一种开放环境下的Web服务组合多目标验证方法技术

本发明专利技术公开一种开放环境下的Web服务组合多目标验证方法，包括：抽象出Web服务组合过程与QoS属性，并建模成为多目标马尔可夫决策过程；将影响Web服务组合过程的环境条件抽象出来，建模成为传统的马尔可夫决策过程，使之与Web服务组合模型交互，真实的模拟了在复杂的开放环境下，Web服务组合受动态的环境影响的过程；根据用户偏好，将QoS属性建模成为多目标时序逻辑公式；将以上Web服务组合模型、环境模型、多目标时序逻辑公式作为方法的输入，使用概率模型检测工具，最终得到满足用户需求的定量结果并导出相应策略。本发明专利技术方法解决了在复杂的开放环境下，由于环境的不确定性、用户需求多目标性所导致的传统Web服务组合验证方法难以直接使用的问题。

A multi target verification method for Web service composition in an open environment

The present invention discloses a kind of open environment based Web service combination target verification method, including: the abstract process and property of the QoS Web service composition, and is modeled as a multi-objective Markov decision process will affect the process of Web service composition; environmental conditions, is modeled as a Markov decision process of tradition, and make the Web service composition the model, simulate the opening in the complex environment, the process of Web service composition is influenced by the environment dynamic; according to user preferences, the QoS property is modeled as a multi-objective temporal logic formula; will be on the Web service composition model, environment model, multi-objective temporal logic formula as input method, using the probability model the detection tool, which can satisfy user needs quantitative results and deduce the corresponding strategy. The method solves the problem of traditional Web service composition verification method which is difficult to be directly used in complex open environment due to environmental uncertainty and multi-user needs.

【技术实现步骤摘要】
一种开放环境下的Web服务组合多目标验证方法
本专利技术属于计算机软件工程开发
，特别涉及一种在开放环境下的Web服务组合多目标验证方法。
技术介绍
概率模型检测技术是一种验证有限状态系统是否满足属性的形式化方法，其目的是将给定的概率系统和其待验证的属性分别用有穷状态模型和时序逻辑公式描述出来，然后采用模型检测器来判断系统模型是否满足系统属性。概率模型检测技术的一般流程是对待检验的概率系统进行建模，然后使用一种形式化的语言如时序逻辑公式来描述系统属性，最后使用相应的模型检测分析技术来判断此系统模型是否满足系统属性。由此我们可以看出概率模型检测技术一般分为三个部分：描述概率系统的建模语言，描述系统属性的时序逻辑公式和一项验证系统是否满足属性的分析技术。概率模型检测工具在检测算法的支持下会自动执行，当系统不满足待测性质时将提供反例路径。PRISM是一个用来分析概率系统的工具，可以支持三种类型的模型，离散时间马尔可夫链，连续时间的马尔可夫链以及马尔可夫决策过程。该工具通过自动分析建立好的概率系统，能够验证动态的概率系统是否满足概率计算树逻辑(PCTL)与连续随机逻辑(CSL)表示的属性。Web服务组合是将不同的独立服务组合起来以完成功能更强大的组合服务的技术。通过组合现有单一的服务来构建复杂和增值的应用，可大量减少部署时间与成本。随着Web服务技术的快速发展，功能属性类似而服务质量(QualityofService，QoS)不同的服务数量急速增加。根据服务质量为用户不同偏好选择的服务，称为QoS感知的Web服务组合。在面向服务的架构(SOA)和面向服务计算(SOC)的领域，QoS感知的Web服务组合成为了目前的研究热点。如何选择一个服务使得整个服务组合的服务质量最大化成为了服务组合研究中的关键问题。评判Web服务组合的服务质量的标准一般是用户的需求，例如服务价格、提供商声誉、可靠性等。之前人们都把工作集中在通过改进Web服务选择算法，来提高得到Web服务组合的准确性，而对基于概率模型检测技术的验证方法关注较少。同时，之前的工作也没有考虑环境的随机变化将会给Web服务组合方法带来的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种开放环境下的Web服务组合多目标验证方法，其定义了一种新的多目标马尔可夫决策过程，使用概率模型检测技术和多目标验证技术验证该过程，得到Web服务组合和定量分析结果。引入显式环境模型，使之与Web服务组合模型交互，真实模拟在开放环境下的Web服务组合过程，解决了在复杂的开放环境下，由于环境的不确定性、用户需求多目标性所导致的传统Web服务组合验证方法难以直接使用的问题。为了达成上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种开放环境下的Web服务组合多目标验证方法，包括如下步骤：(1)根据待研究对象的特点，抽象出Web服务组合过程与待验证的QoS属性；(2)根据步骤(1)中的Web服务组合过程与QoS属性，将该Web服务组合过程建模成为多目标马尔可夫决策过程；(3)根据步骤(1)中的Web服务组合过程与QoS属性，确定能够影响Web服务组合过程和QoS属性的环境条件；将该环境条件随机变化的过程抽象出来，建模成为传统的马尔可夫决策过程；该传统的马尔可夫决策过程的所有状态对应环境条件的不同状态，该马尔可夫决策过程状态之间的迁移对应环境条件的随机变化过程；建模过程中，使该步骤中的传统的马尔可夫决策过程模型与步骤(2)中的多目标马尔可夫决策过程模型交互；(4)分析用户偏好与步骤(1)中的QoS属性，并使用多目标时序逻辑公式表示；(5)步骤(2)中的多目标马尔可夫决策过程与步骤(3)中的传统的马尔可夫决策过程构成了描述概率系统的有穷状态模型；步骤(4)中的多目标时序逻辑公式表示待验证的系统属性，验证有穷状态模型是否满足待验证的系统属性，并得到其定量验证结果与对应路径，对应路径即Web服务组合方式。优选地，所述步骤(1)具体包括：(11)分析待研究对象需要完成的任务，定义一组抽象服务描述系统行为；(12)分析步骤(11)中的抽象服务，同一个抽象服务由不同的具体服务提供，将这些具体服务的集合定义为每一个抽象服务的一组具体服务；(13)根据步骤(11)与(12)中的分析结果，将待研究对象抽象成Web服务组合过程；(14)根据用户需求，抽象出待验证的QoS属性。优选地，所述步骤(2)具体包括：(21)根据步骤(12)中分析得到的具体服务建模成为多目标马尔可夫决策过程中动作的集合；(22)根据步骤(14)中的QoS属性，建立不同的奖励结构。优选地，所述步骤(2)中的多目标马尔可夫决策过程通过概率模型检测工具进行创建。优选地，所述步骤(3)中的传统的马尔可夫决策过程通过概率模型检测工具进行创建。优选地，所述步骤(4)具体包括：(41)确定用户目标的个数，其中一个QoS属性是一个目标；(42)根据用户对不同目标的偏好，将其分为两类：关键目标为用户最在意的目标；约束目标为用户次在意或者不在意的目标；(43)对步骤(42)中约束目标用时序逻辑公式表示，使用概率模型检测技术进行验证，得到约束范围；(44)把步骤(43)中得到约束范围和步骤(42)中的关键目标与约束目标整合起来进行建模，得到多目标时序逻辑公式。优选地，所述步骤(5)具体包括：采用概率模型检测技术验证有穷状态模型是否满足待验证的系统属性。本专利技术的有益效果：本专利技术引入了环境模型，使之与Web服务组合模型交互，模拟真实的环境条件的随机变化过程，解决了因环境的不确定性导致的传统Web服务组合验证方法难以直接使用的问题；然后使用多目标时序逻辑公式描述带有多目标性与不确定性的用户需求，最终通过多目标验证技术得到定量的分析结果与相应路径，提出了一种新的基于概率模型检测技术的Web服务组合方法。附图说明图1是本专利技术的框架图；图2是Web服务组合过程；图3是环境条件随机变化的过程。具体实施方式本专利技术提供一种开放环境下的Web服务组合多目标验证方法，配合图1所示，以下将以在线购物服务系统为例，对本专利技术的技术方案进行详细说明。(1)根据待研究对象的特点，抽象出具体的Web服务组合过程与待验证的QoS属性。具体包括以下步骤：(11)分析待研究对象的需完成的任务，定义一组抽象服务描述系统行为。在本实例中，在线服务系统需要完成以下几个任务：选择合适的购物平台，例如京东、淘宝；选择合适的商店，作为不同的店铺，同样的商品其价格可能并不一样，拥有的折扣也会不一样；选择支付平台，现在用的最多的就是支付宝平台和微信支付平台；选择快递，不同快递的到达时间与价格不一样。所以，该实例下，一共有4个抽象服务，被定义为AS1，AS2，AS3，AS4。(12)分析步骤(11)中的抽象服务，同一个抽象服务可以由不同的具体服务提供，这些具体服务的集合为每一个抽象服务定义一组具体服务。从步骤(11)可知，本实例中一共定义了四种抽象服务，分别是：销售平台，店铺，支付平台，快递，定义为AS1，AS2，AS3，AS4。抽象服务AS1中存在两种具体服务，分别是CS1_1，CS1_2，定义为AS1＝{CS1_1，CS1_2}。这两种具体服务表示提供了销售平台的服务，CS1_1代表淘宝，CS1_2代表京东。在抽象服务本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开放环境下的Web服务组合多目标验证方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）根据待研究对象的特点，抽象出Web 服务组合过程与待验证的QoS 属性；（2）根据步骤（1）中的Web 服务组合过程与QoS 属性，将该Web服务组合过程建模成为多目标马尔可夫决策过程；（3）根据步骤（1）中的Web服务组合过程与QoS 属性，确定能够影响Web 服务组合过程和QoS 属性的环境条件；将该环境条件随机变化的过程抽象出来，建模成为传统的马尔可夫决策过程；该传统的马尔可夫决策过程的所有状态对应环境条件的不同状态，该马尔可夫决策过程状态之间的迁移对应环境条件的随机变化过程；建模过程中，使该步骤中的传统的马尔可夫决策过程模型与步骤（2）的多目标马尔可夫决策过程模型交互；（4）分析用户偏好与步骤（1）中的QoS 属性，并使用多目标时序逻辑公式表示；（5）步骤（2）中的多目标马尔可夫决策过程与步骤（3）中的传统的马尔可夫决策过程构成了描述概率系统的有穷状态模型；步骤（4）中的多目标时序逻辑公式表示待验证的系统属性，验证有穷状态模型是否满足待验证的系统属性，并得到其定量验证结果与对应路径，对应路径即Web服务组合方式。...

【技术特征摘要】
1.一种开放环境下的Web服务组合多目标验证方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）根据待研究对象的特点，抽象出Web服务组合过程与待验证的QoS属性；（2）根据步骤（1）中的Web服务组合过程与QoS属性，将该Web服务组合过程建模成为多目标马尔可夫决策过程；（3）根据步骤（1）中的Web服务组合过程与QoS属性，确定能够影响Web服务组合过程和QoS属性的环境条件；将该环境条件随机变化的过程抽象出来，建模成为传统的马尔可夫决策过程；该传统的马尔可夫决策过程的所有状态对应环境条件的不同状态，该马尔可夫决策过程状态之间的迁移对应环境条件的随机变化过程；建模过程中，使该步骤中的传统的马尔可夫决策过程模型与步骤（2）的多目标马尔可夫决策过程模型交互；（4）分析用户偏好与步骤（1）中的QoS属性，并使用多目标时序逻辑公式表示；（5）步骤（2）中的多目标马尔可夫决策过程与步骤（3）中的传统的马尔可夫决策过程构成了描述概率系统的有穷状态模型；步骤（4）中的多目标时序逻辑公式表示待验证的系统属性，验证有穷状态模型是否满足待验证的系统属性，并得到其定量验证结果与对应路径，对应路径即Web服务组合方式。2.根据权利要求1所述的开放环境下的Web服务组合多目标验证方法，其特征在于，所述步骤（1）具体包括：（11）分析待研究对象需要完成的任务，定义一组抽象服务描述系统行为；（12）分析步骤（11）中的抽象服务，同一个抽象服务由不同的具体服务提供，将这些具体服务的集合定义为每一个抽象服务的一组具体服务；（13）根据步骤（11）与（12）中的分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宇，周女琪，魏欧，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32