面向大规模动态服务环境的QoS评价方法研究

With the prevalence of services computing technology, Quality of service (QoS) has become consequently an important consideration. As increasing number of services are emerging on the Internet and the relationships between services and service systems are becoming more and more complex, the service environments show the characteristics of large-scale and high dynamics. In such condition, multi-dimensional QoS evaluation faces several challenges, such as state explosion in mathematical modeling, huge expense of QoS measurement, and high complexity in data analysis and model solving. To attack the challenges, this project studies the approaches and techniques of QoS evaluation for large-scale dynamic service environments from both modeling and measurement aspects, guaranteeing both effectiveness and efficiency. We study methods of theoretical stochastic modeling, and propose efficient approaches for model solving and QoS analysis. Also, we design concrete mechanisms for QoS measurement, and explore effective schemes for statistical data analytics and dynamic model updating. We believe this project can bring new theories and techniques to both theoretical modeling based QoS evaluation and statistical QoS measurement, and provide reference value to the design, implementation and optimization of the services and the services computing systems.

随着服务计算技术的蓬勃发展，服务质量（QoS）成为重要的需求。伴随着互联网上各类服务数目不断增多，服务系统内部以及服务之间的相互关系愈发复杂，服务环境显示出大规模和动态性等特点，使得多维度QoS评价面临模型状态爆炸、测量成本过高、分析求解难度过大等问题。本项目拟研究面向大规模动态服务环境的QoS评价方法与技术，从随机建模和统计测量两个角度，提出同时保证评价效率和准确性的服务质量评价方法。研究内容包括：服务质量的随机模型建模理论；高效的随机模型求解方法与技术；大规模动态服务环境下的QoS测量理论与机制；有效的数据统计分析和动态模型更新方法。本项目的研究将丰富随机建模和求解理论，发展服务质量测量和分析等实用技术，并推进他们在服务计算中的应用，为服务计算系统和各类服务的设计、实现和优化提供理论参考。

本项目面向大规模动态服务环境，从随机建模、统计测量、仿真分析等多个角度，开展了服务质量评价的基础理论和技术方法研究。针对不同服务场景和需求，建立了基于排队论和广义随机Petri网的服务质量模型，提出了层次式、模块化的复合模型建模方法，给出了服务质量指标的量化分析。提出了面向大规模动态服务环境的实时测量排序模型，设计了时间感知的服务质量预测算法，实现了服务质量感知的服务排序和推荐技术。设计了大规模服务系统的动态仿真框架，建立了基于随机过程的仿真模型，提出了事件驱动的仿真方法以及仿真数据的统计分析方法。进一步，提出了模型与测量相结合的服务质量评价方法，以及基于模型和基于仿真的服务质量优化算法。项目研究成果基于分布式计算系统和车联网等大规模开源数据集进行了验证，在区域集中供热信息监管服务系统和煤矿综合监控预警系统中进行了原型系统实验。本项目研究内容为服务计算系统和各类服务的设计、实现和改进提供理论依据和技术支撑。