基于OWL-S的Web服務(wù)質(zhì)量本體的描述模式的設計

1 語(yǔ)義Web服務(wù)的描述語(yǔ)言OWL-S

Web服務(wù)的發(fā)現，自動(dòng)組合和互操作，都需要對服務(wù)進(jìn)行一定的語(yǔ)義描述，基于WSDL的Web服務(wù)描述語(yǔ)言主要集中于數據交換和服務(wù)發(fā)布的語(yǔ)法標準，計算機缺乏對服務(wù)描述的語(yǔ)義理解，目前，研究者們提出了專(zhuān)門(mén)描述服務(wù)語(yǔ)義的OWL-S語(yǔ)言[1]。

OWL-S包含一整套本體提供了Web服務(wù)的詞匯表以描述服務(wù)的語(yǔ)義，他能夠根據服務(wù)的輸入（Inputs）、輸出（Outputs）、前提（Preconditions）以及結果（Effects）進(jìn)行推理，OWL-S使得Web服務(wù)具備機器可理解性和易用性，從而支持智能主體自動(dòng)的、動(dòng)態(tài)的Web服務(wù)發(fā)現、執行、組合和互操作。 OWL-S包含以下3種任務(wù)：

自動(dòng)Web服務(wù)發(fā)現 對于特定Web服務(wù)能夠自動(dòng)定位，這種服務(wù)匹配是基于語(yǔ)義的，而不是基于關(guān)鍵字的匹配。

自動(dòng)Web服務(wù)調用 通過(guò)計算機程序或智能主體自動(dòng)執行某一特定的Web服務(wù)，在這一點(diǎn)上，傳統的Web服務(wù)技術(shù)已經(jīng)能夠做到這一點(diǎn)。

自動(dòng)服務(wù)組合和互操作 這個(gè)任務(wù)是讓計算機可以自動(dòng)地選擇、組合Web服務(wù)，從而執行一些復雜的任務(wù)。

為了達到上述目標，OWL-S規范了一組用來(lái)描述服務(wù)的知識本體，使用語(yǔ)義標記使得Web服務(wù)能夠被人和機器理解，OWL-S的知識本體由3部分組成[1]：ServiceProfile，ServiceModel，ServiceGrounding。他們分別描述服務(wù)能做什么？服務(wù)如何工作以及服務(wù)如何被訪(fǎng)問(wèn)？三者之間的關(guān)系如圖1所示。

雖然OWL-S能夠對Web服務(wù)的語(yǔ)義描述提供很好的支持，然而，OWL-S在服務(wù)質(zhì)量（QoS）方面描述的也不盡人意。規范中并沒(méi)有提供度量QoS的類(lèi)和屬性的詳細定義，使得用戶(hù)在查找服務(wù)時(shí)，不能夠很好地根據服務(wù)質(zhì)量的要求來(lái)提高查詢(xún)的準確率。為此，本文構建一個(gè)Web服務(wù)質(zhì)量本體，通過(guò)OWL-S Profile中的ServiceParameter這一擴展機制，在Web服務(wù)描述中引入該服務(wù)質(zhì)量本體，從而使得Web服務(wù)的發(fā)現匹配能夠根據服務(wù)的QoS信息進(jìn)行篩選。

2.1 本體的基本概念

一般情況下，Ontology是用于描述特定領(lǐng)域的概念模型。Ontology為語(yǔ)義Web提供了相關(guān)領(lǐng)域的共同理解，確定了該領(lǐng)域內共同認可的概念的明確定義以及概念之間的相互關(guān)系，這使得人們之間以及機器之間能夠準確地基于語(yǔ)義而不是僅僅是語(yǔ)法里進(jìn)行交互，然而就服務(wù)質(zhì)量本體而言，目前來(lái)沒(méi)有一個(gè)統一的服務(wù)質(zhì)量本體規范，隨著(zhù)Web服務(wù)的流行，Web服務(wù)的數量也在急劇增加，屬于不同服務(wù)提供著(zhù)的功能相似的Web服務(wù)，其性能可能差別很大，如何在眾多功能相似的Web服務(wù)中發(fā)現最佳服務(wù)，成為當今Web服務(wù)的熱點(diǎn)研究之一，由于 QoS具有不可公度性和矛盾性等特點(diǎn)，因此作者認為有必要對服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行建模，以解決服務(wù)提供者和服務(wù)消費者之間就服務(wù)質(zhì)量相互理解的問(wèn)題。

2.2 Web服務(wù)質(zhì)量的度量參數

由于目前還沒(méi)有關(guān)于Web服務(wù)質(zhì)量的標準，本文在參考了文獻[2-4]提出的服務(wù)質(zhì)量數的基礎上，根據Web服務(wù)質(zhì)量的歷史統計信息和最近時(shí)間段的信息，定性的討論了Web服務(wù)質(zhì)量的計算方法并提出了一個(gè)有效的Web服務(wù)質(zhì)量模型。該模型由以下5個(gè)服務(wù)質(zhì)量參數構成：

穩定性（Stability），用于描述同一Web服務(wù)不同的調用時(shí)刻所需的響應時(shí)間的差異。

響應時(shí)間（Response Time），指服務(wù)從請求者發(fā)出執行請求開(kāi)始到收到應答消息所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。

可靠性（Reliability），表示能夠維護服務(wù)和服務(wù)質(zhì)量的程度。

服務(wù)成本（service Cost），描述服務(wù)消費者需要為使用服務(wù)而付出的費用。

信譽(yù)度（Grade），用于描述服務(wù)使用者對他們所調用的Web服務(wù)的評價(jià)。

2.3 Web服務(wù)質(zhì)量描述模式

為了實(shí)現不同服務(wù)之間的服務(wù)質(zhì)量的一致描述，同樣需要標準的規范來(lái)描述服務(wù)質(zhì)量，以使得服務(wù)之間的服務(wù)質(zhì)量比較能在共享的語(yǔ)義基礎上進(jìn)行，為此，本文提出了服務(wù)質(zhì)量描述模式（QoS Description Schema），如圖2所示。

（1）QoS Profile Layer

服務(wù)質(zhì)量描述模式的頂層是一個(gè)QoS Profile類(lèi)，QoSprofile類(lèi)有3個(gè)屬性名稱(chēng)（name）、文本描述（textDescription）和具有質(zhì)量參數（hasParameter），其中屬性hasPatameter的取值范圍為類(lèi)QoSParameter。每個(gè)服務(wù)的質(zhì)量總體上用一個(gè)QoSProfile來(lái)描述。

（2）QoS Parameter Definition Layer

該層主要定義用來(lái)描述服務(wù)質(zhì)量的各個(gè)參數，QoSParameter而類(lèi)是所有質(zhì)量參數的公共超類(lèi)，QoSParamerter類(lèi)有3個(gè)屬性：參數名稱(chēng)（ParamName）、參數描述（paramDescription）和具有度量（hasMetric）其中hasMetric的取值范圍為類(lèi)QoSMetric。QoSParameter是所有質(zhì)量參數的公共超類(lèi)，通過(guò)子類(lèi)繼承關(guān)系定義各服務(wù)質(zhì)量參數。

（3）QoS Metric Layer

該層的作用主要是為服務(wù)質(zhì)量參數定義合適的質(zhì)量度量，為服務(wù)質(zhì)量定義精確語(yǔ)義信息，QoSMetric類(lèi)是所有質(zhì)量參數度量的公共超類(lèi)，包括單位（unit）、度量名稱(chēng)（metricName）度量約束（metricConstraint）3個(gè)屬性、通過(guò)子類(lèi)繼承關(guān)系定義各服務(wù)質(zhì)量參數的度量。

3 結語(yǔ)

本文總結了OWL-S對Web服務(wù)的語(yǔ)義描述方法，重點(diǎn)介紹了OWL-S中定義的Profile語(yǔ)義信息，這些信息是本文基于語(yǔ)義匹配的依據，通過(guò)OWL-S Profile中的serviceParameter這一擴展機制，在Web服務(wù)描述中引入服務(wù)質(zhì)量本體，并提出服務(wù)質(zhì)量本體的描述模式，為語(yǔ)義匹配過(guò)程的服務(wù)質(zhì)量篩選機制提供了依據。