跨组织协同中基于局部 QoS 优化的 Web 服务组合方法

1. 跨组织协同中基于局部QoS优化的Web服务组合方法跨组织协同中基于局部QoS优化的Web服务组合方法 齐连永 曲阜师范大学 计算机科学学院 lianyongqi@gmail.com

2. 论文动机 随着服务计算技术的推广，Web服务以其构件高复用性、执行环境跨平台性等特征，逐渐成为目前实现B2B跨组织协同的主流解决方案。通过为业务流程中的每个任务选择一个能够执行该任务的Web服务，业务流程可以以一种Web服务组合的形式，方便快捷的得以实现。 但是，一个业务流程往往包含多个任务，且每个任务往往对应许多功能相同（或相似）的候选Web服务，因此在服务计算环境下，一个业务流程往往对应大量功能匹配的候选Web服务组合方案。 此时，业务流程执行引擎需要从所有的候选Web服务组合方案中，选择一个能够满足用户的QoS（即服务质量）约束且质量最优的方案，来具体执行该业务流程。

3. 论文动机 • 但是，当一个业务流程的候选Web服务组合方案很多时，上述求解质量最优方案的过程是一个NP-hard问题，目前的方法求解效率不高。 • 为了提高质量最优方案的求解效率，我们提出了一种基于局部QoS优化的Web服务组合方法LO-IP。

4. LO-IP方法：步骤1 • 业务流程中的每个任务，往往对应许多能够执行该任务的候选Web服务。我们首先对这许多的候选Web服务，进行QoS筛选，排除其中质量较差的Web服务，而只保留质量比较“优秀”的少数Web服务。 • 这样，经过QoS筛选，对于原先的业务流程，其候选Web服务组合方案的数量大大减少。

5. LO-IP方法：步骤2 以剩余的Web服务组合方案作为候选空间， 以Web服务组合方案的聚合效用值作为最大化目标函数，以用户的QoS约束作为约束条件，将原先的服务组合问题转化为一个MIP（混合整数规划）问题。

6. LO-IP方法：步骤3 通过求解工具LPSolve求解该MIP问题，得到一个近似QoS最优的Web服务组合方案，将其绑定到流程执行引擎，来具体执行业务流程。

7. 实验评估 • 实验数据 • 随机构造生成 • 实验工具 • LPSolve（http://lpsolve.sourceforge.net/） • 实验环境 • Inter奔腾2.00GHz处理器、 1.00GB内存 • Windows XP操作系统 • 比较方法 • Global方法 (TSE, 2004) • Hybrid方法 (WWW, 2009) • LO-IP

8. 实验项1：LO-IP方法的QoS最优性 必要性：LO-IP方法得到的解不一定是QoS最优解，而是一个近似QoS最优解，为了度量这种近似程度，我们需要评估LO-IP方法的QoS最优性。 实验结论：在满足一定条件（即参数h取较大数值，如h=10）的情况下， LO-IP方法的QoS最优性接近100%。

9. 实验项2：三种方法的时间开销比较 分别测试LO-IP方法与另外两种方法（即Global方法和Hybrid方法）的时间开销。 实验结论1：随着Web服务数量增大，LO-IP方法的时间开销变化不大；且LO-IP方法的时间开销少于另外两种方法。

10. 实验项2：三种方法的时间开销比较 实验结论2：随着任务数量的增大，三种方法的时间开销均呈现指数级的上升趋势，但是LO-IP方法的时间开销最小 。

11. 结论 • 优点 • 当满足一定条件时， LO-IP方法的时间复杂度较现有方法有所降低。 • 不足 • LO-IP方法的时间复杂度仍为指数级；尤其当一个业务流程含有较多任务时， LO-IP方法的时间开销仍然较大。

12. 致 歉 由于参加新进教师培训，无法到会场宣读论文，谨向各位老师致以我深深的歉意。 感谢CBPM组委会以及代我宣读论文的覃事刚同学，谢谢。