网络服务路径选择系统及其选择方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机网络技术领域，特别涉及一种网络服务路径选择系统及其选择方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，当前互联网由于体系结构的“僵化”问题在核心网络中增加新的功能和服务非常困难。传统的基于端到端设计的互联网几乎将所有网络智能放在端主机上，而核心网络仅提供简单的存储转发服务。这种“边缘智能，核心简单”的设计构成了互联网体系结构的简单性，是与当时的网络应用场景相适应的。然而，互联网的商业化、无所不在和异构的应用环境、新兴的通信模式以及面临的安全和管理挑战都要求互联网能够提供多样化的服务，而不仅仅是存储转发服务。针对新的需求和现有网络存在的不足，以服务为中心的网络逐渐兴起并成为研究的热点。在以服务为中心的网络中，服务通常可以分解为细粒度的功能单元，称为元服务，元服务可以根据需要部署于网络的任意节点之上，业务需求的复杂服务是由元服务组合而成的，通过不同元服务之间的组合实现对多样化业务的灵活支持和适应。为满足业务的多样化服务需求，网络必须对位于多个不同节点上的元服务进行组合，并选择能够到达目的的一条最优路径，且路径上的节点必须具备满足业务需求的元服务，这种跨越全网。满足特定业务传送需求的“节点-链路”序列就称为服务路径。
[0003]目前以服务为中心的网络研究大多侧重于概念和架构、测试床中的应用协议原型以及应用前景等，而对于服务组合和路径选择问题，研究成果相对较少。在分布式系统领域，服务路径选择问题的研究取得了一定的成果。然而，这些成果大多是基于组合规则或人工智能进行服务组合和路径选择，而且这些方法仅仅是针对单一功能需求以及单一服务请求而设计的，没有考虑各个服务实例之间的依赖关系，无法满足多目标约束多服务请求情况下的服务路径选择需求。因此，迫切需要针对多目标约束多服务请求的服务路径选择问题设计新的服务路径构建方法。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的不足，本发明提供一种网络服务路径选择系统及其选择方法，在满足功能和性能约束的条件下，有效地为业务服务请求选择一条最优的服务路径，有利于建立与业务需求相匹配的服务网络，增强服务网络的灵活性和可扩展性。
[0005]按照本发明所提供的设计方案，一种网络服务路径选择系统，包含服务解析模块，网络构建模块，路径探测模块、服务组合模块，网络重构模块，
[0006]服务解析模块，包含需求分析代理单元、网络元服务数据库和特征分析单元，需求分析代理单元用于负责和查询网络元服务数据库，分析业务服务请求所需的元服务种类及数量，特征分析单元用于负责分析元服务之间的先后次序及依赖关系，构建服务请求链；
[0007]网络构建模块，包括节点发现代理单元、可重构服务节点数据库和承载网构建代理单元，节点发现代理单元用于负责根据服务请求链要求在可重构服务节点数据库中查询满足要求的可重构服务节点集合，承载网构建代理单元依据节点间的连接关系以及构建准则建立对应的服务承载网；
[0008]路径探测模块，包括探针构建代理单元、探针处理代理单元和路径构建代理单元，探针构建代理单元用于负责在服务请求目标节点构建查询探针，以及在服务请求源节点构建确认探针，探针处理代理单元用于负责在可行服务承载网中服务节点上依据探针信息以及服务路径评价标准对探针进行选择性处理，路径构建代理单元用于负责记录探针搜索路径，以及相应节点上的资源预留；
[0009]服务组合模块，包含资源分配代理单元和元服务组合代理单元，资源分配代理单元用于负责在构建服务路径上的节点依据资源分配函数将自身预留的服务资源分配给对应的元服务集合，元服务组合代理单元用于负责根据分配的服务资源以及相应元服务的前后依赖关系在节点上构建相应的元服务集合；
[0010]网络重构模块，包含标记代理单元和重构代理单元，标记代理单元用于找出网络中关键节点并将占用关键节点的网络服务路径标记为待重构路径，重构代理单元用于依据重构准则及重构算法对服务路径或节点实时重构。
[0011]上述的’服务路径评价标准是指利用服务路径评价函数‘也二汽匕^胃^几丄依据服务路径上节点的元服务的处理能力，链路带宽以及端到端时延指标对探针搜索到的服务路径进行服务质量评价;对探针进行选择性处理具体指:节点接收到路径查询探针，依据探针信息，执行如下操作:当前搜索服务路径是否满足服务请求链要求，服务请求链要求包括资源要求以及元服务要求，若不满足，则节点丢弃探针，否则，判断节点是否提供服务请求链中任意元服务，若不提供，则节点丢弃探针，否则，判断当前搜索服务路径服务质量是否优于已转发探针搜索服务路径服务质量，若不是，则节点丢弃探针，否则，判断当前搜索服务路径服务质量是否优于缓存中探针所搜索服务路径服务质量，若不是，则节点丢弃探针，否则，更新探针信息，将节点添加到服务路径中，并缓存探针信息，取代其余针对同一服务请求的探针，依据邻接节点的信任关系、功能代价、资源可用性指标，节点转发探针至邻接节点。
[0012]上述的，资源分配函数公式R= fassl(S)，为该服务请求链分配所需的服务资源，其中，fassl是函数的映射法则；S是节点所需元服务的种类以及数量对应的向量，作为函数自变量，R是分配的服务资源向量，作为函数因变量;重构准则包含以下内容:有限度的局部重构，对标记的关键节点进行内部服务资源重组，或寻求关键节点相关邻域内的节点进行替换;有选择的全局重构，对标记节点的服务承载网以概率P进行重构。
[0013]一种网络服务路径选择方法，包含如下步骤:
[0014]步骤1.对业务服务请求进行特征归纳和需求分析，查询网络元服务数据库，得到对应的服务请求链；
[0015]步骤2.查询网络服务拓扑图，根据服务请求链中的资源以及元服务要求对可重构服务节点数据库进行基于关键字的服务节点检索，得到网络中满足服务请求链需求的候选节点集合；
[0016]步骤3.根据候选节点集合的连接关系和构建准则，建立针对服务请求的服务承载网；
[0017]步骤4.依据分布式选择探测机制，服务请求目标节点向服务承载网中满足需求的邻接节点发送路径查询探针，中间节点根据服务需求以及节点服务资源对查询探针进行选择性处理；
[0018]步骤5.查询探针完成针对服务请求链要求构建的服务路径后，节点转发探针至服务请求源节点，服务请求源节点构建确认探针并沿着服务路径反向发送至目标节点，服务路径中的沿路节点清除相应探针缓存，并进行对应元服务的资源预留；
[0019]步骤6.依据节点资源分配函数和资源组合函数，将服务路径中各节点的服务资源进行分配和组合，建立满足服务请求的元服务集合；
[0020]步骤7.检测服务请求的变更，评估网络节点中服务资源的剩余情况，若节点服务资源不能满足服务请求变更资源需求或多服务请求共存时的资源需求，则将其标记为关键节点；
[0021]步骤8.对包含关键节点的服务承载网，依据重构准则，进行节点中元服务的重组和服务路径的重构。
[0022]优选的，步骤I具体包含如下步骤:
[0023]步骤2.1对业务服务请求的功能要求以及性能要求进行特征归纳和需求分析，得到服务请求链S= {R，fi，f2，...，(fi，...，fj)...，f5}，fi为第i个元服务，其中，R表示服务请求链的资源需求，，…，t)表示元服务匕与6存在前后依赖关系，在路径构建过程中存在先后次序，{ fi，f2，…，fS }表示元服务fi，f2，fs不存在依赖关系，在路径构建过程中可交换先后次序；
[0024]步骤2.2查询网络元服务数据库，网络元服务数据库存储了不同元服务所对应的服务资源的取值大小和组合关系，记为(EID，Gf■)，Gf■ =〈Rc，Ef■>，其中EID是元服务的ID号，Rc= {Ri I Ri= (RID ,Name ,Descript1n)，i = I，2，…，n}为元服务对应的服务资源取值集合，RID、Name 'Descript1n为服务资源Ri的ID号、名称及其描述，Efunc为元服务之间的依赖连接关系，根据业务请求采用EID对网络元服务数据库进行关键字查询，返回对应的服务请求链。
[0025]上述的，步骤3具体包含如下内容:首先，确立构建准则，构建准则包含:I)最低等级优先准则，在满足资源需求的前提下，使用资源安全等级低的节点提供服务，使资源安全等级高的节点满足更高等级资源需求的服务承载网；2)最短路径优先准则，在满足资源需求的前提下，使服务路径尽量短，以使构建的服务承载网占用网络带宽资源少;3)最小负载优先准则，在满足安全需求的前提下，选择负载轻的节点、链路，以使网络中链路负载均衡，以有限的链路资源承载较多的服务请求;其次，依据构建准则对候选节点集合中的节点进行筛选，得到满足服务请求链的服务承载网拓扑结构。
[0026]上述的，所述步骤4具体包含如下内容:
[0027]步骤4.1、服务请求目标节点向服务承载网中满足需求的邻接节点发送路径查询探针;
[0028]步骤4.2、节点接收到查询探针，并判断探针是否为