoS监控器下,有效监测Web服务的QoS属性变化并动态更新Web服务的QoS属性。根据建立的用户兴趣模型,向用户推荐具有个性化的Web服务。此外,在个性化推荐系统中使用最广泛的协同过滤推荐技术基础上,对数据进行了一系列的预处理填充,而且充分考虑了不同时间的项目评分对推荐的影响。结合用户兴趣度和用户评分的相似性计算方法,并通过不同的权值来表示它们的重要程度,综合计算目标用户的最近邻居集合,最终对用户u产生推荐。该系统在一定程度上提高了服务推荐的效率和准确度并满足用户查询需求。     

随机QoS感知的Web服务组合概率分析

运行环境的开放性和动态性使Web服务的QoS具有内在的随机性。由QoS具有随机性的Web服务构造而成的组合服务,其QoS也具有随机性,从而使组合服务用户面临QoS需求不能被满足的风险。利用基于重要性采样的仿真方法,在随机PERT网络中对Web服务组合的QoS进行概率分析,以评估组合服务的QoS风险。方法通过一个简单的分布函数,引入权重函数以实现对目标分布函数的无偏估计。以实际的Web服务QoS数据为基础进行实验,对重要性采样技术和蒙特卡洛仿真的合理性和效率进行了对比,结果显示利用重要性采样技术进行组合服务QoS概率分析具有更高的精度与效率。     

一种规则驱动的网络服务组装机制

提出了一种规则驱动的服务组装方法,实现了一个基于软件Agent的框架,在运行时刻监控和管理组装流程的执行．该方法给出一个算法将流程规约转化为等价的规则集合以用于指导Agent的行为,并允许用户通过定义一组可插拔(pluggable)的自适应策略,方便地扩展流程对变化的适应能力．框架实现基于反射式中间件平台PKUAS,该平台为网络服务和软件Agent提供运行支持,并基于其反射机制为Agent提供运行时刻的环境信息．