专利名称：实现网络载荷优化的组合服务系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种实现网络载荷优化的组合服务系统和方法，属于信息技术领域， 特别是属于基于因特网的多媒体通信技术领域。
背景技术：
随着信息技术的发展，尤其是因特网技术和电信技术的发展，越来越多的具有多媒体特征的智能型业务涌现出来，这些智能型业务往往比单纯的语音通信业务或者短信业务要复杂的多，所以又被称为复杂服务或组合服务。组合服务一般由一些基本的服务组合而成，这些基本的服务被称为原子服务。一个组合服务可以看成是一条由原子服务构成的服务链，在本发明中被统称为“服务组合路径”。在市场竞争的条件下，同一种原子服务可以由不同的服务提供商提供，部署在不同的网络节点服务器上，具有不同的价格、可靠性、服务延时、网络带宽等服务质量参数QoS。对于用户提出某一个的组合服务，实现这个具体的组合服务的服务组合路径就有很多条，当组合服务变得复杂、原子服务可选择的范围变大时，服务组合路径的条数会急剧膨胀。在满足用户对组合服务的价格、可靠性以及服务延时等前提条件的要求下，如何从数量巨大的服务组合路径中，选择出一条最优或次优的服务组合路径，使得网络的载荷比较优化成为目前电信业务发展急需解决的一个技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种实现网络载荷优化的组合服务系统和方法， 在满足用户对组合服务的价格、可靠性以及服务延时等前提条件的要求下，保证网络的载荷均衡和优化。为了达到上述目的，本发明提出了一种一种实现网络载荷优化的组合服务系统， 该系统包括但不限于网关，接收用户的组合服务请求信息，对服务请求信息进行必要的格式转换，然后发送给目录服务器；组合服务执行结束后，网关接收服务节点返回的组合服务执行结果，对执行结果进行必要的格式转换后，发送给用户；目录服务器，接收和存贮服务节点所提供原子服务的注册信息，目录服务器按照原子服务的功能，划分为不同的原子服务集合，进行分类贮存和管理；接收和存贮服务节点所提供原子服务的服务质量QoS更新信息和所处服务覆盖网处的网络信息；接收网关发送过来的用户组合服务要求，首先根据用户组合服务的功能性要求，产生服务组合路径集合； 然后根据用户组合服务的非功能性要求，从服务组合路径集合中选择出最优的服务组合路径，把最优的服务组合路径发送给该路径中提供第一个原子服务的服务节点；服务节点，提供原子服务，向目录服务器注册其提供的原子服务，注册信息包括原子服务的功能性信息和非功能性信息；按照设定的周期，定期向目录服务器发送所提供原子服务的服务质量QoS更新信息和所处服务覆盖网处的网络信息；接收目录服务器和/或其他服务节点发送过来的最优服务组合路径，执行其中当前被要求的原子服务，执行完毕后，把执行结果和最优服务组合路径转发给最优服务组合路径中指定的下一个服务节点；服务覆盖网，网关、目录服务器、服务节点之间通过覆盖网链路联接成服务覆盖网，向用户提供组合服务；其中所述的覆盖网链路是指联接网关与目录服务器之间、目录服务器与服务节点之间、服务节点与服务节点之间、网关与服务节点之间的逻辑链路，每一条覆盖网链路实际对应着一条或多条实际的物理链路；本发明所述的目录服务器包括消息解析模块，接收来自网关的组合服务请求消息，进行解析后转发给服务选择模块；接收来自服务节点的消息，进行解析后发送给服务目录模块，来自服务节点的消息包括但不限于服务节点发送的原子服务注册或注销消息、服务节点定期发送的服务质量 QoS更新消息、服务节点定期发送的覆盖网网络信息；服务目录模块，存储服务节点所提供的原子服务的服务信息表，服务信息表存储的信息包括但不限于原子服务的名称、提供原子服务的服务节点的ID、原子服务的功能、 原子服务的QoS参数；原子服务的QoS参数包括但不限于原子服务的价格、原子服务的最大延时、原子服务的可靠性；存储服务覆盖网的网络信息表，网络信息表存储的信息包括但不限于服务节点的ID、覆盖网链路的ID、服务节点总计算能力和当前计算能力、覆盖网链路的总带宽和当前带宽；服务选择模块，接收消息解析模块发送过来的用户组合服务的请求信息，查询服务目录模块中存贮的服务信息表和网络信息表，根据组合服务请求信息中的功能性要求和非功能性要求，计算获得满足该组合服务请求的最优服务组合路径，并把该最优服务组合路径发送给消息发送模块；消息发送模块，接收来自服务目录模块和服务选择模块的信息，按照设定的格式构造成消息后发送给网关或服务节点；本发明还提供了一种实现网络载荷优化的组合服务方法，该方法包括下列操作步骤(1)服务节点向目录服务器进行原子服务的注册或注销，并按照设定的周期，定期向目录服务器发送所提供原子服务的服务质量QoS更新信息和所处服务覆盖网处的网络信息；目录服务器按照原子服务的功能，划分为不同的原子服务集合，进行分类贮存和管理；(2)网关接收用户的组合服务请求，进行相应的格式转换后，把请求消息发送给目录服务器；(3)目录服务器根据用户的组合服务请求信息，计算获得一个最优服务组合路径， 最后把该最优服务组合路径发送给该路径中提供第一个原子服务的服务节点；(4)各服务节点按照最优服务组合路径中指定的顺序，依次执行对应的原子服务；(5)所有原子服务都执行完毕后，由执行最后原子服务的服务节点把执行结果发送给网关；(6)网关把组合服务的执行结果进行相应的格式转换后，发送给用户；所述步骤(1)的操作内容具体包括(11)服务节点向目录服务器进行原子服务的注册操作，可通过在初始会话协议SIP的注册REGISTER消息中增加服务注册SR消息头来实现，服务注册SR消息头的具体格 式定SR :service_name;description;service_node_id;input;output;cost;delay;reliability其中service_name为原子服务名，(^8ぱ1りセ1011为原子服务的功能性描述， service_node_id为提供原子服务的服务节点ID号，input是输入參数，output是原子服 务输出结果，COSt为原子服务的价格，delay为原子服务的服务延时，reliability为原子 服务的可靠性；注册成功后，目录服务器为该原子服务分配ー个原子服务ID号；(12)服务节点向目录服务器进行原子服务的注销操作，可通过在初始会话协议 SIP的NOTIFY消息中增加服务注销SU消息头来实现，服务注销SU消息头的具体格式是SU :service_id
(31)目录服务器的消息解析模块把用户的组合服务请求信息转发给目录服务器的服务选择模块；(32)目录服务器的服务选择模块根据用户组合服务的功能性要求，查询服务目录模块中存贮的服务信息表和网络信息表，产生服务组合路径集合；(33)为便于优化计算，目录服务器的服务选择模块对服务组合路径中的串行结构、并行结构、选择结构、循环结构分别进行服务质量QoS参数等价转换处理，把串行结构、 并行结构、选择结构、循环结构转化成具有等价服务质量QoS参数的单元结构，从而把所产生的服务组合路径集合中的所有服务组合路径都转换为统一的串行服务组合路径，构成一个串行服务组合路径集合；所述的服务质量QoS参数包括但不限于服务价格、服务延时、服务可靠性、服务节点CPU占用率和覆盖网链路带宽占用率；(34)根据设定的网络载荷优化的目标，目录服务器的服务选择模块通过优化计算，从所述的串行服务组合路径集合中挑选出一个最优服务组合路径，然后把该最优服务组合路径发送给该路径中提供第一个原子服务的服务节点；所述步骤(3 中目录服务器的服务选择模块对服务组合路径中的串行结构、并行结构、选择结构、循环结构分别进行服务质量QoS等价转换处理的具体方法是(331)对于串行结构，转换成单元结构后的等价服务价格参数是原串行结构中所选原子服务的价格之和；等价服务延时参数是原串行结构中所选原子服务的延时之和；等价服务可靠性参数是原串行结构中所选原子服务的可靠性参数之积；单元结构的等价CPU 占用率参数是原串行结构中提供所选原子服务的服务节点的CPU占用率的最大值；单元结构的等价覆盖网链路带宽占用率参数是原串行结构中提供所选原子服务的服务节点的输入和输出覆盖网链路带宽占用率的最大值；(332)对于并行结构，转换成单元结构后的等价服务价格参数是原并行结构中所选原子服务的价格之和；等价服务延时参数是原并行结构中所选原子服务中的最大延时值；等价服务可靠性参数是原并行结构中所选原子服务的可靠性参数之积；单元结构的等价CPU占用率参数是原并行结构中提供所选原子服务的服务节点的CPU占用率的最大值； 单元结构的等价覆盖网链路带宽占用率参数是原并行结构中提供所选原子服务的服务节点的输入和输出覆盖网链路带宽占用率的最大值；(333)对于选择结构，转换成单元结构后的等价服务价格参数是原选择结构中所选原子服务的价格；等价服务延时参数是原选择结构中所选原子服务的延时；等价服务可靠性参数是原选择结构中所选原子服务的可靠性参数；单元结构的等价CPU占用率参数是原选择结构中提供所选原子服务的服务节点的CPU占用率；单元结构的等价覆盖网链路占用率参数是原选择结构中提供所选原子服务的服务节点的输入和输出覆盖网链路占用率的最大值；(334)对于循环结构，设有N次循环，N为大于1的自然数，转换成单元结构后的等价服务价格参数是原循环结构中一次循环所选原子服务的价格之和的N倍；等价服务延时参数是原循环结构中一次循环所选原子服务的延时之和的N倍；等价服务可靠性参数是原循环结构中一次循环所选原子服务的可靠性参数之积；单元结构的等价CPU占用率参数是原循环结构中提供所选原子服务的服务节点的CPU占用率的最大值；单元结构的等价覆盖网链路占用率参数是原循环结构中提供所选原子服务的服务节点的输入和输出覆盖网链路带宽占用率的最大值；所述步骤(34)中设定的网络载荷优化目标具体内容是在满足用户对组合服务的价格、延时和可靠性的要求下，最优服务组合路径的等价CPU占用率和等价覆盖网链路占用率的加权平均值最小或次小；所述最优服务组合路径的等价CPU占用率是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价CPU占用率的最大值，所述最优服务组合路径的等价覆盖网链路占用率是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价覆盖网链路占用率的最大值；最优服务组合路径的等价价格要不大于用户所提出的组合服务的价格，所述的最优服务组合路径的等价价格是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价价格之和；最优服务组合路径的等价延时要不大于用户所提出的组合服务的延时，所述最优服务组合路径的等价延时是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价延时之和；最优服务组合路径的等价可靠性要不小于用户所提出的组合服务的可靠性，所述最优服务组合路径的等价可靠性是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价可靠性之积；前面所述的最优服务组合路径在执行时，目录服务器可根据最优服务组合路径构造出组合服务执行路径，然后把该组合服务执行路径发送给该路径中提供第一个原子服务的服务节点。所述的目录服务器根据最优服务组合路径构造组合服务执行路径的具体方法是 组合服务执行路径由串行结构、并行结构和循环结构构成；串行结构采用“ + ”字符把顺序执行的原子服务的ID号按照执行循序依次联接；并行结构采用“&”字符对并列执行的原子服务的ID号进行联接；循环结构采用“NX (原子服务ID)”或“NX (串行结构)”或“NX (并行结构)”来表示，其中N是自然数，表示循环的次数，NX (原子服务ID)表示对某个原子服务循环执行N次，NX (串行结构)表示对串行结构循环执行N次，NX (并行结构)表示对并行结构循环执行N次；本发明的有益效果在于既能保证用户对组合服务在价格、可靠性、延时等服务质量方面的要求，又能使得网络载荷趋向均衡化，从而提高网络总体的服务质量，提高用户的服务体验。
图1是本发明实现网络载荷优化的组合服务系统中服务覆盖网的示意图。图2是本发明实现网络载荷优化的组合服务系统中目录服务器的结构示意图。图3是本发明实现网络载荷优化的组合服务方法的流程方框图。图4是本发明服务组合路径中串行结构的示意图。图5是本发明服务组合路径中并行结构的示意图。图6是本发明服务组合路径中选择结构的示意图。图7是本发明服务组合路径中循环结构的示意图。图8是一个具体组合服务的原子服务分解示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。参见图1，介绍本发明实现网络载荷优化的组合服务系统，该系统包括但不限于网关，接收用户的组合服务请求信息，对服务请求信息进行必要的格式转换，然后发送给目录服务器；组合服务执行结束后，网关接收服务节点返回的组合服务执行结果，对执行结果进行必要的格式转换后，发送给用户；目录服务器，接收和存贮服务节点所提供原子服务的注册信息，接收和存贮服务节点所提供原子服务的服务质量QoS更新信息和所处服务覆盖网处的网络信息；接收网关发送过来的用户组合服务要求，首先根据用户组合服务的功能性要求，产生服务组合路径集合；然后根据用户组合服务的非功能性要求，从服务组合路径集合中选择出最优的服务组合路径，把最优的服务组合路径发送给该路径中提供第一个原子服务的服务节点；服务节点，提供原子服务，向目录服务器注册其提供的原子服务，注册信息包括原子服务的功能性信息和非功能性信息；按照设定的周期，定期向目录服务器发送所提供原子服务的服务质量QoS更新信息和所处服务覆盖网处的网络信息；接收目录服务器和/或其他服务节点发送过来的最优服务组合路径，执行其中当前被要求的原子服务，执行完毕后，把执行结果和最优服务组合路径转发给最优服务组合路径中指定的下一个服务节点；服务覆盖网，网关、目录服务器、服务节点之间通过覆盖网链路联接成服务覆盖网，向用户提供组合服务；其中所述的覆盖网链路是指联接网关与目录服务器之间、目录服务器与服务节点之间、服务节点与服务节点之间、网关与服务节点之间的逻辑链路，每一条覆盖网链路实际对应着一条或多条实际的物理链路；参见图2，介绍本发明实现网络载荷优化的组合服务系统中的目录服务器，该目录服务器包括如下模块消息解析模块，接收来自网关的组合服务请求消息，进行解析后转发给服务选择模块；接收来自服务节点的消息，进行解析后发送给服务目录模块，来自服务节点的消息包括但不限于服务节点发送的原子服务注册或注销消息、服务节点定期发送的服务质量 QoS更新消息、服务节点定期发送的覆盖网网络信息；服务目录模块，存储服务节点所提供的原子服务的服务信息表，服务信息表存储的信息包括但不限于原子服务的名称、提供原子服务的服务节点的ID、原子服务的功能、 原子服务的QoS参数；原子服务的QoS参数包括但不限于原子服务的价格、原子服务的最大延时、原子服务的可靠性；存储服务覆盖网的网络信息表，网络信息表存储的信息包括但不限于服务节点的ID、覆盖网链路的ID、服务节点总计算能力和当前计算能力、覆盖网链路的总带宽和当前带宽；所述的服务节点总计算能力和当前计算能力可以用服务节点CPU的总计算能力和当前占用率来表示；服务选择模块，接收消息解析模块发送过来的用户组合服务的请求信息，查询服务目录模块中存贮的服务信息表和网络信息表，根据组合服务请求信息中的功能性要求和非功能性要求，计算获得满足该组合服务请求的最优服务组合路径，并把该最优服务组合路径发送给消息发送模块；消息发送模块，接收来自服务目录模块和服务选择模块的信息，按照设定的格式构造成消息后发送给网关或服务节点；参见图3，介绍本发明实现网络载荷优化的组合服务方法，该方法包括下列操作步骤(1)服务节点向目录服务器进行原子服务的注册或注销，并按照设定的周期，定期向目录服务器发送所提供原子服务的服务质量QoS更新信息和所处服务覆盖网处的网络信息；目录服务器按照原子服务的功能，划分为不同的原子服务集合，进行分类贮存和管理；(2)网关接收用户的组合服务请求，进行相应的格式转换后，把请求消息发送给目录服务器；(3)目录服务器根据用户的组合服务请求信息，计算获得一个最优服务组合路径， 最后把该最优服务组合路径发送给该路径中提供第一个原子服务的服务节点；(4)各服务节点按照最优服务组合路径中指定的顺序，依次执行对应的原子服务；(5)所有原子服务都执行完毕后，由执行最后原子服务的服务节点把执行结果发送给网关；(6)网关把组合服务的执行结果进行相应的格式转换后，发送给用户；所述步骤(1)的操作内容具体包括(11)服务节点向目录服务器进行原子服务的注册操作，可通过在初始会话协议 SIP的注册REGISTER消息中增加服务注册SR消息头来实现，服务注册SR消息头的具体格式是SR :service_name；description；service_node_id； input；output；cost；delay；reliability其中servicejame为原子服务名，description为原子服务的功能性描述， service_node_id为提供原子服务的服务节点ID号，input是输入参数，output是原子服务输出结果，cost为原子服务的价格，delay为原子服务的服务延时，reliability为原子服务的可靠性；注册成功后，目录服务器为该原子服务分配一个原子服务ID号；(12)服务节点向目录服务器进行原子服务的注销操作，可通过在初始会话协议 SIP的NOTIFY消息中增加服务注销SU消息头来实现，服务注销SU消息头的具体格式是SU :service_id； service_node_id； status = stop其中service_name为原子服务ID号，service_node_id为提供原子服务的服务节点ID号，status为原子服务状态，stop为注销服务，目录服务器将其删除。(13)服务节点定期向目录服务器发送所提供原子服务的服务质量QoS更新信息， 可通过在初始会话协议SIP的NOTIFY消息中增加服务质量QoS更新QU消息头来实现，服务质量QoS更新QU消息头的具体格式是QU :service_id；cost；delay；reliability其中servicejd为原子服务ID号，cost为原子服务的价格，delay为原子服务的服务延时，reliability为原子服务的可靠性。(14)服务节点定期向目录服务器发送所处服务覆盖网处的网络信息，可通过在初始会话协议SIP的NOTIFY消息中增加网络信息OT消息头来实现，网络信息NI消息头的具体格式是NI :service_node_id； CPU；Bff其中ServiCe_n0de_id为提供原子服务的服务节点ID号，CPU是该服务节点的 CPU占用率，BW是该服务节点的覆盖网链路占用率。上述的步骤C3)进一步包括如下步骤(31)目录服务器的消息解析模块把用户的组合服务请求信息转发给目录服务器的服务选择模块；(32)目录服务器的服务选择模块根据用户组合服务的功能性要求，查询服务目录模块中存贮的服务信息表和网络信息表，产生服务组合路径集合；(33)为便于优化计算，目录服务器的服务选择模块对服务组合路径中的串行结构、并行结构、选择结构、循环结构分别进行服务质量QoS参数等价转换处理，把串行结构、 并行结构、选择结构、循环结构转化成具有等价服务质量QoS参数的单元结构，从而把所产生的服务组合路径集合中的所有服务组合路径都转换为统一的串行服务组合路径，构成一个串行服务组合路径集合；所述的服务质量QoS参数包括但不限于服务价格、服务延时、服务可靠性、服务节点CPU占用率和覆盖网链路带宽占用率；(34)根据设定的网络载荷优化的目标，目录服务器的服务选择模块通过优化计算，从所述的串行服务组合路径集合中挑选出一个最优服务组合路径，然后把该最优服务组合路径发送给该路径中提供第一个原子服务的服务节点；上述步骤(33)中目录服务器的服务选择模块对服务组合路径中的串行结构、并行结构、选择结构、循环结构分别进行服务质量QoS等价转换处理的具体方法是(331)对于串行结构，转换成单元结构后的等价服务价格参数是原串行结构中所选原子服务的价格之和；等价服务延时参数是原串行结构中所选原子服务的延时之和；等价服务可靠性参数是原串行结构中所选原子服务的可靠性参数之积；单元结构的等价CPU 占用率参数是原串行结构中提供所选原子服务的服务节点的CPU占用率的最大值；单元结构的等价覆盖网链路带宽占用率参数是原串行结构中提供所选原子服务的服务节点的输入和输出覆盖网链路带宽占用率的最大值；参见图4，图中所示的串行结构由两个原子服务组成，分别由服务节点1和2提供， 具体参数是原子服务1的价格为2价格单位，延时为1延时单位，可靠性为0. 9，CPU占用率为0. 3，输入链路带宽占用率为0. 5 ；原子服务2的价格为1价格单位，延时为3延时单位， 可靠性为0. 8，CPU占用率为0. 4，输入链路带宽占用率为0. 7，输出链路带宽占用率为0. 3。 转换成单元结构后其等价参数是价格为3价格单位，延时为4延时单位，可靠性为0. 72， CPU占用率为0.4，带宽占用率为0.7。在实际应用中，价格单位可根据实际的需要来选定， 如人民币分；延时单位也可根据实际的需要来选定，如毫秒。(332)对于并行结构，转换成单元结构后的等价服务价格参数是原并行结构中所选原子服务的价格之和；等价服务延时参数是原并行结构中所选原子服务中的最大延时值；等价服务可靠性参数是原并行结构中所选原子服务的可靠性参数之积；单元结构的等价CPU占用率参数是原并行结构中提供所选原子服务的服务节点的CPU占用率的最大值； 单元结构的等价覆盖网链路带宽占用率参数是原并行结构中提供所选原子服务的服务节点的输入和输出覆盖网链路带宽占用率的最大值；参见图5，图中所示的并行结构由两个原子服务组成，分别由服务节点1和2提供， 具体参数是原子服务1的价格为2价格单位，延时为1延时单位，可靠性为0. 9，CPU占用率为0. 3，输入链路带宽占用率为0. 5，输出链路带宽占用率为0. 1 ；原子服务2的价格为1价格单位，延时为3延时单位，可靠性为0. 8，CPU占用率为0. 4，输入链路带宽占用率为0. 7， 输出链路带宽占用率为0. 3。转换成单元结构后其等价参数是价格为3价格单位，延时为 3延时单位，可靠性为0. 72，CPU占用率为0. 4，带宽占用率为0. 7。在实际应用中，价格单位可根据实际的需要来选定，如人民币分；延时单位也可根据实际的需要来选定，如毫秒。(333)对于选择结构，转换成单元结构后的等价服务价格参数是原选择结构中所选原子服务的价格；等价服务延时参数是原选择结构中所选原子服务的延时；等价服务可靠性参数是原选择结构中所选原子服务的可靠性参数；单元结构的等价CPU占用率参数是原选择结构中提供所选原子服务的服务节点的CPU占用率；单元结构的等价覆盖网链路占用率参数是原选择结构中提供所选原子服务的服务节点的输入和输出覆盖网链路占用率的最大值；参见图6，图中所示的选择结构由两个原子服务组成，分别由服务节点1和2提供， 具体参数是原子服务1的价格为2价格单位，延时为1延时单位，可靠性为0. 9，CPU占用率为0. 3，输入链路带宽占用率为0. 5，输出链路带宽占用率为0. 1 ；原子服务2的价格为1价格单位，延时为3延时单位，可靠性为0. 8，CPU占用率为0. 4，输入链路带宽占用率为0. 7， 输出链路带宽占用率为0. 3。如果选择原子服务1，则转换成单元结构后其等价参数是价格为2价格单位，延时为1延时单位，可靠性为0. 9，CPU占用率为0. 3，带宽占用率为0. 5 ；如果选择原子服务2，则转换成单元结构后其等价参数是价格为1，延时为3，可靠性为0. 8， CPU占用率为0.4，带宽占用率为0.7。在实际应用中，价格单位可根据实际的需要来选定， 如人民币分；延时单位也可根据实际的需要来选定，如毫秒。(334)对于循环结构，设有N次循环，N为大于1的自然数，转换成单元结构后的等价服务价格参数是原循环结构中一次循环所选原子服务的价格之和的N倍；等价服务延时参数是原循环结构中一次循环所选原子服务的延时之和的N倍；等价服务可靠性参数是原循环结构中一次循环所选原子服务的可靠性参数之积；单元结构的等价CPU占用率参数是原循环结构中提供所选原子服务的服务节点的CPU占用率的最大值；单元结构的等价覆盖网链路占用率参数是原循环结构中提供所选原子服务的服务节点的输入和输出覆盖网链路带宽占用率的最大值；参见图7，图中所示的循环结构由两个原子服务组成，分别由服务节点1和2提供， 循环次数是2。具体参数是原子服务1的价格为2价格单位，延时为1延时单位，可靠性为0. 9，CPU占用率为0. 3，输入链路带宽占用率为0. 5 ；原子服务2的价格为1价格单位，延时为3延时单位，可靠性为0. 8，CPU占用率为0. 4，输入链路带宽占用率为0. 7，输出链路带宽占用率为0. 3，服务2到服务1的链路带宽占用率为0. 8。转换成单元结构后其等价参数是价格为6价格单位，延时为8延时单位，可靠性为0. 72，CPU占用率为0. 4，带宽占用率为0.8。在实际应用中，价格单位可根据实际的需要来选定，如人民币分；延时单位也可根据实际的需要来选定，如毫秒。上面所述的服务节点的输入覆盖网链路是指提供上一个原子服务的服务节点指向本服务节点的覆盖网链路；服务节点的输出覆盖网链路是指本服务节点指向提供下一个原子服务的服务节点的覆盖网链路；上面所述步骤(34)中设定的网络载荷优化目标具体内容是在满足用户对组合服务的价格、延时和可靠性的要求下，最优服务组合路径的等价CPU占用率和等价覆盖网链路占用率的加权平均值最小或次小；所述最优服务组合路径的等价CPU占用率是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价CPU占用率的最大值，所述最优服务组合路径的等价覆盖网链路占用率是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价覆盖网链路占用率的最大值；最优服务组合路径的等价价格要不大于用户所提出的组合服务的价格，所述的最优服务组合路径的等价价格是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价价格之和；最优服务组合路径的等价延时要不大于用户所提出的组合服务的延时，所述最优服务组合路径的等价延时是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价延时之和；最优服务组合路径的等价可靠性要不小于用户所提出的组合服务的可靠性，所述最优服务组合路径的等价可靠性是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价可靠性之积；前面所述的最优服务组合路径在执行时，目录服务器可根据最优服务组合路径构造出组合服务执行路径，然后把该组合服务执行路径发送给该路径中提供第一个原子服务的服务节点。所述的目录服务器根据最优服务组合路径构造组合服务执行路径的具体方法是 组合服务执行路径由串行结构、并行结构和循环结构构成；串行结构采用“ + ”字符把顺序执行的原子服务的ID号按照执行循序依次联接；并行结构采用“&”字符对并列执行的原子服务的ID号进行联接；循环结构采用“NX (原子服务ID)”或“NX (串行结构)”或“NX (并行结构)”来表示，其中N是自然数，表示循环的次数，NX (原子服务ID)表示对某个原子服务循环执行N次，NX (串行结构)表示对串行结构循环执行N次，NX (并行结构)表示对并行结构循环执行N次；组合业务实例用户通过手机打电话预定宾馆和饭店，组合业务的执行结果通过短信方式返回到用户的手机上。参见图8，对于这个组合服务，目录服务器根据其业务的功能，把它分解为如下四个原子服务即语音文字转换原子服务、查找宾馆原子服务、查找饭店的服务原子、将文字发送至指定手机的原子服务。在实际实施过程中，对应于某种功能的原子服务，可能会有多个服务节点来提供，因而目录服务器把功能相同的原子服务组成原子服务集合，每个原子服务集合里面有多于一个的原子服务。在这个实例中，涉及到的原子服务集合、原子服务以及原子服务的功能等情况如表1所述表权利要求
1.一种实现网络载荷优化的组合服务系统，其特征在于所述系统包括但不限于 网关，接收用户的组合服务请求信息，对服务请求信息进行必要的格式转换，然后发送给目录服务器；组合服务执行结束后，网关接收服务节点返回的组合服务执行结果，对执行结果进行必要的格式转换后，发送给用户；目录服务器，接收和存贮服务节点所提供原子服务的注册信息，目录服务器按照原子服务的功能，划分为不同的原子服务集合，进行分类贮存和管理；接收和存贮服务节点所提供原子服务的服务质量QoS更新信息和所处服务覆盖网处的网络信息；接收网关发送过来的用户组合服务要求，首先根据用户组合服务的功能性要求，产生服务组合路径集合；然后根据用户组合服务的非功能性要求，从服务组合路径集合中选择出最优的服务组合路径， 把最优的服务组合路径发送给该路径中提供第一个原子服务的服务节点；服务节点，提供原子服务，向目录服务器注册其提供的原子服务，注册信息包括原子服务的功能性信息和非功能性信息；按照设定的周期，定期向目录服务器发送所提供原子服务的服务质量QoS更新信息和所处服务覆盖网处的网络信息；接收目录服务器和/或其他服务节点发送过来的最优服务组合路径，执行其中当前被要求的原子服务，执行完毕后，把执行结果和最优服务组合路径转发给最优服务组合路径中指定的下一个服务节点；服务覆盖网，网关、目录服务器、服务节点之间通过覆盖网链路联接成服务覆盖网，向用户提供组合服务；其中所述的覆盖网链路是指联接网关与目录服务器之间、目录服务器与服务节点之间、服务节点与服务节点之间、网关与服务节点之间的逻辑链路，每一条覆盖网链路实际对应着一条或多条实际的物理链路。
2.根据权利要求1所述的一种实现网络载荷优化的组合服务系统，其特征在于所述的目录服务器包括消息解析模块，接收来自网关的组合服务请求消息，进行解析后转发给服务选择模块； 接收来自服务节点的消息，进行解析后发送给服务目录模块，来自服务节点的消息包括但不限于服务节点发送的原子服务注册或注销消息、服务节点定期发送的服务质量QoS更新消息、服务节点定期发送的覆盖网网络信息；服务目录模块，存储服务节点所提供的原子服务的服务信息表，服务信息表存储的信息包括但不限于原子服务的名称、提供原子服务的服务节点的ID、原子服务的功能、原子服务的QoS参数；原子服务的QoS参数包括但不限于原子服务的价格、原子服务的最大延时、原子服务的可靠性；存储服务覆盖网的网络信息表，网络信息表存储的信息包括但不限于服务节点的ID、覆盖网链路的ID、服务节点总计算能力和当前计算能力、覆盖网链路的总带宽和当前带宽；服务选择模块，接收消息解析模块发送过来的用户组合服务的请求信息，查询服务目录模块中存贮的服务信息表和网络信息表，根据组合服务请求信息中的功能性要求和非功能性要求，计算获得满足该组合服务请求的最优服务组合路径，并把该最优服务组合路径发送给消息发送模块；消息发送模块，接收来自服务目录模块和服务选择模块的信息，按照设定的格式构造成消息后发送给网关或服务节点。
3.一种实现网络载荷优化的组合服务方法，其特征在于所述方法包括下列操作步骤(1)服务节点向目录服务器进行原子服务的注册或注销，并按照设定的周期，定期向目录服务器发送所提供原子服务的服务质量QoS更新信息和所处服务覆盖网处的网络信息； 目录服务器按照原子服务的功能，划分为不同的原子服务集合，进行分类贮存和管理；(2)网关接收用户的组合服务请求，进行相应的格式转换后，把请求消息发送给目录服务器；(3)目录服务器根据用户的组合服务请求信息，计算获得一个最优服务组合路径，最后把该最优服务组合路径发送给该路径中提供第一个原子服务的服务节点；(4)各服务节点按照最优服务组合路径中指定的顺序，依次执行对应的原子服务；(5)所有原子服务都执行完毕后，由执行最后原子服务的服务节点把执行结果发送给网关；(6)网关把组合服务的执行结果进行相应的格式转换后，发送给用户。
4.根据权利要求3所述的一种实现网络载荷优化的组合服务方法，其特征在于所述步骤( 进一步包括如下步骤(31)目录服务器的消息解析模块把用户的组合服务请求信息转发给目录服务器的服务选择模块；(32)目录服务器的服务选择模块根据用户组合服务的功能性要求，查询服务目录模块中存贮的服务信息表和网络信息表，产生服务组合路径集合；(33)为便于优化计算，目录服务器的服务选择模块对服务组合路径中的串行结构、并行结构、选择结构、循环结构分别进行服务质量QoS参数等价转换处理，把串行结构、并行结构、选择结构、循环结构转化成具有等价服务质量QoS参数的单元结构，从而把所产生的服务组合路径集合中的所有服务组合路径都转换为统一的串行服务组合路径，构成一个串行服务组合路径集合；所述的服务质量QoS参数包括但不限于服务价格、服务延时、服务可靠性、服务节点CPU占用率和覆盖网链路带宽占用率；(34)根据设定的网络载荷优化的目标，目录服务器的服务选择模块通过优化计算，从所述的串行服务组合路径集合中挑选出一个最优服务组合路径，然后把该最优服务组合路径发送给该路径中提供第一个原子服务的服务节点。
5.根据权利要求4所述的一种实现网络载荷优化的组合服务方法，其特征在于所述步骤(33)中目录服务器的服务选择模块对服务组合路径中的串行结构、并行结构、选择结构、循环结构分别进行服务质量QoS等价转换处理的具体方法是(331)对于串行结构，转换成单元结构后的等价服务价格参数是原串行结构中所选原子服务的价格之和；等价服务延时参数是原串行结构中所选原子服务的延时之和；等价服务可靠性参数是原串行结构中所选原子服务的可靠性参数之积；单元结构的等价CPU占用率参数是原串行结构中提供所选原子服务的服务节点的CPU占用率的最大值；单元结构的等价覆盖网链路带宽占用率参数是原串行结构中提供所选原子服务的服务节点的输入和输出覆盖网链路带宽占用率的最大值；(332)对于并行结构，转换成单元结构后的等价服务价格参数是原并行结构中所选原子服务的价格之和；等价服务延时参数是原并行结构中所选原子服务中的最大延时值；等价服务可靠性参数是原并行结构中所选原子服务的可靠性参数之积；单元结构的等价CPU 占用率参数是原并行结构中提供所选原子服务的服务节点的CPU占用率的最大值；单元结构的等价覆盖网链路带宽占用率参数是原并行结构中提供所选原子服务的服务节点的输入和输出覆盖网链路带宽占用率的最大值；(333)对于选择结构，转换成单元结构后的等价服务价格参数是原选择结构中所选原子服务的价格；等价服务延时参数是原选择结构中所选原子服务的延时；等价服务可靠性参数是原选择结构中所选原子服务的可靠性参数；单元结构的等价CPU占用率参数是原选择结构中提供所选原子服务的服务节点的CPU占用率；单元结构的等价覆盖网链路占用率参数是原选择结构中提供所选原子服务的服务节点的输入和输出覆盖网链路占用率的最大值；(334)对于循环结构，设有N次循环，N为大于1的自然数，转换成单元结构后的等价服务价格参数是原循环结构中一次循环所选原子服务的价格之和的N倍；等价服务延时参数是原循环结构中一次循环所选原子服务的延时之和的N倍；等价服务可靠性参数是原循环结构中一次循环所选原子服务的可靠性参数之积；单元结构的等价CPU占用率参数是原循环结构中提供所选原子服务的服务节点的CPU占用率的最大值；单元结构的等价覆盖网链路占用率参数是原循环结构中提供所选原子服务的服务节点的输入和输出覆盖网链路带宽占用率的最大值。
6.根据权利要求4和5所述的一种实现网络载荷优化的组合服务方法，其特征在于 所述步骤(34)中设定的网络载荷优化目标具体内容是在满足用户对组合服务的价格、延时和可靠性的要求下，最优服务组合路径的等价CPU 占用率和等价覆盖网链路占用率的加权平均值最小或次小；所述最优服务组合路径的等价 CPU占用率是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价CPU占用率的最大值，所述最优服务组合路径的等价覆盖网链路占用率是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价覆盖网链路占用率的最大值；最优服务组合路径的等价价格要不大于用户所提出的组合服务的价格，所述的最优服务组合路径的等价价格是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价价格之和；最优服务组合路径的等价延时要不大于用户所提出的组合服务的延时，所述最优服务组合路径的等价延时是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价延时之和；最优服务组合路径的等价可靠性要不小于用户所提出的组合服务的可靠性，所述最优服务组合路径的等价可靠性是指构成最优服务组合路径的单元结构的等价可靠性之积。
7.根据权利要求3所述的一种实现网络载荷优化的组合服务方法，其特征在于所述步骤(1)的操作内容具体包括(11)服务节点向目录服务器进行原子服务的注册操作，可通过在初始会话协议SIP的注册REGISTER消息中增加服务注册SR消息头来实现，服务注册SR消息头的具体格式是 SR :service—name ；description ；service—node」d ；input ；output ；cost ；delay；reliability其中service_name为原子服务名，description为原子服务的功能性描述，service, nodejd为提供原子服务的服务节点ID号，input是输入参数，output是原子服务输出结果，cost为原子服务的价格，delay为原子服务的服务延时，reliability为原子服务的可靠性；注册成功后，目录服务器为该原子服务分配一个原子服务ID号；(12)服务节点向目录服务器进行原子服务的注销操作，可通过在初始会话协议SIP的 NOTIFY消息中增加服务注销SU消息头来实现，服务注销SU消息头的具体格式是SU :service_id ；service_node_id ；status = stop其中servicejd为原子服务ID号，servicejodejd为提供原子服务的服务节点ID 号，status为原子服务状态，stop为注销服务，目录服务器将其删除；(13)服务节点定期向目录服务器发送所提供原子服务的服务质量QoS更新信息，可通过在初始会话协议SIP的NOTIFY消息中增加服务质量QoS更新QU消息头来实现，服务质量QoS更新QU消息头的具体格式是QU :service_id ；cost ；delay；reliability其中servicejd为原子服务ID号，cost为原子服务的价格，delay为原子服务的服务延时，reliability为原子服务的可靠性；(14)服务节点定期向目录服务器发送所处服务覆盖网处的网络信息，可通过在初始会话协议SIP的NOTIFY消息中增加网络信息OT消息头来实现，网络信息NI消息头的具体格式是NI :service_node_id ；CPU ；Bff其中servicejodejd为提供原子服务的服务节点ID号，CPU是该服务节点的CPU占用率，BW是该服务节点的覆盖网链路占用率。
8.根据权利要求3和4所述的一种实现网络载荷优化的组合服务方法，其特征在于所述的最优服务组合路径在执行时，目录服务器可根据最优服务组合路径构造出组合服务执行路径，然后把该组合服务执行路径发送给该路径中提供第一个原子服务的服务节点。
9.根据权利要求8所述的一种实现网络载荷优化的组合服务方法，其特征在于目录服务器根据最优服务组合路径构造组合服务执行路径的具体方法是组合服务执行路径由串行结构、并行结构和循环结构构成；串行结构采用“ + ”字符把顺序执行的原子服务的ID号按照执行循序依次联接；并行结构采用“&”字符对并列执行的原子服务的ID号进行联接； 循环结构采用“NX (原子服务ID)，，或“NX (串行结构)”或“NX (并行结构)，，来表示， 其中N是自然数，表示循环的次数，NX (原子服务ID)表示对某个原子服务循环执行N次， NX (串行结构)表示对串行结构循环执行N次，NX (并行结构)表示对并行结构循环执行 N次。
全文摘要
一种实现网络载荷优化的组合服务系统，由网关、目录服务器、服务节点以及服务覆盖网等组成，其中目录服务器由消息解析模块、服务目录模块、服务选择模块和消息发送模块组成。还提供一种实现网络载荷优化的组合服务方法，服务节点向目录服务器进行原子服务的注册或注销，并定期向目录服务器发送所提供原子服务的服务质量QoS更新信息和所处服务覆盖网处的网络信息，目录服务器根据用户的组合服务请求信息，计算获得一个最优服务组合路径，并构造对应的组合服务执行路径，原子服务按照路径上的顺序依次被服务节点执行。本发明的系统和方法既能保证用户对组合服务在价格、可靠性、延时等服务质量方面的要求，又能使得网络载荷趋向均衡化，从而提高网络总体的服务质量，提高用户的服务体验。
文档编号H04L29/06GK102201995SQ201110148538
公开日2011年9月28日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者刘阳, 廖建新, 张乐剑, 张磊, 徐童, 朱晓民, 李炜, 樊利民, 沈奇威, 王敬宇, 王晶, 王纯, 程莉 申请人:北京邮电大学