基于分层着色Petri网的Web服务组合性能分析

摘要

由于互联网的动态开放性，Web服务组合性能不仅受到BPEL流程结构和流程中分支执行概率的影响，还容易受到 Web服务器的负载（包括“正对其性能分析的Web服务组合”对 Web服务器形成的负载和“其它 Web服务组合”对Web服务器形成的负载）、软硬件处理能力以及调度策略的影响。目前主要采用排队Petri网、随机Petri网、Markov过程和Pi演算等方法分析Web服务组合性能，但这些方法不能同时建模上述各种影响因素，导致不能全面反映互联网环境下Web服务组合的实际性能。
　　我们在文献[1]中，把影响 Web服务组合性能的各种因素映射到排队网络，建立了评价 Web服务组合性能的指标体系及其计算公式，并以这些性能分析指标体系为基础，利用 Mathematica数学软件计算分析了 Web服务组合的性能及其变化规律。
　　本文利用分层着色Petri网（HCPN）及其仿真工具CPN Tools，进一步验证了文献[1]中排队网络的计算分析结果。本文首先将上述各种影响Web服务组合性能的因素映射到HCPN，提出一种基于HCPN的Web服务组合性能分析方法，仿真分析了Web服务组合性能及其变化规律，仿真结果与文献[1]中利用排队网络的计算分析结果高度一致，达到排队网络性能分析模型与 HCPN性能仿真模型双向互验证的目的。本文的主要贡献如下：
　　1.根据 Web服务调度策略不同，考虑各种影响 Web服务组合性能的因素，建立了活动的先来先服务（FCFS）和共享服务（PS）两种调度策略的HCPN模型。
　　2.以此模型为基础，将BPEL中的结构化活动映射到HCPN，以便通过HCPN分析Web服务组合的性能。
　　3.通过仿真工具CPN Tools对转换后的BPEL实例进行性能分析。
　　（1）通过CPN Tools中的监视器收集仿真实验数据。
　　（2）通过改变顾客到达时间间隔参数分析Web服务组合性能及其变化规律，即不存在干扰顾客到达和存在干扰顾客到达时的Web服务组合性能及其变化规律。
　　（3）通过改变分支执行概率分析Web服务组合性能及其变化规律。
　　（4）通过改变服务节点服务时间参数分析Web服务组合性能及其变化规律。
　　（5）对比FCFS和PS两种调度策略的实验结果。