基于语义的Web服务匹配算法研究

减小字体 增大字体 作者:彭 勃  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2009-08-16 14:39:15

关键词:语义;Web服务;OWL-S;服务匹配
摘要:针对基于推理的OWL-S/UDDI匹配算法在同一级结果间不能进一步区分匹配度导致查全率和查准率不高的问题,提出了一种基于本体概念相似度计算的服务匹配算法,该算法分别按服务的基本描述、功能和非功能(QoS)三个层次进行匹配,提高了服务匹配效率

1 引言
  
  面向服务体系结构(SOA)是网络环境下分布式应用系统的概念模型,在这个模型中松散耦合的系统组件在网络上被描述、发布和调用。实现SOA的主要方式是基于WSDL/UDDI的Web服务技术,Web服务的关键是服务的发现,基于语法级的服务描述语言和基于关键字的服务匹配算法导致了服务查准率低。语义Web服务综合了语义网技术和Web服务技术的优点,通过扩展UDDI,加入领域本体库,为每个注册服务添加语义信息等技术能够为Web服务的自动发现、执行、解释和自动组合提供有效支持。
  本文首先介绍了基于推理的OWL-S/UDDI语义Web服务匹配算法,针对其同一级匹配结果间不能进一步区分的问题,提出了一种基于本体概念相似度计算的语义Web服务分级匹配算法。
  
  2 相关技术概述
  
  2.1 本体
  目前较为公认的本体定义是Rudi Stuger于1998年提出的:“本体是共享概念的明确的、形式化的规范描述[1]”。通俗地讲,本体是为了让计算机对现实世界某一领域中的概念及概念间的关系有明确、一致的理解而进行的形式化、规范化的描述。本体的优点在于它能指导人们对某一领域的知识达到一致的认识和理解,并使用计算机进行描述和逻辑推理,从而达到语义Web的目标。
  2.2 Web服务描述语言
  实现语义Web服务的关键步骤是对Web服务进行语义描述。OWL-S是一种描述Web服务的本体语言,其前身是DAML-S,它为Web服务提供了核心的标记语言结构,用于精确描述Web服务的属性和能力,这些描述能被计算机无二义性的解释理解,从而实现服务的自动发现、执行和组合。这个描述至少包括三个方面语义:ServiceProfile提供服务的抽象描述,如服务实体、服务可以实现的功能,以及服务的性能参数等;ServiceModel描述Web服务如何执行,包括服务执行的先后顺序、过程流程等;ServiceGrounding描述了如何调用Web服务,描述具体的绑定信息,例如服务地址、通信协议及消息格式等。
  2.3 OWL-S ServiceProfile
  OWL-S Profile描述服务的三个基本方面:服务提供者的信息、服务的功能和服务的其他特征。ServiceProfile第一组属性描述Web服务提供实体,包括提供者名称(ServiceName) 、描述文本(textDescription)和联系信息(ContactInformation)。 ServiceProfile第二组属性描述服务功能,这是最本质的部分,表达了服务性能的两个方面:一是从信息流角度:输入信息Inputs和输出信息Outputs;二是从状态流角度:服务所需的前置条件Precondition以及服务执行后的结果Effect。ServiceProfile第三组属性描述服务的其他特征,包括服务分类ServiceCategory和服务等级QualityRating(提供服务质量信息)等。
  本文将ServiceProfile作为广告发布在服务注册中心,并利用ServiceProfile的信息进行服务匹配。同时,服务请求也将ServiceProfile作为表达服务查询条件的语言,从而使服务匹配能够更加方便。
  
  3 基于语义的Web服务匹配算法
  
  3.1 基于推理的OWL-S/UDDI服务匹配算法
  基于推理的服务匹配是利用本体概念间的包含关系来判断服务的请求方和发布方的匹配程度。Massimo Paolucci等于2002年首先提出了一种基于DAML-S的服务匹配算法[2],利用DAML-S的Service Profile对服务的输入、输出、前提、效果(IOPE)进行匹配。该方法定义了四种匹配程度(以输出匹配为例,设outR为请求者的一个输出,outA为服务发布者的一个输出):
  1) Exact: 当outR与outA相同或outR是outA的直接子类(subClassOf)时,结果为Exact。
  2) Plug-In:如果outA包含outR,也就是说outA可能完全满足outR。
  3) Subsume:如果outR包含outA,即outA能部分满足outR但不是完全满足。
  4) Fail:在outR和outA之间没有任何包含关系,匹配失败。
  随后,LeiLi等人对上述四种匹配类型进行了补充,在Subsume和Fail之间添加了Intersection,即outR与outA的交集是可满足的(outR∩outA≠Φ,但outR不包含outA),说明outA有可能满足outR的部分功能。从上述介绍可以看出,基于推理的OWL-S/UDDI服务匹配方法将服务间的匹配程度分为5个等级:Exact Plug-In Subsume Intersection Fail,但在同一等级内部无法进一步区分匹配度。
  3.2 Web服务描述模型
  在介绍匹配算法之前,先创建服务描述模型,将服务描述为:WS=.其中S是基本描述,是服务的公共属性,包括服务分类、服务名称,文本描述等。F是服务功能描述,即服务功能包括输入与输出,前提与结果等。NF是非功能的属性描述,如服务质量(QoS)。

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