面向组合服务收益优化的动态服务选择方案

书书书第!!卷!第期#$$年月计!!算!!机!!学!!报%&’()*)+,-.(/0,1%,23-4).*5678!!(68(698#$$!收稿日期!#$$:$;:$最终修改稿收到日期!#$$:$:#8本课题得到国家自然科学基金#;$!!$$=$;$$!$$?$?$#%&国家’八六三(高技术研究发展计划项目基金##$$//$@A=%资助8王显志$男$@年生$博士研究生$主要研究兴趣为双边服务资源整合和服务组合8):BCD7!ECFGHDCFIJD!JDK8LMN8OF8徐晓飞$男$;#年生$博士$教授$博士生导师$主要研究领域包括服务科学与工程&企业计算&服务计算等8王忠杰$男$?年生$博士$副教授$主要研究兴趣为服务工程&面向服务的体系结构&服务组合和软件工程8面向组合服务收益优化的动态服务选择方法王显志!徐晓飞!王忠杰#哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院!哈尔滨!=$$$%摘!要!服务组合是面向服务计算环境中实现价值增值的有效途径8现有研究多关注于顾客价值的提高$而对提供服务组合方案的服务提供者或代理商的价值缺乏充分考虑8一方面$在服务级别协议下$超过约定级别的质量不会给提供者带来额外收益$也不能有效提升顾客价值$因此是没有必要的另一方面$服务本身及其交付环境的不确定性导致服务质量也具有一定的不确定性$使得实际服务可能无法达到约定的服务级别$甚至完全失效8对此基于服务级别协议对服务收益和策略进行分析$给出面向收益优化的服务选择模型$并将阶段估计与即时反馈相结合$对需求进行贪婪调度$最终基于模拟退火算法实现组合服务的优化选择8实验结果表明$与传统方法相比$该方法不仅能够获取更多的服务收益$而且在不同需求分布下均具有更高的效率8关键词!服务组合收益优化服务级别协议贪婪调度模拟退火中图法分类号43!!!!!#号!$8!?#@)*38+8$;8#$$8$#$@$%&’()*+*),)-.*)’/&)0/*0120&3)4020504*)’/60*7’1(’&!8/.,)420&3)409’,+’:)*)’/P/(QRDCF:AJD!R-RDC6:1LD!P/(QAJ6FG:+DL#!#$$%$&’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’&1:!ULS9DOLO6BT6UDKD6FTS6VDK6TKDBDICKD6FULS9DOL7L9L7CGSLLBLFKGSLLMXUOJLMN7DFGUDBN7CKLMCFFLC7DFG!引!言服务组合是面向服务计算环境中将现有服务进行组合以实现服务价值增值的有效途径8服务提供者将自身业务功能包装为服务并对外发布服务代理*+#ULS9DOLWS6YLS%根据具体业务需求从多个提供者处选取适当的服务并将组合后的整体提供给顾客8其中从服务业务功能单元到具体服务的绑定通常是在组合服务执行时动态进行的$称为动态服务选择8在正常运行的服务系统中$客户和服务提供商的利益必须是健康的$即双方都能在服务中实现必要的价值$才能维持服务体系的正常运行8已有文献主要从服务质量*#:=+&信任*;:?+等方面研究如何为顾客提供更好的组合服务8然而组合服务的’价值增值(是双边的$它不仅体现为顾客所获得的增值服务$还体现为服务代理在提供组合服务中的收益增值$因此有必要探讨相应的策略和方法来帮助服务代理获取更多的收益8在现实服务中$由于服务执行&交付环境的不确定性$实际服务的质量往往达不到预期要求$甚至服务失败$使得服务代理的收益受到影响8服务级别协议#*0/%作为服务双方关于服务内容&质量等方面的约定$是保障服务质量和顾客满意度的有效途径*+8没有*0/时$用户支付相同费用所获得的服务质量却可能大不相同由于缺乏质量承诺和规范的罚金机制$顾客与服务提供者之间难以建立稳定的服务关系8而在*0/情况下$组合服务变成了有保证的服务$即便服务质量达不到约定级别时$也有规范的赔偿8图!总效用曲线和边际效用曲线虽然*0/为服务提供者提供了一种竞争依据$但更多时候$用户对于高质量并无特别追求$服务只要达到一定的标准即可实现顾客价值*+8图所示的边际效用递减规律表明$超出标准的质量对于顾客满意度的提高并无显著影响而对于服务代理而言$却消耗大量的资源$缩小了赢得更多利润的空间8以海运物流服务中的服务组合为例!货代为满足货主的需求$组合了订舱位&预订集装箱&取重箱&返空箱&集港&报关&装船等一系列服务$其服务价值主要体现在提供整箱出口服务中获取的金钱8因此在整箱出口服务中$只考虑如何为货主提供更加优质的服务是不符合现实的8因此在服务组合中$一方面在服务级别协议的支持下保障服务顾客一方的价值$另一方面优化组合服务提供者的收益的策略是保证服务能够健康持续进行的有效途径8本文针对服务级别协议下服务质量的实际特点$研究服务组合中的收益优化方法8相比于其它工作$本文研究具备如下特点!#%相比于单纯追求顾客满意度$本文从服务代理的角度出发$探讨其作为服务组合者和组合服务提供者的服务策略与收益方法##%基于服务级别协议$提出确定及不确定质量条件下的服务选择模型#!%面向组合服务的收益优化$提出高效的动态服务选择方法8?!动态服务选择的定义文献*+给出了WS6YLS的体系结构$这也是当前服务组合所采用的通用架构8该架构中$服务代理执行服务的选择与组合并作为组合服务的提供者向顾客提供组合后的服务$以此赚取收益8基于*0/的服务组合中$顾客请求根据服务级别的不同形成多个队列$如图#所示8在组合服务执行时$通过服务流程的每个具体功能单元#即服务任务%与具体服务进行绑定$最终形成满足顾客需求的可执行的组合服务实例8图#!网络环境下基于*0/的服务组合对于包含有/个任务208:8\,+08:$+08:#$-$+08:/.的服务流程$每个+08:.#.\$#$-$/%对应一个候选服务集合’!.\,;8.$$;8.$#$-$;8.$/..$每个具体服务定义;8.$\#=8,+.$$)-.,.$%#.\$#$-$=$#期王显志等!面向组合服务收益优化的动态服务选择方法/\$#$-$/.%$其中=8,+\,$#$-$:.是质量指标集$)-.,为服务价格?任一组合服务需求用-表示$服务选择方案@%0/\,/+08:$;80$/+08:#$;8#0$-$/+08:/$;8/0.$其中;8.’!.$@%0/#$/.\#,+08:..]’!.%?组合服务的不同质量指标%#@%0/%\3%#%#;8%$%#;8#%$-$%#;8/%%#%\$#$-$:%$其中%#;8.%为;8.的%指标值$3%为计算组合服务%指标值的与服务流程有关的函数?由于成员服务自身及其所处的运行环境&网络环境等不确定因素$#;8.%通常是一个不确定值$导致组合服务的质量也具有一定的不确定性$因此在实际提供的服务很可能无法达到预期的质量$甚至失效?然而在更多的情况下$某些服务质量的不如意并不会影响用户对于服务的使用$即提供的质量相对劣一些的服务对顾客依然有意义$则极端情况下!为赚取更多收益$WS6YLS总是优先满足那些更能获利的需求$而故意降低对其它需求的服务质量?@!基于2A$的服务级别分析现有的服务质量交付机制缺乏^6*&*0/及定价三者之间的联系*$+$而现实中服务的价格&罚金以及实际质量等因素都会影响服务提供者的收益8以海运物流服务中的服务组合为例!若货主的订舱委托是由PLW服务完成的8该服务存在两个服务级别!级别/规定的价格和响应时间为#$$元$$_=U%$级别[为#=$元$#U%8此时有如下可能!#%若服务的实际响应时间小于$_=U顾客支付订舱费用$$元##%由于服务策略或负载原因导致顾客服务的实际响应时间为_=U顾客获得级别/规定金额的罚金$并支付网上订舱服务费用=$元#!%服务响应时间很长$实际质量达不到任何服务级别服务提供者向顾客支付级别/规定的罚金8因此充分考虑服务级别协议下服务收益的特点$建立适合于收益优化的策略&模型与方法成为保障组合服务收益的有效途径8本文将*0/具体化为一系列的服务级别$每个级别规定服务质量&价格等方面的参数*+$并给出其收益规则#包括定价与罚金规则%$以支持基于*0/的服务组合8@B!多服务级别及其组织在实际应用中$WS6YLS通常定义一系列的服务级别*#+$形如!!AB!,+\,!AB$!AB#$-$!AB(.?每个服务级别!AB.\#=8,+.$)-.,.$),/0%+4.%#.\$#$-$(%$其中各项含义如下?#%=8,+.\#.$#.$-$:.%为服务级别相应的质量标准的集合$其中.#\$#$-$:%是单个质量指标值?不同质量指标具有不同意义$如可靠性应不低于=8,+中规定的指标值而响应时间则应小于等于规定值?##%)-.,为服务价格),/0%+4表示服