分類號 密級 編號 中國科學(xué)院研究生院 碩士學(xué)位論文 知的 服務(wù)選擇 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 指導(dǎo)教師 黃濤 研究員 中國科學(xué)院軟件研究所 申請學(xué)位級別 碩士 學(xué)科專業(yè)名稱 計 算機軟件與理論 論文提交日期 論文答辯日期 培養(yǎng)單位 中國科學(xué)院軟件研究所 學(xué)位授予單位 中國科學(xué)院研究生院 答辯委員會主席 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對本研究所 做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明。 簽名： _ 日期： _ 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解中國科學(xué)院軟件研究所有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：中國科學(xué)院軟件研究所有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；中國科學(xué)院軟件研究所可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。 （保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定） 簽名： _ 導(dǎo)師簽名： _ 日期： _ 知的服務(wù) 選擇 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 陳從武 導(dǎo)師： 黃濤 研究員 摘 要 務(wù)技術(shù)作為面向服務(wù)計算范型的主要 實現(xiàn) 技術(shù) ， 有 效提高了異構(gòu)環(huán)境下分布式應(yīng)用的開發(fā)效率，降低了其 開發(fā)成本 。 服務(wù)發(fā)現(xiàn) 與選擇 作為 務(wù)技術(shù)體系中的 關(guān)鍵技術(shù)，提高了軟件復(fù)用程度，從而進一步 促進 了企業(yè)間應(yīng)用集成和大規(guī)模資源共享 。 一方面 隨著 服務(wù)計算技術(shù)的發(fā)展， 務(wù)的數(shù)目日益增多；另一方面，企業(yè)業(yè)務(wù)敏捷性需求日益提高，如何 在大量候選服務(wù)中為用戶選擇出 合適 的候選服務(wù) ，保證服務(wù)有效復(fù)用， 相容組合成為服務(wù)計 算領(lǐng)域 面臨 的一個重大 挑戰(zhàn)。目前的 務(wù)選擇 技術(shù) 缺乏對非功能屬性的有效支持，服務(wù)選擇的精度不佳。針對該 問題， 論文 使用 一種 基于主動監(jiān)控 反饋 的 知的 服務(wù) 選擇 機制， 在對服務(wù)質(zhì)量狀態(tài) 可信監(jiān)控、 準(zhǔn)確預(yù)測的基礎(chǔ)之上 設(shè)計 了一種 知的服務(wù)選擇算法，從而有效改進了服務(wù)選擇的精度 。 論文首先研究了 務(wù) 質(zhì)量 （ 建模問題 ， 設(shè)計 了一種輕量級 的 服務(wù) 元數(shù)據(jù) 模型 ，用于描述 務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。 在此基礎(chǔ) 上分別 設(shè)計并實現(xiàn) 了基于有序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 綜合考慮功能屬性匹配程度、 障能力、 過往信譽以及用戶 偏好的服務(wù)排名算法。在 提高 服務(wù)查準(zhǔn)率與查全率的 基礎(chǔ)上 ，簡化了 服務(wù)選擇 過程中用戶的負擔(dān)，有利于服務(wù)選擇過程自動化完成 。 本文 還 設(shè)計 了一種客戶端監(jiān)控反饋方案，通過對服務(wù)歷史狀態(tài)的 可信 監(jiān)控和 有效 預(yù)測 ，為服務(wù) 選擇 提供 更加準(zhǔn)確 的 據(jù)。 論 文 分別 使用 一種 基于 可信 監(jiān)控方案 ， 基于低通濾波器 和 基于自適應(yīng)最小二乘法的兩個預(yù)測算法 ，有效保證監(jiān)控的 實時，可信 ， 非侵入和 測的準(zhǔn)確性 。在減少用戶參與 、 提高服務(wù)選擇 自動化的 同時 進一步提高了服務(wù)選擇 的精度。 最后論文探討了網(wǎng)馳 服務(wù)選擇 系統(tǒng) 設(shè)計與實現(xiàn)，并將前面 提到的 研究成果 引入其中。 通過 實驗 對系統(tǒng)的功能 屬性和非功能屬性進行評估， 結(jié)果 表明 有 服務(wù)查準(zhǔn)率、查全率高， 無需用戶參與 等特點 。 關(guān)鍵詞： 務(wù) ， 服務(wù)選擇 ， 知 ， 服務(wù)監(jiān)控 eb is of to be of is in of in a in in of to an of To a on is by on a of oS a on we a on a on of in a of to be a to oS of We OP on a as as of on on of by We to of in of I 目錄 第一章 緒論 . 1 究背景 . 1 向服務(wù)體系架構(gòu)及 務(wù) . 1 務(wù)發(fā)現(xiàn)與選擇 . 2 知的服務(wù)選擇 . 2 務(wù)選擇系統(tǒng)的設(shè)計需求 . 3 文工作 . 4 文組織 . 4 第二章 務(wù)選擇研究現(xiàn)狀 . 6 向服務(wù)架構(gòu) 務(wù)相關(guān)技術(shù)介紹 . 6 概念和架構(gòu) . 6 務(wù)介紹 . 6 務(wù)選擇問題 . 7 業(yè)界服務(wù)選擇現(xiàn)狀 . 9 . 9 . 9 結(jié) . 10 知的服務(wù)選擇相關(guān)研究 . 10 于 展的實現(xiàn) . 10 于語義的方法 . 10 它方案 . 11 結(jié) . 11 務(wù)選擇算法相關(guān)研究 . 12 合服務(wù)選擇算法 . 12 個服務(wù)選擇算法 . 12 務(wù)監(jiān)控相關(guān)研究 . 13 務(wù)監(jiān)控問題 . 13 務(wù)端監(jiān)控 . 13 介監(jiān)控 . 14 戶端主觀反饋 . 14 戶端監(jiān)控 . 15 結(jié) . 15 章小結(jié) . 15 第三章 知的服務(wù)選擇 . 16 題概述 . 16 務(wù)描述模型 . 17 務(wù)功能屬性描述 . 17 務(wù) 型 . 17 務(wù)功能屬性匹配及排名 . 20 知的服務(wù)匹配，排名算法 . 21 于 約束匹配算法 . 21 務(wù)排名算法 . 22 章小結(jié) . 24 第四章 基于 可信 務(wù)實時監(jiān)控反饋機制 . 26 題概述 . 26 信實時 務(wù)監(jiān)控機制 . 26 于 服務(wù)監(jiān)控原理 . 27 知的服務(wù)選擇系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 客戶端服務(wù)監(jiān)控機制 . 27 務(wù) 饋更新機制 . 30 信的監(jiān)控報告 傳輸機制 . 30 于歷史信息的 新算法 . 31 章小結(jié) . 33 第五章 統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) . 35 統(tǒng)概述 . 35 統(tǒng)設(shè)計目標(biāo) . 35 關(guān)實現(xiàn)技術(shù)簡介 . 36 據(jù)持久化與 . 36 文搜索與 . 36 賴注入與 架 . 36 構(gòu)風(fēng)格與 架 . 37 術(shù)與 . 37 它相關(guān)系統(tǒng)介紹 . 37 . 38 . 38 統(tǒng)架構(gòu) . 38 念視圖 . 38 件圖 . 39 件交互圖 . 40 要模塊設(shè)計與實現(xiàn)介紹 . 41 據(jù)庫訪問模塊 . 41 統(tǒng)配置模塊 . 42 引模塊 . 42 控模塊 . 43 務(wù)建模模塊 . 44 務(wù)匹配及排名模塊 . 44 程交互模塊 . 46 第六章 用案例及系統(tǒng)測試 . 48 例測試 . 48 試環(huán)境介紹 . 48 試方案與結(jié)果分析 . 50 擬測試 . 52 統(tǒng)測試環(huán)境 . 52 能測試與結(jié)果分析 . 53 能測試 與結(jié)果分析 . 55 章小結(jié) . 56 第七章 結(jié)束語 . 57 文的主要貢獻 . 57 一步的工作 . 58 附錄： 互協(xié)議 . 59 參考文獻 . 62 發(fā)表文章 . 64 致謝 .知的服務(wù)選擇系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 1 第一章 緒論 本章介紹論文的研究背景，主要工作和論文組織。 究背景 計算機技術(shù)特別是 術(shù)的發(fā)展和普及為軟件開發(fā)帶來了新的思路和挑戰(zhàn)。 隨著越來越多 的計算資源在 互聯(lián)在一起，計算機系統(tǒng)從單個孤島系統(tǒng)發(fā)展成今天的大型分布式計算平臺，系統(tǒng)的規(guī)模，復(fù)雜度和計算能力都得到大幅提升。 態(tài)多變的計算環(huán)境、開放靈活的系統(tǒng)范圍、分布自治的資源需要與之相適應(yīng)的支撐軟件技術(shù)。 同時，隨著 軟件規(guī)模日益擴大，以及電子商務(wù)迅猛發(fā)展帶來的業(yè)務(wù)邏輯的快速變化，對軟件系統(tǒng) 的 敏捷性提出了更高的要求 。 傳統(tǒng)的面向?qū)ο?，面向過程的軟件開發(fā)方法，難以應(yīng)對這些新的需求，面向服務(wù)的計算范型應(yīng)運而生 7。 向 服務(wù)體系架構(gòu)及 務(wù) 面向服務(wù)的計算（ 1是一種新的計算范型，它利用服務(wù)作為基本的構(gòu)造單元，支持異構(gòu)環(huán)境下的分布式應(yīng)用的快速、低成本的組合式開發(fā)。 其中， 服務(wù)是自治的、平臺獨立的計算實體，支持以平臺無關(guān)的方式進行使用 。 “軟件作為服務(wù)”的理念適應(yīng)了 開放性和動態(tài)性 。它具有一些顯著特點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是開放的，可根據(jù)應(yīng)用需求和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化而發(fā)生動態(tài)演化 ;在基礎(chǔ)服務(wù)可以組裝成組合 服務(wù)的基礎(chǔ)上，采用“按需聚合，漸趨目標(biāo)”的軟件螺旋開發(fā)方法 ;軟件服務(wù)先部署，然后靜態(tài)或動態(tài)組合等。 面向服務(wù)的體系架構(gòu)（ 6是面向服務(wù)計算的一個關(guān)鍵概念。它是一種更具柔性，鼓勵復(fù)用，業(yè)務(wù)邏輯驅(qū)動的軟件架構(gòu)風(fēng)格，通過使用通用可靠的服務(wù)作為軟件系統(tǒng)的基本構(gòu)建模塊使得 業(yè)務(wù)需求 可以 通過 將不同商業(yè)伙伴提供的運行在不同平臺的業(yè)務(wù)邏輯動態(tài)的組合 在一起 而實現(xiàn) 。任何一種計算資源都可以以服務(wù)的形式進行 封裝，通過標(biāo)準(zhǔn)的接口描述語言公布在 ，并通過標(biāo)準(zhǔn)的方式和外界進行交互。 服務(wù)自治、松散耦合、面向重用、基于契約的特點能夠很好地適應(yīng) 算環(huán)境特征，而面向業(yè)務(wù)的靈活應(yīng)用則在很大程度上滿足了企業(yè)的業(yè)務(wù)敏捷性需求。 雖然 在 1996 年 就由 司提出 ，但 廣泛采用 卻是由于近年來 務(wù)的興起和普及 245。 務(wù)提供了一套基于 的服務(wù)傳輸、描述、查找機制，包括 簡單對象 傳輸 協(xié)議 、 務(wù)描述 語言0、 務(wù)的 發(fā)現(xiàn)和集成 1等， 具有平臺無關(guān)、互操作性強的特點，很好的解決了異構(gòu)平臺環(huán)境的互操作問題 ， 從而使 圍的跨組織的交互變得異常簡單。 務(wù)的特點符合 系架構(gòu)的理念，目前作為 第 一章 緒論 2 務(wù)發(fā)現(xiàn)與 選擇 務(wù) 發(fā)現(xiàn)與 選擇 360是 統(tǒng)的關(guān)鍵支撐 設(shè)施。 務(wù)發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)是在開放式的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，發(fā)現(xiàn)服務(wù)提供者所提供的服務(wù)信息 ，這可以是一種類似網(wǎng)頁爬蟲的主動檢索技術(shù)也可以是一種依賴服務(wù)提供者自主報告的被動收集技術(shù) 。 而 務(wù) 選擇 的目標(biāo)是：當(dāng)用戶發(fā)起查詢時，系統(tǒng)根據(jù)用戶的查詢需求，在龐大的候選服務(wù)庫中快速，精確篩選出滿足需求的最佳服務(wù)。 務(wù)作為一種典型的軟件服務(wù)，具有“一次發(fā)布，到處調(diào)用”的特征，支持服務(wù)組合和復(fù)用。在“軟件作為服務(wù)”的理念下，軟件開發(fā)過程表現(xiàn)為按需要查找合適的服務(wù)，通過若干服務(wù)動態(tài)組合而漸趨穩(wěn)定的過程。 務(wù) 發(fā)現(xiàn)與選擇 作為實現(xiàn) 務(wù)正確靈活的交互以及服務(wù)動態(tài)組合的重要前提之一，其效果直接影響著服務(wù)復(fù)用的質(zhì)量 和服務(wù)演化的能力 ，關(guān)系到能否真正實現(xiàn)服務(wù)的“即插即用”，對提高網(wǎng)絡(luò)軟件生產(chǎn)效率 和產(chǎn)品質(zhì)量都有著深遠的影響。 服務(wù) 發(fā)現(xiàn)與 選擇 使得企業(yè)間應(yīng)用集成和大規(guī)模資源共享和協(xié)同成為可能。 隨著經(jīng)濟全球化，企業(yè)間的靈活合作變得越來越普遍， 而商業(yè)需求的敏捷性要求企業(yè)能快速、靈活地響應(yīng)變化，傳統(tǒng)的企業(yè)間應(yīng)用集成在解決這類應(yīng)用問題時表現(xiàn)出不足。以 務(wù)選擇 為中心的服務(wù)組合型集成模式使企業(yè)間業(yè)務(wù)敏捷集成成為可能。 作為 構(gòu)的基石， 服務(wù) 發(fā)現(xiàn)與 選擇 就像網(wǎng)頁搜索引擎一樣已經(jīng)成為服務(wù)提供者和服務(wù)使用者之間信息交互，實現(xiàn)商業(yè)價值的重要環(huán)節(jié)。首先 務(wù)發(fā)現(xiàn) 為服務(wù)提供商提供了服務(wù)發(fā)布和銷售的渠道， 確保其所提供 的服務(wù)可以被更多客戶發(fā)現(xiàn)，從而增加了 務(wù)的商業(yè)價值。其次 務(wù)選擇 為服務(wù)消費者提供了潛在產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)的渠道，確?？蛻艨梢哉业綕M足自己需求并且對自己最優(yōu)的候選服務(wù)， 鼓勵復(fù)用、減少重復(fù)工作， 從而為客戶的商業(yè)應(yīng)用帶來價值。最后 務(wù)選擇 機制為面向服務(wù)的市場帶來了公平、積極向上的競爭環(huán)境，進一步推進了市場的繁榮發(fā)展。 在公平的 服務(wù)選擇 機制之下，提供相同或類似服務(wù)的提供商，只有通過為客戶提供更加有利的候選服務(wù)才能夠在商業(yè)競爭中獲得優(yōu)勢 。 服務(wù)選擇 鼓勵創(chuàng)新和技術(shù)進步， 確保市場的優(yōu)勝劣汰和 健康 發(fā)展。 知的服 務(wù)選擇 服務(wù)選擇 必須要考慮到服務(wù)質(zhì)量。 隨著服務(wù)計算的進一步普及，越來越多的資源以 務(wù)的形式發(fā)布在互聯(lián)網(wǎng)上 , 不可避免地出現(xiàn)了許多 務(wù)提供者提供相同功能的服務(wù)，而這些服務(wù)具有不同的服務(wù)質(zhì)量 (22。一方面一些關(guān)鍵商業(yè)應(yīng)用對服務(wù)的 嚴格的要求，因而要求 服務(wù)選擇 必須考慮到客戶的 求，保證篩選出的服務(wù)一定滿足客戶的需求；另一方面，當(dāng)有多個候選服務(wù)都滿足客戶需求時， 服務(wù)選擇 需要為客戶篩選出具有最優(yōu) 質(zhì)量的服務(wù)從而在為客戶帶來更佳 的用戶感受的同時也對優(yōu)秀服務(wù)的提供者進行激勵。 服務(wù)質(zhì)量 的準(zhǔn)確評估成為 知的服務(wù)選擇的必要前提 。 通過引入監(jiān)控機制對服務(wù)歷史狀態(tài)進行監(jiān)控，并據(jù)此 對服務(wù)質(zhì)量進行預(yù)測成為服務(wù)質(zhì)量評估的一種 有效途徑。 相比于依賴 服務(wù)發(fā)布者主動 提供服務(wù) 息 的 服務(wù)選擇 系統(tǒng) ，引入監(jiān)控機制給 服務(wù)選擇 帶來以下好處 ： 1） 保證可信性，杜絕了惡意服務(wù)提供者提供虛假的服務(wù)質(zhì)量數(shù)據(jù) ； 2） 保證及時性， 由于 統(tǒng)的異構(gòu)性和分布性，服務(wù)質(zhì)量是實時變化的， 發(fā)布者靜態(tài)發(fā)布的質(zhì)量屬性大多數(shù)時候都是過時和無效的 ; 3)減輕 用戶負擔(dān)，服務(wù)提供者不再需要 提供 所 發(fā)布服務(wù) 的服務(wù)質(zhì)量 。 知的服務(wù)選擇系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 3 圖 1務(wù)監(jiān)控對服務(wù)選擇的反饋作用 如 圖 1務(wù)監(jiān)控對服務(wù)選擇的反饋作用 所示， 務(wù)監(jiān)控所提供的 據(jù)作為 服務(wù)選擇 系統(tǒng)的反饋，使得 服務(wù)選擇 系統(tǒng)隨著 統(tǒng)環(huán)境的動態(tài)變化而演化， 確保了 服務(wù)選擇 結(jié)果的 實時準(zhǔn)確 。通過服務(wù)監(jiān)控所獲