[發明專利]一種基于服務拓撲的網絡系統規模可擴展性評價方法

有效

• 申請號: 201410110023.8
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103942413B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 沈軍;張旸;朱云斌
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種基于服務拓撲的網絡系統規模可擴展性評價方法，屬于計算機網絡理論技術。

背景技術

網絡體系結構的可擴展性是指網絡系統在外在和內在因素的綜合作用下不斷發展變化過程中其性能適應變化的能力。但是目前針對網絡結構可擴展性的分析方法一般都局限在各自的研究領域，沒有一種比較系統化的評價方法能夠作為不同體系結構之間通用的可擴展性評價方式。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于服務拓撲的網絡系統規模可擴展性評價方法，能夠比較系統和全面地分析網絡系統可擴展性及其相關特征，以便于解釋影響可擴展性的系統部署因素。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于服務拓撲的網絡系統規模可擴展性評價方法，利用網絡系統的形式化描述構建服務拓撲模型，設定服務拓撲的變換規則，計算變換前后服務拓撲模型的特征指標，通過分析服務拓撲的特征維持能力和特征演進能力來評價可擴展性的優劣；所述服務拓撲模型將網絡結構建模為以服務和關系為基本元素的拓撲模型；所述特征維持能力是服務拓撲在變換規則的作用下，能夠維持其結構特征的能力；所述特征演進能力是服務拓撲在變換規則的作用下，能夠改進其結構特征的能力。服務拓撲的結構特征對網絡系統的性能起著決定性的作用，它可以作為可擴展性的有效表達；服務拓撲的結構特征包括服務拓撲內核、服務拓撲度分布、服務拓撲路徑代價等。

服務S（Service）是對網絡體系結構中交互主體的抽象，它在網絡系統中完成一種或者多種計算和存儲功能；服務在網絡體系結構的描述中可以對應于網絡服務實體，也可以對應于環境實體，因為服務可以擁有不同的抽象層次，即根據不同描述，可以有不同的抽象層次；根據定義，在網絡系統中，互聯網應用軟件、路由器、p2p終端等都可以看成是不同的抽象層次上的服務。

本發明中，服務拓撲建模要求如下：記服務S={A,c}，其中：A={a₁,a₂,…,a_n}，a_i表示第i種屬性，在這里屬性是一種寬泛的定義，例如服務實例的唯一標志也是一種屬性；c表示服務類型，是網絡體系結構中根據不同的方式定義的服務類型，例如按照體系結構中服務的地位，服務可分為控制服務和功能服務，按照體系結構中服務的功能，服務可以分為應用服務、連接服務、性能服務。

關系是兩個服務之間交互關系的抽象形式，在體系結構的描述中，如果兩個服務實體之間是通過端口連接起來的，那么這兩個服務實體具有關系，例如數據的直接傳遞和服務的調用都屬于關系；其中：c₁和c₂分別表示兩個服務的服務類型；<c₁,c₂>表示兩個服務類型的約束；是關系R的規則向量，規則向量是對關系R的邏輯描述，本文的定義中，邏輯描述是可選項，它是為了與體系結構描述中的邏輯描述相對應，如果存在，則關系R是有向的，否則是無向的；r_i是對關系的第i種可選規則，例如兩種服務擁有關系，關系的類型可能是數據報文轉換規則，也可能是數據報文本身；v是關系R的權值，在圖模型中即為邊的權值；關系隨著服務抽象層次的不同而不同。

抽象出網絡體系結構的基本元素，然后根據網絡系統所包含的服務和關系，構建出服務集合S_Set和關系集合R_Set，將服務到服務的映射函數定義為f:S_Set×S_Set，將服務拓撲模型描述為T={S_set,R_Set,f}。

所述服務拓撲的變換規則設定要求如下：記服務拓撲模型在t時刻的變換規則為J(t)，其決定了服務拓撲模型在t+1時刻的狀態；變化規則J(t)必須包含服務集合的變化、關系集合的變化和服務之間映射的變化，同時必須包含服務本身屬性的變化和關系本身屬性的變化。J(t)的具體變化方式有分析的側重點決定。

所述變換前后的特征指標包括服務拓撲評價路徑代價、服務拓撲內核大小和服務拓撲度分布（熵），具體描述如下。

（1）服務拓撲評價路徑代價

兩個服務之間的路徑代價v_ij是S_i到達S_j所需要付出的代價，包含了路徑上的所有服務點的代價和關系的代價，它是兩個服務之間交互難易程度的刻畫；最小路徑代價即為S_i到達S_j所需要付出的最小代價；服務點的代價由其本身的屬性加權構成，v_ij計算公式為：