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基于社會網絡的Web服務選擇算法的研究
來源:微型機與應用2012年第6期
蘇佰川,張國義,許胤龍
(中國科學技術大學 計算機科學學院,安徽 合肥230026)
摘要: 針對現有服務選擇技術的不足,提出一種應用服務社會網絡SSN(Service Social Network)機制的方法。算法主要通過社會網絡原理,將Web候選服務根據聯系緊密程度和服務本身的QoS屬性選擇滿足用戶需求的組合Web服務,理論分析和實驗表明算法的有效性和可行性。
Abstract:
Key words :

摘  要: 針對現有服務選擇技術的不足,提出一種應用服務社會網絡SSN(Service Social Network)機制的方法。算法主要通過社會網絡原理,將Web候選服務根據聯系緊密程度和服務本身的QoS屬性選擇滿足用戶需求的組合Web服務,理論分析和實驗表明算法的有效性和可行性。
關鍵詞: 服務選擇;社會網絡;服務質量

    隨著面向服務計算技術的深入發展,通過組合Web服務建立分布式應用系統逐漸成為基于Web應用開發的主流技術。在眾多可獲得的Web服務資源中,如何選擇合適的服務實例進行組合,使之既能滿足應用的功能需求,又能滿足用戶提出的QoS需求,是一個備受關注的問題,并已得到了廣泛的研究。
    QoS約束的Web服務選擇與組合是一類組合優化問題。到目前為止,求解該問題比較典型的方法有線性規劃算法[1-2]和遺傳算法[3-6]。線性規劃算法在候選服務集規模較小時是非常有效的,但是隨著規模的加大,計算耗時增長速度明顯加快,可擴展性變差。遺傳算法被用于QoS的全局組合優化已有許多成功的案例,但是,由于在諸多的研究中一般采用隨機交叉和變異操作,沒有考慮候選服務實例之間實際存在的連接偏好,組合服務的可靠性難以得到有效的保證。連接頻率反映了服務之間的連接偏好,頻率越高,下一次連接的可能性就越大,在一定程度上可增強組合服務的可靠性。如何利用候選服務實例之間的連接偏好優化服務的隨機選擇,提高服務組合的效率與成功率是本文主要關注的問題。
    根據軟件工程的一般常識可知,一個復雜的組合服務包含平行、分支、選擇、循環等結構,可以利用數據流聚合方法形成顆粒較大的結構塊。而對于一個大規模的候選服務集合,應用社會網絡社區形成機制[7],也可以形成與服務流程聚合塊功能相一致的服務子集,即所謂的服務社區。這樣,服務選擇就演化成社區選擇問題,運用遺傳算法能較好地保證結構性選擇,且依據連接權重形成的服務社區能充分體現服務之間的連接偏好。根據這一思想,本文提出了一個基于社區形成機制和遺傳算法的服務選擇方法,與傳統遺傳算法不同的是,設計了一個依據連接偏好的效用函數估算隨機選擇概率。初步的實驗結果證明,該方法行之有效,且具有較高的計算效率。
1 問題描述
    對于用戶提出的服務需求首先建立組合服務流程,圖1所示為一個有8個原子服務S1,S2,…,S8的服務流程。
    如圖1所示,一般一個組合Web服務流程由多個Web原子服務組成,每個Web原子服務又對應有多個候選服務。這些候選服務可能由不同的服務提供者提供,具有相同的功能和不同的QoS度量值。




     隨著服務計算的迅速發展,可利用的Web服務資源越來越多,候選服務結點的規模也越來越大。本文總結了近期相關的工作,提出了一種基于社會網絡社區形成機制的Web服務選擇方法。將Web服務選擇問題轉換到社會網絡中,利用社會網絡特有的性質結點聯系強度等來解決服務選擇問題。提出了一種服務社會網絡概率選擇方法,此方法與遺傳算法的不同之處在于變異結點的選擇不是隨機的,而是根據結點之間的連接頻率,它反映了服務之間的連接偏好,頻率越高,下一次連接的可能性就越大。
    雖然最終算法給出了很好的性能,但還有待進一步改進,如本文算法是基于單目標優化的,希望今后在多目標優化方面有所進展。同時本文算法是基于歷史信息(服務實例)的,因此當歷史信息較少或剛開始沒有歷史信息時性能方面可能會很差,希望今后在這方面也有所研究。
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