(閱讀筆記)混合QoS模型感知的語義Web服務組合策略(中國科學F輯)

 楊放春, 蘇森, 李禎, 混合QoS模型感知的語義Web服務組合策略, 中國科學F輯: 資訊科學

這篇文章討論的是組合服務任務規劃已知, 候選服務已經給定的條件下, 基於QoS優選服務以得到較優解.
    (1) 介紹了QoS本體, 將QoS值的資料類型分為實數型, 區間型和語言型三類.
    (2) 提出UMC-core演算法, 這個是用來給執行計畫打分的.
    (3) 提出UMC-DH演算法, 主要是為了提高效率
本文基於工作流程模型對Web服務組合進行建模, 討論了四種原子結構: sequence, loop, choice, parallel
   
1. 將QoS值的資料類型分為3種
實數型: 比如價格
區間型: 比如回應時間
語言型: 此類型QoS值需要量化. 本文中將模糊打分映射為相應的三角模糊數(triangular fuzzy number, TFN), 包括下界, 核和上界值

本文對以下五種QoS進行了討論
(1) price: Pws+Pt, 前者是Web服務執行內容涉及到的費用, 後者是調用該Web服務需要支付的費用.
(2) availability: 這裡的可用性是平時說的"可靠性".
(3) response time: 用區間型資料來表示.
(4) reliability: 表示使用者調用Web服務後的評價, 使用者的評價是模糊的, 需要量化.
(5) reputation: WSrep, 作者之前有一篇論文討論過Web服務聲譽模型.

另, QoS屬性可分為成本型(price, response time)和效益型(availability, reliability, retputation).

 2. (S2.2)提出了混合QoS模型的綜合評估方法- UMC-Core
(1) 去模糊化
將三角模糊數去模糊化. 去模糊化之後, 僅包括實數型資料和區間型資料.
(2) 規格化(即去單位化)
使用平方和的開方作為分母
(3) 綜合評估
提出了一個優良度函數. 對每個組合執行計畫都計算出優良度, 優良度越高. 則該執行計畫越優.

整個評估方法有點小繁, 但是不難, 核心內容仍是滿足QoS約束的情況下求得效能最大化的執行計畫, 換湯不換藥.
這類的評估方法也看到過好幾種了, 對於這些方法的可用性和實際價值如何, 我是比較懷疑的, 也沒有見過對這些評估方法進行比較的資料.

3.  (S2.4) UMC-DH 演算法思路
(1) 先對每個任務的候選服務按照指標值進行排序
(2) 對與II型結構, 使用k啟發彙總演算法
對II型結構中每個任務都選出k個指標最優的服務, 然後算出每種可能的彙總方案的整體QoS指標.
如果這個II型結構包含n個任務, 那麼就有k^n中彙總方案
(3) 此步驟中將II型結構看做一個任務, 這樣整個組合方案中只包括I型結構了. 每個任務都有數個候選服務.
本文採用了"全域回溯控制演算法", 其實是很簡單的. 首先選擇每個任務中單個最優的候選服務, 算出組合服務的整體QoS,
如果QoS不滿足條件, 那麼用任務中次優的獲選服務取代, 直到選出組合服務的整體QoS.
該方法在最壞情況下要遍曆所有的任務; 而且不能保證求出的解是最優的.

(S2.3)工作流程拆分策略
分為兩類結構
I型: S結構, L結構(利用曆史資料可以平攤迴圈結構, 化簡成S結構), C結構(採用Zeng的論文中的方法, 對於包含C型結構的模型拆分為多個Execution Path)
    這類結構QoS彙總時操作有求和, 求積和平均
II型: P結構
  這類結構QoS彙總時操作有求和, 求積, 平均和max, 其中max運算元比較特殊, 使得不能從局部最優解匯出整體最優解.

4. 相關工作
將語義web服務組合過程分為3個階段
(1) 任務規劃 - 基於工作流程技術產生組合服務的執行路徑
    QoS-aware middleware for web services composition.
    胡春華, 吳敏, 劉國平, 等. 一種基於業務產生圖的Web 服務工作流程構造方法. 軟體學報, 2007
    Dong J, Sun, Y T, Yang S, et al. Dynamic web service composition based on OWL-S. Sci China Ser F-Inf Sci,
2006, 49(6): 843―863
(2) 服務發現 - 通過語義匹配的方法為執行路徑中的每個任務找到滿足功能性需求的服務執行個體
    Sycara K, Paolucci M, Ankolekar A, et al. Automated discovery, interaction and composition of semantic web
services. J Web Semant, 2003,
(3) QoS感知的服務選擇過程
    (3.1) QoS計算 (存在沒有完全考慮演算法執行效率的問題)
        "QoS computation and policing in dynamic web service selection"
    -->"Synthetical evaluation of multiple qualities for service selection(ICSOC06)"(基於WSMO)
    (3.2) 數學規劃(隨著問題規模增加, 演算法效率大幅度下降)
    "QoS-aware middleware for web services composition"
    (3.3) 啟發學習法演算法
    
5. (其他)
(1) (S2.4) 提到了服務之間的QoS存在關聯的情形, 在這種情況下, QoS彙總後的總體值不能用簡單的相加相乘等方法得到.
不過本文沒有深入討論這方面.
(2) 文中沒有明說, 不過本文的UMC-DH演算法是應用於一個Execution Path, 如果組合中含有條件分支(即包括多條Execution Path), 需要對每一條Execution Path求解, 然後再進一步處理以得到組合的解..

6. 暫時沒有讀實驗驗證部分.