环境敏感的信息服务发现和选择机制研究

摘要

网络环境下服务种类和数量繁多，为了满足用户个性化需求，需要准确全面地发现符合用户需要的所有服务;当单个服务不能满足用户需求时，还需要选择出合适的服务组合成满足用户需要的组合服务。传统研究工作的重点大多在于解决服务发现算法的准确率和查全率，解决服务选择算法中面向服务质量优化的解的质量问题，较少考虑服务环境对发现和选择机制的影响。当前，动态和移动的网络环境使得服务查询消息路由变得不稳定，服务发现变得困难。动态网络环境会引起服务质量的波动，自治环境会影响服务质量的可信性，从而也影响了以服务质量为优化目标的服务选择结果的有效性。服务环境已经成为影响服务发现和选择机制可用性和有效性的重要因素。因此，本文面向动态、异构、开放的网络环境，首先研究了服务环境信息建模方法，然后分别研究了环境敏感的服务发现和选择机制，具体包括以下三方面内容。
　　首先，提出了服务环境信息描述模型。将环境分为自然环境和社会环境两大类，给出环境上下文参数及度量方法，设计实现了支持环境描述的OWL-CS服务描述模型。其次，在环境敏感的服务发现方面，为了解决动态网络拓扑结构不稳定而导致的服务发现效率低下的问题，提出一种动态网络拓扑感知的分布式Agent服务发现机制。算法模拟产生的信息素让Agent感知到网络拓扑和服务资源的变化，实现了自适应、可扩展的特性。为了解决移动网络环境下由于节点移动性引起的集中式服务注册库失效而导致的发现失败问题，提出社会上下文感知的服务发现机制。该机制从服务提供者的角度出发，实现了服务信息的高效主动分发。第三，在环境敏感的服务选择方面，针对服务提供者自治环境下服务质量信息可信度低的问题，设计合理的服务定价机制，激励服务提供者诚实报告服务质量信息。为了解决动态环境下服务质量状况波动较大的问题，提出一种基于发布/订阅的服务质量信息分发模型，以及时获得服务质量更新信息。为了适应动态环境，提出一种动态服务质量感知的服务选择算法。
　　本文考虑环境因素对服务发现和选择机制的影响，提出了相关解决方案。通过一系列仿真实验以及原型系统的运行结果表明，本文所提出的机制及算法能够克服不同环境因素给服务发现与选择系统带来的问题。同时本文工作对开发和部署便捷高效的基于服务架构的应用系统具有重要参考价值。

目录

声明

摘要

图形目录

表格目录

缩略词表

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 服务与服务环境

1．1．2 服务发现和选择问题描述

1．1．3 现有解决方案概述

1．2 存在问题与解决思路

1．3 研究目标与内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．4 论文组织结构

第2章 研究现状

2．1 服务环境描述与建模

2．1．1 独立于服务实体的环境建模

2．1．2 基于服务描述的环境建模

2．2 网络环境下的服务发现

2．2．1 基于服务注册库的服务发现

2．2．2 基于服务信息发布的服务发现

2．3 QoS感知的服务选择

2．3．1 服务选择优化算法

2．3．2 服务选择中的可信问题

2．4 本章小结

第3章 服务环境信息描述模型

3．1 服务环境概述

3．2 服务环境上下文参数及度量

3．2．1 服务自然上下文

3．2．2 服务社会上下文

3．2．3 上下文参数度量

3．3 服务环境上下文元模型

3．4 支持环境描述的OWL-CS服务描述模型

3．4．1 OWL-CS本体结构

3．4．2 上下文的本体模型及实现

3．4．3 实例研究

3．5 本章小结

第4章 动态网络环境下拓扑惑知的分布式服务发现

4．1 引言

4．2 基于非结构化P2P的服务注册系统

4．3 基于Agent的拓扑感知的服务发现

4．3．1 基于Agent的服务发现模型

4．3．2 Search Agent的路由机制

4．3．3 信息素的产生和更新

4．3．4 Search Agent跳数的更新

4．3．5 Search Agent的生命周期控制

4．4 实验分析

4．4．1 实验环境

4．4．2 算法性能分析

4．4．3 和经典算法的比较

4．4．4 算法参数对性能的影响

4．5 本章小结

第5章 移动网络环境中社会上下文感知的服务发现

5．1 引言

5．2 问题描述和设计思想

5．3 基于服务广告消息发布的服务发现

5．3．1 基于行业相关度的广告目标选择

5．3．2 广告代理动态选择

5．3．3 社区的检测和TTL更新

5．4 实验分析

5．4．1 实验环境

5．4．2 性能测试与分析

5．5 本章小结

第6章 真实服务质量信息的动态感知

6．1 引言

6．2 基于VCG的真实QoS信息激励机制

6．2．1 算法机制设计和VCG机制

6．2．2 问题模型和假设条件

6．2．3 服务定价机制及算法

6．2．4 实验分析

6．3 基于发布／订阅模式的服务QoS信息动态感知

6．3．1 问题假设和相关术语

6．3．2 模型设计和相关机制

6．3．3 针对组合服务的机制改进

6．3．4 基于订阅迁移的负载均衡

6．3．5 实验分析

6．4 本章小结

第7章 动态服务质量感知的服务选择

7．1 引言

7．2 服务组合描述模型

7．2．1 任务图

7．2．2 服务组合图

7．3 基于蚁群优化的服务选择算法

7．3．1 用户满意度模型

7．3．2 服务选择优化模型

7．3．3 服务选择算法

7．4 实验分析

7．4．1 稳定状态下解的质量

7．4．2 不稳定状态下的收敛情况

7．5 本章小结

第8章 服务发现与选择模块的设计与实现

8．1 引言

8．2 系统设计

8．2．1 服务注册库结构设计

8．2．2 服务发现模块

8．2．3 QoS信息发布／订阅模块

8．2．4 服务组合流程计算模块

8．3 系统实现

8．3．1 基于JXTA的注册库服务

8．3．2 QoS信息发布／订阅模块

8．3．3 基于Web的服务管理平台

8．4 系统部署与测试

8．4．1 部署环境

8．4．2 功能测试

8．5 本章小结

第9章 总结与展望

9．1 工作成果

9．2 主要问题与进一步的工作

参考文献

致谢

攻读博士期间发表的学术论文

攻读博士期间参与的科研项目

作者简历