[發(fā)明專利]一種基于參數化模型的Web服務組合驗證方法

有效

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• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108170404B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 周宇;周世旗;周女琪
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F8/10
• 分類號: G06F8/10;G06F8/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種基于參數化模型的Web服務組合驗證方法，包括：抽象出Web服務組合過程與QoS屬性，確定QoS屬性的組成部分；分析影響QoS屬性的環(huán)境條件，并將該環(huán)境條件建模為參數化的馬爾可夫決策過程；引入限制要求約束Web服務組合過程，并將該過程建模成為帶限制要求的參數化馬爾可夫決策過程；將待驗證的QoS屬性建模成為時序邏輯公式；使用可處理參數化模型的概率模型檢測工具，驗證有窮狀態(tài)模型在動態(tài)的環(huán)境下是否滿足待驗證的QoS屬性，并得到定量驗證結果。本發(fā)明方法解決了在復雜的開放環(huán)境下，由于環(huán)境動態(tài)變化的隨機性、抽象服務之間的依賴性所導致的傳統Web服務組合驗證方法不準確的問題，并有效地緩解了驗證過程中的狀態(tài)爆炸問題。

技術領域

本發(fā)明屬于計算機軟件工程開發(fā)技術領域，特別涉及一種基于參數化模型的Web服務組合驗證方法。

背景技術

Web服務組合是將不同的具體服務組合起來以完成功能更強大的組合服務的技術。隨著Web服務技術的快速發(fā)展，功能屬性類似而服務質量(Quality of Service，即QoS)不同的具體服務數量急速增加。在此情況下，根據服務質量為用戶推薦不同的具體服務以使得整個Web服務組合的全局QoS值最優(yōu)的方法稱之為QoS感知的Web服務組合方法。另外，環(huán)境是動態(tài)變化的，當環(huán)境變化時具體服務的QoS值也會隨之變化。因此，如何在動態(tài)變化的環(huán)境中選擇服務使得全局QoS最優(yōu)，是開放環(huán)境下QoS感知的Web服務組合研究中的重要問題。

概率模型檢測技術作為一種形式化驗證方法，其目的在于使用有窮狀態(tài)模型描述給定的概率系統，使用時序邏輯公式描述待驗證的屬性，并將有窮狀態(tài)模型與時序邏輯公式作為模型檢測工具的輸入，驗證概率系統是否滿足待驗證的屬性，并給出定量結果。PRISM作為一款被廣泛使用的概率模型檢測工具，可用于分析具有概率行為和隨機性行為的系統并進行相關屬性驗證。以上將概率模型檢測技術應用于Web服務組合研究的相關方法稱為Web服務組合驗證方法。

PARAM是本方法中用到的工具，它是一款可以處理參數化模型的概率模型檢測工具，是PRISM的拓展。PARAM與PRISM的區(qū)別在于，PARAM可以處理參數化模型。所以，與PRISM一樣，PARAM是一個用來分析概率系統的工具，可以支持三種類型的模型，離散時間馬爾可夫鏈，連續(xù)時間的馬爾可夫鏈以及馬爾可夫決策過程。該工具通過自動分析建立好的參數化模型與時序邏輯公式，將得到含有多個變量的有理函數，這些變量就是在建模過程中被參數化的變量。根據定義域給定該變量的值，并帶入有理函數計算，就可求出待驗證的屬性的定量分析結果。

對于開放環(huán)境下的Web服務組合過程來說，首先，環(huán)境的動態(tài)變化將會影響不同具體服務的QoS值，從而影響到Web服務的選擇。而環(huán)境的動態(tài)變化是隨機的，使用參數化的馬爾可夫決策過程對環(huán)境的動態(tài)變化進行建模，可以真實模擬環(huán)境的動態(tài)變化，從而提高開放環(huán)境下Web服務組合驗證方法的準確性。其次，在實際的Web服務組合場景中，抽象服務之間不是相互獨立的，不同服務之間可能存在相互依賴的情況。為解決這個問題，本發(fā)明引入限制要求來約束Web服務組合過程，同時也可以緩解驗證過程中的狀態(tài)爆炸問題。最后，使環(huán)境條件的參數化馬爾可夫決策過程與Web服務組合過程的帶限制要求的參數化馬爾可夫決策過程相交互并作為PARAM一個輸入，待驗證的QoS屬性的時序邏輯公式作為另一個輸入。使用PARAM驗證，便可得到帶有變量的有理函數。給定變量的具體值后，就能得到時序邏輯公式的驗證結果，即可得到與結果相應的狀態(tài)轉換路徑，也就是最優(yōu)的Web服務組合方式。因此，使用PARAM對Web服務組合過程進行驗證，可以解決開放環(huán)境下QoS感知的Web服務組合研究中的相關問題。

之前對QoS感知的Web服務組合驗證方法的研究集中于用戶的非功能屬性的多目標性與不確定性的處理，并未考慮到環(huán)境動態(tài)變化的隨機性對Web服務組合過程的影響。同時，也很少考慮到實際情況下抽象服務之間相互依賴所帶來的Web服務組合方法不準確的問題。

發(fā)明內容