CN103825908A - 一种支持QoS的服务注册系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于互联网服务技术领域，涉及一种支持QoS的服务注册系统，信用信息管理与服务调度模块为服务注册系统实时提供服务组件最新的信用记录数据，并根据系统中任务的执行结果对服务提供者的信用记录进行实时的调整；信用记录数据库用于记录所有服务提供者当前和最近一段时间内的信用记录；服务关系数据库记录任务调用服务组件的多种服务映射关系；信用管理与服务调度模块由服务注册子模块、信用记录值调整子模块、任务提交与服务调度子模块和服务预留与服务备份子模块四个子模块电信息组合构成；其整体系统结构简单，运行可靠，应用环境友好，应用范围广泛。

Description

一种支持QoS的服务注册系统

技术领域：

本发明属于互联网服务技术领域，涉及一种面向服务计算系统的Web服务技术，特别是一种支持服务质量（QoS）的服务注册系统。

背景技术：

统一描述、发现和集成（UDDI）技术是由IBM、Ariba和Microsoft三家公司在2000年7月共同推出的一种基于XML的规范，UDDI是一个服务注册目录，定义了发现与发布Web服务的方法，服务提供者在UDDI上发布服务，服务请求者也可以在UDDI上查询发现服务，面向服务体系结构中的协作由服务提供者、服务请求者和服务注册中心这三个角色完成。UDDI提供了在互联网之上的一个可扩展的、强大的、灵活的服务注册和发现机制；UDDI使用基于XMLSchema组织数据，并提供UDDI API来操作其信息；通过UDDI信息服务系统UDDI可得到分布的网络服务信息的统一逻辑视图，进行网络服务的发现、注册、查询和修改等操作，为服务提供者和服务使用者提供服务信息交换的平台；面向服务系统中的Web服务指自我包含的、自我描述的模块化应用程序，这种应用程序在网络上部署后，网络上的其他应用程序和Web服务就能通过UDDI发现并激活已发布的Web服务，Web服务被定义为一个软件系统，支持网络上机器到机器的交互操作，Web服务是目前网格计算、云计算和万维网等服务系统共享使用服务资源的协议规范标准之一。面向服务计算的应用系统与传统的Web服务技术相比，用户对服务质量的要求一方面是服务的高性能，即指服务的完成时间以及服务结果的精度等要求，另一方面是高可用性，即确保服务组件在整个服务执行过程中的可用性，不会因为互联网的意外失效而引起服务组件的失效从而中断整个服务。现有UDDI服务不支持对已发布的Web服务质量（QoS，Qualityof Service）的管理，因此，在面向服务的应用系统中难以选取高服务质量高可用性的服务，在已有的Web服务质量证方法中，保证服务高性能的解决方案已有许多，而解决由于系统和网络出现问题而引发服务组件失效导致服务被迫中断的问题解决方案较少，导致服务组件失效的原因主要有计划停机和意外失效两种，计划停机指系统没有被损坏，但是所属机构需要周期性中止正常运行以进行升级和维护等操作，系统也可能在节假日或周末关闭；意外失效指不可靠的软硬件配置、软件的逻辑错误、网络故障、操作失误以及电源断电等引起系统不能正常工作，在实际操作中系统与网络环境的意外失效是不可避免的，当意外失效随机发生时会导致正在运行的服务组件发生异常，不能为用户提供连续一致的服务。

发明内容:

本发明的目的在于解决现有技术的不足，设计提供一种支持Web服务质量（QoS）的服务注册系统，该系统为每个服务组件建立一个与信誉度有关的信用记录属性，并使用信用记录值驱动服务应用系统的服务调度过程，将服务应用系统的服务可用性的QoS提前到服务组件调度阶段实现，先将服务提供者提供的服务组件根据历史运行结果量化为信用记录值作为执行调度的参考依据，信用管理与服务调度模块通过服务预留和服务备份策略实现服务组件的动态替换，保证服务过程不被中断，为用户提供连续一致的服务。

为了实现上述目的，本发明涉及的服务注册系统的主体结构由信用管理与服务调度模块、信用记录数据库和服务关系数据库电信息组合连通构成，信用信息管理与服务调度模块为服务注册系统实时提供服务组件最新的信用记录数据，并根据系统中任务的执行结果对服务提供者的信用记录进行实时的调整；信用记录数据库用于记录所有服务提供者当前和最近一段时间内的信用记录；服务关系数据库记录任务调用服务组件的多种服务映射关系；信用管理与服务调度模块由服务注册子模块、信用记录值调整子模块、任务提交与服务调度子模块和服务预留与服务备份子模块四个子模块电信息组合构成；信用值记录调整子模块根据信用事件类型对服务注册系统正常执行时间带来额外时间开销的大小，为服务组件分配不同的信用记录值，并对服务组件的信用记录值进行实时调整；服务注册子模块接收服务注册请求，并从服务提供者识别符信息中获取其信用记录值，将服务组件按信用记录值降序排列插入相对应的服务池；任务提交与服务调度子模块接收用户提交的任务请求，解析和获取每一个任务中服务请求的功能性描述，并按服务组件信用记录值由大到小的降序排列服务并依次进行用户请求的任务与服务组件的匹配，服务性能描述和任务请求性能描述都可用时，则生成一个服务调用；服务预留与服务备份子模块检测服务提供者是否需要延长服务时间；服务提供者延长服务时间，注册服务系统重新设定服务时间，引发服务备份；服务的信用记录值小于任务的需求时执行服务备份操作。

本发明实现服务注册的具体过程为：

（1）、在信用记录值调整子模块中设定触发服务关系发生改变的6种信用事件以及与服务组件信用记录的对应关系，这个数字允许在实际应用中根据服务系统对QoS的具体需求进行扩充和调整，信用事件激活机制设计成计算机体系结构的中断向量表用以处理服务意外失效所产生的异常，服务注册系统根据信用事件类型对服务系统正常执行时间带来额外的时间开销大小，为服务组件分配不同的信用记录值；其中的六种信用事件为：

信用事件1：

w₆=1：(State(s)=Serv→State(s)=Finish)∩(State(s)=Serv→State(s)=Ready）

一个被调用的服务组件能够保证运行于其上的任务完成并重新置为就绪态；

信用事件2：

w₅=1：(State(d)=Serv→State(d)=Finish)∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

一个服务组件能够允许运行于其上的任务完成后申请离线操作；

信用事件3：

w₄=0：t=0∩(State(d)=Serv→State(d)=Sub)∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

一个被调用且预留时间为0的服务组件，向信用服务管理系统申请下线，并有时间保存任务现场；

信用事件4：

w₃=-0.5：t≠0∩(State(d)=Serv→State(d)=Sub)∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

一个被调用且预留时间不为0的服务组件，向信用服务管理系统申请下线，并有时间保存任务现场；

信用事件5：

w₂=-0.8：t=0∩State(d)=Serv∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

一个被调用服务组件突然失效，系统没有时间保存任务现场；

信用事件6：

w₁=-1：t≠0∩State(d)=Serv∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

当一个被调用且任务正在运行其上的服务组件突然失效，系统没有时间保存任务现场；其中w_i(i=1,2,...,6)表示服务组件的权值；

（2）、信用记录值调整子模块持续监听服务注册系统调用的服务组件执行情况，捕获所有引起服务关系终止的信用事件；监听到有信用事件发生时，调用并执行该信用事件的代码；再根据信用事件的类型为该服务组件重新计算服务提供者相应的权值w_i(i=1,2,...,6)，实现对该服务组件的信用记录值进行调整；并更新信用记录数据库中该服务提供者的信用记录；信用记录值调整子模块运行一定时间后就会累计服务提供者的信用记录值，信用记录值越大的服务组件，其可用性越高，信用记录值越小的服务组件其可用性越低，使信用记录值驱动的服务调度系统能提供可用服务的服务组件运行；

（3）、服务注册子模块接收用户发出的服务注册请求，从服务提供者识别符信息中获取其信用记录值，将服务组件按信用记录值降序排列插入相对应的服务池并设定该服务组件的状态为就绪状态后设定计时器并开始倒计时；

（4）、任务提交与服务调度子模块监听任务提交接口，任务提交与服务调度子模块接收用户提交的任务请求，按任务请求的到达时间、截止时间或任务规模进行排序，并解析每一个任务请求的功能性描述将其插入相应服务池调度器的任务队列；然后获取每一个任务请求的服务性能描述信息，按服务组件信用记录值由大到小的降序排列服务依次进行用户请求的任务与服务组件的匹配；服务性能描述和任务请求性能描述都可用时生成一个服务调用，并通知服务关系的双方开始任务部署；

（5）、服务预留与服务备份子模块监听系统预留行为和服务调度行为，检测服务提供者是否需要延长服务时间；服务提供者要延长服务时间时，重设计时器；引发服务备份；服务提供者无响应或不延长服务时间时不重设计时器；遍历服务关系数据库中的每一条服务关系的添加，服务的信用记录值小于任务的需求时，则执行服务备份操作；然后遍历每一个服务备份请求，查询相对应的服务队列，调度满足要求的备份服务执行；任务完成后，释放备份的服务以便允许其接受再次调度。

本发明与现有技术相比，克服了目前UDDI服务没有充分考虑服务组件动态性对服务质量有较大影响的问题，明显提高面向服务计算的应用系统的服务质量，使服务网格和云服务应用系统能够根据网格环境的动态变化实时的选择QoS值较高的服务，确保服务系统的服务质量和对用户的友好；其整体系统结构简单，运行可靠，应用环境友好，应用范围广泛。

附图说明：

图1为本发明涉及的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的实施例中有/无信用记录驱动的服务调度仿真结果比较图，其中（a）为不同任务时间的调度次数结果对比；（b）为不同任务总数的调度次数结果对比。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的服务注册系统的主体结构由信用管理与服务调度模块1、信用记录数据库2和服务关系数据库3电信息组合连通构成，信用信息管理与服务调度模块1为服务注册系统实时提供服务组件最新的信用记录数据，并根据服务任务的执行结果对服务提供者的信用记录进行实时的调整；信用记录数据库2用于记录所有服务提供者当前和最近一段时间内的信用记录；服务关系数据库3记录任务调用服务的多种服务映射关系；信用管理与服务调度模块1由服务注册子模块4、信用记录值调整子模块5、任务提交与服务调度子模块6和服务预留与服务备份子模块7四个子模块电信息组合构成；信用记录值调整子模块5根据信用事件类型对服务注册系统正常执行时间带来额外时间开销的大小，为服务组件分配不同的信用记录值，并对服务组件的信用记录值调整；服务注册子模块4接收服务注册请求，并从服务提供者识别符信息中获取其信用记录值，将服务组件按信用记录值降序排列插入相对应的服务池；任务提交与服务调度子模块6接收用户提交的任务请求，解析和获取每一个任务中服务请求的功能性描述，并按服务组件信用记录值由大到小的降序排列服务并依次进行用户请求的任务与服务组件的匹配，服务性能描述和任务请求性能描述都可用时，则生成一个服务调用；服务预留与服务备份子模块7检测服务提供者是否需要延长服务时间；服务提供者延长服务时间，注册服务系统重新设定服务时间，引发服务备份；服务的信用记录值小于任务的需求时执行服务备份操作。

本实施例实现服务注册的具体过程为：

（1）、在信用记录值调整子模块5中设定触发服务关系发生改变的信用事件与服务组件信用记录的对应关系，这个数字允许在实际应用中根据服务系统对QoS的具体需求进行扩充和调整，信用事件激活机制设计成计算机体系结构的中断向量表用以处理服务意外失效所产生的异常，服务注册系统根据信用事件类型对服务系统正常执行时间带来额外时间开销的大小，为服务组件分配不同的信用记录值；其中的六种信用事件为：

信用事件1：

w₆=1：(State(s)=Serv→State(s)=Finish)∩(State(s)=Serv→State(s)=Ready）

一个被调用的服务组件能够保证运行于其上的任务完成并重新置为就绪态；

信用事件2：

w₅=1：(State(d)=Serv→State(d)=Finish)∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

一个服务组件能够允许运行于其上的任务完成后申请离线操作；

信用事件3：

w₄=0：t=0∩(State(d)=Serv→State(d)=Sub)∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

一个被调用且预留时间为0的服务组件，向信用服务管理系统申请下线，并有时间保存任务现场；

信用事件4：

w₃=-0.5：t≠0∩(State(d)=Serv→State(d)=Sub)∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

一个被调用且预留时间不为0的服务组件，向信用服务管理系统申请下线，并有时间保存任务现场；

信用事件5：

w₂=-0.8：t=0∩State(d)=Serv∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

一个被调用服务组件突然失效，系统没有时间保存任务现场；

信用事件6：

w₁=-1：t≠0∩State(d)=Serv∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

当一个被调用且任务正在运行其上的服务组件突然失效，系统没有时间保存任务现场；其中w_i(i=1,2,...,6)表示服务组件的权值；

（2）、信用记录值调整子模块5持续监听服务注册系统调用的服务组件执行情况，捕获所有引起服务关系终止的信用事件；监听到有信用事件发生时，调用并执行该信用事件的代码；再根据信用事件的类型为该服务组件重新计算服务提供者相应的权值w_i(i=1,2,...,6)，实现对该服务组件的信用记录值进行调整；并更新信用记录数据库中该服务提供者的信用记录；信用记录值调整子模块5运行后累计服务提供者的信用记录值，信用记录值越大的服务组件，其可用性越高，信用记录值越小的服务组件其可用性越低，使信用记录值驱动的服务调度系统能够提供可用服务的服务组件运行；

（3）、服务注册子模块4接收用户发出的服务注册请求，从服务提供者识别符信息中获取其信用记录值，将服务组件按信用记录值降序排列插入相对应的服务池并设定该服务组件的状态为就绪状态后设定计时器并开始倒计时；

（4）、任务提交与服务调度子模块6监听任务提交接口，任务提交与服务调度子模块6接收用户提交的任务请求，按任务请求的到达时间、截止时间或任务规模进行排序，并解析每一个任务请求的功能性描述后将插入相应服务池调度器的任务队列；然后获取每一个任务请求的服务性能描述信息，按服务组件信用记录值由大到小的降序排列服务依次进行用户请求的任务与服务组件的匹配；服务性能描述和任务请求性能描述都可用时生成一个服务调用，并通知服务关系的双方开始任务部署；

（5）、服务预留与服务备份子模块7监听系统预留行为和服务调度行为，检测服务提供者是否需要延长服务时间；服务提供者要延长服务时间时，重设计时器；引发服务备份；服务提供者无响应或不延长服务时间时不重设计时器；遍历服务关系数据库中的每一条服务关系的添加，服务的信用记录值小于任务的需求时，则执行服务备份操作；然后遍历每一个服务备份请求，查询相对应的服务队列，调度满足要求的备份服务执行；任务完成后，释放备份的服务以便允许其接受再次调度。

实施例2：

本实施例在有信用记录驱动的服务与无信用记录的服务的仿真试验中模拟引起服务组件变化的实际情景，在有信用记录驱动的服务仿真过程中服务的服务质量等级是由系统随机生成均不再变化，实现时对服务组件的信用记录进行动态管理，当服务组件下线时，该服务组件的信用记录自动清零；或在系统中设置一个定时器，每当定时器时间到时，系统中所有服务组件的信用记录值自动归零，再开始重新累积；或将服务组件的信用记录设计为一个长度为n的循环队列，记录该服务组件最近n次对应的信用记录值，并根据一定的倍数对服务的信用记录进行增加或减少，使其在较短的时间内能够反映服务变化后的服务质量水平；当服务系统运行环境升级后，服务提供者可以向系统显示提出要求对其服务组件的信用记录进行初始化，重新开始累计其信用记录值；仿真实验结果如图2所示，从图2（a）中可以看出，有信用记录值驱动（图中的CRD为“信用记录值驱动”的英文首字母缩写）的服务注册方法与传统的非信用记录驱动的服务调度算法相比，在一定范围内显著降低服务的调度次数，减小系统提供服务的运行时间开销，本发明方法对于服务水平较低的服务，系统也会调度执行，从而保证各种服务提供者的利益，服务优先级较低的服务，服务费用也相对便宜；通过图2（b）曲线图可以看出，随着提交任务数量的增加，信用记录驱动的服务调度次数上有下降趋势，该方法主要依赖于服务组件的信用记录值对服务提供者的服务质量水平的成功识别率，因此本发明的方法有效降低了由服务组件失效而引发的服务中断，从而提高服务质量水平。

Claims (2)

1.一种支持QoS的服务注册系统，其特征在于主体结构由信用管理与服务调度模块、信用记录数据库和服务关系数据库电信息组合连通构成，信用信息管理与服务调度模块为服务注册系统实时提供服务组件最新的信用记录数据，并根据系统中任务的执行结果对服务提供者的信用记录进行实时的调整；信用记录数据库用于记录所有服务提供者当前和最近一段时间内的信用记录；服务关系数据库记录任务调用服务组件的多种服务映射关系；信用管理与服务调度模块由服务注册子模块、信用记录值调整子模块、任务提交与服务调度子模块和服务预留与服务备份子模块四个子模块电信息组合构成；信用值记录调整子模块根据信用事件类型对服务注册系统正常执行时间带来额外时间开销的大小，为服务组件分配不同的信用记录值，并对服务组件的信用记录值进行实时调整；服务注册子模块接收服务注册请求，并从服务提供者识别符信息中获取其信用记录值，将服务组件按信用记录值降序排列插入相对应的服务池；任务提交与服务调度子模块接收用户提交的任务请求，解析和获取每一个任务中服务请求的功能性描述，并按服务组件信用记录值由大到小的降序排列服务并依次进行用户请求的任务与服务组件的匹配，服务性能描述和任务请求性能描述都可用时，则生成一个服务调用；服务预留与服务备份子模块检测服务提供者是否需要延长服务时间；服务提供者延长服务时间，注册服务系统重新设定服务时间，引发服务备份；服务的信用记录值小于任务的需求时执行服务备份操作。

2.根据权利要求1所述的支持QoS的服务注册系统，其特征在于实现服务注册的具体过程为：

（1）、在信用记录值调整子模块中设定触发服务关系发生改变的6种信用事件以及与服务组件信用记录的对应关系，这个数字允许在实际应用中根据服务系统对QoS的具体需求进行扩充和调整，信用事件激活机制设计成计算机体系结构的中断向量表用以处理服务意外失效所产生的异常，服务注册系统根据信用事件类型对服务系统正常执行时间带来额外的时间开销大小，为服务组件分配不同的信用记录值；其中的六种信用事件为：

信用事件1：

w₆=1：(State(s)=Serv→State(s)=Finish)∩(State(s)=Serv→State(s)=Ready）

一个被调用的服务组件能够保证运行于其上的任务完成并重新置为就绪态；

信用事件2：

w₅=1：(State(d)=Serv→State(d)=Finish)∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

一个服务组件能够允许运行于其上的任务完成后申请离线操作；

信用事件3：

w₄=0：t=0∩(State(d)=Serv→State(d)=Sub)∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

一个被调用且预留时间为0的服务组件，向信用服务管理系统申请下线，并有时间保存任务现场；

信用事件4：

w₃=-0.5：t≠0∩(State(d)=Serv→State(d)=Sub)∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

一个被调用且预留时间不为0的服务组件，向信用服务管理系统申请下线，并有时间保存任务现场；

信用事件5：

w₂=-0.8：t=0∩State(d)=Serv∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

一个被调用服务组件突然失效，系统没有时间保存任务现场；

信用事件6：

w₁=-1：t≠0∩State(d)=Serv∩(State(s)=Serv→State(s)=Unready)

当一个被调用且任务正在运行其上的服务组件突然失效，系统没有时间保存任务现场；其中w_i(i=1,2,...,6)表示服务组件的权值；

（2）、信用记录值调整子模块持续监听服务注册系统调用的服务组件执行情况，捕获所有引起服务关系终止的信用事件；监听到有信用事件发生时，调用并执行该信用事件的代码；再根据信用事件的类型为该服务组件重新计算服务提供者相应的权值w_i(i=1,2,...,6)，实现对该服务组件的信用记录值进行调整；并更新信用记录数据库中该服务提供者的信用记录；信用记录值调整子模块运行一定时间后就会累计服务提供者的信用记录值，信用记录值越大的服务组件，其可用性越高，信用记录值越小的服务组件其可用性越低，使信用记录值驱动的服务调度系统能提供可用服务的服务组件运行；

（3）、服务注册子模块接收用户发出的服务注册请求，从服务提供者识别符信息中获取其信用记录值，将服务组件按信用记录值降序排列插入相对应的服务池并设定该服务组件的状态为就绪状态后设定计时器并开始倒计时；

（4）、任务提交与服务调度子模块监听任务提交接口，任务提交与服务调度子模块接收用户提交的任务请求，按任务请求的到达时间、截止时间或任务规模进行排序，并解析每一个任务请求的功能性描述将其插入相应服务池调度器的任务队列；然后获取每一个任务请求的服务性能描述信息，按服务组件信用记录值由大到小的降序排列服务依次进行用户请求的任务与服务组件的匹配；服务性能描述和任务请求性能描述都可用时生成一个服务调用，并通知服务关系的双方开始任务部署；

（5）、服务预留与服务备份子模块监听系统预留行为和服务调度行为，检测服务提供者是否需要延长服务时间；服务提供者要延长服务时间时，重设计时器；引发服务备份；服务提供者无响应或不延长服务时间时不重设计时器；遍历服务关系数据库中的每一条服务关系的添加，服务的信用记录值小于任务的需求时，则执行服务备份操作；然后遍历每一个服务备份请求，查询相对应的服务队列，调度满足要求的备份服务执行；任务完成后，释放备份的服务以便允许其接受再次调度。

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