基于Markov過(guò)程的動(dòng)態(tài)云服務(wù)評(píng)估模型與QoS優(yōu)化方法研究.pdf

1、云計(jì)算以“一切皆為服務(wù)”的思想和形式向用戶提供虛擬化的應(yīng)用計(jì)算資源、開放的標(biāo)準(zhǔn)、可伸縮的系統(tǒng)和面向服務(wù)的架構(gòu)，使云服務(wù)提供商以靈活且實(shí)惠的方式提供可靠的、隨需應(yīng)變的服務(wù)給用戶。隨著社會(huì)的發(fā)展，單個(gè)服務(wù)已無(wú)法滿足人們對(duì)復(fù)雜功能的需求，而將若干個(gè)功能簡(jiǎn)單的服務(wù)通過(guò)一定的模型組織以實(shí)現(xiàn)更高的質(zhì)量、更復(fù)雜的功能，是云計(jì)算服務(wù)的根本特征和發(fā)展趨勢(shì)。由于服務(wù)組合是由不同組織發(fā)布、分布在Internet上、具有自治特征的軟件組件，在動(dòng)態(tài)、復(fù)雜、多變的

2、云服務(wù)組合環(huán)境下，QoS（Quality of Service）成為影響服務(wù)組合能否成功的關(guān)鍵因素之一。由于用戶對(duì)于服務(wù)的需求已經(jīng)從功能單一云服務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)類聚合云服務(wù)，如何在定性描述模型的基礎(chǔ)上考慮服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)的量化建模，如何科學(xué)地設(shè)計(jì)高質(zhì)量的云服務(wù)及動(dòng)態(tài)、高效、客觀地評(píng)估云服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量是云計(jì)算工程面臨的挑戰(zhàn)性課題。
　　在云服務(wù)計(jì)算模式下，服務(wù)的超大規(guī)模性、高復(fù)雜性、失效類型多樣性、虛擬化管理和資源動(dòng)態(tài)變化等特性，使得傳統(tǒng)的

3、服務(wù)組合評(píng)估技術(shù)難以適應(yīng)云服務(wù)的新特點(diǎn)和新需求。云服務(wù)組合的本質(zhì)是提高服務(wù)質(zhì)量QoS，也是增強(qiáng)軟件的復(fù)用率和縮短軟件研發(fā)周期一種有效的可伸縮計(jì)算模式。QoS作為評(píng)價(jià)用戶服務(wù)適合度的重要內(nèi)在屬性，反映了網(wǎng)絡(luò)在保證信息傳輸和滿足服務(wù)要求方面的能力。本文針對(duì)云服務(wù)組合中QoS存在的問(wèn)題，深入分析傳統(tǒng)的服務(wù)組合評(píng)估方法，系統(tǒng)研究了云服務(wù)組合的體系架構(gòu)、模型建立、評(píng)估優(yōu)化、驗(yàn)證方法等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建面向云用戶請(qǐng)求的服務(wù)質(zhì)量模型和相應(yīng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程，通過(guò)對(duì)

4、評(píng)估模型動(dòng)態(tài)規(guī)劃的優(yōu)化分析，提出一種改進(jìn)的優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)用戶最佳的服務(wù)組合選擇。論文的主要工作具體分為四個(gè)方面：
　　1.針對(duì)傳統(tǒng)云服務(wù)組合存在的業(yè)務(wù)邏輯與服務(wù)質(zhì)量的不確定性，以及時(shí)序、時(shí)間窗約束的限制性，基于云服務(wù)業(yè)務(wù)流程管理的特點(diǎn)，給出了BPEL流程的云服務(wù)組合實(shí)現(xiàn)框架；在隨機(jī)Petri網(wǎng)理論的基礎(chǔ)上對(duì)云服務(wù)組合生命周期QoS進(jìn)行細(xì)粒度描述，探討了BPEL流程活動(dòng)向組合云服務(wù)流程網(wǎng)模型(CCSPNet)轉(zhuǎn)換的建模方法，并以此為

5、基礎(chǔ)，提出了基于馬爾科夫過(guò)程的動(dòng)態(tài)云服務(wù)QoS評(píng)估模型。
　　2.針對(duì)云服務(wù)的具體特點(diǎn)，分析了云服務(wù)組合的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)及其意義，提出了基于馬爾科夫過(guò)程的云服務(wù)組合QoS量化評(píng)估方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)性能、可靠性、代價(jià)等多維指標(biāo)的量化求解，在此基礎(chǔ)上，提出了六維多層次動(dòng)態(tài)云服務(wù)組合QoS計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了在動(dòng)態(tài)云服務(wù)組合中按照用戶的QoS需求對(duì)組合服務(wù)中的服務(wù)類進(jìn)行選擇，將組合服務(wù)提交給用戶執(zhí)行的服務(wù)流程；針對(duì)當(dāng)前服務(wù)質(zhì)量的不足，提出了組合云

6、服務(wù)的QoS優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
　　3.針對(duì)服務(wù)組合過(guò)程中的動(dòng)態(tài)性、不穩(wěn)定性以及多種QoS屬性限制等問(wèn)題，提出一個(gè)適應(yīng)服務(wù)組合的改進(jìn)蟻群算法WJ-I-ACO算法，WJ-I-ACO算法包括局部?jī)?yōu)化算法和全局優(yōu)化算法兩部分，局部?jī)?yōu)化算法利用聚類分析的方法將服務(wù)屬性相同或相近的服務(wù)進(jìn)行類聚，減少蟻群算法的搜尋節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)算法的局部?jī)?yōu)化。全局優(yōu)化算法利用兩條路徑的動(dòng)態(tài)差分平方統(tǒng)計(jì)量將相近的路徑進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)蟻群算法的全局優(yōu)化，兩種優(yōu)化算法使WJ