基于主动对等架构的语义Web服务组织与自动构建方法研究

The software services and service cooperation represented by web service are becoming the mainstream of Internet application, and the organization and automatic construction of massive web service are the core support technologies. In order to meet the requirements of the large scale web service publishing, discovery and composition and improve the scalability of the semantic web service system, P2P computing and publish subscribe mechanism are used to construct an active P2P architecture. The dynamic scalable web service organization model is studied, the web service status active monitoring method is given, and the formal description is analyzed based on Petri net theory. The semantic, concurrency and net flow of P2P system is optimized for the active P2P architecture. Based on the active P2P architecture service organization model, the automated construction of large scale semantic web service including intelligent discovery, selection and composition is discussed, the math model of intelligent service selection and its distributed fast solution algorithm are proposed, and the calculus of communicating system and description logic are combined to realize the character depiction and validation of automatic construction. Finally, given the evaluation mechanism and integrated phased research results, a service organizing and building scheme with dynamic computing capacity, active service state, fast and optimal automatic construction are designed, which can meet the requirements of large scale web services technical characteristics and the engineering application background. The prototype system is realized, and the performances of the model and algorithms are analyzed and evaluated.

以 Web 服务为代表的软件服务及服务协同正成为互联网应用的主流，海量Web服务的组织与自动构建是其中的核心支撑技术。为满足大规模Web服务发布、发现和组合的需要，提高语义Web 服务系统的扩展性，本研究拟引入对等计算和发布订阅机制构建主动对等架构，研究基于主动对等架构的Web服务组织模型，提出服务状态主动监测方法，基于Petri网理论完成形式化描述；针对主动对等架构优化P2P系统的语义、并发和流量；研究基于主动对等架构服务组织模型的大规模语义Web服务自动构建方法，提出多目标服务选择分布式并行求解方法，基于通信系统演算和描述逻辑实现对自动构建方法的性质刻画与验证。最后，给出评估机制，集成阶段性研究成果，设计一种计算能力动态调节、服务状态主动监测、自动构建快速优化，适合大规模Web服务技术特点和工程应用背景的组织模型与自动构建方法，实现原型系统，对模型和算法的性能进行建模分析与评价。

随着云计算的兴起，Web服务已经成为越来越重要的接口形式。为满足大规模Web服务发布、发现和组合的需要，增强服务系统的扩展性，本课题主要从以下四个方面展开了研究：（1）引入对等计算和发布订阅机制，构建主动对等架构，提出基于QoS的Web服务发布订阅模型，进行形式化描述，设计基于QoS和多级索引的Web服务匹配算法，实现了一个基于语义和结构P2P的 Web服务管理原型系统；（2）针对主动对等架构优化P2P系统的语义、并发和流量，研究Pastry、Chord等结构化P2P协议，设计并应用相应的通信协议，研究块散列、Rsync等文件同步协议，研究系统安全优化方法，提出基于拥塞距离代价的P2P流量优化协议，减少了P2P网络不必要的跨域流量和受网络拥塞的影响；（3）面向物联网和SOA构建多维Web服务中间件模型，对物联网感知信息服务化，研究多粒子群、人工神经网络等人工智能算法，结合云计算等高性能计算模式做并行分布式探讨，设计基于QoS 感知的S-Skyline 服务选择算法，实现了Web服务动态自动编排原型系统；（4）实现原型系统，提出相应的性能指标，对模型和算法的性能进行了有效建模分析与评价。在研究期内完成博士后出站报告1份，培养硕士研究生5名，发表论文20篇（其中，SCI检索4篇，EI检索8篇，中文核心5篇），公开发明专利6项，获广西科技进步二等奖1次。这些研究成果为大规模Web服务组织与自动构建的设计与研究提供较好的理论支撑和分析原型。