基于OWL-S的Web服務(wù)質(zhì)量本體的描述模式的設(shè)計

1 語義Web服務(wù)的描述語言OWL-S

Web服務(wù)的發(fā)現(xiàn)，自動組合和互操作，都需要對服務(wù)進行一定的語義描述，基于WSDL的Web服務(wù)描述語言主要集中于數(shù)據(jù)交換和服務(wù)發(fā)布的語法標(biāo)準(zhǔn)，計算機缺乏對服務(wù)描述的語義理解，目前，研究者們提出了專門描述服務(wù)語義的OWL-S語言[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)的語義，他能夠根據(jù)服務(wù)的輸入（Inputs）、輸出（Outputs）、前提（Preconditions）以及結(jié)果（Effects）進行推理，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的、動態(tài)的Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)、執(zhí)行、組合和互操作。 OWL-S包含以下3種任務(wù)：

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

自動Web服務(wù)調(diào)用 通過計算機程序或智能主體自動執(zhí)行某一特定的Web服務(wù)，在這一點上，傳統(tǒng)的Web服務(wù)技術(shù)已經(jīng)能夠做到這一點。

自動服務(wù)組合和互操作 這個任務(wù)是讓計算機可以自動地選擇、組合Web服務(wù)，從而執(zhí)行一些復(fù)雜的任務(wù)。

為了達到上述目標(biāo)，OWL-S規(guī)范了一組用來描述服務(wù)的知識本體，使用語義標(biāo)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)如何被訪問？三者之間的關(guān)系如圖1所示。

雖然OWL-S能夠?qū)eb服務(wù)的語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(guī)范中并沒有提供度量QoS的類和屬性的詳細定義，使得用戶在查找服務(wù)時，不能夠很好地根據(jù)服務(wù)質(zhì)量的要求來提高查詢的準(zhǔn)確率。為此，本文構(gòu)建一個Web服務(wù)質(zhì)量本體，通過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(xiàn)匹配能夠根據(jù)服務(wù)的QoS信息進行篩選。

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為語義Web提供了相關(guān)領(lǐng)域的共同理解，確定了該領(lǐng)域內(nèi)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(zhǔn)確地基于語義而不是僅僅是語法里進行交互，然而就服務(wù)質(zhì)量本體而言，目前來沒有一個統(tǒng)一的服務(wù)質(zhì)量本體規(guī)范，隨著Web服務(wù)的流行，Web服務(wù)的數(shù)量也在急劇增加，屬于不同服務(wù)提供著的功能相似的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(xiàn)最佳服務(wù)，成為當(dāng)今Web服務(wù)的熱點研究之一，由于 QoS具有不可公度性和矛盾性等特點，因此作者認為有必要對服務(wù)質(zhì)量進行建模，以解決服務(wù)提供者和服務(wù)消費者之間就服務(wù)質(zhì)量相互理解的問題。

2.2 Web服務(wù)質(zhì)量的度量參數(shù)

由于目前還沒有關(guān)于Web服務(wù)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，本文在參考了文獻[2-4]提出的服務(wù)質(zhì)量數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Web服務(wù)質(zhì)量的歷史統(tǒng)計信息和最近時間段的信息，定性的討論了Web服務(wù)質(zhì)量的計算方法并提出了一個有效的Web服務(wù)質(zhì)量模型。該模型由以下5個服務(wù)質(zhì)量參數(shù)構(gòu)成：

穩(wěn)定性（Stability），用于描述同一Web服務(wù)不同的調(diào)用時刻所需的響應(yīng)時間的差異。

響應(yīng)時間（Response Time），指服務(wù)從請求者發(fā)出執(zhí)行請求開始到收到應(yīng)答消息所經(jīng)過的時間。

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。

信譽度（Grade），用于描述服務(wù)使用者對他們所調(diào)用的Web服務(wù)的評價。

2.3 Web服務(wù)質(zhì)量描述模式

為了實現(xiàn)不同服務(wù)之間的服務(wù)質(zhì)量的一致描述，同樣需要標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范來描述服務(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義基礎(chǔ)上進行，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QoS Profile類，QoSprofile類有3個屬性名稱（name）、文本描述（textDescription）和具有質(zhì)量參數(shù)（hasParameter），其中屬性hasPatameter的取值范圍為類QoSParameter。每個服務(wù)的質(zhì)量總體上用一個QoSProfile來描述。

（2）QoS Parameter Definition Layer

該層主要定義用來描述服務(wù)質(zhì)量的各個參數(shù)，QoSParameter而類是所有質(zhì)量參數(shù)的公共超類，QoSParamerter類有3個屬性：參數(shù)名稱（ParamName）、參數(shù)描述（paramDescription）和具有度量（hasMetric）其中hasMetric的取值范圍為類QoSMetric。QoSParameter是所有質(zhì)量參數(shù)的公共超類，通過子類繼承關(guān)系定義各服務(wù)質(zhì)量參數(shù)。

（3）QoS Metric Layer

該層的作用主要是為服務(wù)質(zhì)量參數(shù)定義合適的質(zhì)量度量，為服務(wù)質(zhì)量定義精確語義信息，QoSMetric類是所有質(zhì)量參數(shù)度量的公共超類，包括單位（unit）、度量名稱（metricName）度量約束（metricConstraint）3個屬性、通過子類繼承關(guān)系定義各服務(wù)質(zhì)量參數(shù)的度量。

3 結(jié)語

本文總結(jié)了OWL-S對Web服務(wù)的語義描述方法，重點介紹了OWL-S中定義的Profile語義信息，這些信息是本文基于語義匹配的依據(jù)，通過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，為語義匹配過程的服務(wù)質(zhì)量篩選機制提供了依據(jù)。