[發明專利]一種用戶QoS需求導向的服務演化選擇策略方法及系統

在審

• 申請號: 201710964138.7
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107743073A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 楊真諦;秦江龍;李彤;林英;謝仲文;莫啟;韓煦;藏傳宇;陳長賡;王曉芳;鄭交交;鄭明;李響
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;G06N3/12
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于軟件服務技術領域，尤其涉及一種用戶QoS需求導向的服務演化選擇策略方法及系統。

背景技術

隨著互聯網的發展，以及軟件即服務(Software as a Service)模式的流行，互聯網服務在教育、商務、企業等不同的領域發揮著不可替代的作用，服務的概念深入人心。一方面，由于服務可能是以不同的方式創建、不同程序語言實現、由不同的供應商提供的，服務的請求需要根據特定的應用背景和需求進行合理的服務組合；另一方面，由于服務組件或基本服務不可能很復雜，不能滿足現代企業多樣性的應用需求，因此組合服務應運而生。

構造性和演化性是軟件的兩個基本特性。服務軟件也是如此，組合服務也具有演化性。由于SaaS軟件的“多用戶”、“按需使用”、“用戶定制”等特性和SaaS軟件以服務化的方式為用戶提供服務，決定了SaaS軟件的演化大多數情況是用戶需求驅動的，在服務演化時，應該從候選服務集中選擇出滿足用戶功能性和非功能性需求的候選服務來對組合服務進行演化。

服務質量(quality of service,QoS)是描述服務非功能性屬性的主要評價標準，同時基于QoS的服務選擇在服務組合中扮演著相當重要的角色。在互聯網中，提供相同功能的服務越來越多，但這些服務的QoS值并不相同。與此同時，用戶對服務進行演化時的服務QoS要求更為嚴格。因此，在服務演化時，根據服務的QoS屬性來選擇滿足用戶QoS需求的服務策略顯得尤為重要。

基于QoS的服務選擇是一個NP難問題，而遺傳算法可以有效地解決這類問題。直接利用傳統的遺傳算法不能夠快速、有效的解決此問題。現有技術主要從選擇方法方面進行改變。例如選擇方法有輪盤賭方法，根據個體適應度越大被選擇的概率就越大；有錦標賽選擇法，多次隨機選取較少個體比較，將獲勝的個體組成種群再進行選擇；還有隨機遍歷選擇法，只是等距離的抽取個體。但這三種方法隨機性較大，并且適合選取全局最優解，不能夠得到滿足用戶QoS約束下的最優解。

這些方案均忽視了用戶QoS需求在服務選擇中的意義，不能夠直接在候選服務層面體現用戶QoS需求，不能夠完全的按照用戶QoS需求來選擇服務，完成服務演化。

綜上所述，現有技術存在的問題是：在用戶需求驅動的演化下，現有服務選擇方法只注重快速、高效地選取全局最優解，但全局最優解不一定是滿足用戶QoS需求的解，所以達不到服務演化的根本目的——滿足用戶需求。為獲得滿足用戶QoS需求的最優解，有的方法考慮了用戶QoS需求，但只是在結果中根據用戶QoS需求進行比對，判斷是否滿足用戶QoS需求，不能夠將用戶QoS需求滲透計算個體適應度和選擇個體方法的過程中。如果能夠將用戶QoS需求引入到整個進化過程中，由用戶QoS需求來為進化導向，在計算個體適應度的時候引入用戶QoS需求，從而快速的排除不符合要求的個體，同時將滿足的個體保留到下一代，使種群朝著滿足用戶的需求方向進化，最終選擇出符合用戶QoS需求的服務。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種用戶QoS需求導向的服務演化選擇策略方法及系統。

本發明是這樣實現的，

一種用戶QoS需求導向的服務演化選擇策略方法，所述用戶QoS需求導向的服務演化選擇策略方法包括以下步驟：

步驟一，通過服務的QoS模型，將服務演化時面向QoS服務選擇的問題轉化為求解用戶QoS需求導向；利用用戶QoS需求導向的遺傳算法進行多元非線性目標函數組合優化；

步驟二，在服務演化時，以用戶QoS需求為導向，引入用戶QoS需求向量來計算個體適應度，利用用戶QoS需求淘汰不滿足用戶需求的候選服務，排除不符合要求的個體，并且跳出局部最優解，使種群朝著滿足用戶的需求方向進化，最終選擇出符合用戶QoS需求的服務組合。

進一步，所述步驟一中，遺傳算法計算適應度函數中引入用戶QoS需求向量設計適應度函數；公式為：

在計算候選服務的QoS屬性值之前，定義示性函數公式

利用示性函數表示候選服務的QoS屬性是否滿足用戶的需求，只有當候選服務的每一個QoS屬性滿足用戶QoS需求時，示性函數為1，其他情況則為0；對滿足需求的候選服務計算其加權后的QoS屬性值，再將每個候選服務的QoS屬性值按照順序、選擇和并行結構的相應計算公式計算，得到組合服務S的適應度函數值；