CN106059789A - 一种基于clm矩阵的服务按需动态组合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于CLM矩阵的服务按需动态组合方法，该方法构建基于目标系统中全部服务的CLM矩阵；其中，CLM矩阵的行代表服务的各个输入参数；CLM矩阵的列代表服务的输出结果；根据用户需求及用户引导，得到满足用户需求的服务组合。本发明提出的方法简洁、快速且有效；其以用户为中心，按照用户需求，可以迅速查找是否存在服务的输出可以满足一个服务的输入参数，对服务组合周期各个阶段提供灵活支持，实现服务的按需动态组合。

Description

一种基于CLM矩阵的服务按需动态组合方法

技术领域

本发明涉及互联网搜索引擎技术领域，具体涉及一种基于CLM矩阵的服务按需动态组合方法。

背景技术

服务组合通过组合多个已有服务以形成新的服务，从而满足单个服务所无法满足的用户需求。服务组合被公认为是创建新服务最富希望的一种方法。传统服务组合方法假定服务按照某种需求被生成、表示后，部署并按照某个编排引擎来执行，如常用的WS-BPEL引擎。这种方法中服务组合的生命周期固定，依次执行服务部署、服务发现、服务组合、服务执行等流程。

然而，用户的需求是多种多样的。在某些情况下，无法事先得知服务组合生命周期时的用户需求。因此服务组合也应能够支持用户的个性化、满足不同用户的需求，我们称之为按需动态服务组合。例如，在进行特种侦察前，需要根据侦察目的地的天气预报、水文地理、地形地貌、风土人情等情况，制定一个路径规划。使用静态服务组合方法，会产生两个问题：

(1)并不是所有的用户都能明确提出服务请求，例如路径规划服务需要天气预报、水文地理、地形地貌、风土人情等输入信息；

(2)用户不可能一开始就提出所有的需求，用户需要在执行了某些服务之后，才决定下一步需要哪个服务。有些服务的输入参数可以事先得知，而有些服务的输入参需要别的服务的输出来协助解决。

由于目前尚未产生能够有效解决上述问题的方法，因此，如何设计一种能够以用户为中心且按照用户需求提供灵活支持的服务按需动态组合方法，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种基于CLM矩阵的服务按需动态组合方法，该方法简洁、快速且有效；其以用户为中心，按照用户需求，可以迅速查找是否存在服务的输出可以满足一个服务的输入参数，对服务组合周期各个阶段提供灵活支持，实现服务的按需动态组合。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于CLM矩阵的服务按需动态组合方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1.构建基于目标系统中全部服务的CLM矩阵；其中，所述CLM矩阵的行代表所述服务的各个输入参数；所述CLM矩阵的列代表所述服务的输出结果；

步骤2.根据用户需求及用户引导，得到满足用户需求的服务组合。

优选的，所述步骤1中的所述CLM矩阵中各元素均有该元素的行元素及列元素，且行元素为该元素的所述服务的输入参数，列元素为该元素的所述服务的输出参数；且所述CLM矩阵中各元素的行元素与列元素的语义相似度即为该元素的值。

优选的，所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ包括：

a.若所述行元素与列元素的语义相似度的值相等，即若输出参数Out_S_y与第j列的语义概念SemCol_j是语义上相等的概念，则所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ记做≡，即τ|＝Out_S_y≡SemClo_j；

b.若所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ为插件关系，即若输出参数Out_S_y是第j列的语义概念SemCol_j的子概念，则所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ记做∈，即τ|＝Out_S_y≡SemClo_j；

c.若所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ为包含关系，即输出参数Out_S_y是第j列的语义概念SemCol_j的超概念，则所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ记做即做τ|＝SemClo_j∈Out_S_y；

d.若所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ为不相交关系，即若输出参数Out_S_y与第j列的语义概念SemCol_j的概念不相容，则所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ记做⊥，即τ|＝SemClo_j∩Out_S_y∈⊥。

优选的，所述步骤2包括：

2-1.检查用户所有的服务请求参数是否包含在所述CLM矩阵中；

若是，则进入步骤2-2；

若否，则返回步骤1；

2-2.以用户所请求服务的输出为根节点，循环迭代执行后向式搜索；

2-3.终止服务组合算法。

优选的，所述步骤2-2包括：

e.以当前根节点所在服务的输入参数为分支，查找所述CLM矩阵中是否有能与该输入参数进行语义匹配的服务；

若有且只有一个，则将该服务加入到服务组合方案中，并将该服务作为当前根节点；

若没有，则表明该服务组合方案不能满足用户需求，放弃该服务组合方案；

若有多个，则生成多个服务组合方案，且每个服务组合方案都是所述服务组合方案的子节点；

f.验证服务组合方案的非功能属性是否满足用户的需求；

若不满足，则放弃该服务组合方案；

若满足，则保留该服务组合方案。

优选的，所述步骤2-3包括：

当所有的用户输入请求、前置条件和目标都满足时，服务组合算法停止。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种基于CLM矩阵的服务按需动态组合方法，该方法构建基于目标系统中全部服务的CLM矩阵；其中，CLM矩阵的行代表服务的各个输入参数；CLM矩阵的列代表服务的输出结果；根据用户需求及用户引导，得到满足用户需求的服务组合。本发明提出的方法简洁、快速且有效；其以用户为中心，按照用户需求，可以迅速查找是否存在服务的输出可以满足一个服务的输入参数，对服务组合周期各个阶段提供灵活支持，实现服务的按需动态组合。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、本发明所提供的技术方案中，简洁、快速且有效；其以用户为中心，按照用户需求，可以迅速查找是否存在服务的输出可以满足一个服务的输入参数，对服务组合周期各个阶段提供灵活支持，实现服务的按需动态组合。

2、本发明所提供的技术方案，可以优化服务发现的效率。发现服务时，使用CLM矩阵可以减少与服务注册中心的交互次数。

3、本发明所提供的技术方案，CLM矩阵简化了服务组合算法的执行，CLM存储了服务输入参数和输出参数之间的语义联系，这就大大简化了服务组合时的语义推理。

4、本发明所提供的技术方案，CLM矩阵易于维护。CLM矩阵每一行为一个服务，添加一个服务添加一行数据，删除一个服务删除CLM矩阵的相应行即可。

5、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的一种基于CLM矩阵的服务按需动态组合方法的流程图；

图2是本发明的服务按需动态组合方法中步骤2的流程示意图；

图3是本发明的具体应用例中的所有的服务表格；

图4是本发明的具体应用例中的所有服务的输入输出参数表格；

图5是本发明的具体应用例中的所有服务的输入输出参数语义表格；

图6是本发明的具体应用例中的CLM矩阵表格；

图7是本发明的具体应用例中的Core.owl中的本体树示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种基于CLM矩阵的服务按需动态组合方法，包括如下步骤：

步骤1.构建基于目标系统中全部服务的CLM矩阵；其中，CLM矩阵的行代表服务的各个输入参数；CLM矩阵的列代表服务的输出结果；

步骤2.根据用户需求及用户引导，得到满足用户需求的服务组合。

其中，步骤1中的CLM矩阵中各元素均有该元素的行元素及列元素，且行元素为该元素的服务的输入参数，列元素为该元素的服务的输出参数；且CLM矩阵中各元素的行元素与列元素的语义相似度即为该元素的值。

其中，行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ包括：

a.若行元素与列元素的语义相似度的值相等，即若输出参数Out_S_y与第j列的语义概念SemCol_j是语义上相等的概念，则行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ记做≡，即τ|＝Out_S_y≡SemClo_j；

b.若行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ为插件关系，即若输出参数Out_S_y是第j列的语义概念SemCol_j的子概念，则行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ记做∈，即τ|＝Out_S_y≡SemClo_j；

c.若行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ为包含关系，即输出参数Out_S_y是第j列的语义概念SemCol_j的超概念，则行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ记做即做τ|＝SemClo_j∈Out_S_y；

d.若行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ为不相交关系，即若输出参数Out_S_y与第j列的语义概念SemCol_j的概念不相容，则行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ记做⊥，即τ|＝SemClo_j∩Out_S_y∈⊥。

如图2所示，步骤2包括：

2-1.检查用户所有的服务请求参数是否包含在CLM矩阵中；

若是，则进入步骤2-2；

若否，则返回步骤1；

2-2.以用户所请求服务的输出为根节点，循环迭代执行后向式搜索；

2-3.终止服务组合算法。

其中，步骤2-2包括：

e.以当前根节点所在服务的输入参数为分支，查找CLM矩阵中是否有能与该输入参数进行语义匹配的服务；

若有且只有一个，则将该服务加入到服务组合方案中，并将该服务作为当前根节点；

若没有，则表明该服务组合方案不能满足用户需求，放弃该服务组合方案；

若有多个，则生成多个服务组合方案，且每个服务组合方案都是服务组合方案的子节点；

f.验证服务组合方案的非功能属性是否满足用户的需求；

若不满足，则放弃该服务组合方案；

若满足，则保留该服务组合方案。

其中，步骤2-3包括：

当所有的用户输入请求、前置条件和目标都满足时，服务组合算法停止。

如图3所示，本发明提供一种基于CLM矩阵的服务按需动态组合方法的具体应用例，如下：

步骤1、针对系统中发现的所有服务，构建CLM矩阵。CLM矩阵的行代表服务的各个输入参数，使用DS_I表示；CLM矩阵的列代表服务的输出结果，使用SR_O表示；矩阵中每个元素的值为该行元素(某个服务的输入)与该列元素(某个服务的输出或输入)的语义相似度。

从图4所有服务的输入输出参数和图5所有服务的输入输出参数语义，可以看出，所有的输入参数为IO1和IO2，所有的输入参数和输出参数的并集为IO1、IO2和IO3，所以CLM矩阵的行元素为IO1和IO2，列元素为IO1、IO2和IO3。

计算行元素与列元素的语义相似度。以元素(2,3)为例，标识着服务S2：findHospital有一个输入，其类型为IO1:IOTypes.owl#CellNumber，findHospital有一个输出IO2:IOTypes.owl#Hospital，这个输出与语义概念Core.owl#MedicalPlaces的关系为插件关系∈，这不是一种恰好相等的语义匹配，即两者有语义联系，但并不相等。图7展示了Core.owl这个本体的部分内容，语义概念Core.owl#MedicalPlaces和Core.owl#Hospital之间的关系，我们发现概念Core.owl#Hospital是概念Core.owl#MedicalPlaces的子类型。

步骤2，根据用户需求，在用户的引导下，得到满足用户需求的服务组合结合。

步骤2.1，检查用户所有的服务请求参数是否包含在CLM矩阵中；

此时用户的请求参数为Core.owl#MedicalPlaces，通过查询图5所有服务的输入输出参数语义，得知满足条件的输入输出参数为IO3。IO3可以满足用户的需求。

通过查询图4所有服务的输入输出参数，可以得知IO3属于服务S2，因此以S2:findHospital为根节点。

步骤2.2，以用户所请求服务的输出为根节点，循环迭代执行后向式搜索：

通过查询图4所有服务的输入输出参数，可以得知S2具有一个输入参数IOTypes.owl#Coordinates，在图6的CLM矩阵中查询可知，IO3可与IO2进行组合，IO2所属的服务为S1，因此以服务S1为当前节点。服务S2与服务S1进行了组合。

通过查询图4所有服务的输入输出参数，可以得知S1具有一个输入参数IOTypes.owl#CellNumber，这个输入参数为IO1，从CLM矩阵中可知，该输入参数无需进行服务组合，由用户提供。

步骤2.3，算法的终止。所有的用户输入请求、前置条件和目标都满足时，服务组合算法停止。

输出服务组合结果：S3→S2。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于CLM矩阵的服务按需动态组合方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1.构建基于目标系统中全部服务的CLM矩阵；其中，所述CLM矩阵的行代表所述服务的各个输入参数；所述CLM矩阵的列代表所述服务的输出结果；

步骤2.根据用户需求及用户引导，得到满足用户需求的服务组合。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的所述CLM矩阵中各元素均有该元素的行元素及列元素，且行元素为该元素的所述服务的输入参数，列元素为该元素的所述服务的输出参数；且所述CLM矩阵中各元素的行元素与列元素的语义相似度即为该元素的值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ包括：

a.若所述行元素与列元素的语义相似度的值相等，即若输出参数Out_S_y与第j列的语义概念SemCol_j是语义上相等的概念，则所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ记做≡，即τ1＝Out_S_y≡SemCol_j；

b.若所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ为插件关系，即若输出参数Out_S_y是第j列的语义概念SemCol_j的子概念，则所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ记做∈，即τ1＝Out_S_y≡SemCol_j

c.若所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ为包含关系，即输出参数Out_S_y是第j列的语义概念SemCol_j的超概念，则所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ记做即做τ１＝ＳemCol_j∈Out_S_y；

d.若所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ为不相交关系，即若输出参数Out_S_y与第j列的语义概念SemCol_j的概念不相容，则所述行元素与列元素的语义相似度之间的关系τ记做⊥，即τ1＝ＳemCol_j∩Out_S_y∈⊥。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：

2-1.检查用户所有的服务请求参数是否包含在所述CLM矩阵中；

若是，则进入步骤2-2；

若否，则返回步骤1；

2-2.以用户所请求服务的输出为根节点，循环迭代执行后向式搜索；

2-3.终止服务组合算法。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2-2包括：

e.以当前根节点所在服务的输入参数为分支，查找所述CLM矩阵中是否有能与该输入参数进行语义匹配的服务；

若有且只有一个，则将该服务加入到服务组合方案中，并将该服务作为当前根节点；

若没有，则表明该服务组合方案不能满足用户需求，放弃该服务组合方案；

若有多个，则生成多个服务组合方案，且每个服务组合方案都是所述服务组合方案的子节点；

f.验证服务组合方案的非功能属性是否满足用户的需求；

若不满足，则放弃该服务组合方案；

若满足，则保留该服务组合方案。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤2-3包括：

当所有的用户输入请求、前置条件和目标都满足时，服务组合算法停止。