本發(fā)明屬于數(shù)字信息的傳輸，例如電報(bào)通信的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在保證服務(wù)組合質(zhì)量的前提下、采用高效的方案調(diào)度云服務(wù)以滿足服務(wù)請(qǐng)求的多功能需求的針對(duì)批量云服務(wù)請(qǐng)求的兩階段組合與調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

隨著互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)產(chǎn)業(yè)的極速發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)用戶的井噴式增加，對(duì)云服務(wù)的請(qǐng)求和使用量也大幅度地增長(zhǎng)，云服務(wù)管理平臺(tái)處理同時(shí)處理批量服務(wù)請(qǐng)求的情況越來(lái)越多。

對(duì)批量服務(wù)請(qǐng)求的響應(yīng)包括兩方面的內(nèi)容：(1)為互聯(lián)網(wǎng)用戶提交的每個(gè)云服務(wù)請(qǐng)求選擇出最優(yōu)的服務(wù)組合；(2)面對(duì)批量服務(wù)請(qǐng)求，在保證質(zhì)量的前提下提供總時(shí)間最少的云服務(wù)資源調(diào)度方案。整體而言，面對(duì)互聯(lián)網(wǎng)用戶的激增以及大批量的服務(wù)請(qǐng)求，云服務(wù)管理平臺(tái)在保證服務(wù)請(qǐng)求完成質(zhì)量的同時(shí)，也需要減少總的時(shí)間開(kāi)銷和成本開(kāi)銷，對(duì)于服務(wù)請(qǐng)求的執(zhí)行不僅要重視質(zhì)量，同時(shí)還要考慮效率問(wèn)題；同時(shí)，對(duì)于云服務(wù)平臺(tái)來(lái)講，更需要考慮調(diào)度服務(wù)資源如何在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下提高效率。

在此背景下，建立云服務(wù)組合的優(yōu)化模型與對(duì)應(yīng)的服務(wù)資源調(diào)度模型及算法，具有重要的理論意義和研究?jī)r(jià)值。

現(xiàn)有技術(shù)中，建立云服務(wù)組合的優(yōu)化模型與對(duì)應(yīng)的服務(wù)資源調(diào)度模型及算法大多都是被獨(dú)立考慮的，并且在調(diào)度云服務(wù)資源的過(guò)程中并未考慮保證服務(wù)請(qǐng)求執(zhí)行質(zhì)量的這一前提?，F(xiàn)有的云服務(wù)大多是以web服務(wù)與制造云服務(wù)作為其表現(xiàn)形式的，而當(dāng)云服務(wù)是這兩種表現(xiàn)形式時(shí)，云服務(wù)管理平臺(tái)同時(shí)處理批量服務(wù)請(qǐng)求的情況會(huì)很多，所以云服務(wù)平臺(tái)常面對(duì)的問(wèn)題是：如何在保證服務(wù)組合質(zhì)量的前提下，采用高效的方案調(diào)度云服務(wù)以滿足服務(wù)請(qǐng)求的多功能需求。為了解決這一問(wèn)題，需要將兩個(gè)階段綜合起來(lái)考慮，但現(xiàn)有技術(shù)對(duì)這一方面的研究還較少，另外，作為云服務(wù)的一種表現(xiàn)形式的制造云服務(wù)由于開(kāi)展的時(shí)間并不長(zhǎng)，所以在這兩個(gè)階段的研究也并不多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是，現(xiàn)有技術(shù)中，建立云服務(wù)組合的優(yōu)化模型與對(duì)應(yīng)的服務(wù)資源調(diào)度模型及算法大多都是被獨(dú)立考慮的，并且在調(diào)度云服務(wù)資源的過(guò)程中并未考慮保證服務(wù)請(qǐng)求執(zhí)行質(zhì)量的這一前提，而現(xiàn)有的云服務(wù)大多是以web服務(wù)與制造云服務(wù)作為其表現(xiàn)形式的，當(dāng)云服務(wù)是這兩種表現(xiàn)形式時(shí)，云服務(wù)管理平臺(tái)同時(shí)處理批量服務(wù)請(qǐng)求的情況會(huì)很多，所以云服務(wù)平臺(tái)常面對(duì)的問(wèn)題是：如何在保證服務(wù)組合質(zhì)量的前提下，采用高效的方案調(diào)度云服務(wù)以滿足服務(wù)請(qǐng)求的多功能需求。為了解決這一問(wèn)題，需要將兩個(gè)階段綜合起來(lái)考慮，但現(xiàn)有技術(shù)對(duì)這一方面的研究還較少，另外，作為云服務(wù)的一種表現(xiàn)形式的制造云服務(wù)由于開(kāi)展的時(shí)間并不長(zhǎng)，所以在這兩個(gè)階段的研究也并不多的問(wèn)題，進(jìn)而提供了一種優(yōu)化的針對(duì)批量云服務(wù)請(qǐng)求的兩階段組合與調(diào)度方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種針對(duì)批量云服務(wù)請(qǐng)求的兩階段組合與調(diào)度方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1.1：用戶通過(guò)本體描述語(yǔ)言owl-s描述用戶對(duì)服務(wù)組合的細(xì)節(jié)要求和整體目標(biāo)，形成服務(wù)請(qǐng)求，服務(wù)請(qǐng)求被提交至云服務(wù)管理平臺(tái)，形成云服務(wù)請(qǐng)求序列；

步驟1.2：云服務(wù)管理平臺(tái)根據(jù)用戶對(duì)服務(wù)組合的細(xì)節(jié)要求和整體目標(biāo)，將服務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行邏輯分割，形成子請(qǐng)求流，并且為子請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)粗選；

步驟1.3：基于QoS為服務(wù)請(qǐng)求選擇服務(wù)組合路徑；

步驟1.4：云服務(wù)管理平臺(tái)根據(jù)服務(wù)請(qǐng)求序列中的各個(gè)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的服務(wù)組合路徑通過(guò)服務(wù)調(diào)度模型制定調(diào)度計(jì)劃，進(jìn)入調(diào)度準(zhǔn)備階段；

步驟1.5：云服務(wù)管理平臺(tái)進(jìn)行服務(wù)資源調(diào)度。

優(yōu)選地，所述步驟1.2中，當(dāng)用戶提交了大規(guī)模復(fù)雜且需求功能多樣化的請(qǐng)求或具有個(gè)性化定制的請(qǐng)求時(shí)，云服務(wù)管理平臺(tái)為用戶組合若干個(gè)單一的云服務(wù)包括以下步驟：

步驟1.2.1：將粗粒度的服務(wù)請(qǐng)求邏輯劃分為細(xì)粒度的子請(qǐng)求集T＝{T₁,T₂,…T_m}，每個(gè)子請(qǐng)求可以使用功能單一的云服務(wù)；所述各子請(qǐng)求之間順序關(guān)聯(lián)且不成環(huán)；

步驟1.2.2：根據(jù)云服務(wù)管理平臺(tái)登記的j個(gè)云服務(wù)資源供應(yīng)商的相應(yīng)信息，形成子請(qǐng)求T_i的對(duì)應(yīng)候選服務(wù)資源集合

步驟1.2.3：以表示子請(qǐng)求T_i由云服務(wù)L(i)來(lái)完成，其中L(i)是子請(qǐng)求T_i在候選云服務(wù)集合中選擇的服務(wù)，即則子請(qǐng)求集合T＝{T₁,T₂,…T_m}所使用的一套完整的云服務(wù)組合的路徑可以表示為

優(yōu)選地，所述步驟1.2中，服務(wù)資源通過(guò)XML數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)讀取層交互，進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀出和寫入；所述數(shù)據(jù)讀取層包括若干分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。

優(yōu)選地，所述步驟1.3中，基于QoS為服務(wù)請(qǐng)求選擇服務(wù)組合路徑包括以下步驟：

步驟1.3.1：建立基于QoS的云服務(wù)組合評(píng)價(jià)機(jī)制；

步驟1.3.2：建立基于Qos全局優(yōu)化的云服務(wù)組合模型。

優(yōu)選地，所述步驟1.3.1中，所述云服務(wù)組合評(píng)價(jià)機(jī)制包括功能性QoS屬性和非功能性QoS屬性，所述功能性QoS屬性包括響應(yīng)時(shí)間和成本所述非功能性QoS屬性包括可靠性指標(biāo)和可用性指標(biāo)

優(yōu)選地，所述步驟1.3.1中，所述響應(yīng)時(shí)間和成本為逆向Qos屬性，所述可靠性指標(biāo)和可用性指標(biāo)為正向Qos屬性，對(duì)所述逆向Qos屬性和正向Qos屬性進(jìn)行賦值，總的Qos必須滿足

其中，max和min是同一QoS屬性中的最大值和最小值。

優(yōu)選地，所述步驟1.3.2中，設(shè)集合Q代表全局QoS屬性所包含的若干種局部QoS屬性，即Q＝{QoS₁,QoS₂,…QoS_i…,QoS_k}；α_w是若干QoS屬性在全局QoS中各自所占的權(quán)重比例，且子請(qǐng)求T_i使用對(duì)應(yīng)服務(wù)資源L(i)的各個(gè)QoS屬性度量值的總和為其中，代表了子請(qǐng)求T_j使用服務(wù)資源L(j)過(guò)程中屬性QoS_w的度量值；子請(qǐng)求集合T＝{T₁,T₂,…T_m}當(dāng)前選擇的一套完整的云服務(wù)組合的路徑可以表示為在不受局部QoS限制時(shí)，一套云服務(wù)組合的全局QoS表達(dá)式可以描述為在當(dāng)前的服務(wù)組合受到局部QoS的限制時(shí)，

優(yōu)選地，云服務(wù)管理平臺(tái)根據(jù)服務(wù)請(qǐng)求序列中的各個(gè)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的服務(wù)組合、通過(guò)服務(wù)調(diào)度模型制定調(diào)度計(jì)劃，所述調(diào)度模型包括服務(wù)切換時(shí)間開(kāi)銷和總時(shí)間開(kāi)銷。

優(yōu)選地，所述服務(wù)切換時(shí)間為矩陣log_n×n，其中，log_ij為虛擬服務(wù)點(diǎn)i到虛擬服務(wù)點(diǎn)j的服務(wù)切換時(shí)間開(kāi)銷，所述服務(wù)切換時(shí)間矩陣log_n×n記錄了虛擬服務(wù)節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)之間的切換時(shí)間開(kāi)銷，其中l(wèi)og_ij代表了虛擬服務(wù)點(diǎn)i到虛擬服務(wù)點(diǎn)j的服務(wù)切換時(shí)間開(kāi)銷。

優(yōu)選地，所述服務(wù)組合中第j個(gè)服務(wù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的云服務(wù)S_j完成第i號(hào)服務(wù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的子請(qǐng)求所花費(fèi)的時(shí)間開(kāi)銷為TimeTable_m×n；云服務(wù)管理平臺(tái)按照服務(wù)請(qǐng)求順序JQ＝{JQ₁,JQ₂,JQ₃......JQ_n}來(lái)調(diào)度云服務(wù)以完成各個(gè)服務(wù)請(qǐng)求的執(zhí)行，以與表示第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)服務(wù)S_k完成執(zhí)行服務(wù)請(qǐng)求JQ_i的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，則對(duì)于服務(wù)請(qǐng)求JQ_i，

若第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)提供的云服務(wù)執(zhí)行的JQ_i時(shí)間為0，即其不需要進(jìn)行該道工序，那么

若第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)提供的云服務(wù)執(zhí)行的JQ_i時(shí)間不為0，即其需要該虛擬服務(wù)點(diǎn)提供云服務(wù)，服務(wù)請(qǐng)求JQ_i在第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)間是第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)前面一個(gè)執(zhí)行時(shí)間不為0的虛擬服務(wù)點(diǎn)執(zhí)行結(jié)束的時(shí)間加上該虛擬服務(wù)點(diǎn)切換到第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)的切換時(shí)間；

以表示第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)工序前面一個(gè)執(zhí)行時(shí)間不為0的虛擬服務(wù)點(diǎn)，則具有以下約束關(guān)系：

本發(fā)明的技術(shù)方案共分為三個(gè)步驟：

一、提出并解決第一階段——基于QoS最優(yōu)云服務(wù)組合路徑的選取問(wèn)題的方案與模型，并且提出了云服務(wù)與云服務(wù)組合的描述方式以及服務(wù)質(zhì)量(QoS)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；

二、提出并解決第二階段——面向批量服務(wù)請(qǐng)求的調(diào)度問(wèn)題的策略與模型，并且給出了對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；

三、基于上述提出的兩階段的云服務(wù)組合與調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化。

關(guān)于步驟一，具體內(nèi)容包括：

1.基于服務(wù)質(zhì)量(QoS)的最優(yōu)云服務(wù)組合選擇

主要是針對(duì)基于服務(wù)質(zhì)量的最優(yōu)服務(wù)組合選擇方法的研究，分析云計(jì)算環(huán)境下QoS的特點(diǎn)以及當(dāng)前批量云服務(wù)請(qǐng)求的具體情況，研究服務(wù)組合選擇的具體的步驟，給出服務(wù)組合選擇的具體數(shù)學(xué)模型。

1.1云服務(wù)組合結(jié)構(gòu)體系與實(shí)現(xiàn)過(guò)程

云服務(wù)體系由三個(gè)重要的角色構(gòu)成：云服務(wù)管理平臺(tái)、云服務(wù)請(qǐng)求者以及云服務(wù)資源供應(yīng)商。云服務(wù)請(qǐng)求者向云服務(wù)管理平臺(tái)發(fā)起請(qǐng)求，云平臺(tái)通過(guò)對(duì)服務(wù)請(qǐng)求信息的分析處理，為服務(wù)請(qǐng)求選擇最合適的單一云服務(wù)或者云服務(wù)組合，并向?qū)?yīng)的云服務(wù)資源提供商發(fā)出請(qǐng)求信息，將對(duì)應(yīng)的云服務(wù)調(diào)度到相應(yīng)的服務(wù)節(jié)點(diǎn)。對(duì)于云平臺(tái)而言，擁有較為豐富的云服務(wù)資源極為重要，同時(shí)云服務(wù)提供商也需要及時(shí)在云服務(wù)管理平臺(tái)上進(jìn)行服務(wù)信息的注冊(cè)，以便用戶在云平臺(tái)針對(duì)相應(yīng)的需求查找對(duì)應(yīng)的云服務(wù)。

云服務(wù)管理平臺(tái)需要有豐富的云服務(wù)資源，而對(duì)應(yīng)的云服務(wù)的基本信息、性能、成本開(kāi)銷、響應(yīng)時(shí)間等等都是云資源供應(yīng)商提供給云服務(wù)管理平臺(tái)的。云平臺(tái)的用戶希望獲得的服務(wù)是優(yōu)質(zhì)的，并且能在最快的時(shí)間獲取到以及付出盡量少的成本開(kāi)銷，為了達(dá)到這樣的目標(biāo)，具體步驟如下：

(1)云服務(wù)供應(yīng)商要將自己可以提供的云服務(wù)信息發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上，而云服務(wù)管理平臺(tái)根據(jù)相應(yīng)的發(fā)布信息將云服務(wù)的穩(wěn)定、特點(diǎn)、成本開(kāi)銷等QoS屬性登記在管理系統(tǒng)中；

(2)當(dāng)有用戶提交云服務(wù)請(qǐng)求給云平臺(tái)時(shí)，云平臺(tái)啟動(dòng)搜索進(jìn)程，根據(jù)用戶需求和個(gè)性化定制要求，選擇出最優(yōu)的云服務(wù)或者云服務(wù)組合，當(dāng)用戶將較小規(guī)模或者請(qǐng)求內(nèi)容單一的服務(wù)請(qǐng)求提交后，云服務(wù)管理平臺(tái)只需要為其選擇功能單一的對(duì)應(yīng)云服務(wù)即可，當(dāng)然也可以采取語(yǔ)義匹配等方法為服務(wù)請(qǐng)求選擇最配對(duì)的云服務(wù)；

(3)如果提交的請(qǐng)求是大規(guī)模復(fù)雜且需求功能多樣化的，或者具有較高的個(gè)性化定制程度的，就需要將單一的服務(wù)組合起來(lái)，同時(shí)從整個(gè)云平臺(tái)的角度來(lái)看，高效優(yōu)質(zhì)的云服務(wù)組合模型及算法還可以為服務(wù)供應(yīng)商節(jié)省資源。

從功能目標(biāo)上來(lái)看，云平臺(tái)通過(guò)服務(wù)組合完成用戶提出的較為復(fù)雜和頻率較高的粗粒度服務(wù)請(qǐng)求。為比較復(fù)雜的云服務(wù)請(qǐng)求選擇其相應(yīng)的云服務(wù)組合，一般經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程：

(1)首先將粗粒度的服務(wù)請(qǐng)求邏輯劃分為細(xì)粒度的子請(qǐng)求，保證每個(gè)子請(qǐng)求使用功能單一的服務(wù)資源即可；

(2)根據(jù)在云服務(wù)管理平臺(tái)登記的候選資源供應(yīng)商的相應(yīng)信息，形成對(duì)應(yīng)的候選服務(wù)資源集。通過(guò)對(duì)服務(wù)的分類可以提高服務(wù)選擇的效率，同時(shí)也降低了服務(wù)組合的復(fù)雜度；

(3)在各個(gè)候選服務(wù)集合中確定云服務(wù)組合的最優(yōu)路徑。

1.2基于QoS的云服務(wù)組合評(píng)價(jià)機(jī)制

QoS作為面向服務(wù)體系中重要度量標(biāo)準(zhǔn)，反應(yīng)了細(xì)粒度功能單一的云服務(wù)和粗粒度服務(wù)組合的功能性和非功能性服務(wù)質(zhì)量水平。云平臺(tái)上具有多功能需求的服務(wù)請(qǐng)求選擇服務(wù)組合也是基于服務(wù)質(zhì)量(QoS)的。QoS屬性分為功能性QoS屬性和非功能性QoS屬性。常見(jiàn)的功能性QoS屬性主要包括時(shí)間和成本等。功能性QoS屬性主要描述了使用者較為關(guān)注的供應(yīng)商提供服務(wù)的時(shí)間和成本開(kāi)銷，這是云平臺(tái)面向服務(wù)體系的中用戶非常常見(jiàn)和重視的參考因素。非功能性QoS屬性包括可靠性，可用性等。非功能性指標(biāo)體現(xiàn)了服務(wù)與請(qǐng)求是否匹配以及使用該服務(wù)的數(shù)據(jù)以及程序的安全性等等。

1.2.1服務(wù)評(píng)價(jià)描述

云服務(wù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是描述云服務(wù)功能性和非功能性的指標(biāo)，其必然是一個(gè)包含多個(gè)指標(biāo)的集合體，而每一種服務(wù)指標(biāo)的具體使用環(huán)境又各不相同。一部分服務(wù)指標(biāo)屬于基本常見(jiàn)性指標(biāo)，在絕大數(shù)的云服務(wù)評(píng)價(jià)體系中都被作為基礎(chǔ)指標(biāo)來(lái)使用，而功能性QoS屬性就屬于這一類，而另外一種屬于運(yùn)行性指標(biāo)(runtime metric)，非功能性QoS屬性就屬于這一類，這類服務(wù)指標(biāo)對(duì)于用戶選擇可靠，穩(wěn)定，完整性較強(qiáng)的云服務(wù)有非常重要的參考意義。除了這兩類QoS服務(wù)屬性外，還有一種依靠歷史評(píng)價(jià)得出的，比如該云服務(wù)的信譽(yù)度等等。

1.2.2 QoS規(guī)約

不同QoS屬性的單位不一樣，描述云服務(wù)的方式也不一樣。而QoS屬性的多樣性體現(xiàn)在QoS屬性獲取方式的多樣性以及QoS度量值表達(dá)的多樣性上。從QoS屬性度量值的獲得方式上來(lái)看，主要有以下兩種：

(1)提前提供類型

這一類型的QoS屬性的度量值由云資源提供商提前提供給云服務(wù)管理平臺(tái)，屬于提前預(yù)設(shè)的常量值。一般如功能性QoS屬性：響應(yīng)時(shí)間、成本開(kāi)銷等QoS屬性。

(2)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)類型

這一類型的QoS屬性的度量值由云資源提供商的歷史執(zhí)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)獲得，而這一類統(tǒng)計(jì)型數(shù)據(jù)更能體現(xiàn)云服務(wù)長(zhǎng)時(shí)間的服務(wù)穩(wěn)定情況，所以一般如非功能性屬性可靠性、安全性等QoS屬性需要?dú)v史記錄數(shù)據(jù)來(lái)獲得。

而QoS屬性度量值表達(dá)的多樣性主要體現(xiàn)在不同的QoS指標(biāo)的評(píng)價(jià)表達(dá)方式的不一致，主要分為以下三種：

(1)具體數(shù)值類型，如整型和浮點(diǎn)型的數(shù)值類型，例如響應(yīng)時(shí)間和成本開(kāi)銷等QoS屬性的度量值，而具體數(shù)值類型也是最常見(jiàn)和最基礎(chǔ)的度量值表達(dá)類型；

(2)處于某一區(qū)間內(nèi)，例如某服務(wù)具有服務(wù)時(shí)間區(qū)間這一屬性，表示它只在這一時(shí)間段內(nèi)才提供對(duì)應(yīng)的云服務(wù)，也就是說(shuō)該服務(wù)的此屬性度量值區(qū)間在于該服務(wù)時(shí)間的區(qū)間內(nèi)。

(3)模糊類型，一些QoS屬性的度量值使用的是一些評(píng)價(jià)類的描述詞，比如“一般”、“較好”、“極佳”、“不合格”等等。除此之外，還有用等級(jí)話語(yǔ)言描述的，如“一級(jí)”、“高級(jí)”、“中級(jí)”等等，而這些評(píng)價(jià)和等級(jí)類描述表達(dá)了不同度量值之間的比較關(guān)系。

1.3基于Qos全局優(yōu)化的云服務(wù)組合模型

在云環(huán)境下為多功能需求的服務(wù)請(qǐng)求選取最優(yōu)服務(wù)組合問(wèn)題，本質(zhì)上是一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，特別是有局部QoS限制條件的情況下，局部QoS屬性(特別是非功能性QoS屬性)的度量值可能受到某些限制，比如被要求高于某一度量值或者高于候選供應(yīng)商的平均水平。而基于QoS云服務(wù)組合的可配置型也體現(xiàn)在此，不同的用戶對(duì)不同的服務(wù)指標(biāo)有著不同的重視程度。例如云制造業(yè)的用戶可能比較看中制造云服務(wù)的生產(chǎn)周期和生產(chǎn)成本，而使用分布式計(jì)算的用戶對(duì)穩(wěn)定性，安全性以及完整性有著較高的要求。對(duì)于不同用戶，其所看重的QoS屬性也不盡相同，所以可以通過(guò)調(diào)整各個(gè)權(quán)重值來(lái)調(diào)整目標(biāo)函數(shù)，從而滿足不同用戶的需求。

關(guān)于步驟二，具體內(nèi)容包括：

考慮面向批量服務(wù)請(qǐng)求同時(shí)需要處理時(shí)，云服務(wù)管理平臺(tái)的調(diào)度策略，在調(diào)度過(guò)程中，通過(guò)保證服務(wù)請(qǐng)求使用的服務(wù)組合是在第一階段中選出的全局服務(wù)質(zhì)量(QoS)度量值最高的對(duì)應(yīng)的服務(wù)組合來(lái)保證服務(wù)請(qǐng)求的執(zhí)行質(zhì)量，減少失敗次數(shù)以達(dá)到減少批量服務(wù)請(qǐng)求執(zhí)行的等待時(shí)間和整體的執(zhí)行時(shí)間。

2.1調(diào)度體系

云平臺(tái)服務(wù)調(diào)度策略要充分考慮云服務(wù)供應(yīng)商的忙閑狀態(tài)，整個(gè)服務(wù)請(qǐng)求隊(duì)列的整體等待時(shí)間以及服務(wù)供應(yīng)商的服務(wù)質(zhì)量，而對(duì)多功能需求的服務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行其對(duì)應(yīng)最優(yōu)服務(wù)組合的選擇也就是為了向服務(wù)請(qǐng)求提供QoS度量值最高的云服務(wù)組合，當(dāng)一批云服務(wù)請(qǐng)求提交給云服務(wù)管理平臺(tái)后，云平臺(tái)不僅要考慮如何提供各個(gè)服務(wù)請(qǐng)求的最優(yōu)服務(wù)組合，而且要協(xié)調(diào)處理整個(gè)服務(wù)請(qǐng)求隊(duì)列的整體執(zhí)行情況，預(yù)估整體執(zhí)行時(shí)間以及實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)情況，并針對(duì)這些信息，作出最優(yōu)的調(diào)度方案。

具體步驟如下：

(1)通過(guò)第一階段基于QoS的最優(yōu)云服務(wù)組合選擇模型與算法，為每個(gè)提交的服務(wù)請(qǐng)求找到連接各個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)的最優(yōu)路徑；

(2)當(dāng)云服務(wù)管理平臺(tái)處理一批類型相似的云服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，按照一定的策略調(diào)度相應(yīng)的服務(wù)資源完成對(duì)應(yīng)的子請(qǐng)求；

(3)當(dāng)用戶提出的復(fù)雜服務(wù)需求需要一系列復(fù)雜的單一服務(wù)組成的服務(wù)組合來(lái)完成，對(duì)服務(wù)資源進(jìn)行合理調(diào)度，減少等待時(shí)間，使得一批次的服務(wù)請(qǐng)求能在最短的總時(shí)間內(nèi)完成。

2.2調(diào)度模型

針對(duì)批量云服務(wù)請(qǐng)求的服務(wù)調(diào)度策略主要的優(yōu)化目標(biāo)是減少批量服務(wù)請(qǐng)求的執(zhí)行總時(shí)間，而調(diào)度的前提條件是每個(gè)服務(wù)請(qǐng)求必須使用其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)服務(wù)組合。

在云服務(wù)調(diào)度模型的建立過(guò)程中，還必須要考慮云服務(wù)切換的時(shí)間開(kāi)銷問(wèn)題。

面向批量服務(wù)請(qǐng)求的云服務(wù)調(diào)度問(wèn)題可以描述為：在云服務(wù)資源有限的情況下，確定調(diào)度云服務(wù)執(zhí)行服務(wù)請(qǐng)求的順序，使得服務(wù)請(qǐng)求整體執(zhí)行時(shí)間最少，而對(duì)于確定調(diào)度方案的辦法，本發(fā)明采取的是利用演化算法在批量服務(wù)請(qǐng)求執(zhí)行前預(yù)計(jì)算各種調(diào)度方案的總執(zhí)行時(shí)間，從中取得最優(yōu)的調(diào)度方案，而選取最優(yōu)調(diào)度方案的過(guò)程屬于有策略枚舉，人工智能中的演化算法就能很好的解決這一類問(wèn)題。本發(fā)明在考慮服務(wù)切換時(shí)間開(kāi)銷和總生產(chǎn)時(shí)間最小化兩者的最優(yōu)情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)度模型，從而達(dá)到對(duì)批量云服務(wù)的最優(yōu)調(diào)度和優(yōu)化。

關(guān)于步驟三，具體內(nèi)容包括：

3.1云服務(wù)組合與調(diào)度體系結(jié)構(gòu)與流程

云服務(wù)管理平臺(tái)處理互聯(lián)網(wǎng)用戶的批量服務(wù)請(qǐng)求是由多個(gè)服務(wù)進(jìn)程協(xié)同完成。而整個(gè)服務(wù)組合和調(diào)度的過(guò)程是基于用戶服務(wù)請(qǐng)求提交所驅(qū)動(dòng)的，而云服務(wù)管理平臺(tái)作為控制中樞對(duì)服務(wù)請(qǐng)求就行服務(wù)組合的選擇以及請(qǐng)求任務(wù)在執(zhí)行過(guò)程中服務(wù)的調(diào)度，這是云平臺(tái)主要的兩項(xiàng)主要工作。

為了保證每個(gè)服務(wù)請(qǐng)求都能獲取最優(yōu)的服務(wù)組合，云服務(wù)平臺(tái)調(diào)度體系的具體流程如下：

(1)將服務(wù)請(qǐng)求序列中的服務(wù)請(qǐng)求信息根據(jù)云平臺(tái)的服務(wù)供應(yīng)商信息一一進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，得到每個(gè)服務(wù)請(qǐng)求的最優(yōu)服務(wù)路徑；

(2)各個(gè)服務(wù)請(qǐng)求的最優(yōu)服務(wù)組合路徑會(huì)傳輸給云服務(wù)平臺(tái)的調(diào)度中心，調(diào)度中心根據(jù)服務(wù)請(qǐng)求的具體信息以及最優(yōu)服務(wù)組合，制定最優(yōu)服務(wù)資源調(diào)度方案；

(3)完成服務(wù)資源的調(diào)度，從而使得各個(gè)服務(wù)請(qǐng)求在保證使用到最優(yōu)服務(wù)組合的前提下，總的服務(wù)請(qǐng)求序列的執(zhí)行時(shí)間能達(dá)到最少。

3.2多目標(biāo)優(yōu)化

傳統(tǒng)的研究處理云服務(wù)請(qǐng)求一般只是為服務(wù)請(qǐng)求選擇其最優(yōu)路徑而并未考慮實(shí)際問(wèn)題中批量的服務(wù)請(qǐng)求等待處理時(shí)應(yīng)該考慮的多個(gè)具體問(wèn)題。在這一過(guò)程中，也存在多個(gè)可優(yōu)化的目標(biāo)，對(duì)于多目標(biāo)的優(yōu)化具體需要考慮以下兩個(gè)階段：

(1)考慮云服務(wù)組合階段，為每個(gè)服務(wù)請(qǐng)求選擇其最優(yōu)的服務(wù)組合是主要的目標(biāo)條件。由于本文對(duì)云服務(wù)或者云服務(wù)組合的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是基于QoS度量值的，所以云服務(wù)組合階段的主要目標(biāo)也可以看成是為服務(wù)請(qǐng)求選擇QoS度量值最優(yōu)的服務(wù)組合，并且每個(gè)用戶對(duì)服務(wù)可能有某些局部?jī)?yōu)化目標(biāo)；

(2)考慮云服務(wù)資源調(diào)度階段，對(duì)于云服務(wù)管理平臺(tái)而言，每一時(shí)刻不可能只有一個(gè)服務(wù)請(qǐng)求需要處理，常常需要面對(duì)的是多個(gè)服務(wù)請(qǐng)求同時(shí)需要處理，所以調(diào)度階段的總目標(biāo)是在面向批量服務(wù)請(qǐng)求的云服務(wù)資源調(diào)度中總時(shí)間最少。當(dāng)然調(diào)度的前提是每個(gè)服務(wù)請(qǐng)求都使用為其選擇出得最優(yōu)的服務(wù)組合。

本發(fā)明提供了一種優(yōu)化的針對(duì)批量云服務(wù)請(qǐng)求的組合與調(diào)度方法，通過(guò)分別提出基于QoS最優(yōu)云服務(wù)組合路徑的選取問(wèn)題的方案與模型，以及提出面向批量服務(wù)請(qǐng)求的調(diào)度問(wèn)題的策略與模型，在此基礎(chǔ)上給出了基于兩階段的云服務(wù)組合與調(diào)度的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)，能夠在保證云服務(wù)請(qǐng)求執(zhí)行質(zhì)量的前提下對(duì)云服務(wù)資源調(diào)度達(dá)到全局最優(yōu)，有效地解決了二者統(tǒng)一的問(wèn)題。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)功能單一云服務(wù)已經(jīng)很難滿足互聯(lián)網(wǎng)用戶提出的多需求復(fù)合型的服務(wù)請(qǐng)求，在此背景下，本發(fā)明根據(jù)常見(jiàn)的QoS屬性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)約，然后提出基于QoS的云服務(wù)組合選擇算法；

(2)實(shí)用性強(qiáng)，執(zhí)行效率高，由于互聯(lián)網(wǎng)用戶的極速增長(zhǎng)，用戶提出云服務(wù)請(qǐng)求的數(shù)目也大幅度增長(zhǎng)，對(duì)于云服務(wù)平臺(tái)而言，處理批量云服務(wù)請(qǐng)求的情況越來(lái)越多，在有限的云服務(wù)資源下，本發(fā)明建立了在面向批量服務(wù)請(qǐng)求的云服務(wù)調(diào)度優(yōu)化模型，該調(diào)度模型在減少云服務(wù)請(qǐng)求整體執(zhí)行的總時(shí)間的同時(shí)，通過(guò)使用第一階段為各個(gè)服務(wù)請(qǐng)求選擇出的最優(yōu)服務(wù)組合，來(lái)保證服務(wù)請(qǐng)求的執(zhí)行質(zhì)量；

(3)本發(fā)明提出的兩階段優(yōu)化模型本質(zhì)上是多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，而人工智能演化算法常被用于解決多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，展望了解決兩階段問(wèn)題的新思路。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中以子請(qǐng)求數(shù)為5為例的云平臺(tái)服務(wù)組合體系的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

本發(fā)明從云服務(wù)調(diào)度和優(yōu)化的兩個(gè)階段進(jìn)行分析和建模，實(shí)現(xiàn)對(duì)批量云服務(wù)更好的處理。制造云服務(wù)是代表性較強(qiáng)的云服務(wù)，隨著傳統(tǒng)制造業(yè)與云計(jì)算的充分集合，制造云服務(wù)的使用越來(lái)越頻繁，故以一個(gè)制造云服務(wù)組合使用的事例描述這三個(gè)過(guò)程：

有某一互聯(lián)網(wǎng)用戶需要通過(guò)云平臺(tái)定制一批個(gè)性化程度較高的產(chǎn)品，首先他通過(guò)移動(dòng)端或者PC端向服務(wù)器端提交所需產(chǎn)品的細(xì)節(jié)信息和相關(guān)要求；服務(wù)器端接收到服務(wù)請(qǐng)求后將其劃分為若干子請(qǐng)求：選材、焊接、成型打磨、測(cè)試等，然后云平臺(tái)根據(jù)已有的服務(wù)資源集合以及用戶對(duì)時(shí)間成本等要求完成最優(yōu)服務(wù)組合路徑的選??；在選取過(guò)程中，云平臺(tái)不僅要考慮時(shí)間成本等功能性屬性，還要考慮可靠性、可用性等非功能性屬性指標(biāo)，之后再調(diào)度相應(yīng)的服務(wù)完成用戶的各個(gè)子請(qǐng)求。

具體過(guò)程為：

1、提出并解決第一階段——基于QoS最優(yōu)云服務(wù)組合路徑的選取問(wèn)題的方案與模型，并且提出了云服務(wù)與云服務(wù)組合的描述方式以及服務(wù)質(zhì)量(QoS)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1.1建立云服務(wù)組合結(jié)構(gòu)體系及其實(shí)現(xiàn)過(guò)程

整個(gè)云平臺(tái)服務(wù)組合體系自頂向下的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

子請(qǐng)求集合由T＝{T₁,T₂,…T_m}表示，各個(gè)子請(qǐng)求之間有著清晰且明確的順序關(guān)系，而這種順序關(guān)系通常用工作流圖或者任務(wù)流程圖來(lái)表示，在本發(fā)明中由有向無(wú)環(huán)圖(DAG)來(lái)表示各子請(qǐng)求之間的依賴關(guān)系和邏輯關(guān)系。在有向無(wú)環(huán)圖中，結(jié)點(diǎn)的集合V＝{V₁,V₂,……,V_m}代表一個(gè)完整的服務(wù)請(qǐng)求經(jīng)劃分后得到的所有子請(qǐng)求，所以節(jié)點(diǎn)集合與子請(qǐng)求集合T對(duì)應(yīng)，如圖1的第一層A所示，其中子請(qǐng)求集合包括的子請(qǐng)求為T₁、T₂、T₃、T₄和T₅。

本發(fā)明中，子請(qǐng)求的劃分原則是要求每個(gè)子請(qǐng)求使用功能單一的服務(wù)即可。

結(jié)構(gòu)體系的第二層是資源提供層。云平臺(tái)供應(yīng)商通過(guò)硬件虛擬化技術(shù)和以軟件為載體的中間件向用戶提供云服務(wù)。假設(shè)有j個(gè)供應(yīng)商可以為子服務(wù)請(qǐng)求T_i提供對(duì)應(yīng)的云服務(wù)，則T_i的候選云服務(wù)集合可以表示為用來(lái)表示子請(qǐng)求T_i由云服務(wù)L(i)來(lái)完成，是云服務(wù)組合的路徑，其中L(i)是子請(qǐng)求T_i在其候選云服務(wù)集合中選擇的服務(wù)，即所以子請(qǐng)求集合T＝{T₁,T₂,…T_m}所使用的一套完整的云服務(wù)組合的路徑可以表示為如圖1的第二層B所示，T₁對(duì)應(yīng)的候選云服務(wù)集合包括rs₁₁、rs₁₂和rs₁₃，最終選定由rs₁₂來(lái)完成，T₂對(duì)應(yīng)的候選云服務(wù)集合包括rs₂₁、rs₂₂和rs₂₃，最終選定由rs₂₁來(lái)完成，T₃對(duì)應(yīng)的候選云服務(wù)集合包括rs₃₁、rs₃₂和rs₃₃，最終選定由rs₃₂來(lái)完成，T₄對(duì)應(yīng)的候選云服務(wù)集合包括rs₄₁、rs₄₂和rs₄₃，最終選定由rs₄₂來(lái)完成，T₅對(duì)應(yīng)的候選云服務(wù)集合包括rs₅₁、rs₅₂和rs₅₃，最終選定由rs₅₃來(lái)完成。

第三層是數(shù)據(jù)讀取層，如圖1的第三層C所示，在云平臺(tái)中，主要由分布式數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成，第二層的云服務(wù)資源將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到底層的數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)也從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)讀取層不僅負(fù)擔(dān)著數(shù)據(jù)讀取的任務(wù)，而且還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)傳遞。數(shù)據(jù)交換過(guò)程中采取統(tǒng)一的XML數(shù)據(jù)格式。除此之外，數(shù)據(jù)層還要定義數(shù)據(jù)控制流的邏輯，通過(guò)多數(shù)據(jù)流的控制，從而提高云服務(wù)執(zhí)行的自動(dòng)化程度。

1.2建立基于QoS的云服務(wù)組合評(píng)價(jià)機(jī)制

表1是本發(fā)明所考慮的四種QoS屬性的度量表達(dá)式：

表1：各QoS屬性的度量表達(dá)式

云服務(wù)組合用戶在要求全局QoS值最優(yōu)的情況下還有局部QoS的優(yōu)化目標(biāo)，而這些局部限制也是多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的限制條件，使用可靠性高的云服務(wù)資源是客戶的常見(jiàn)局部QoS要求，對(duì)于較為復(fù)雜的服務(wù)請(qǐng)求，用戶可能會(huì)要求使用的云服務(wù)組合必須滿足一定的可靠性要求(比如達(dá)到候選資源供應(yīng)商的平均水平以上)，才會(huì)使用其服務(wù)。

在對(duì)QoS屬性進(jìn)行度量計(jì)算的時(shí)候，一般需要先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使得不同的QoS屬性擁有相同度量單位。比如QoS屬性中的時(shí)間花費(fèi)是以“小時(shí)”計(jì)算，成本開(kāi)銷是以“元”或者“美元”計(jì)算的，而可靠性是以“高”，“一般”，“低”等描述的，所以不同的QoS屬性描述的度量單位不一樣，為了在算法處理階段更加方便，我們需要將不同的QoS屬性進(jìn)行規(guī)約，即將不同單位的QoS屬性都轉(zhuǎn)換為度量[1，50]的數(shù)值。

由于QoS屬性分為“正向QoS”和“逆向QoS”。比如可靠性就是“正向QoS”，可靠性越高，客戶使用該服務(wù)的可能性就越高，而時(shí)間和成本就是“逆向QoS”，花費(fèi)的時(shí)間和成本越多，客戶選擇該服務(wù)的可能性就越低。在本發(fā)明所考慮的逆向QoS屬性為時(shí)間和成本，正向QoS屬性是可靠性與可用性，正向QoS和逆向QoS，其規(guī)約方式不一樣，通過(guò)對(duì)QoS屬性的規(guī)約達(dá)到對(duì)正向QoS和逆向QoS的規(guī)范，使之達(dá)到同一的度量單位。下面兩個(gè)公式分別是正向QoS屬性和逆向QoS屬性的規(guī)約公式，max和min是同一QoS屬性中的最大值和最小值，

其中，Qos_forward是未歸約的正向Qos屬性值，是輸入值，Qo_sreverse是未歸約的逆向Qos屬性值，是輸入值；Qos_st是歸約后的Qos屬性值，是輸出值。

對(duì)于賦值問(wèn)題，做出以下說(shuō)明：

假設(shè)在某項(xiàng)服務(wù)中，可靠性指標(biāo)范圍為[1，100]之間，可用性指標(biāo)范圍為[10，30]，時(shí)間花費(fèi)范圍為[1，8]之間，成本開(kāi)銷范圍為[20，50]之間。

現(xiàn)有四種服務(wù)中，分別獲取可靠性指標(biāo)Qo_sforward1為40，可用性指標(biāo)Qos_forward2為16，時(shí)間花費(fèi)Qos_reverse1為4小時(shí)，成本開(kāi)銷Qos_reverse2為32元，經(jīng)過(guò)Qos規(guī)約公式分別得到Qo_sst1、Qo_sst2、Qo_sst3和Qo_sst4分別為19.70、15.00、28.57和30.00,其中Qo_sst1、Qos_st2按照正向Qos歸約公式計(jì)算，Qo_sst3和Qo_sst4按照逆向Qos歸約公式計(jì)算，具體如下：

Qo_sst1＝(40-1)/(100-1)*50＝19.7；

Qo_sst2＝(16-10)/(30-10)*50＝15；

Qo_sst3＝(1-(4-1)/(8-1))*50＝28.57；

Qo_sst4＝(1-(32-20)/(50-20))*50＝30；

根據(jù)Qo_sst4>Qo_sst3>Qo_sst1>Qo_sst2，可以得知第四次服務(wù)是最好的。

1.3基于Qos全局優(yōu)化的云服務(wù)組合模型

本發(fā)明通過(guò)調(diào)整各個(gè)權(quán)重值來(lái)調(diào)整目標(biāo)函數(shù)，從而滿足不同用戶的需求。

設(shè)集合Q代表了全局QoS屬性所包含的多種局部QoS屬性，即Q＝{QoS₁,QoS₂,…QoS_i…,QoS_k}。而α_w是各種QoS屬性在全局QoS中各自所占的權(quán)重比例，且則式描述了子服務(wù)請(qǐng)求T_i使用對(duì)應(yīng)服務(wù)資源L(i)的各個(gè)QoS屬性度量值的總和，其中，代表了子任務(wù)T_j使用服務(wù)資源L(j)過(guò)程中屬性QoS_w的度量值，子任務(wù)集合T＝{T₁,T₂,…T_m}當(dāng)前選擇的一套完整的云服務(wù)組合的路徑可以表示為則，

在不受局部QoS限制的情況下，一套云服務(wù)組合的全局QoS表達(dá)式可以描述為

若當(dāng)前的服務(wù)組合問(wèn)題受到局部QoS的限制，那么

從上面的表達(dá)式可以看出，用戶對(duì)不同的QoS屬性的權(quán)重值設(shè)置的不同會(huì)在很大程度上影響最優(yōu)服務(wù)路徑的選擇，因此受局部QoS屬性限制的云服務(wù)服務(wù)組合模型的可定制性也體現(xiàn)在該模型可以根據(jù)用戶的具體請(qǐng)求信息和局部屬性的要求來(lái)調(diào)整服務(wù)組合選擇模型，從而在云資源供應(yīng)商中選擇中最符合用戶需求的云服務(wù)組合路徑。

2、提出并解決第二階段——面向批量服務(wù)請(qǐng)求的調(diào)度問(wèn)題的策略與模型，并且給出了對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。

2.1調(diào)度體系的建立

云服務(wù)管理平臺(tái)的調(diào)度模塊不僅連接了用戶的服務(wù)請(qǐng)求(包括移動(dòng)端和PC端)，而且還要對(duì)云服務(wù)資源供應(yīng)商發(fā)出調(diào)度指令，同時(shí)還要監(jiān)控云服務(wù)供應(yīng)商與數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)交換，而用戶將服務(wù)請(qǐng)求提交給云平臺(tái)之后，還需要提交相應(yīng)的信息和對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)要求，而云服務(wù)管理平臺(tái)正是根據(jù)這些服務(wù)請(qǐng)求的具體信息和要求以調(diào)度云服務(wù)協(xié)調(diào)滿足各個(gè)服務(wù)請(qǐng)求。

2.2調(diào)度模型的建立

本發(fā)明從兩個(gè)方面進(jìn)行考慮和建立調(diào)度模型，這兩個(gè)方面分別是服務(wù)切換時(shí)間的開(kāi)銷和總生產(chǎn)時(shí)間最小化。

(1)服務(wù)切換時(shí)間開(kāi)銷

云服務(wù)管理系統(tǒng)集中協(xié)調(diào)控制各個(gè)單一服務(wù)的云服務(wù)，從而形成云服務(wù)執(zhí)行鏈，而不同云服務(wù)供應(yīng)商之間進(jìn)行服務(wù)切換的時(shí)間開(kāi)銷則是依賴于云服務(wù)管理平臺(tái)以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，用服務(wù)切換時(shí)間矩陣log_n×n記錄了虛擬服務(wù)節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)之間的切換時(shí)間開(kāi)銷，其中l(wèi)og_ij代表了虛擬服務(wù)點(diǎn)i到虛擬服務(wù)點(diǎn)j的服務(wù)切換時(shí)間開(kāi)銷，由于服務(wù)完成子請(qǐng)求的順序是單向的，所以服務(wù)切換時(shí)間矩陣是一個(gè)右上角矩陣，左下部分及對(duì)稱軸為0。云服務(wù)管理平臺(tái)將各個(gè)資源供應(yīng)商提供的服務(wù)分類整理，形成各類功能不同的云服務(wù)，每一類服務(wù)稱為一個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)。

兩兩虛擬服務(wù)節(jié)點(diǎn)之間服務(wù)切換時(shí)間一定程度上影響了服務(wù)請(qǐng)求完成的總時(shí)間。若對(duì)于某一服務(wù)請(qǐng)求而言，云服務(wù)執(zhí)行鏈中某一虛擬服務(wù)點(diǎn)是不需要的，那么對(duì)應(yīng)的服務(wù)切換時(shí)間即為上一個(gè)云服務(wù)執(zhí)行時(shí)間不為0的虛擬服務(wù)點(diǎn)到下一道云服務(wù)執(zhí)行時(shí)間不為0的服務(wù)點(diǎn)之間的切換時(shí)間。

(2)總生產(chǎn)時(shí)間最小化

假設(shè)云平臺(tái)有n個(gè)服務(wù)點(diǎn)組成了服務(wù)序列，每道服務(wù)序列可以提供一類云服務(wù)以供調(diào)度，基于QoS的云服務(wù)組合模型與算法為各個(gè)復(fù)雜的云服務(wù)請(qǐng)求在服務(wù)序列中選取了其最優(yōu)的服務(wù)組合路徑。

假設(shè)現(xiàn)有m個(gè)服務(wù)請(qǐng)求待云服務(wù)管理平臺(tái)處理，經(jīng)過(guò)第一階段最優(yōu)云服務(wù)組合的選取之后可以確定出多維數(shù)組TimeTable_m×n，其記錄了每個(gè)服務(wù)請(qǐng)求的各個(gè)子請(qǐng)求在每個(gè)服務(wù)點(diǎn)上的時(shí)間開(kāi)銷，當(dāng)確定了完成該服務(wù)請(qǐng)求的最優(yōu)服務(wù)路徑后，每個(gè)服務(wù)點(diǎn)上就是該子請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的單一功能的云服務(wù)。TimeTable_ij表示第j個(gè)服務(wù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的云服務(wù)S_j完成第i號(hào)服務(wù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的子請(qǐng)求所花費(fèi)的時(shí)間開(kāi)銷。

云服務(wù)管理平臺(tái)按照服務(wù)請(qǐng)求順序JQ＝{JQ₁,JQ₂,JQ₃......JQ_n}來(lái)調(diào)度云服務(wù)以完成各個(gè)服務(wù)請(qǐng)求的執(zhí)行，與分別表示第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)服務(wù)S_k完成執(zhí)行服務(wù)請(qǐng)求JQ_i的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。假設(shè)每個(gè)服務(wù)點(diǎn)每個(gè)時(shí)刻只滿足一個(gè)服務(wù)請(qǐng)求，那么存在以下的約束關(guān)系：

第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)S_k提供的服務(wù)執(zhí)行服務(wù)請(qǐng)求JQ_i后，需要由服務(wù)點(diǎn)S_k+1繼續(xù)提供對(duì)應(yīng)的云服務(wù)以供JQ_i執(zhí)行。此時(shí)虛擬服務(wù)點(diǎn)S_k+1是否執(zhí)行請(qǐng)求JQ_i取決于JQ_i在S_k+1上所需云服務(wù)現(xiàn)在是否在執(zhí)行其他云服務(wù)請(qǐng)求的子請(qǐng)求,而云服務(wù)管理平臺(tái)按順序數(shù)組JQ來(lái)調(diào)度云服務(wù)資完成服務(wù)請(qǐng)求，所以如果虛擬服務(wù)點(diǎn)S_k+1上仍在執(zhí)行執(zhí)行其他子服務(wù)請(qǐng)求，那么必然是JQ_i-1。所以在執(zhí)行虛擬服務(wù)點(diǎn)S_k+1上提供的云服務(wù)執(zhí)行服務(wù)請(qǐng)求JQ_i的起始時(shí)間是在S_k上服務(wù)執(zhí)行請(qǐng)求JQ_i的終止時(shí)間與在S_k+1上執(zhí)行JQ_i-1終止時(shí)間的較大值。

同時(shí)考慮到服務(wù)切換時(shí)間，需要考慮以下兩種情況：

1)對(duì)于服務(wù)請(qǐng)求JQ_i，若第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)提供的云服務(wù)執(zhí)行的JQ_i時(shí)間為0，即其不需要進(jìn)行該道工序。那么這是因?yàn)榉?wù)請(qǐng)求JQ_i不需要第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)提供服務(wù)，那么服務(wù)請(qǐng)求JQ_i在第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)間就是其在上一個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)間，又因?yàn)樵谠撎摂M服務(wù)點(diǎn)的執(zhí)行時(shí)間為0，所以服務(wù)請(qǐng)求JQ_i在第k虛擬服務(wù)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)間也就是其結(jié)束時(shí)間；

2)對(duì)于服務(wù)請(qǐng)求JQ_i，若它在第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)的執(zhí)行時(shí)間不為0，即其需要該虛擬服務(wù)點(diǎn)提供云服務(wù)。那么服務(wù)請(qǐng)求JQ_i在第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)間，就應(yīng)該是第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)前面一個(gè)執(zhí)行時(shí)間不為0的虛擬服務(wù)點(diǎn)執(zhí)行結(jié)束時(shí)間加上該虛擬服務(wù)點(diǎn)切換到第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)的切換時(shí)間。

假設(shè)表示第k個(gè)虛擬服務(wù)點(diǎn)工序前面一個(gè)執(zhí)行時(shí)間不為0的虛擬服務(wù)點(diǎn)。那么綜合以上兩種情況，有以下的約束關(guān)系：

本發(fā)明采取的是利用演化算法在批量服務(wù)請(qǐng)求執(zhí)行前預(yù)計(jì)算各種調(diào)度方案的總執(zhí)行時(shí)間，從中取得最優(yōu)的調(diào)度方案。

3、基于上述提出的兩階段的云服務(wù)組合與調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)的目的。

本發(fā)明中，第一階段的最優(yōu)服務(wù)組合選擇過(guò)程是為了提高服務(wù)請(qǐng)求的執(zhí)行質(zhì)量，第二階段的服務(wù)調(diào)度方案是為了提高執(zhí)行的效率，而第二階段調(diào)度的過(guò)程中為了保證服務(wù)請(qǐng)求執(zhí)行的質(zhì)量，使用的云服務(wù)組合是第一階段選擇的，所以兩個(gè)階段模型銜接就在于第一階段為各個(gè)服務(wù)請(qǐng)求選擇出的最優(yōu)服務(wù)組合的響應(yīng)時(shí)間屬性的度量值存儲(chǔ)在TimeTable_ij中，第二階段的調(diào)度模型就是采用TimeTable_ij作為輸入源。本發(fā)明提出的兩階段優(yōu)化模型的的一個(gè)優(yōu)勢(shì)也在于兩階段的模型可以區(qū)分開(kāi)且耦合度不大，可以根據(jù)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行模型的更新與重組，對(duì)于實(shí)際問(wèn)題的適用度也大大提升。

以用戶的服務(wù)請(qǐng)求為驅(qū)動(dòng)的云服務(wù)組合與調(diào)度系統(tǒng)整個(gè)執(zhí)行過(guò)程可以理解為以基于QoS的最優(yōu)服務(wù)組合選擇模塊以及服務(wù)資源調(diào)度模塊組成的云服務(wù)管理平臺(tái)的自動(dòng)化處理進(jìn)程。這種云服務(wù)平臺(tái)對(duì)服務(wù)組合的處理方式不僅能夠?qū)τ脩舻脑品?wù)請(qǐng)求的局部要求有敏銳的反饋處理，并做到根據(jù)用戶的需求隨時(shí)調(diào)整模型的比重參數(shù)以選擇最適合用戶的服務(wù)組合，同時(shí)還能做到解決批量用戶的服務(wù)請(qǐng)求造成服務(wù)資源沖突這一問(wèn)題。整個(gè)服務(wù)組合與調(diào)度系統(tǒng)是一個(gè)以云服務(wù)平臺(tái)為中心的環(huán)狀系統(tǒng)，也就是說(shuō)云平臺(tái)收集服務(wù)供應(yīng)商資源信息，用戶的服務(wù)請(qǐng)求信息，并將其做最優(yōu)化且最有效的“請(qǐng)求-服務(wù)”匹配，并且完成總時(shí)間最短這一高效性的要求。