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面向食品溯源数据服务的多QoS约束服务选择优化算法研究

袁培森 黎薇 任守纲 徐焕良

袁培森, 黎薇, 任守纲, 徐焕良. 面向食品溯源数据服务的多QoS约束服务选择优化算法研究[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2018, (3): 67-76. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.03.008
引用本文: 袁培森, 黎薇, 任守纲, 徐焕良. 面向食品溯源数据服务的多QoS约束服务选择优化算法研究[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2018, (3): 67-76. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.03.008
YUAN Pei-sen, LI Wei, REN Shou-gang, XU Huan-liang. Algorithm for service optimization under multi-QoS constraints for data services in a food traceability system[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2018, (3): 67-76. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.03.008
Citation: YUAN Pei-sen, LI Wei, REN Shou-gang, XU Huan-liang. Algorithm for service optimization under multi-QoS constraints for data services in a food traceability system[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2018, (3): 67-76. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.03.008

面向食品溯源数据服务的多QoS约束服务选择优化算法研究

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.03.008
基金项目: 

国家自然科学基金 61502236

中央高校基本科研业务费专项资金 KYZ201752

中央高校基本科研业务费专项资金 KJQN201651

国家科技支撑计划 2015BA1105000

江苏省重点研发计划 BE2016803

详细信息
    作者简介:

    袁培森, 男, 博士, 讲师, 研究方向为智能计算、海量数据管理.E-mail:peiseny@njau.edu.cn

    徐焕良, 男, 博士, 教授, 研究方向为农业信息化与大数据技术.E-mail:huanliangxu@njau.edu.cn

  • 中图分类号: TP391

Algorithm for service optimization under multi-QoS constraints for data services in a food traceability system

  • 摘要: 数据服务的理念是大数据时代一种重要的信息服务方式.在面向服务构架(Service-Oriented Architecture,SOA)框架下研究了用于食品安全溯源系统中面向数据服务的多QoS(Quality of Service)约束下服务组合选择优化算法.溯源服务系统是一种数据密集型服务系统,系统的实现需要组合多源的Web服务.通过提取系统的重要Web服务和数据服务QoS指标,建立了食品安全溯源系统的以数据服务为场景的多服务属性约束下优化因子模型—MQBR(Multi-QoS based Benefit Ratio)模型,采用Skyline算法预处理并结合人工智能的启发式方法求解了满足约束条件的服务组合,提升了系统服务选择的效率和质量.通过实验分析证明了算法的有效性,且实现了多QoS约束条件下食品安全溯源系统中服务组合选择算法,提升了服务选择的质量和性能.
  • 图  1  基于Web service的FST系统框架图

    Fig.  1  Framework of FST system based on web service

    图  2  服务组合子结构

    Fig.  2  Substructures of web service

    图  3  服务组合内部结构图示例

    Fig.  3  Structure of the service composition

    图  4  服务选择算法效率

    Fig.  4  Effciency of algorithm for service selection

    图  5  服务选择算法效率

    Fig.  5  Effciency of algorithm for service selection

    表  1  可加性与可乘性计算

    Tab.  1  Evaluation of additivity and multiplicativity properties

    顺序 分支 循环 并行
    可加性 $w_j ^{S}\!=\!w_j ^{S_1}\!+\!w_j ^{S_2 }$ $w_j ^{S}\!=\!w_j ^{S_1 }$或$w_j ^{S}\!=\!w_j ^{S_2 }$ $w_j ^{S}\!=\!k\times w_j ^{S_1 }, $服务$S_1 $循环$k$次 $w_j ^S\!=\!\max (w_j ^{S_1}, w_j ^{S_2 })$
    可乘性 $w_j ^{S}\!=\!w_j ^{S_1 }\times w_j ^{S_2 }$ $w_j ^{S}\!=\!w_j ^{S_1 }$或$w_j ^{S}\!=\!w_j ^{S_2 }$ $w_j ^{S}\!=\!(w_j ^{S_1 })^k, $服务$S_1 $循环$k$次 $w_j ^S\!=\!\max (w_j ^{S_1 }, w_j ^{S_2 })$
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    表  2  候选服务集QoS参数

    Tab.  2  QoS parameters of the candidate web service

    功能节点 候选服务 执行时间/ms 可用性(正相关) 可靠性(负相关) 代价(Cost)
    N1 S11 70 0.6 0.7 1
    S12 80 0.7 0.7 1
    S13 60 1 0.9 1.2
    N2 S21 50 1 0.9 0.8
    S22 60 0.4 0.8 0.9
    N3 S31 120 0.9 0.9 0.2
    S32 100 1 0.7 0.5
    N4 S41 201 0.8 0.8 1
    S42 243 0.9 0.7 0.7
    S43 234 1 0.6 0.4
    N5 S51 30 1 1 1.5
    S52 40 0.7 0.9 0.6
    S53 60 0.6 0.7 1.2
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    算法1  FST系统服务组合算法
    输入:约束条件$C_{\rm QoS}$, 服务集合${\mathbb{S}}$, 节点集合${\mathbb{N}}$
    输出:服务组合列表$A(N)$
    1.   Compute service Pair-wise skyline
    2.   Select the first node $N\in {\mathbb{N}}$, sort service of $N$ by $H(N)$;
    3.   $N'={\mathbb{N}}-N$, $j=1$, $A(N)=\varnothing; $
    4.   $h_j (N)= \max H(N), T=t(N_0, j).$
    5.   if $T>{\it \Gamma} $, select the service secondly by $H(N)$, go to 4;
    6.       $T=t(N_0, j)+T; $
    7.   if $N'\ne \varnothing $, select the next $N_i \in {\mathbb{N}}$
    8.    $j=1$
    9.    $h_j (N_i)= \max H(N_i), \;\;T=t(N_i, j); $
    10.    if $T < {\it\Gamma} $, store the $N_i^j $ to $A(i)$//$N_i^j $为节点$N_i $的第$j$个服务
    11.    else
        select the service secondly by $H(N_i)$, $T=t(N_i, j+1)+T$, go to 6;
        if service of $N_i $ search complete, search back $N_{i-1} $.
    12.   if $\forall a_i \in A(N)$, $a_i \ne\varnothing $, return $A(N)$.
    13.   else return null.
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  • [1] 岳昆, 王晓玲, 周傲英. Web服务核心支撑技术:研究综述[J].软件学报, 2004, 15(3):428-442. https://www.wenkuxiazai.com/doc/fcdc4808763231126edb1117-3.html
    [2] SHENG Q Z, QIAO X, VASILAKOS A V, et al. Web services composition:A decade's overview[J]. Information Sciences, 2014, 280:218-238. doi:  10.1016/j.ins.2014.04.054
    [3] LIU R, XU X, WANG Z, et al. Probability matrix of request-solution mapping for efficient service selection[C]//2017 IEEE International Conference on Web Services (ICWS). IEEE, 2017: 444-451.
    [4] BOUGUETTAYA A, SINGH M, HUHNS M, et al. A service computing manifesto:The next 10 years[J]. Communications of the ACM, 2017, 60(4):64-72. doi:  10.1145/3069398
    [5] PAPAZOGLOU M P. Service-oriented computing: Concepts, characteristics and directions[C]//International Conference on Web Information Systems Engineering. IEEE Computer Society, 2003: 3-12.
    [6] HUANG K C, SHEN B J, LEE T J, et al. Resource allocation and dynamic provisioning for service-oriented applications in cloud environment[C]//International Conference on Cloud Computing Technology and Science. IEEE Computer Society, 2012: 839-844.
    [7] 杨胜文, 史美林.一种支持QoS约束的Web服务发现模型[J].计算机学报, 2005, 28(4):589-594. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSJX20050400G.htm
    [8] DEORA V, SHAO J, GRAY W. Modelling quality of service in service oriented computing[C]//International Symposium on Service-Oriented System Engineering. IEEE Computer Society, 2006: 95-101.
    [9] 李研, 周明辉, 李瑞超, 等.一种考虑QoS数据可信性的服务选择方法[J].软件学报, 2008, 19(10):2620-2627. http://www.oalib.com/paper/5073311
    [10] 李小勇, 桂小林, 毛倩, 等.基于行为监控的自适应动态信任度测模型[J].计算机学报, 2009, 32(4):664-674. https://www.wenkuxiazai.com/doc/8b4fe52da2161479171128b4.html
    [11] AL-MASRI E, MAHMOUD Q H. Discovering the best web service[C]//Proceedings of the 16th International Conference on World Wide Web. ACM, 2007: 1257-1258.
    [12] DE BARNAGHI S P, BAUER M, et al. Service modelling for the internet of things[C]//Computer Science and Information Systems. IEEE, 2011: 949-955.
    [13] YU D, LI C, YIN Y. Optimizing web service composition for data-intensive applications[J]. International Journal of Database Theory and Application, 2014, 7(2):1-12. doi:  10.14257/ijdta
    [14] 任守纲, 徐焕良, 黎安, 等.基于RFID/GIS物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现[J].农业工程学报, 2010, 26(10):229-235. doi:  10.3969/j.issn.1002-6819.2010.10.039
    [15] CHEN M, MAO S, LIU Y. Big data:A survey[J]. Mobile Networks and Applications, 2014, 19(2):171-209. doi:  10.1007/s11036-013-0489-0
    [16] TANAKA M, MURAKAMI Y, ZETTSU K. Data-intensive services for large-scale archive access[C]//Services Computing (SCC), 2012 IEEE 9th International Conference on. IEEE, 2012: 617-624.
    [17] SUCHITHRA M, RAMAKRISHNAN M. A Survey on web service selection techniques[J]. Wireless Communication, 2015, 7:235-238. http://www.ijcttjournal.org/archives/ijctt-v10p117
    [18] WANG S, ZHU X, YANG F. Efficient QoS management for QoS-aware web service composition[J]. International Journal of Web and Grid Services, 2014, 10(1):1-23. doi:  10.1504/IJWGS.2014.058763
    [19] WANG P W, DING Z J, JIANG C J, et al. Constraint-aware approach to web service composition[J]. Systems, Man, and Cybernetics:Systems, IEEE Transactions on, 2014, 44(6):770-784. doi:  10.1109/TSMC.2013.2280559
    [20] LEMOS A L, DANIEL F, BENATALLAH B. Web service composition:A survey of techniques and tools[J]. ACM Computing Surveys (CSUR), 2016, 48(3):33-74. doi:  10.1007/978-3-540-30581-1_5
    [21] 林闯, 陈莹, 黄霁崴, 等.服务计算中服务质量的多目标优化模型与求解研究[J].计算机学报, 2015, 38(10):1907-1923. doi:  10.11897/SP.J.1016.2015.01907
    [22] PAUTASSO C. RESTful web services: Principles, patterns, emerging technologies[C]//Web Services Foundations. New York: Springer, 2014: 31-51.
    [23] FALOU M E L, BOUZID M, MOUADDIB A I, et al. A distributed planning approach for web services composition[C]//IEEE International Conference on Web Services (ICWS). IEEE, 2010: 337-344.
    [24] BORZSONY S, KOSSMANN D, STOCKER K. The skyline operator[C]//Proceedings of 17th International Conference on Data Engineering. IEEE, 2001: 421-430.
    [25] 魏小娟, 杨婧, 李翠平, 等. Skyline查询处理[J].软件学报, 2008, 19(6):1386-1400. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/rjxb200806012
    [26] ALRIFAI M, SKOUTAS D, RISSE T. Selecting skyline services for QoS-based web service composition[C]//Proceedings of the 19th International Conference on World Wide Web. ACM, 2010: 11-20.
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  • 收稿日期:  2017-05-16
  • 刊出日期:  2018-05-25

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