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面向用户的Web服务可靠性计算模型_图文

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第3 8卷 第 4期 
20 0 8年 7 月  

东 南 大 学 学 报 (自然 科学版 )  
J R L OF S T A T U V RST (  ̄r  cec dt n  OU NA     OU HE S   NI E I Y Na f S i eE io ) l n i

Vol38 N o 4 _   . 

J l  2 0   uy 0 8

面 向用户 的 We b服 务 可 靠 性计 算 模 型 
苏 志 勇  周  颖  李 必信 
( 南 大 学 计 算 机 科 学 与工 程 学 院 , 京 2 19  东 南 1  ) 18

摘要 : 于 S 基 OA, 用 户的角度 分 析 并计算 We 务 及 其 应 用 的 可 靠性. 先 采 用 一种 扩 展 的  从 b服 首 U I 型 收集可 靠 性 相 关 数 据 , 算 基 本 服 务 的 可 靠 性 、 移 失 效 率 和 转 移 概 率. 后 基 于  DD 模 计 转 然 BE P L文档 构造 组合服 务 的结 构 图, 定义 其 结构属 性 , 转 移 失效 率作 为基 本服 务 可 靠性 的加权  将 系数 , 出各 种 结构 的组 合服 务 的可 靠性计 算公 式. 后在 此基 础上设 计 可 靠性预 测 的递 归算 法  给 最

用于计算 We b应用的可靠性. 实验结果表 明: 基于结构图的方法具有简便性和易处理性.   关键 词 :面 向用 户;可靠性 ;结构 属性  中图分 类号 : P 1 .  文献标 识码 :A T 3 15   文章编 号 :10 0 0 ( 0 8 0 -6 5 6 0 1— 5 5 2 0 ) 40 0 -   0

Us r o in e   e   e v c s r la i t   o p tn   o e  e - r e t d W b s r i e   ei b l y c m u i g m d l i
S   io g u Zh y n   Zh u Yi g o   n   LiBi i     xn
( co l f o ue c neadE gneig otesUnvri ,N nig2 19, hn ) Sh o    mp t S i c n  n ier ,S u at iesy aj  1  oC r e n h   t n 18 C ia 

Ab t a t sr c :An a r c  si to c d t   nay e a d c   pp oa h i n r du e  o a l z   n   omp t her l b l y o   e  e vie   s d o   u e t  e i ii   fW b s r c sba e   n a t

s rie oine   rhtcu e( OA)fo teu e’  es e t e tt t a  aao   l bly aef s e c — r td ac i tr S v e e r m    srSp rp ci .Sai il d t  f ei it    rt h v sc r a i r i  

c l c dui    xe dd u iesl ec pin i o ey ad i e rt n( DI ol t  s ga e tn e  nv ra d sr t ,ds vr n  n ga o UD )mo e,te  ee n n   i o c t i d l hn
h   eibi t r nst n— r b bi y a   n i n—alr   ae o   a i s r c s a   o u e   a e   t e r la l y,ta i o p o a lt   d ta sto f iu e r t  f b sc e ie   e c mp t d b s d i i i n r i v r
on te e daa A   n   fsr c u e c a ti  o tu t d f r c m p i   e ie   a e   n t e b sn s    s  t. h ki d o  tu t r   h r S c nsr ce   o   o ost s r c s b s d o  h   u i e s e v

po es xc t nl g ae( P L)d c met aigt sinfi r  t a  ew ihe o f — rcs  eui   n ug B E e o a o u n.T kn   a io — l er e s h  eg t c ef  r n t au a   t d i
ce t  fr la l y,t e r l b l y f r le ofs v r lc i n so  e ibii t h  e i ii  o mu a    e e a  ompo i   e ie   e o an d.Fi al a t st s r c s a   bti e e v r n y,a r — l  e  c sv   l o t r u ie ag r hm S b itt   vau t   e r la lt  fW e   e ie a p ia in. Th   x e me t  e  i i  u l o e l ae t  e ibi y o   b s r c   p lc t   h i v o ee p r i na r— l

s i   h w h t h   t cu e c a tb s d a p o c   Ssmp e a d t ca l . u t s o t a   e s u t r  h r— a e   p r a h i i l    a t b e  s t r   n r
Ke   y wor :u e — re a i ds s ro ntt i on:r la iiy:sr c r  h r  e ib lt tu t e c a t u

面 向服务 的分 布 式 计 算模 式 能 够方 便 地 实 现  Itre 上跨平 台 、 言独 立 、 散耦 合 的异 构 应 用  nen t 语 松
之 间的集 成.目前 面 向服 务 的体 系 结 构 ( OA) S 已 

服务 组件 : 本 We 基 b服务 ( 简称 基 本 服 务 ) 和组 合 
We 务 ( b服 简称 组 合 服 务 ) 基 本 服 务 是指 由服 务  . 提 供 者所 提供 的服 务体 , 不 可再 分 的单 元 ; 合  是 组 服务 是 由多 个基 本 服务 按 照一 定 的逻 辑 结构 关 系  进 行 组合 而得 到 的新 的服务 . 本服 务所 对应 的功  基 能称 为基 本功 能 , 应 地 , 合 服 务 所 对应 的功 能  相 组

成 为主流 的 商业 应 用 软 件 架 构 . OA 由一 组 服 务  S
组成 , 这些 服务 是 松 散耦 合 的 , 消息 传 递 的方 式  以 进行 通 信 . 为典 型 的 S 的 应 用 实 例 , b服  作 OA We

务是 一 种 自包 含 、 自描 述 、 块 化 的程 序 . 采 用  模 它
X ML( 可扩展 标记 语 言 ) 述数 据 , 过 S P 通  描 通 OA (

称 为组合 功 能. 常为 了满 足用 户 大粒度 的功 能需  通 求 , 要将 多 个 we 需 b服务 进行 组 合 , 时还需 要 保  同 证 满 足用 户 的可 靠 性 、 全 性 和 性 能 等 服 务 质 量  安 ( o ) 求. Q S要 但是 , 由于这 些 We b服务 由不 同 的服  务 提 供者提 供 , 有 在 物 理 上分 布 、 具 运行 平 台不 同 
等一 系列 特征 , 且 在 实 际 中 , 对某 个功 能 需求  并 针

信) WS L 描述 ) U D ( 、 D ( 、 D I 发现 ) WSB E ¨ 和 。PL J   ( 流程 ) 开放协 议 和标 准 , 供 统 一 的服 务 注 册 、 等 提   发现 、 绑定 及集成 调 用机 制.   在实 际的 商 务 应 用 中 , 在 2种 类 型 的 We   存 b

收稿 日期 : 0 8 12 . 作者简介 :苏志 勇(9 2 ) 男,硕士生 ;李必信( 系人) 男 , 20 - -2  0 1 8一 , 联 , 博士 ,教授 , 士生导师 ,b .i e .d .a 博 x 1 u e u c. @s  
基 金 项 目 : 苏省 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( 20 5 3 国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( 0 7 15 6 4 36 、 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划  江 BK 0 7 1 )、 6 7 3 0 ,0 70 5) 国

(6 8 3计划) 资助项 目(0 7 A0 Z 4 )、 20 A 1 1 1 教育部新世 纪优 秀人 才支持计划 资助项 目( E -60 6 . NC T 0 -46)  

引文格式 : 苏志勇, 周颖 , 李必信. 面向用 户的 We 服务可靠性计算模型 [] 东 南大学 学报 : 然科学版 ,08 3 ( ) 6 5 6 0 b J. 自 20 , 4 : — 1 . 8 0  

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东南 大学学报 (自然科 学版 )   的可 供选择 服 务 有很 多 , 得 We 使 b服务 应 用 的 服  务 质量控 制更加 复杂 .   以一个 实 际 We b服 务应 用 的场 景 为 例  : 某  公 司需要 将英 文报告 自动 翻译 成 其他语 言. 先用  首
户及其 自动代 理 搜 索 合适 的 We b服 务 组 合 , 后  然

第3 8卷 

We 务 的功 能 约 束 信 息 和非 功 能属 性 信 息 , b服 而 
这些 信息 由服务 提供 者提供 . 但是 服务提供 者所 提 

供 的可靠性 信 息并不 为用户 所认 同 , 因此 需要 中立 
的第三方 提供 附加 的可靠 性 数 据. S A 下 , - 在 O UD  
DI 注册 中心 作 为 中立 的第 三 方 , 多 地关 注 于基  更

通过协 商集成 We 务 , 用户执 行 , b服 供 以完成英 文 
报告 的 自动翻 译 功 能. 该场 景展 示 了 We b服 务 的  调用 和运行 流程. 在该 场 景 中 , 户及 其 自动 代理  用 ( rk r 只 了解 直 接 控 制 依 赖 的 We bo e ) b服 务 , 其  对 他 We b服务 并 不 了解 . 然 用 户 可通 过 B E 文  虽 PL 档 了 解 We b服 务 应 用 的 组 成 结 构 信 息 , 是 对  但

于功 能约束 的服务 发现 问题 , 没有 为用户提 供足  并

够 的非功 能信 息 , 比如 We 务 服 务 执行 失 效 信  b服
息. 因此 , 文对 UD I 型进 行扩 展 , 其可 以收  本 D 模 使

集用来 分析 We 务 可靠 性 的信 息 , 面 向用 户  b服 为
的 We b服务 的可靠性 模 型提供 必要 的数据来 源.   扩展后 的 UD I 型有 2个 主要功 能 : 强 的  D 模 增 日志 功 能 , 据 收 集 、 计 分 析 和 处 理 功 能 . b 数 统 We  服务 的调用 日志 与 网页 的访 问 日志类 似 , UD I 由 D  注册 中心 的服务 器收集 数据 , 这些 数据 主要记 录了  We b服务 的调用 、 和 失效 信息 . b服务 的 执  转移 We

We b应用 的可靠 性 控 制 来 说 , 些 信 息 并非 完 整  这
的.  

因此 , 靠 性 是 We 可 b应 用 非 常 重 要 的度 量.  

We b应用 的执行 过程 是 Mak v过 程模 型  , 以  ro 可

基 于 Ma o r v过 程 理 论 来 建 模 . 传 统 的 基 于  k 而 Makv的可 靠性 模 型  主要 是 对模 块 或 构 件 以  ro
及 它们 之间 的转 移进行 建模 , 但是 转移矩 阵通 常都  是 稀疏 矩阵 , 用 效率 不 高 , 且 并未 考 虑 到模 块  应 而 或构件 之 间转移 的失 效率 .  

行及 功 能转 移 信 息将 被 反馈 给 UD I 册 中心 的  D 注
服务 器 , 人 日志文 件. 并记 通过 分 析 We 务 的 日 b服   志文件 , 提取 一些 与可 靠性 相关 的数 据 , 如 We  例 b

服 务调 用数据 和执行 失效 数据 , 后对 可靠性 相关  然
数 据进 行统计 分 析 和处 理. 先 , b服 务 在 执 行  首 We 过程 中会 出现 失效 的情况 , 因此 需要对 收集 的调 用  执行 相关 数 据进 行 统 计 分 析 和处 理 . b服 务 执  We 行 完之 后 , 转移 到其他 服务 的过程 中也会 出现转  在 移失 效 , 此 需 要 统 计 服 务 转 移 相 关 的数 据 . 因 在  We b服务应 用 中 , 某个 We 务执行 完毕 后 , 常  b服 通 以一 定 的概 率继 续 执 行 其 他 服 务 , 么 需 要统 计  那

目前 We 务 的可 靠 性 研 究处 于起 步 阶段 . b服   文献 [ ] 出 了对 相 同功 能 的原 子 服 务进 行 群 测  7提
试, 计算 这些 原子 服 务 的可 靠性 , 并使 用 多 数票 决 
的方法 选 出参 与执 行 的原 子服务 , 然后 基 于场景 和 

体 系结 构 的方法计 算 系统 的可靠 性 . 它需 要满 足  但

用户需 求 的所有 服务都 必须集 成到 WeSrr这 种  bt , a 集成 方式 代 价 甚 高 , 且 实 际 上 不 可行 . 献 [ , 而 文 3  8 提 出面 向服务 的 基 于体 系结 构 的可 靠性 分 析 方  ]
法 , 出了一种体 系结 构 以实 现 可 靠性 预 测 , 提 同时  支 持服务 提供 者在组 合过程 中的 自治性 . 但它 只处 
理 了 2种结 构 , 未考 虑到 We 并 b服务 的多 种结构 .   为此 , 文 提 出 一种 面 向用 户 的 We 本 b服 务 可 

We 务之 间 的 转 移 次数 来 计 算 转 移 概 率. 是  b服 但
在 We b服务 应用 中 , 足某 个 功 能 的 可供 选 择 服  满 务有 许 多 , 各个 服 务 的转 移 概率 可 能 各 不相 同 , 因  此从 单个 服务 的角度统 计 We 务之 间 的转 移相  b服 关 数据是 不 精 确 的. 果 将 具 有 相 同功 能 的 We   如 b
服 务 的转 移相 关数据进 行综 合统 计分析 和处 理 , 则 

靠性 模 型 , We 在 b应用 实 际运 行 之 前对 其 可 靠 性  进 行 预 测 , 根 据 用 户 对 系 统 的可 靠 性 要 求 , 并 对 

可 以提 高转移 概率计 算 的精 确性 . 文把这种 具有  本 相 同功 能 的 We b服务 作 为整体来 统计 转 移相 关数  据 的方 式 , 为 We 称 b服务 的功 能转移 .   下 面根据 We 务调用执 行相 关数 据 直接计  b服

We 应用的结构进行调整 , 而对系统 的可靠性  b 从 进行控 制. 文将 其体 系结 构 中的数据 信息 与结构  本 信息相 分离 , 并将 转移失效 率 加权到 服务 的可靠性  值 , 替转移 到失 效状 态的情 况 , 高 了应 用效 率 , 代 提  
也可 以处理更 多结 构类 型的组 合服 务. 最后 还采 用 

算可靠 性 . 于 Itre 环 境 存 在 很 多 不 确 定 因  由 nent
素 , 管需 要调 用的某个 服务 的实体 在某 个时段存  尽 在 于某 个服 务器 上 , 很 可 能 不 能访 问 , 以计 算  但 所 We b服务 的可靠 性 必 须 要 考 虑 调 用 失 效 率. 设  假 在某 个 时段 中 t=t  >0, b服务 W在 t 时   一t We   刻 已累计 调用 c 次 , 中有 n次 调用 执行 失效 ,   其 在 
t 时刻 累计调用 c 次 , 中有 k次调 用 执行 失效 ,     其  

了冗余 服务 方案 的思想 改进 系统 可靠性 , 提 出基  并
于优先 级 的置换模 式 .  

1 基 本 服 务 的 可 靠 性 
从用 户 的角 度 预 测 We b服 务 的可 靠 性 , 要  需 收集一些 客观 的与 可靠 性相 关 的数据 . 而在现 有 的  情况 下 , DDI的 元 数 据 体 系 t d l 中包 含 了  U Mo e  

则 We b服务 W在 t 时段 的调用 失效 率 为 

F)矗   (= w

( 1 )  

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苏志 勇 , : 向用 户的 We 务 可 靠性 计 算模 型  等 面 b服
T ( F W) =   () 5 

这样 , b服 务 W在 f We 时段 的调 用 成 功率 ( 之 为  称
We b服务 的调 用可 靠性 )为 
( ) =1一F w) =1一 w (  
L n — L 

』, 一 』 , l  

() 2 

2 2 结构 图和结 构属 性  . 要对 组合 服务 进行 可 靠性 分析 和建模 , 就要 获  取组 合服 务 的 内部 结 构 关 系. 即本 文 在 S A 架 构  O 之下 , 主要 关 注 的是 分 析基 于 B E P L协议 描 述 的业  务流 程 中包 含 的 各 种 活 动 . WSB E 从 . P L规 范 得  知 , P L 文 档 中一 般 包 含 8种 原 子 类 型 的 活 动  BE
(eev ,r l , n o e as n t o , xt wa , rcie e y iv k , si , h w e i, i  p g r t

在 实 际计 算 中采 用 最 新 的 调用 执 行数 据 计 算  调用 的失 效率 和成 功率 , 以便 进 一 步 确 定 We b服  务 的可靠 性. 是 , 但 这种 计 算 可 靠 性 的方 式 存 在 明  显 的不足 , 因为如 果 W e b服 务 从 来 没 有 被 调 用 过  或者 调用 次数不 多 , 则根 据式 ( )并 不能 得 到 真实  2

的调用 成 功率 , 而 也 得 不 到 真 实 的 调 用 可 靠 性  从 值, 因此需 要对 式 ( ) 行修 正 . 设 把 We 务  2 进 假 b服
W在 UDD 的 t d l I Mo e 中注册 的可 靠性 属性 值  作 

e t)和 8种 结 构 类 型 的 活 动 ( e u n e f mpy sq e c ,i,  
pc , o i f w,w i , e et ni, oE c ,So e . kl hl rp aU t fr ah Cp ) 为  e l

了便 于后 面 的算 法 处 理 , 文 把 每 种 活 动 与 服 务  本

为初 始值 , 以按 照 式 ( )进 行修 正 : 可 3  

( 基本 服务 或 组 合 服 务 ) 应 起 来 , 者 说 把 活 动  对 或
映射 为服 务 , 用某 种结 构 图来 表示组 合服 务 的结  并
构关 系.  
() 3 

( w )  

( 卜蠢 ) +  
r  _

WS B E . P L依 赖 于 以下基 于 X ML的规范 : . WS 
DL 1 1   . ,XM L S h ma 1 0,XP t  .   ce  . ah 1 0和 WS Ad  - -
d e sn r s i g…

式中,  (<  )和 C 为 正 整数 ;    
L n 1 - L “   

为R  的加 



因此 , . P L规 范是 基 于 XML 的 , WSB E  

权次数 , 随着 We b调用执 行 次数  的增 加 , 不   

活动及 活 动之 间 的关 系呈 现 出嵌 套 和层 次 结 构 的  形 式 . 个 基于 We 一 b服 务 的应 用 系 统 可 以 看 作 是 


变, 那么  所 占的比重降低 , 调用可靠性所 占比重  增加. ( )不 仅考 虑 了服务 开发 者 给的该 服 务 的  式 3
可靠性 , 同时考虑 了该 服务 被调 用使 用 时所体 现 出 
来 的可靠性 , 以真 实 地 反应 了基 本 We 所 b服 务 的  可靠性 .  

个组 合服 务 , 然后 对其 进行 层 次分析 和子 服务 分 

解 , 到一 系列 其 他 的小 的组 合 服 务 或 基 本服 务 . 得  
其 中 , 个 结构 化 活 动 可 映射 为 组 合 服 务 , 一 个  一 而 基 本活 动可 能对应 一 个基 本服 务 . 了描述 这些服  为 务 的结 构关 系 , 文 引 入 一 种 称 之 为 结 构 图 的模  本 型; 同时 , 了便 于后 面 的算法 处理 , 为每种 服务  为 还 定 义 了 2个 结构 属 性 : 的 内部 组 成结 构 s u t e W t c r  r u 及其 组 成 元 素 , 子服 务 sbevc s 基 本 服 务 的  即 u sri . e

2 组 合 服 务 的 可 靠性   
在 现有 的 S OA下 , SB E W . P L作 为服 务组 合 的  典 型描 述语 言 , 有 服 务 之 间 交 互 的结 构 化 信 息. 具  

本文在 B E P L文档 的基础上 , 提取结构化信息 , 构  造 结构 图 , 以结 构属性 表 示 , 并 进而 根据结 构 属性 、   基 本服 务 的可靠 性及 其 功 能 转 移 概 率来 计 算组 合 
服 务 的可靠性 .   2 1 转移 失效 率 问题  .  BE P L流程 在执 行过 程 中 , 从 一 个 服 务 的执  会 行 转移 到另 一个 服 务 的 执行 , We 而 b服 务 的分 布  特性 使得 服务 之 问 的这 种 转 移 的失 效率 在 可 靠 性  预测 中也起着 关键 作用  ] 因此 必 须 考虑 We l, o b服 

sutr t cue定义 为 bs , 服 务 为 空. 组 合 服 务 的  r ai 子 c 而
s u tr t cue需要 根 据 其各 自的结 构 特 征来 定 义 , r 其相  应 的子 服务 也有 相应 的规 定 .  

下 面将 给 出活 动 转 换 为 We 务 的方 法 , b服 并 
给 出 We 务 的 s u tr 子服 务 之 间 的语 法关  b服 t c e与 r u
系.  

首先 对 WSB E 中 的 8个 原 子 类 型 的活 动  -P L 进行 分 析 . sin用 新 的数 据 来 更 新 变 量 的 值 , as g 即 
更新 容 器 内 容 ; mp ,wa , ho 和 e i是 进 行  e t y i t w t r xt

务 之间转 移失 效 率 . 假设  指转 移 次数 , We  而 b
服 务在 总共  次 转移 中有 m 次 转移 失 效 , 则其 转 

业务 流程 处理 的 活动 . 5个原 子类 型 的活动 既没  这 有结 构化 的特 征 , 也没 有 We 务 与之 相 对应 , b服 因 

移失 效率 为 
T( F w) = m   
1  

此不 予考 虑 .eev rcie活动 和 rpy活 动组 合 为 一 个  el
() 4 

流程 , 成 了在 WS 构 DL接 口类 型 ( oty e 上 的  pr p ) T

请 求 一响 应 操 作 , We 把 b服 务 提 供 给 它 的 伙 伴 
( ate ) 此处 的 We 务 即为 由服 务 提 供 者所  pr r , n b服 提供 的基 本 服 务 . 因此 , rcie和 rpy活 动及  在 ee v el

与 We b服 务 的 可 靠 性 计 算 所 考 虑 的 因 素 类 

似, 采用最 新 收集 的数 据进 行 统 计 分 析 和处 理 , 设  定最 初 的转移失 效率 为 0 则对 某个 正数 z , (<m)  , 式 ( )可以修 正为  4

所 对应 服 务 的 WS L 中提 取 基 本 服 务 的 信 息 , D 在 
结 构 图 中用顶点 表 示基本 服务 , 图 1 a 所示 . 如 ()  

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()bs   a ai c

( )sih d wt   c

() o  e fw l



 

( )soe g cp 

prl l aal   e

s ra ei  l

( )f Ec  h o ah r

图 1 服 务结 构 图 

i oe活 动 主 要 是 业 务 流 程 调 用 由伙 伴 在  n k v pn ye 提 供 的单 向请 求 或请 求 一 oT p 上 响应 操 作 , 即 
iv k n o e活动对 应 于一 个 服务 的执 行需 要 调 用 外 界  服 务.n o e活动 表 明 了 We iv k b服 务 之 间 的调 用 关  系, 因此 在可靠 性预 测模 型 中应 当予 以考 虑 . i. 将 n 

为 具 有 选 择 结 构 的 组 合 服 务 , “ wt 用 s i h”和  c

“s t ” /wih 表明选择 类 型的组 合 服务 , 图 1 d 所  c 如 ()
不 .  

l f w活 动提 供 多 个 We 务 的并 发 与 同步 , o b服   在结 构 图 中 , “ o 和 “ f w” 表 示 服务 之 间  用 f w” / o 来 l l 的 同步 关 系 , 图 1 e 所示 . 如 ()   whl i e活动 支持指 定 的 We b服务 的 反 复执行 ,   直到 给 出 的 布尔 w i hl 件 不 再 满 足. eet ni e条 rp a t  U l 活动 与 w i hl e类似 , 同之处 在 于 rp a ni至 少  不 e et t U l 执行 一次 它所包 含 的活动 . 们可 以转换 为具 有循  它 环结构 的 We b服务 . 在结 构 图中 , 环箭 头 表 明循  循 环 的 We b服务结 构 , 图 1 f 所示 . 如 ()   so e活动 为包 含在其 中的活动提 供一个 执行  cp 上下 文 , 允许定 义嵌 套 活 动 , 这个 嵌 套 活 动有 与  而 自己相关 联 的故 障 处 理 程 序 和 补偿 处 理 程 序 . 因 
此 ,cp so e类 型 活 动 只 与 它 所 包 含 的 We b服 务相  关, 在结 构 图 中直 接 用 We b服 务 W表 示 so e活  cp 动 , 图 1 g 所 示. 如 ()  

yk 动映射 为 服 务 之 间 的 调用 一 回 的体 系结  oe活 返
构 风格 , 其典 型示例 如 图 1 b 所示 ( () 这里 总共 有 n   2个 调 用 ) W .  和 W 之 间 的有 向箭 头 表 明 它们   


之间 的调 用关 系 , 同时 W 在 业 务 流 程 中 的执 行要  . 先于 W , 明 W. 。表 是调 用者.   在 WSB E — P L的 7个结 构化 活 动 中 ,eu n e  sq e c , i, hl , p a ni和 序列 化 的 frah活 动 提 供  fw i r et t ee U l oE c 活动 之 间 的 一 般 顺 序 控 制 ; o 和 并 行 化 的  l fw fr ah 动则 提 供 活 动 之 间 的并 发 和 同 步控 制 ; oE c 活   pc i k提供 基 于外部 事件 的不确 定 的选 择. 构化 的  结 活 动可被 任意地 嵌套 和组合 , 一般 可 以递 归地 使用 
结构 化活 动. 结 构 化 活 动 映射 为 We 将 b服 务 中 的 

组 合服务 , 而活 动 的名称属 性也反 映 了组合服 务 的 
内部 逻辑 关系 .   首先 ,eu n e活动包 含一 个或 多个 需要 顺 序  sq ec 执 行 的 We b服 务 . 结 构 图 中, 有 向箭 头 表 示  在 用 We b服务 间的顺 序结构 关系及 We b服务 的执行 先  后 关 系 , 图 1 C 所示 . 如 ()   i活 动 和 pc f ik活动 都 是选 择 执 行类 型 的 控 制  结构, 但是 条件 判 断 的来 源 不 同 : 活 动 根 据 流 程  i f 执 行 中的 内部 选 择 条 件 来 选 择 某 个 分 支 执 行 , 而 

frah活动将 执行 所包含 的 soe活 动 Ⅳ+1 oE c cp   次 , 中 Ⅳ为 常数 . 其 将该 so e 动 转换 为 We cp 活 b服 
务 W , W 或 者并 行执行 了 Ⅳ+1次 , 者顺 序执   则   或
行 了 Ⅳ+1次 , 图 l h 所示 . 如 ()   2 3 基于 结构 图的可靠 性预测 模 型  .

在 U DI D 扩展 模型 中, 仅给 出 了基本 服务 的  不 可靠性 , 而且对 We b服务 的功 能 转 移 进 行 了统计  分 析和处 理 . b服 务 之 间 的结 构 关 系 可 以 使 用  We 它 的属性 结构 和子 服 务 来 表示 . 在此 基 础 上 , 以  可

pc i k活动则 根据 外 部 请 求 的 消息 条 件来 选 择 某 个 

分支的执行. 因此在结构图中, 将这 2种活动 映射 

对 组合服 务 的可 靠性 进行 计算 .  

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苏志 勇 , : 等 面向 用 户的 we 务 可靠性 计 算模 型  b服
fr a h结构  oE c
R 妇  = ( W。 )     R( ) “ ( 2  1)

这里 假 设 We b服 务 的转 移 失 效 看 作 是 We   b

服务所对应 的功能转移到失效功能, 从而将其与服  务之 间 的功能转 移一 致 . 本文 的可 靠性 模 型考虑 了 
We b服务转 移 的失 效率 , T ( , 么转 移 的成  即 F W)那 功率 为 1 F W) 为 了便 于计 算 , 转 移 的 成 功  一T ( . 将 率作 为 We b服 务 可 靠 性 的 加 权 系 数 , 成 新 的  形
We b服务可 靠 性 , 为 ( 即 1一T W) F( )R( . 权  W) 加

式 中 , = f aC u tr au N i l 0 neV le×sat 0 neV le n tr u tr au . C   2 4 算法 设计 与分 析  .

根据 上 面 对 基 本服 务 和 组 合服 务 可 靠性 计 算  的分 析 , 计算 法 以 自动地 计 算 We 务 系 统 的  设 b服 可 靠 性 . 算 法 由用 户 自动 代 理 实 现 : 先 分 析  该 首 We b服务 系统 的 B E P L文 档 , 其转 换 为 结 构 图 , 将   并 用结 点表 示结 构 图的 2个 结 构属 性 以利 于 算 法 
处理. 然后 把整 个 We b服 务 系 统 看 作 是 一 个 组 合 

过后不需要再考虑转 移失效 , 只考虑 We 服 务之  b 间的转 移概 率.  
在 文献 [ ]所 提 出 的各 种 体 系 结构 的 可 靠 性  4

建模的基础上 , 将其应用到各种结构的组合服务的 
可靠性计 算 , We 在 b服务 结 构属 性 的基 础 上 , 出  给

服务 , 根据组合服务的结构关系递归进行计算 .  
d u l G tei iy w ) o be eR lbl ( s    a t

各种结构的组合服务的可靠性计算公式. 下面假设  服务 W 的可靠性 为 R , 务 W 转移 到服 务  的概     服  
率为 P   护
iv k n o e结构 

{ / 输 入 We   / b服 务 的结 构 属性 的结 点 表 示 
i W .t cue! =bsc  f Ss utr ( r ai)

{ /w.a   / s f me表示服务的结 构类 型  r
c s( .t c r): ae WSsut e   r u

  / { / 组 合 服 务 的结 构 类 型 选 择 

R 。- ( 弓 1 : l  I P P)   P兀 n      



 
() 6 

soe  ( s c p : w )=G tei it( 1   eR lbly W ); a i sq e c/ o e une f w:R( S l W ):G te ait W1 eR l bly( )×Ge ei it i i t lbly R a i  ( )×… ×Ge eibly W )  W2 t l it(   ; R a i s th  ( s wi : w )=P ×GeR l bly W )+P c l t ea it( 1 i i 2×G tei it eR lbly a i  ( )+… +P W2  xGe ei it(     t lbly W ); R a i w i : ( )=( P)×Ge ei it( / 1一P×G tei hl   ws e 1一 t lbly w) ( R a i eR l  — ait( )  bly w) ; i iv k : ( s n oe  w )=P3×G tei it( 1 / ( l eR lbly W ) ( 1一P2× Ge e  a i 1 t — R lbly W )×P 1 i it( 2 a i 2)× … ×( 1一P (一)× Ge ei it w(—)  I 1   t lbl R a i y( n 1 )
×P( n



式 中,  : P。  

H (一 vP) 1P 1    
,有 约 束 条 件 

∑ Fw)F )  (( ,(    )

∑P 1 u= .  
sq e c e u n e结构 

11 ; ))  ;  

frah  ( s oE c : w )=( eR l bly W1 ) G te ait( )  i i

}  
rt1  ( )  ea] ws : l
{  

R 。 =HRw) 。    (   
有 n个顺 序执 行 的 We b服务.  
s i h 构  wt 结 c

() 7  

es e r  ( )×( 一r w ) ; l rtn e u ws 1 ( s ) 

/ 如果是基 本服务 , 直接返 回可靠 性  / 则
}  

R =∑P (    i w) R  
式 中, : P  

() 8  

3 实例 分 析   
为 了说 明本文 所提 出 的面 向用 户 的 We 务  b服

,有 约 束 条 件 

可靠性 模 型 , 面 将 用 例 子 来 说 明模 型 的处 理 细  下 节 . 2演 示 了在线 商 品的 购买 和 支付 , We 图 以 b服  务 结构 图的形式 表 示 . 首先在 许 多 网上 商店 中选 择 
某 个 商店 , 然后 输 人 用 户 名及 密码 登 录. 下 来 就  接

∑ Fw)Fw )  ((。,(   )
P  : 1  .
’ 

l f w结构  o

可 以查 询 所需要 的 商 品 , 到一 系 列 商 品 目录 , 得 用 

R    =兀 R ) 。 (  
wi hl e结构 

() 9  

户选 择所 感 兴 趣 的 商 品 , 以 将 其 放 人 临 时存 储  可

区. 时可 以重新 发起 商 品查 询 和 选 择 的过 程 . 这 在 

Rh we=( i f 1一P R y P ) = )  ( R。    
。  ̄

(。  1)

所有商品选择完毕后 , 列出商品列 表. 下一步有 2   个并 发 的过 程 : 个 是定 单 列 表 , 一 将核 对 商 品 是 否  在 库存 中 , 如果 没 有 库存 则 调 货 ; 另一 个 并 发 过程  先计算消费额 , 然后进行信用卡支付, 在支付时, 需  要银行在线支付的服务. 当并发的 2 个过程执行完  毕后 , 生 成含 有 商 品 清单 、 货 时 间 等信 息 的订  将 送 单 明细 . 最后 ,根据用 户 要求选 择 邮寄或 快递公 司 

式中, P为重 复 的 We b服务 执行 结束 后继 续循 环 的 
概率.  

soe cp 结构 
R 。 =R 。  。   ( 1  1)

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60 1 

东南 大学 学报 (自然科 学版 )  

第3 8卷 

银 行 在 

线支付 





__ 

___- 







一 一



一 一









- …

一 -







一 一

一 一



一 一

一 J 

图 2 一 个 在 线 商 品 购 买 的 we 务 系统   b服

的送 货方 式 , 而完成 了一次 在线 商品购 买流程 . 从   将每个 基 本 We b服 务用 符 号 标 记 ( 图 2 , 见 )  总共 有 1 基 本服 务 . 服 务之 问的 结 构关 系 进  2个 对 行分 析 , 一些 服务进 行组合 形 成新 的 We 将 b服 务 ,   并用 符 号标记 , 同时标 明结 构的类 型.  

参考文献 ( eee cs  R frne )
[ ] Jra  1 od nD,E d m nJ v e o  .We e i sb s espoes bsr c   ui s rcs ve n     eeui  ag ae vri  , E / L] ( 0 7 3一 xct n l ug  es n 20[ B O . 20 4   o n o 4

I ) 20 - — .ht:/ o s o s —pn og ws— 1 [ 0 80 1 4 7] t / dc. ai oe . r/ b p s  
pl . e/2 0/ws pe— 2. ht 1 b lv 0. m .  

在 U DI 展模 型 中提 取 统 计 信 息计 算 基 本  D 扩
服 务的 可靠性 值及转 移失效 率 , 而服务之 问 的结 构 

[ ] Go   2 l N,K ih C,Mo a  d ng t   h n A,e a.Unes n ig t1   dr adn  t sri —r ne ot r[ ] E E Sf ae 2 0 ,1 e c o e t sf e J .I E  ot r, 04 2  v e i d wa w
( :7 2) l一7 . 7 

信 息 以结 点 的形 式表示 , 在此 基 础上 , 应用 We b服  务可靠 性算法 即可得 到 We b服务 系统 的可靠性 .  
由于 目前 没有相 关 的标准测试 数据 , 文采用  本 Ma a t b随机 生 成 模 拟 数 据 , l 主要 有 每 个 基 本 服 务  功能 的 2 0个候 选 We b服务 可 靠 性 数 据 和 1个 转  移 失效 率数据 . 面 通过 模 拟 实验 , 本 文 的 可靠  下 对

[ ] G as V, aeaS e ait pei i  o e i — 3 rsi P tl  .R lbly rd t n frsr c     l i i  co v e o et   o p t g evrn ns[ ] IE   t nt i e r n d c m ui   ni met J . E E I e e n o n r  
C m ui , 0 6 1 ( ) 4 4 . o p t g 20 ,0 3 : 3— 9  n 1    l ag W  ,P nD,C e  H.A ci cue ae  4  W n  L a  hn M  rht tr— sd e b

sf a  e ait mo e n J .J un lo yt s ot r rlbly w e i i  dl g[ ] o ra f Ss m   i   e
a dSf ae 20 , 9 2 : 3 一l6 n  ot r , 0 6 7 ( ) l2 4 . w   [ ] C en    .A ue—r ne o wa   lblymoe 5 h ugR C   sr i tdsf r r i it oe t e e a i   dl  

性模 型进行评 价 .  
We b服务 的选 择 按 照 一 定 的服 务 质 量 标 准 ,   所 选定 服务 的可靠 性 不 一定 是 本 实 验 中可 靠性 最 

[ ] I E  Tasci s n otae E gnei , J . E E rnat n o Sf r  n i r g  o w e n
l8 9 0,6 2): 1 ( 1 8—1 5  2.

[ ]WagW  , a gM  6 n   L T n   H.U e—r n drl blymoe— sr i t   i it dl o e e ea i    i   r   bss m[ / Po ednso  e1t I— n f   We yt C]/ rce i  ft  4h n  go a e g h  
t n t n l y p s m o otaeR l blyE gne— e ai a  m oi  nSfw r ei it n i r r o S u a i  e  
ig.De v r n n e ,CO ,US , 0 3: 9 A 2 o 2 3—3 6  0 .

高的 , 因此本 实验 首 先 在 2 候 选 服务 中随 机选  0个
择 一个 服务 参与 系统 的组合 . 构 属性 以结 点 的形  结

式表示 . 可靠性 相关数 据 和系统结 构 已知 的情 况  在 下 , 以使用 We 务 可 靠 性 预 测算 法 计 算 整个  可 b服
We b服务 系统 的可 靠性 . 本 实验 中 , 在 通过 程 序运 

[ ]T a T, h gD, h nY, t 1  ot r  lbly 7 s   Z a   C e  e a.A sf er i it i n   wa e a i 
mo e  rW e  e ie 『 / 8hI   d lf   b sr c s C1 / t A o v Itrain l ne t a  n o

C neec  nSfw r E gn ei   n  p lain. ofrneo  otae n ier g adA pi t s   n c o  
Ca b i ge,M A ,USA , oo m rd 2 4: 1 4 ~ 1   4 49.

行所 得 We b服务 系统 的可靠性 为 R= .6 . 0747 

[ ]Grs  Mi n oaR r cicueb sdQ Spei  8 as V, r dl .A h et —ae  o  rdc i a   t r —
t nfrsrie r ne o uig E / L] ( 04  i  o e c—i tdcmp t [ B O . 2 0 一 o v oe n l 一0 20 - .7] h p/ W W. e u i ma.t  0l )[ 0 70 1 . t :/ W c . n o 2 i 4 t r /
g s qo /Gr s i p f  a s. d .

4 结 论   
本 文针对基 于 S A 的 We O b服务 应用 , 出 了  提 面 向用户 的 We b服务 可靠性计 算 模型 和改 进 系统 

[ ]Aba o i   , cmae  ,Z so k D.D at  9 rm wc W Kaz r M z k yk wsi   ul i y i  bsri s ea it[ / P oedn s fIt n — nwe  v c   lbly C]/ rcei     e a  e e ri i g on r
t n l o frn eo   t e a d We   p l ain n   i   n e c  nI e t n   bA p i t s d o C e a n r   n c o a
&   ie .Gu d l p ,2 0 cs a eo e 0 6:1 5—1 5   6 6.

可靠 性 的冗余服 务方 案. 体表现 在 : 具   1 将 真实运 行 环境 的历 史 数 据 与原 始 可靠 性  ) 属性 值相 结合 , 为计算 当前服 务 的可靠性 的基本  作
数 据.  

[ 0 agrM  1 ]Jee   C,L de  anrH.I rvn   eQ S o    mpo igt   o   fWS h cm oio s ae  nrd n atsri s C]/ r— o p s i   sdo  e ud  e c [ / P o tn b n v e  
c e i s fteItrain l of rn eo   e t e — edn      ne t a  nee c   nN x G n g o h n o C    
e a in We   e v c s P a t e . S o l o t   r a   r t   b S rie   r ci s o c e u ,S uh Ko e ,
2 5:8 — 1 4. 00 9 9  

2从 BE ) P L文 档 提 取结 构 信 息 , 造 结 构 图 , 构   使 用结构 属性来 进行 算法 设计 和分 析.