專利名稱：一種基于sbg的組合服務可靠性的動態(tài)預測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及Web組合服務的可靠性動態(tài)預測技術，屬于軟件可靠性工程中可靠性建模與預測技術領域，特別是一種基于SBG的組合服務可靠性動態(tài)預測方法。
背景技術：
隨著Web服務技術的快速發(fā)展，越來越多的業(yè)務開始借助Web服務組合來完成，因此如何確保組合服務的可靠性成為了人們最關注的問題。同時，網絡上也出現了大量具有相似或相同功能的Web服務，這使得用戶在使用這些服務時，具有選擇的空間。用戶可以將自己的需求轉化為對某些QoS (Quality of Service)屬性的約束，因此不同的用戶完成同一個功能時可以選擇不同的服務。Web服務組合由靜態(tài)組合和動態(tài)組合兩種類型。靜態(tài)組合方式下，組合服務有哪些服務組件來完成是在組合服務設計階段靜態(tài)完成的，在組合服務的整個運行期間不會發(fā)生改變，而動態(tài)組合服務則允許服務在運行期間動態(tài)選擇服務組 件，并且當服務組件不能滿足用戶要求時，允許在運行期間重新綁定到新的服務組件，這使得組合服務的運行服務是動態(tài)改變的。服務動態(tài)綁定和重綁定是實現服務動態(tài)組合的基礎，Web服務的綁定可以分為三種早期綁定、運行時局部綁定和運行時重綁定。早期綁定是組合服務在執(zhí)行之前選擇并綁定到具體的服務組件，也稱為靜態(tài)綁定。運行時局部綁定是當組合服務執(zhí)行時，在某個服務組件被調用之前根據某些QoS屬性動態(tài)選擇要綁定的具體服務，使用該方式可以避免某些已經失效的服務組件被綁定，同時還可以使得一些沒有被執(zhí)行到的服務不用綁定到具體服務組件，減少了組合服務的失效概率，使得組合服務的可靠性有所提高。當組合服務在執(zhí)行過程中，由于某些服務組件的QoS不滿足用戶要求或者綁定的服務組件已不可用，此時組合服務暫停執(zhí)行，將出現問題的服務綁定到新的服務組件，重綁定之后組合服務繼續(xù)執(zhí)行或者當沒有滿足需要的服務組件時組合服務失效，這種綁定方式被稱為運行時重綁定。鑒于Web服務具有以上特點，使用靜態(tài)可靠性模型來預測動態(tài)組合服務的可靠性已經不能滿足要求，因此需要一個能夠適用動態(tài)組合服務的可靠性模型。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于SBG的組合服務可靠性動態(tài)預測方法，通過對組合服務進行分解，在組合服務可靠度的計算過程中通過動態(tài)的局部的計算組合單位的可靠度，進而計算組合服務的可靠度。為實現上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為一種基于SBG的組合服務可靠性的動態(tài)預測方法，其特征在于，包括步驟I)從服務監(jiān)督信息中構建服務的綁定圖SBG ；2).利用組合服務CS的控制流圖CFG，根據粒度對組合服務進行分解，分解出的組合單位分別為執(zhí)行路徑、服務組合模塊和原子服務，并構造組合單位的關系表；3).分別對分解出的執(zhí)行路徑、服務組合模塊和原子服務各組合單位進行可靠度計算，包括步驟3. I)根據原子服務的綁定圖以及原子服務的初始可靠度，計算原子服務的新的可
靠度；3. 2)在原子服務的新可靠度的基礎上，計算服務組合模塊的可靠度；3. 3)在服務組合模塊的可靠度的基礎上，計算執(zhí)行路徑的可靠度；3. 4)在執(zhí)行路徑的可靠度的基礎上，計算組合服務的可靠度；4).當組合服務中某一原子服務的綁定發(fā)生改變時，根據組合單位的關系逐步計算各組合單位的可靠性增量值以及組合服務新的可靠度，步驟為 4. I)根據原子服務可靠性的公式，計算綁定發(fā)生改變的原子服務的可靠度增量；4. 2)查找組合單位的關系表，找到此原子服務所從屬的所有組合模塊，根據組合模塊的結構類型，計算各組合模塊的可靠度增量；4. 3)查找組合單位的關系表，找到步驟4. 2中各組合模塊所從屬的所有執(zhí)行路徑，計算各執(zhí)行路徑的可靠度增量；4. 4)計算組合服務的可靠度增量，并進一步計算出組合服務新的可靠度；如果有多個原子服務的可靠度發(fā)生改變，則在組合服務新的可靠度基礎上，對每個原子服務重復步驟4. I)至4. 4)，直至計算出組合服務的最終新的可靠度。本發(fā)明的有益效果為提供了一種可計算Web服務可靠性的動態(tài)增量方法，通過利用Web組合服務分解的技術以及組合服務的結構關系，主要用于解決服務重綁定下服務可靠性的重新計算問題，為用戶選擇服務提供了便利，如果組合服務的可靠性較低不能滿足用戶要求，那么用戶可以重新選擇新的服務并利用該方法重新計算，直到滿足用戶要求為止，如果可靠性已經達到了用戶的要求那么用戶即可完成服務組合的流程，并綁定到相應的服務從而進行組合服務的調用。本發(fā)明的優(yōu)點有(I)利用組合服務的動態(tài)可靠性模型，可以將組合服務的可靠性計算過程簡化本發(fā)明將組合服務逐漸分解為較小粒度的組合單位，觀察組合服務中各服務組件的動態(tài)或者重綁定過程，可實時調整服務組件的可靠性，并由此調整服務的各粒度組合單位的可靠性；在調整過程中，不需要重新計算各粒度組合單位的可靠度，只需要在原有的可靠度的基礎上調整即可，因此大大簡化了計算過程，降低了計算的復雜度，減少了網絡連接，從而節(jié)約了網絡硬件資源；(2)利用本發(fā)明的方法對組合服務的可靠性進行分析，可以更靈活地計算每個原子服務的靈敏度。當某一個服務組件的可靠度發(fā)生變化時，根據組合服務的組合單位之間的關系，只需要計算受該服務組件影響的路徑上的可靠度即可，而不需要像傳統的可靠度那樣重新計算所有的可靠度，因此該方法更簡單，更有效，而且可以很直觀的得到受服務影響的執(zhí)行路徑，更有利于服務的靈敏度分析。


圖I所示為本發(fā)明的方法步驟流程示意圖；圖2所示為本發(fā)明所使用的原子服務的服務綁定圖；圖3所示為本發(fā)明所使用的組合服務中順序結構的服務綁定圖；圖4所示為本發(fā)明所使用的組合服務中選擇結構的服務綁定圖5所示為本發(fā)明所使用的組合服務中循環(huán)結構的服務綁定圖；圖6所示為本發(fā)明所使用的組合服務中并行結構的服務綁定圖；圖7所示為本發(fā)明所使用的組合服務中的路徑圖；圖8所示為本發(fā)明所使用的旅游服務系統的圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的內容更加明顯易懂，以下結合附圖和具體實施方式
做進一步描述。當組合服務的服務組件的QoS (Quality of Service)不滿足用戶要求或者綁定的服務組件已不可用，此時組合服務暫停執(zhí)行，將出現問題的服務綁定到新的服務組件；此時若按照初始的可靠度計算，則不夠準確，如果重新計算組合服務的可靠度則計算量太大。這種情況下本發(fā)明將組合服務根據粒度分解，通過計算受服務組件影響的組合單位的可靠 度，進而計算組合的可靠度。結合圖1，本發(fā)明基于SBG的組合服務可靠性的動態(tài)預測方法包括以下步驟I).從服務監(jiān)督信息中構建服務的綁定圖SBG，；2).利用組合服務CS的控制流圖CFG，根據粒度對組合服務進行分解，分解出的組合單位分別為執(zhí)行路徑，服務組合模塊，原子服務，并構造組合單位的關系表；組合服務的控制流圖CFG常用來表示組合服務之間的結構關系，但是用CFG表示組合服務時，沒有辦法表示服務的動態(tài)綁定過程，因此，我們對CFG進行擴展，在CFG中明確標出抽象服務綁定到具體服務的情況。如圖2所示為本發(fā)明一種具體實施例的原子服務AS1的服務綁定圖，圖中左邊表示Web服務流程，代表抽象服務，右邊是抽象服務AS1可以綁定到的具體服務Wl、W2、W3。抽象服務AS1可由{W1，W2，W3}中的任何一個具體服務實現，他們分別以概率{1/3，1/3，1/3}綁定到AS115如果因為某些原因導致服務綁定發(fā)生改變，改變之后的綁定轉移概率為{0. 3，0. 4，0. 3}，此處，我們用A PB表示服務綁定轉移概率的變化情況，則A Pb= {I 0. 3-1/3 I，I 0. 4-1/3 |，| 0. 3-1/3 |}。服務組合模塊是由原子服務根據一定的結構關系組合而成的服務模塊集。如SCM= {Ass, 0P}，其中Ass是組合模塊中的原子服務集，OP是定義原子服務之間操作關系的操作符OP G {Sequence, Choice, Loop, Concurrency}。根據服務之間的操作關系，我們將服務組合模塊分為順序模塊SM，選擇模塊CM，循環(huán)模塊LM和并行模塊CoM。服務執(zhí)行路徑為，從初始服務開始，經過一系列服務(可以是原子服務，也可以是服務組合模塊)的執(zhí)行到達結束狀態(tài)時所使用的所有服務的序列集。該路徑不僅包含該條路徑上的所有的服務序列，還包含每個服務的執(zhí)行概率，即Pathi={〈S1，p1>，〈S2，p2>...，〈Sn，pn>}，其中 Si G {AS，SCM}。服務執(zhí)行路徑中所有服務的執(zhí)行是一種順序關系。3).分別對分解出的執(zhí)行路徑，服務組合模塊，原子服務各組合單位進行可靠度計算，包括步驟3. I)根據原子服務的綁定圖以及原子服務的初始可靠度，計算原子服務的新的可
靠度；
如圖2中，假設三個原子服務的可靠度分別記為R1, R2, R3，且AS1綁定到他們的概率分別為PB—i，PB—2，PB—3，則原子服務AS1的可靠度Ra可以通過下列公式計算Ra =E R^Pbj如果綁定概率變化為概率分別為Pb i '，Pb 2 '，Pb 3 '，原子服務AS1的可靠度Ra需要重新計算R； = E R^Pb /其中PBi’ = Pbj+A Pbjo用ARa表示原子服務AS1的可靠度的變化，則ARa =Ra，_Ra。3. 2)在原子服務的新可靠度的基礎上，計算服務組合模塊的可靠度；圖3給出了順序組合模塊的服務綁定圖SBG，順序模塊SM由抽象服務AS1和AS2順序組成，其中AS1可以綁定到中的任何一個服務，綁定轉移概率分別為(Pb11Jb12,·Pb13}，AS2可以綁定到(W1, WJ中的任何一個服務，綁定轉移概率分別為{Pb21，Pb22}。原子服務(W1, W2, W3, W4I的可靠度分別為取，R2, R3, R4,1，則順序模塊SM的可靠度計算公式為Rsm = H= (Pb11R1+Pb12R2+Pb13R3) (Pb21R^Pb22R4)該模塊中，如果AS1的綁定轉移概率發(fā)生改變，則Ry的值發(fā)生改變，進而影響到順序模塊的可靠度RSM。記ARa l = Ra l' -Ra,i，則順序模塊SM新的可靠度RSM’可由下列公式計算。Rsm'=(JL^ARia)R:,
AR ,=H + H = Ksm +fH
<3.1
AR ,,=(1+"^~)人)、',圖4給出選擇模塊CM的SBG，選擇模塊執(zhí)行AS1之后，按照概率Pl，P2分別選擇執(zhí)行抽象服務AS2和AS3,其中AS1的可靠度為Ra,lt) AS2可以綁定到(W1, W2，W3I中的任何一個服務，綁定轉移概率分別為{Pb21，Pb22, Pb23K六^可以綁定到(W1, W3}中的任何一個服務，綁定轉移概率分別為{pb31，Pb32}，原子服務IW2JJ的可靠度分別為HR3K則選擇模塊CM的可靠度可由下列公式計算。Rcm = Ra,! (P1Ra’ 2+p2Ra’ 3)= Raa [Pl (Pb21VPb22VPb23R3) +P2 (Pb31R^Pb32R3)]如果某個抽象服務的綁定轉移概率發(fā)生變化，則其可靠度也隨著改變，從而影響整個選擇模塊的可靠度。例如抽象服務AS2的可靠度發(fā)生了改變，新的可靠度Ra，2’ =Ra，2+A UU有下列公式成立IW=Up1RaJhp2Ra3)= Ra I [P1 (Ra, 2+ A Ra 2) +P2Ra, 3]— Ra I [P1Ra, 2+ 2^3,3] +PiRa, I A Ra, 2 — Rcm+ 八 Rcm圖5給出了循環(huán)模塊LM的SBG，其中AS2模塊被反復執(zhí)行N次，AS2可以綁定到(W1, W2, W3I中的任何一個服務，綁定轉移概率分別為{Pb21，Pb22，Pb23}，原子服務{Wi，W2, W3I的可靠度分別為{HIU，則循環(huán)模塊LM的可靠度可由下列公式計算。Rlm = Hn=Ra,1(PB21R1+PB22R2+PB23R3)N如果抽象服務AS2的綁定發(fā)生變化，則循環(huán)模塊LM的可靠度可以根據如下公式重新計算
權利要求
1. 一種基于SBG的組合服務可靠性的動態(tài)預測方法，其特征在于，包括以下步驟 1)從服務監(jiān)瞀信息中構建服務的綁定圖； 2).利用組合服務的控制流圖，根據粒度對組合服務進行分解，分解出的組合單位分別為執(zhí)行路徑，服務組合模塊，原子服務，并構造組合單位的關系表； 3).分別對分解出的執(zhí)行路徑，服務組合模塊，原子服務等組合單位進行可靠度計算，步驟為·3.I)根據原子服務的綁定圖以及原子服務的初始可靠度，計算原子服務的新的可靠度； ·3.2)在原子服務的新的可靠度的基礎上，計算服務組合模塊的可靠度； ·3.3)在服務組合模塊的可靠度的基礎上，計算執(zhí)行路徑的可靠度； ·3.4)在執(zhí)行路徑的可靠度的基礎上，計算組合服務的可靠度； 4).當組合服務中某一原子服務的綁定發(fā)生改變吋，根據組合単位的關系逐步計算各組合單位的可靠性增量值以及組合服務新的可靠度，步驟為·4.I)根據原子服務可靠性的公式，計算綁定發(fā)生改變的原子服務的可靠度增量； ·4.2)查找組合単位的關系表，找到此原子服務所從屬的所有組合模塊，根據組合模塊的結構類型，計算各組合模塊的可靠度增量； · 4.3)查找組合単位的關系表，找到步驟4. 2中各組合模塊所從屬的所有執(zhí)行路徑，計算各執(zhí)行路徑的可靠度增量； ·4.4)計算組合服務的可靠度增量，并進ー步計算出組合服務新的可靠度； 如果有多個原子服務的可靠度發(fā)生改變，則在組合服務新的可靠度基礎上，對每個原子服務重復步驟4. I)至4. 4)，直至計算出組合服務的最終可靠度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于SBG的組合服務可靠性的動態(tài)預測方法，其首先從服務監(jiān)督信息中構建服務綁定圖，然后利用組合服務的控制流圖將組合服務分解為執(zhí)行路徑、服務組合模塊、原子服務等組合單位，再在原子服務的SBG以及初始可靠度的基礎上，計算各原子服務新的可靠度；針對不同類型的組合模型，再結合原子服務新的可靠度計算服務組合模塊的可靠度；在服務組合模塊的可靠度的基礎上，計算執(zhí)行路徑的可靠度；在執(zhí)行路徑的可靠度的基礎上，計算組合服務的可靠度。當組合服務中某個原子服務的綁定發(fā)生變化時，逐層計算原子服務、服務組合模塊、執(zhí)行路徑和組合服務的可靠性增量，進而計算組合服務的新可靠度，實現服務重綁定下服務可靠性的重新計算。
文檔編號G06Q10/04GK102799947SQ201210209600
公開日2012年11月28日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權日2012年6月21日
發(fā)明者李必信, 謝春麗 申請人:東南大學