基于环境知识和Petri网的服务组合需求模型其关键技术研究

摘要

为了让分布在Internet上的Web服务，不仅能让人们阅读，还能便于计算机有效地利用，有些学者提出了语义Web服务。近年来，伴随着网格计算和云计算技术，在新一代大规模互联网应用中的成功发展和推进，表明语义Web服务技术已成为当前主流分布式应用中的重要部分。当用户创建用户应用程序时，在收集Web上分散的资源、处理数据并与其他程序交互信息时，语义Web的能力将得到充分地体现。在收集到的所有的Web资源中，最重要的是那些可以用来提供服务的资源，即语义Web服务，用户应用程序应该能够对聚集的服务进行自动处理，并最终满足用户的需求。
　　随着网络用户的增长，用户的需求不仅随着猛增，而且各不相同。于是，对寄存在网络层上的已有Web服务进行合理的集成组合，从而产生新的增值服务，已成为学术界和工业界广泛追求的目标。作为语义Web服务研究与应用的一个重要部分，语义Web服务的自动组合，包括对所需Web服务的发现、选择、调用和组合等操作，且满足用户的需求。
　　在传统的面向服务的体系结构(SOA)中，Web服务一般是被动地等待服务发现并调用;在自主Web服务的环境中，Web服务能够根据自身能力，自动地发现需求，并向服务需求聚集。随着互联网技术的发展，Web服务的数量规模日益增大，满足同一个服务需求的Web服务，可能会出现多个。那么，从若干个满足需求功能性要求的服务中，选择最好的且用户最偏好的服务，成为了另一个研究问题。
　　基于以上两个方面，本文着重研究了语义Web服务的需求建模、组合模式提取以及服务组合的选择，所以要做的工作主要是以下几个方面:
　　(1)进一步完善了服务组合需求模型。需求在环境本体描述下，给出了意图和任务的定义。结合了Petri网相关理论，再将任务构建成一个Petri网模型。其中将需求经环境本体描述后，被看成是一个个意图;而这些离散的意图间有着某种关系，我将其定义为意图的相容关系;进而将满足相容关系的意图定义为任务，这些任务对应于Petri网中变迁的概念，从而服务组合建模成了一个Petri网模型。
　　(2)给出了可达树和提取组合模式的算法。根据需求的Petri网模型，将一个网系统，通过可达树生成算法转化为一个可达树;再通过遍历这样的可达树，得出在功能层面上相似的服务组合模式。其中可达树的叶子结点的数量就是服务组合模式的种类。
　　(3)在主动服务环境下的服务组合选择。引入QoS，对QoS数量级进行处理，从而使服务的QoS值更加规范化;利用局部最优组合的方法，计算出不同服务组合模式下的服务组合的QoS值，进而多个相似的服务组合中找出最优组合。
　　(4)设计旅游安排案例验证以上理论研究的有效性和可行性。为了验证本文中所研究的内容，采用了经典的旅游安排案例来作为最终的验证案例，详细分析了旅游安排需求的模型建立过程，可达树的生成，组合模式的提出以及服务组合的选择。
　　以上工作作为语义Web服务自动组合问题中需求建模和组合选择进行了有效的尝试，提出了问题的描述和求解的具体方法及过程，为语义Web服务的应用理论基础做出了有益的贡献。