面向容错web服务组合的可靠性模型研究

As the operation of web services is instability and uncerntainly，the traditional software reliability evaluation approaches based on the software architecture do not adapt to the composite web services. And more and more fault tolerant mechanisms are applied in web services composition design, becoming an important way to ensure the reliability of web services composition.In this research, the web services composition dependency tree (WS-CDT) model is firstly studied to improve the accuracy of reliability evaluation. The reliability process model of fault-tolerant basic services, the reliability process model of fault-tolerant services connection, and the dynamic operational profiles model are carefully analyzed. Then, a fault-tolerant web services composition reliability model (FTWS-RM) is proposed which is suitable with the internet environment. The reliability of web service composition is evaluated and the sensitivity of basic services and connectors is analyzed by using the FTWS-RM. In order to validate the performance of the web services composition reliability model, a simulation program of the fault-tolerant web services composition reliability process is implemented by improving discrete events simulation approaches. This research emphasizes on solving the common issues of web services reliability modeling, and tries to offer an efficient tool for the web services reliability evaluation.

由于web服务运行的不稳定性和不确定性，传统的基于体系结构软件可靠性模型已不适用于网络环境下的web组合服务可靠性评估。与此同时，容错机制已经越来越多地应用到web服务组合设计中，成为保证实际web应用服务可靠性的重要手段。为了提高web服务组合可靠性评估的准确度，本项目从研究web服务组合关系树模型WS-CDT出发，围绕web服务组合中的容错基本服务可靠性过程模型研究、容错服务连接的可靠性过程模型研究，以及动态运行剖面模型研究，提出了一个适应于开放式网络环境、考虑容错web服务组合的可靠性模型FTWS-RM，以准确实现容错web服务组合可靠性评估、基本服务和服务连接的敏感度分析等。通过改进离散事件仿真方法，实现能够适用于容错web服务组合可靠性过程仿真程序，为验证可靠性模型的性能提供了实验依据。本项目研究着重解决web服务可靠性建模的共性问题，力争为web服务组合可靠性评估提供有效工具。

本项目研究围绕网络环境下的容错Web服务组合可靠性分析展开，主要包括：研究基于BPEL和OWL-S的Web服务组合流程描述、研究容错基本服务和服务链接可靠性过程、研究Web服务组合的动态运行剖面、研究基于仿真的容错Web服务组合可靠性分析方法等。在分析Web服务组合流程描述BPEL和OWL-S基础上，提出了一个具有控制节点和服务节点两类节点的关系树模型WS-CDT，该关系树能够较好的表示选择、并行等复杂的Web服务结构，同时使Web服务连接失效的表示变得可行。通过改进WS-CDT，在结合常用的Web容错策略和容错服务链接，提出面向容错Web服务组合的关系树模型FTWS-CDT。在实现容错基本服务可靠性模型、容错服务链接可靠性模型、Web服务组合运行剖面模型的基础上，提出了一个容错Web服务组合的可靠性模型FTWS-RM。该模型能够较好的适用于开放式网络环境下的容错Web服务组合可靠性分析。此外，通过改进离散事件仿真方法，实现了一个基于FTWS-RM的可靠性仿真分析工具，该工具不仅能够实现对于容错Web服务组合的可靠性分析结果，获取基本服务、服务链接的敏感度分析，还可以通过实现不同容错策略的Web服务组合可靠性、响应时间进行比较，帮助用户更好的完成容错Web服务组合的设计。为了验证容错Web服务组合的可靠性模型FTWS-RM的正确性，获得Web服务的实际测试数据，我们还设计并实现了一个基于云计算平台的Web服务QoS评测工具，该工具可以较好的满足用户对于Web服务可靠性的评测需求，并能够实现对于未知Web可靠性的预测。.我们已经顺利完成了对该项目中所制定的所有研究工作，达到了预期的研究成果，发表了一系列有关Web服务可靠性分析和评价方面的论文，其中在国内外重要期刊、会议上发表论文13篇，SCI检索1篇，EI检索8篇，另有两篇文章在投，申请专利1项，培养博硕、博士研究生5名。我们不仅完成了该项目所要求的研究内容，而且在此基础上进行了广泛深入的研究，为下一步工作的进一步开展打下了坚实的基础。