指揮業(yè)務(wù)組合服務(wù)的可靠性研究

摘 要：本文給出了指揮業(yè)務(wù)服務(wù)可靠性的度量方法，然后對指揮業(yè)務(wù)組合服務(wù)的可靠性評價模型進(jìn)行了分析，最后提出了一種基于冗余的指揮業(yè)務(wù)組合服務(wù)可靠性計算方法。

關(guān)鍵詞：指揮業(yè)務(wù)；組合服務(wù)；可靠性

1 指揮業(yè)務(wù)服務(wù)的可靠性度量

指揮業(yè)務(wù)服務(wù)的可靠性定義指的是在規(guī)定條件下和約束時間內(nèi)，指揮業(yè)務(wù)服務(wù)滿足用戶需求且完成既定功能的能力。在實(shí)際計算指揮業(yè)務(wù)服務(wù)的可靠性時，指揮業(yè)務(wù)服務(wù)的可靠性可以通過在服務(wù)調(diào)用端統(tǒng)計服務(wù)執(zhí)行成功次數(shù)與被調(diào)用總次數(shù)之比來計算其可靠性，如式1所示：

其中countstotal代表服務(wù)被調(diào)用次數(shù)，countssucceed代表countstotal次調(diào)用中成功返回服務(wù)執(zhí)行結(jié)果的次數(shù)。該方法是目前最常用的Web服務(wù)可靠性計算方法，本文也采用此算法來計算指揮業(yè)務(wù)服務(wù)的可靠性。

2 基于冗余的指揮業(yè)務(wù)組合服務(wù)可靠性評價模型

指揮調(diào)度系統(tǒng)指揮業(yè)務(wù)組合服務(wù)流程可以被定義為一個具有不同業(yè)務(wù)功能的指揮業(yè)務(wù)相互關(guān)聯(lián)形成一組具有依賴關(guān)系的組合任務(wù)，從而形成更大粒度的指揮業(yè)務(wù)服務(wù)，滿足指揮力量的更高級的指揮業(yè)務(wù)需求。本文將指揮業(yè)務(wù)服務(wù)組合流程限制為由最常用的順序流程結(jié)構(gòu)、分支流程結(jié)構(gòu)、并行流程結(jié)構(gòu)和循環(huán)流程結(jié)構(gòu)這四種結(jié)構(gòu)之間有限次的遞歸嵌套。目前，組合服務(wù)的可靠性研究都是基于非儲備的可靠性模型進(jìn)行研究，而本文借鑒軟件容錯的思想，即在指揮業(yè)務(wù)服務(wù)組合流程上的各個任務(wù)選取多個待執(zhí)行的備選指揮業(yè)務(wù)服務(wù)，每個指揮任務(wù)不是只對應(yīng)一個服務(wù)實(shí)例來執(zhí)行，通過冗余的指揮業(yè)務(wù)來保證組合服務(wù)流程的可靠性。下面對指揮業(yè)務(wù)服務(wù)的原子業(yè)務(wù)以及四種組合服務(wù)流程的可靠性評價模型進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.1 原子業(yè)務(wù)

原子業(yè)務(wù)是指完成某類特定指揮業(yè)務(wù)的單個指揮業(yè)務(wù)服務(wù)，是指揮業(yè)務(wù)服務(wù)組合流程的最小單元。其構(gòu)成可描述為：<原子業(yè)務(wù)標(biāo)識，原子業(yè)務(wù)名稱，原子業(yè)務(wù)描述，可靠性描述，執(zhí)行效率>等；設(shè)原子業(yè)務(wù)taski所對應(yīng)的第j個指揮業(yè)務(wù)服務(wù)的可靠度為CSi，jR，則原子業(yè)務(wù)taski的可靠度taskiR可由并聯(lián)系統(tǒng)公式寫出：

2.2 順序流程結(jié)構(gòu)

指揮業(yè)務(wù)組合服務(wù)中的每個任務(wù)對應(yīng)多個指揮業(yè)務(wù)服務(wù)，則順序流程結(jié)構(gòu)在基于冗余情況下的可靠性模型如圖1所示，圖中假設(shè)流程中的每個任務(wù)均為原子業(yè)務(wù)。

設(shè)該流程結(jié)構(gòu)中有n個任務(wù)，則整個順序結(jié)構(gòu)的組合服務(wù)可靠度sf.R又可用串聯(lián)系統(tǒng)公式得到：

由于每個任務(wù)均為原子業(yè)務(wù)，則該流程結(jié)構(gòu)的組合服務(wù)可靠性sf.R為：

2.3 分支流程

基于冗余的思想，指揮業(yè)務(wù)組合服務(wù)中的每個任務(wù)應(yīng)該對應(yīng)多個備選服務(wù)，則分支流程的可靠性模型如圖2所示，圖中假設(shè)流程中每個分支均由原子任務(wù)組成。

設(shè)該流程結(jié)構(gòu)共有n個分支，由圖2可知，每個分支上的任務(wù)都有可能被選取執(zhí)行，所以分支結(jié)構(gòu)的可靠性值應(yīng)等于分支結(jié)構(gòu)上所有任務(wù)的可靠度最小值，公式如5所示。

2.4 并行流程

指揮業(yè)務(wù)組合服務(wù)并行流程的可靠性評價模型如圖3所示，圖中假設(shè)每個并行路徑均由原子任務(wù)組成。

設(shè)該流程共有n個并行分叉，由圖3可以看出，并行結(jié)構(gòu)與順序結(jié)構(gòu)的處理方法應(yīng)該相同，故計算方法類似，如公式6所示。

2.5 循環(huán)流程

指揮業(yè)務(wù)循環(huán)流程的組合服務(wù)可靠性模型，如圖4所示，圖中假設(shè)被循環(huán)執(zhí)行的路徑由一個原子任務(wù)組成。

其中g(shù)為循環(huán)次數(shù)，則該循環(huán)結(jié)構(gòu)可看成g個順序結(jié)構(gòu)串聯(lián)而成，則其處理方法與順序流程類似，如公式7所示。

3 基于冗余的指揮業(yè)務(wù)組合服務(wù)可靠性計算方法

按照本文的定義，指揮業(yè)務(wù)組合服務(wù)是由順序、分支、循環(huán)和并行結(jié)構(gòu)經(jīng)過有限次的遞歸嵌套組合而成，為了計算組合業(yè)務(wù)的可靠性首先需要計算出原子業(yè)務(wù)的可靠性，而原子業(yè)務(wù)的可靠性由與其對應(yīng)的候選服務(wù)的可靠性決定。對于分支流程來說，分支流程的可靠性由所有分支中各個任務(wù)的待執(zhí)行備選服務(wù)中可靠性最小的任務(wù)決定；對于并行結(jié)構(gòu)來說，可靠性的計算方法與順序結(jié)構(gòu)的計算方法相同，在此基礎(chǔ)上按照在組合流程中嵌套的層次進(jìn)行遞歸處理，就能求出任意嵌套層次中每個任務(wù)的可靠性值。根據(jù)上節(jié)中針對不同流程的指揮業(yè)務(wù)組合服務(wù)的可靠性計算公式，本文提出一種基于冗余的組合服務(wù)可靠性計算方法，該算法流程圖如圖5所示。

其中ComputeR（）的算法描述如下：

【算法1】基于儲備的組合服務(wù)可靠性計算算法

// sct代表欲被計算的順序復(fù)合任務(wù)，算法執(zhí)行后其可靠性保存在sct.R中；

//sct包含的任務(wù)task的可靠性保存在task.R中。

function ComputeR（inout sct）

{

begin_task←sct包含的開始任務(wù)節(jié)點(diǎn)；

end_task←sct包含的開始任務(wù)節(jié)點(diǎn)；

sct.R←1；

for（task= begin_task to end_task） do

{

task.R←1；

if（task是原子任務(wù)）

{

//加載task關(guān)聯(lián)的待執(zhí)行備選服務(wù)狀態(tài)

task.R← ；

}

else

{

switch task的復(fù)合任務(wù)

{

//根據(jù)任務(wù)的復(fù)合任務(wù)，遞歸計算其可靠性

case LOOP：

rf←task中被循環(huán)執(zhí)行的流程；

ComputeR（rf）；

//計算該循環(huán)復(fù)合任務(wù)的可靠性

task.R←（rf.R）g；

case CONDITION：

for（each branch flow of the task）

{

bf←當(dāng)前分支路徑；

ComputeR（bf）；

//計算該分支復(fù)合任務(wù)的可靠性

task.R←Min（task.R，bf.R）；

}

case PARALLEL：

for（each synchronized branch flow of the task）

{

ff←當(dāng)前分叉路徑；

ComputeR（ff）；

//計算該并行復(fù)合任務(wù)的可靠性

task.R←task.R*ff.R；

}

}//switch ends

}//if ends

//將task的可靠性匯總到整個順序復(fù)合任務(wù)

sct.R←sct.R* task.R；

}//for ends

}//function ends

本文中指揮業(yè)務(wù)組合服務(wù)被等效視為一個順序復(fù)合流程，故可以直接調(diào)用算法1來計算指揮業(yè)務(wù)組合流程中各個嵌套層次復(fù)合流程的可靠性。

[參考文獻(xiàn)]

[1]Belli F，Jedrzejowicz P.An Approach to the Reliability Optimization of Software with Redundancy[J].IEEE Transactions on Software Engineering，1991，17（3）.

[2]溫小云，師宇杰，牛忠霞.系統(tǒng)可靠性模型綜述[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2005，6.

[3]盧明銀，徐人平.系統(tǒng)可靠性[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[4]王一飛，吳素芹，王榕.Web服務(wù)組合建模的研究[J].通信技術(shù)，2009，42（7）.