《基于有向圖的語義web服務組合的研究》

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1、http://www.paper.edu.cn基于有向圖的語義Web服務組合的研究高俊河海大學計算機及信息工程學院，南京（210098）E-mail：gaojun_1982@hhu.edu.cn摘要：現(xiàn)有的語義Web服務組合方法中通過創(chuàng)建有向圖來表達服務庫中服務之間的關系，并在圖中進行遍歷，尋找從輸入到輸出或者輸出到輸入之間的可達路徑的方法，缺少語義信息且未考慮服務的非功能需求，對于Web服務存在具有相似或者相同功能的多個Web服務不能保證得到服務就是用戶需要的服務功能。本文在前人研究的基礎之上，對服務組合建立階段中組合服務的形式化模型及

2、服務組合方法進行研究，建立語義Web服務組合框架，實現(xiàn)語義Web服務組合建立階段中涉及的服務組合算法。關鍵字：語義Web服務，OWL-S，服務組合，有向圖中圖分類號：TP3911.引言WWW自上個世紀90年代發(fā)明以來，經(jīng)過10余年的發(fā)展，已經(jīng)在Internet中占據(jù)了主導地位，隨著Web迅速發(fā)展，基于Web的應用也由最初的簡單應用延伸到復雜的應用和計算。然而，傳統(tǒng)的Web體系結構越來越不能滿足新的發(fā)展需求。傳統(tǒng)基于XML的Web服務技術（SOAP/UDDI/WSDL）[2]，目的就是要解決異構平臺上的數(shù)據(jù)和應用的整合與共享問題，Web服務

3、是一些自包含、自描述、模塊化的程序，可以在Web上發(fā)布，并被發(fā)現(xiàn)和調(diào)用。越來越多的服務提供商開始向用戶提供基于Web的服務。WWW空間發(fā)展導致了Web頁面信息的爆炸。在Web頁面中尋找需要的信息已經(jīng)是人無法手工完成的任務。語義Web[1]就是在這種現(xiàn)實需求中發(fā)展起來，其研究的主要目的，在于擴展當前的WWW，使得網(wǎng)絡中多數(shù)信息都具有語義，并使計算機能夠理解和處理，便于人和計算機，計算機和計算機之間的交互。其研究重點就是通過創(chuàng)建機器可處理的Web資源來建立語義互操作性，并提供自動推理能力。現(xiàn)有的語義Web服務描述語言有OWL-S等。OWL-S

4、[3]早期的原型是DAML-S，作為語義Web服務描述語言，使用OWL本體來描述服務，于2004年11月W3C采納OWL-S為MemberSubmission。OWL-S的動機和目標是使得服務具有機器可理解性和易用性。以Service頂層本體來描述Web服務，Service頂層本體有三個類：分別是服務的輪廓（Serviceprofile），服務的模型（ServiceModel），服務的基點（ServiceGrounding）。單個簡單的服務往往無法滿足實際的應用需求，人們常常需要組合多個Web服務以完成一個較復雜的任務。這就是服務組合的問

5、題，它包括服務的選擇和執(zhí)行。傳統(tǒng)方式下服務的選擇和執(zhí)行通常是由用戶來完成的，在語義Web環(huán)境下，計算機如何根據(jù)必要的信息選取和組合服務，即Web服務自動組合問題是本文研究的主要問題。2.當前技術現(xiàn)狀目前，Web服務自動化組合的主要方法可以被歸類為以下幾個大類：基于工作流組合、基于人工智能規(guī)劃以及基于圖搜索等數(shù)學建模的方法。2.1基于工作流的Web服務組合基于工作流組合的方法可以分為靜態(tài)和動態(tài)工作流生成兩種，它是基于流程而提出來的，要求事先知道流程的具體結構和流程中的每個活動要求實現(xiàn)的功能和達到的目標。靜態(tài)工作流生成是指請求者在組合規(guī)劃開始

6、之前創(chuàng)建一個抽象過程模型。這個抽象過程模型包含-3-http://www.paper.edu.cn一組任務以及任務的數(shù)據(jù)依賴性。每個任務又包含了一個查詢語句，用來搜索具體的原子服務來完成任務，因而僅僅是對選擇和綁定原子服務實現(xiàn)了自動化。動態(tài)方法不僅實現(xiàn)了自動化原子服務選擇，還實現(xiàn)了自動化過程模型創(chuàng)建。此時就需要請求者規(guī)定一些約束。EFLow[6]是一種描述、制定和管理組合服務平臺。使用靜態(tài)工作流生成方法，即用工作流圖來定義組合服務。工作流圖是人工創(chuàng)建，但是可以動態(tài)更新。并且使用一種查詢語言，圖中的結點可以自動化綁定到具體的Web服務。服務

7、代理基于服務選擇規(guī)則選擇最佳服務，進而動態(tài)調(diào)用最佳服務。PMP(PolymorphicProcessModel)[8]是一種靜態(tài)和動態(tài)服務組合相結合的方法。使用多態(tài)過程模型來靜態(tài)描述組合服務。其中，過程是由許多的具有功能描述但是缺少實現(xiàn)的抽象子過程組成。這些抽象子過程將在運行時刻通過綁定到具體服務而得以實現(xiàn)，這一點與EFIow類似。PPM的動態(tài)部分則由基于服務的過程所支持。WebBIS[14]則提出了一種所謂的服務社區(qū)(push-community)的概念以解決集成動態(tài)服務問題。服務社區(qū)描述了一個預期服務的功能，而沒有涉及具體的服務，也就

8、是說，一個社區(qū)只是定義了一個服務請求。具體的服務可以全部或者部分地注冊到服務社區(qū)上以提供要求的操作。而且具體服務可以同時注冊到多個服務社區(qū)土，也可以隨時從某個服務社區(qū)上注銷。其服務合成系統(tǒng)主要