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1、南京航空航天大学博士学位论文动态服务流进化及其关键技术研究姓名：曹永忠申请学位级别：博士专业：计算机应用技术指导教师：丁秋林20081201南京航空航天大学博士学位论文 I 摘 要 当今世界快步进入信息社会，基于 Internet 的应用改变着人们的生活方式。目前，Internet从信息发布平台逐渐演变为一个开放的云计算环境，越来越多的数据资源、计算资源与应用资源被组织在一个庞大的资源池中，获得资源和添加新资源的行为均基于这个虚拟的资源池动态地发生着。 在此环境下，人们已经不满足于单个服务的应用，研究开始着眼于将分散在云环境下的单个服务集成为一个功能更强大服务， 这就是服务集成。 服务集成的方
2、法目前基本分为以下三类：（1）以多 Agent 系统来解决服务协同，在系统内部构造统一本体解释，通过 Agent 间交互实现 Web 服务组合；(2)结合传统工作流的管理经验，扩展原工作流定义，使其适应 Web 服务动态、分布、松散耦合的特点，从而实现服务流的动态部署以满足用户需求和适应环境变化； （3）将语义引入 Web 服务，用其描述 Web 服务的功能、接口等数据，并运用逻辑推理实现服务合成。 上述三类服务集成并不能保证其实时地适应不断变化的环境和用户喜好，故论文提出了动态服务流的进化方案，以求服务流的性能价格比实时保持最优。首先，论文基于“局部自治，集中管理” 的理念， 构造了基于自治
3、区域的动态服务流模型， 给出了动态服务流网 （Dynamic Web Service Nets, DWSF_net）定义。接着，论文从任务时间、任务开销、任务可靠性以及公平性四方面建立支撑实例挖掘度量，构造兼顾公平性的 QoS 评价模型，运用数据挖掘技术对 XML 标准的服务流日志进行在线应用挖掘，在服务流中发现服务短缺、服务过剩以及服务趋于短缺或过剩的关键自治区域，并给出替换、分裂及归并等服务流进化规则，在流等效变形基础上，运用公平性选择算法（Equitable Selecter，EQSELECT）选择符合用户意愿和环境条件的各个候选服务，再通过管理 Agent 对服务流同步器的配置, 实现
4、关键自治区域替换、分裂和归并计算，以提高服务质量，降低运营代价，达到平衡服务流 QoS 和代价目的，从而向用户提供高性价比服务。最后，讨论了结构信息明码传输的局限，设计依赖表达式属性分离算法，以保证流中敏感信息安全，维护 Web 服务运营的公平性。 关键词关键词：Web 服务流，Petri 网，安全，进化，QoS，服务集成 动态服务流进化及其关键技术研究 II Abstract As the information society comes to us today, the style of human lives has being changed by those Internet-ba
5、sed applications. The Internet is now undergoing an evolution from a simple platform for information sharing to an open cloud computing environment. More and more data resources, computing resources and applications accessible via the Internet are integrated into network resources for public usage.
6、In recent years, people have not satisfied with a single Web services applications, the research begins to focus on how to integrate some Web services into a more powerful service, which is the integration of Web services. There are some different points in this topic as follows: the first view is a
7、ddressing the coordination of services in the multi-Agent system. After the ontology is constructed in the internal structure, the integration of web services is made by the interaction between the agents. The second view is from the management of the traditional workflow. It discusses the successfu
8、l experience of traditional workflow, extends the definition of workflow to adapt to the dynamic, loosely coupled and distributed Web services, and achieves the deployment of dynamic flow to meet the needs of users and environmental change. The third view is the Semantic Web, which inducts semantics
9、 into web services composition. In this thesis, the definition of Dynamic Web Service Flow Nets (DWSF_net) is provided. In order to meet the idea of “local self-government, centralized management“, the dynamic model of service flow is given based on the regional autonomy. The attribute expression se
10、paration algorithm is designed to ensure the flow of sensitive information security. For the purpose of the evolution of the DWSF_net, this thesis introduces the data mining technology into services log on-line mining, and those service logs are formed as the XML standard. The pivotal autonomic area
11、s of service-flow would be automatically replaced, split or merged by agent, which improves the quality of service, reduces operational costs, and balances the cost of services and QoS flow purposes. It would give the users optimal services. In the evolution of the realization of the DWSF, this thes
12、is puts forward a modified genetic algorithm to select the sub services from the back-up list, which achieves good results. Key words: Web Service flow, Petri net, Security, Evolution, QoS, Services Integration 动态服务流进化及其关键技术研究 VI 图表清单 图 1.1 工作流参考模型3 图 1.2 工作流过程定义元模型4 图 1.3 Web 服务技术栈5 图 1.4 Web 服务序列7
13、 图 1.5 服务流事务循环8 图 1.6 服务流动态变化三维视图10 图 1.7 基于自治区的服务流架构11 图 1.8 服务流进化的流程图13 图 1.9 全文结构19 图 2.1 有向网 N1. .21 图 2.2 工作流网 WF_net.23 图 2.3 可行替换服务集25 图 2.4 动态 web 服务流网 DWSF_net26 图 2.5 三层动态服务流管理框架29 图 2.6 同步智能体功能划分29 图 3.1 串行授权发生序列35 图 3.2 并行授权发生序列36 图 4.1 单服务循环和双服务交叉循环41 图 4.2 发现算法参数分布43 图 5.1 局部 DWSF_net 的替换48 图 5.2 局部 DWSF_net 的分裂49 图 5.3 局部 DWSF_net 的归并50 图 5.4 服务流矩阵 52 图 5.5 自治服务类基因编码52 图 5.6 服务流示例53 图 5.7 EQG 变化曲线 54 图 6.1 同一利益竞争集下的敏感信息 Price. .57 图 6.2 依赖树60 图 6.3 非敏感量依赖树61 南京航空航天大学博士学位论文 VII 图 6.4 敏感量依赖树63 图 6.5 同步智能体运行机制
