基于社交網(wǎng)絡(luò)和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的服務網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法

李志明，唐永中

(河西學院 信息技術(shù)中心，甘肅 張掖 734000)

(*通信作者電子郵箱lzm@hxu.edu.cn)

基于社交網(wǎng)絡(luò)和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的服務網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法

李志明*，唐永中

(河西學院 信息技術(shù)中心，甘肅 張掖 734000)

(*通信作者電子郵箱lzm@hxu.edu.cn)

網(wǎng)絡(luò)中可用服務的急劇增加對面向服務計算技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動作用。針對服務的規(guī)模和利用率遠沒有達到預期，以及服務之間交互關(guān)系的復雜性問題，提出基于社交網(wǎng)絡(luò)和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的服務網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法。首先，結(jié)合社交網(wǎng)絡(luò)和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)方法提出服務網(wǎng)絡(luò)(SN)的概念，以提高服務的規(guī)模及利用率；其次，為了提升服務發(fā)現(xiàn)的可行性及有效性，構(gòu)建服務網(wǎng)絡(luò)中的服務社區(qū)；然后，形式化地表述服務網(wǎng)絡(luò)中服務之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和屬性，以解決服務之間互操作問題；最后，結(jié)合旅游服務網(wǎng)絡(luò)案例研究分析所提出的方法。研究結(jié)果表明，基于社交網(wǎng)絡(luò)和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的方法可有效解決網(wǎng)絡(luò)服務利用率低以及服務關(guān)系復雜性的問題。

服務關(guān)系；社會網(wǎng)絡(luò)；關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)；圖理論；服務計算

0 引言

服務計算(Service Computing, SC)和面向服務的體系結(jié)構(gòu)(Services-Oriented Architecture, SOA)作為潛在的技術(shù)力量，支撐著現(xiàn)代軟件工程行業(yè)，實現(xiàn)了企業(yè)間業(yè)務流程的整合，并作為一種技術(shù)手段開發(fā)了很多復雜的分布式應用[1]。當需要開發(fā)某個業(yè)務應用時，由于服務具有松耦合、平臺獨立、跨企業(yè)邊界的特性，因此是一個可選的技術(shù)手段。從另一個角度來看，服務還具有創(chuàng)新性和可繁殖性，保證服務的高可用[2]。服務的互操作性是設(shè)計的初衷，自動化的信息使用和動態(tài)交互是語義服務的目標[3]。

然而，在服務組合中，服務之間發(fā)生的交互問題并沒有解決。當前，由于SOA的狀態(tài)限制了服務的廣泛使用，因此很多重要問題懸而未決，比如，如何部署服務才能更好地發(fā)現(xiàn)并獲取它，如何發(fā)現(xiàn)滿足用戶需求的服務并響應，當發(fā)現(xiàn)服務時如何信任它們，以及當某些服務失效時如何平滑地替代它們[4]。從技術(shù)角度來說，Web服務使用統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成(Universal Description Discovery and Integration, UDDI)部署在網(wǎng)絡(luò)中，或者基于當前的服務描述語言對Web服務進行描述，如Web服務描述語言(Web Services Description Language, WSDL)，Web應用程序接口(Web Application Programming Interface, WebAPI)，Web服務本體語言(Ontology Web Language for Services, OWL-S)，以及簡單對象訪問協(xié)議(Simple Object Access Protocol, SOAP)，在服務的整個生命周期，服務只關(guān)注它們的功能及非功能屬性，忽視了其他的外部特征(如交互歷史)，沒有考慮互聯(lián)服務之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和服務的社會屬性，這就限制了服務發(fā)現(xiàn)及組合。服務只關(guān)注于自己本身，忽略了其他的服務。此外，部署在網(wǎng)絡(luò)中的服務數(shù)量遠沒有達到預期[4]。網(wǎng)絡(luò)中大部分的可用服務幾乎從來沒有被使用過，很少的一部分被發(fā)現(xiàn)、組合或者調(diào)用。最后，大部分的服務組合方法沒有考慮與服務消費者之間的交互。社交網(wǎng)絡(luò)中，用戶可以根據(jù)個人建立的社會關(guān)系，通過搜索網(wǎng)絡(luò)頁面發(fā)現(xiàn)朋友，然而，服務消費者卻不能像搜索社交網(wǎng)絡(luò)一樣，根據(jù)已經(jīng)建立的服務之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系來發(fā)現(xiàn)服務。

在服務科學中，服務環(huán)境的這些不利條件阻礙了服務的發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、綁定及組合。為了連接單個服務，提供服務間更好的交互、發(fā)現(xiàn)及組合，本文提出了服務網(wǎng)絡(luò)(Service Network, SN)的概念，基于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)(linked data)方法，根據(jù)服務間的關(guān)系將單個服務連接到服務網(wǎng)絡(luò)中，這樣，服務消費者能根據(jù)服務之間的關(guān)系來發(fā)現(xiàn)服務網(wǎng)絡(luò)中的服務。社會網(wǎng)絡(luò)能傳遞人們每天經(jīng)歷的關(guān)系，比如可信性和公平性，為此，將社會網(wǎng)絡(luò)計算與面向服務的計算技術(shù)相整合，使得服務能夠了解它的交互歷史，促進將來進行服務組合的可能性。本文采用了社會化這個術(shù)語，因為人們?nèi)粘Ｉ钪酗@現(xiàn)出來的社會性，可以很容易地映射到服務參與的一些關(guān)系中[4]。當前SOA應用的設(shè)計環(huán)境是私密的，在執(zhí)行期間保持靜態(tài)，完全依賴于通用的特征及方法，而引入社會網(wǎng)絡(luò)和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的方法可以消除這些限制。

本文研究的服務網(wǎng)絡(luò)來源于服務計算領(lǐng)域，結(jié)合了社交網(wǎng)絡(luò)及關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的觀點，但它同樣可以作為一個服務模式，服務SOA和軟件即服務(Software as a Service, SaaS)。

1 背景及相關(guān)工作

1.1 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)

關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)技術(shù)起源于語義Web研究，衍化的結(jié)果是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(Web of data)。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)是指網(wǎng)絡(luò)中發(fā)布和連接的有結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的一組最佳實踐[5]。簡單地說，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)僅僅使用Web來創(chuàng)建不同來源數(shù)據(jù)間的類型連接。這類似于在不同地理上分布的兩個組織機構(gòu)，或者一個組織機構(gòu)內(nèi)簡單的異構(gòu)系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)庫的維護，在數(shù)據(jù)層面很難進行互操作。技術(shù)上，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)是指以某種方式將數(shù)據(jù)發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)中，這些數(shù)據(jù)是機器可讀的，并且具有明確的定義。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)可以連接到其他外部的數(shù)據(jù)集中，構(gòu)建更大的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，反之也能夠被其他外部數(shù)據(jù)集所連接。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)因此可以看成附加層，與經(jīng)典的文檔網(wǎng)絡(luò)緊密交織，具有很多相同的屬性：

1)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是類屬性，包含任何數(shù)據(jù)類型；

2)任何人都可以將數(shù)據(jù)發(fā)布在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中；

3)數(shù)據(jù)發(fā)布者不受表達數(shù)據(jù)詞匯選擇的限制；

4)實體通過資源描述框架(Resource Description Framework, RDF)鏈接相連，跨越各種數(shù)據(jù)源創(chuàng)建全局數(shù)據(jù)體，確保新數(shù)據(jù)源的發(fā)現(xiàn)。

1.2 社會網(wǎng)絡(luò)

社會網(wǎng)絡(luò)是社會化的Web，將個人放在網(wǎng)絡(luò)中的核心位置。社會網(wǎng)絡(luò)是跨學科的方法論，它研究個體間的資源交換，集合了社會學、邏輯理論、心理學、計算機科學、數(shù)學、物理等學科的優(yōu)點，以及各領(lǐng)域?qū)W科專家的協(xié)同工作，是一個非常熱門的科學研究領(lǐng)域[6]。社會網(wǎng)絡(luò)關(guān)注節(jié)點(人、組織或信息系統(tǒng))間的關(guān)系模式。簡單來說，社交網(wǎng)絡(luò)就是一張圖，通過節(jié)點之間的邊相連，而邊具有標簽元素，比如人們?nèi)粘Ｉ钪械挠押谩⒑献鳌⒂憛挕＿呌袝r是單向的，有時是雙向的，并具有權(quán)值，有時則是這些情況的混合。每個節(jié)點提供了相關(guān)性的一個數(shù)學表達，能夠極大地影響行為關(guān)系。

1.3 相關(guān)工作

為了對本文的研究有很好的了解，首先簡要介紹與服務網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的一些工作。文獻[7]提出了社會服務網(wǎng)絡(luò)(Social Service Network, SSN)的概念，它是一種基礎(chǔ)設(shè)施，為了與社區(qū)進行交互，通過整合Web 2.0技術(shù)，應用語義符號自動地豐富Web服務本體。Danylevych等[8]應用業(yè)務關(guān)系的中心和相關(guān)參與者之間的信息交換，研究了服務網(wǎng)絡(luò)的模式。一種觀點認為服務網(wǎng)絡(luò)建模可以與業(yè)務流程管理(Business Process Management, BPM)和SOA相結(jié)合。

在服務組合的過程中，文獻[9]討論了考慮社會網(wǎng)絡(luò)的必要性，并指出社會網(wǎng)絡(luò)為何能夠提高服務組合的效率。在該問題中，他們引入一個新的框架SoCo(Social Composer)，旨在幫助端用戶在創(chuàng)建新服務的過程中基于端用戶的社會網(wǎng)絡(luò)分析推薦服務。

為了描繪服務網(wǎng)絡(luò)作為參與者的集群，現(xiàn)有的研究工作提出形式化的表示方法，彼此之間提供、請求并消耗服務。陳世展等[10]基于服務之間的關(guān)系建立了一種服務框架，用以縮小服務請求者和服務消費者之間的差距，該研究主要關(guān)注服務關(guān)系如何推進服務組合和服務發(fā)現(xiàn)的過程。王輝等[11]提供了對Web服務和服務關(guān)系的描述，基于語義關(guān)系服務組織結(jié)構(gòu)構(gòu)建服務網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺。

在大數(shù)據(jù)和云計算時代，越來越多的工作都將與時俱進。文獻[12]中對關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)提出了概念性和技術(shù)性的介紹。文獻[12]設(shè)計的初衷主要面向?qū)κ褂脭?shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、共享數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)交互以及熱衷于Web研究的技術(shù)人員。文獻[13-14]運用SOA分析方法架構(gòu)了采訪微服務模型，在實現(xiàn)SOA微服務自由組配機制的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了促進復用的采訪業(yè)務模式，可以移植到圖書館業(yè)務實際工作中并加以利用和評價。

綜上所述，這些研究者沒有進一步地研究服務網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)，一些基于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)原則和社會網(wǎng)絡(luò)分析的關(guān)鍵問題和方法沒有被提出并解決。因此，本文從不同的視角提出一種新的思路和方法，基于服務關(guān)聯(lián)及社交網(wǎng)絡(luò)，解決服務互操作問題及服務創(chuàng)新問題。

2 服務網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

服務網(wǎng)絡(luò)的提出是為了填補服務之間交互關(guān)系的空白。在某種程度上，事物的結(jié)構(gòu)決定了事物的功能。服務網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，提高了服務的利用率，增加了服務的功能。首先，以應用數(shù)學和運籌學的形式來定義服務網(wǎng)絡(luò)，它們通常用來表達網(wǎng)絡(luò)；然后描述服務網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)特性，如服務社區(qū)和服務關(guān)系等。

2.1 服務網(wǎng)絡(luò)

定義1 服務網(wǎng)絡(luò)(SN)。服務網(wǎng)路定義為一個圖GSN=(V,E)，其中：V表示服務節(jié)點集,v∈V表示服務網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點;E表示服務關(guān)系集，e∈E表示服務網(wǎng)絡(luò)中邊之間的關(guān)系。如果兩個節(jié)點通過邊相連，稱這兩個節(jié)點為鄰居。邊定義為三元組〈Si,t,w,Sj〉，其中：Si、Sj表示服務節(jié)點，邊為有向邊從Si到Sj；t是Si和Sj之間的關(guān)系類型，w為服務關(guān)系的權(quán)值。

圖理論是一種數(shù)學工具，廣泛地應用于網(wǎng)絡(luò)屬性的研究。本文采用兩種經(jīng)典的圖理論數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(矩陣代數(shù)技術(shù))來表達服務網(wǎng)絡(luò)：表結(jié)構(gòu)(liststructure)和矩陣結(jié)構(gòu)(matrixstructure)。它們用來存儲信息，以便進一步分析服務網(wǎng)絡(luò)的屬性。以服務消費者和服務提供者的角度來看，服務網(wǎng)絡(luò)圖模型的設(shè)計目的是為服務之間的交互提供概覽，總結(jié)業(yè)務過程和服務建模的技術(shù)細節(jié)。

2.2 服務社區(qū)

在類似Web這種開放環(huán)境下，為了提高服務發(fā)現(xiàn)的可行性及有效性，提出將相似的服務聚集在一個群組(group)中，即服務社區(qū)(servicecommunity)。群組或社區(qū)的概念強調(diào)開發(fā)準則的重要性，允許服務的管理成為社區(qū)的一部分。

社區(qū)是生活在一起的人所組成的群組，具有共同的興趣、宗教信仰、或者國籍等。在Web服務領(lǐng)域，Benatallah等[15]定義服務社區(qū)為Web服務的集合，這些服務具有不同的非功能屬性，但是具有相同的功能特性。文獻[15]等提出的服務社區(qū)的屬性如下：

1)在相同的空間，社區(qū)通過聚集具有相似功能的Web服務，構(gòu)成專業(yè)的群組。發(fā)現(xiàn)所需的服務可以輕松地縮小到某個社區(qū)的有限服務當中，不用定期檢查。

2)一旦有服務失效，社區(qū)簡化了Web服務替代過程，在失效服務所在的社區(qū)中選擇潛在的可替代服務，直接應用于服務組合場景中。

3)社區(qū)可以基于不同的模型建立內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如主從結(jié)構(gòu)、對等網(wǎng)(PeertoPeer,P2P)結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)。

雖然Web服務是服務社區(qū)結(jié)構(gòu)(如圖1所示)的新元素，但是該結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的服務發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、綁定具有相同的特性。UDDI協(xié)議注冊中心的功能屬性同樣適用于服務提供者和服務請求者。從服務社區(qū)中選擇Web服務對請求者來說是透明的，這些Web服務聚集到社區(qū)中是以獨立的方式進行的。服務代理組件通常引導一個社區(qū)。在社區(qū)中，服務代理組件本身可以作為一個Web服務實現(xiàn)其他Web服務的兼容性需求。這些Web服務被表示成服務節(jié)點，具有相同的功能屬性。

圖1 服務社區(qū)結(jié)構(gòu)

2.3 服務關(guān)系

2.3.1 服務社區(qū)內(nèi)部服務關(guān)系

描述社區(qū)內(nèi)部具有三種關(guān)系：監(jiān)督關(guān)系(SupervisionRelationship)、競爭關(guān)系(CompetitionRelationship)、替代關(guān)系(SubstitutionRelationship)。通過對每個服務關(guān)系構(gòu)建一個服務社區(qū)，可以實現(xiàn)不同的目標，其中：監(jiān)督關(guān)系的目標旨在幫助服務代理將請求者的功能和非功能需求分配給最理想的服務節(jié)點；競爭關(guān)系的目標旨在當一些服務在執(zhí)行期間偶爾出現(xiàn)較低競爭力時，增強服務的各種性能；替代關(guān)系的目標旨在當一些服務失效時，使Web服務具有較高的可用性。

1)監(jiān)督關(guān)系。

構(gòu)建監(jiān)督關(guān)系需要兩類節(jié)點表達服務代理和服務節(jié)點，以及一種類型的邊來表達它們之間的關(guān)系。監(jiān)督關(guān)系存在于服務代理和服務節(jié)點之間。在監(jiān)督服務網(wǎng)絡(luò)中，一個節(jié)點充當服務代理，其他節(jié)點為服務節(jié)點。服務代理提供進入到服務網(wǎng)絡(luò)的入口，其他相關(guān)的服務節(jié)點通過監(jiān)督關(guān)系與服務代理節(jié)點相連，如圖2所示。這些由服務代理和服務節(jié)點所構(gòu)成的關(guān)系邊是雙向的。

考慮有序服務對〈Si,Sj〉，本文定義監(jiān)督關(guān)系為Si⊙Sj。監(jiān)督關(guān)系的類型為非對稱和非傳遞的。監(jiān)督關(guān)系邊的權(quán)值通過以下公式計算：

(1)

圖2 服務網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督關(guān)系

2)競爭關(guān)系。

構(gòu)建競爭關(guān)系只需要一種類型的節(jié)點表示服務節(jié)點，以及一種類型的邊表示服務關(guān)系。在競爭服務網(wǎng)絡(luò)中，沒有具體的節(jié)點充當進入服務網(wǎng)絡(luò)入口的角色，社區(qū)中的所有服務具有相同的功能屬性，但是在業(yè)務流程執(zhí)行期間只選擇一個服務節(jié)點來滿足用戶的需求，最終這些服務之間彼此競爭。因此，節(jié)點彼此之間通過邊相連，定義這些邊是雙向的，如圖3所示。例如，競爭關(guān)系存在于服務節(jié)點S1、S3和S4，當服務請求者的非功能屬性需求需要滿足時，通過這些節(jié)點的非功能屬性來區(qū)分它們。因此，服務指導它自己所屬網(wǎng)絡(luò)中的競爭者，相對于競爭者，它會試圖提高自己的非功能屬性。

圖3 服務網(wǎng)絡(luò)競爭關(guān)系

考慮一個有序服務對〈Si,Sj〉，定義競爭關(guān)系為Si⊕Sj。競爭關(guān)系的類型為對稱的和傳遞的。競爭關(guān)系邊權(quán)值通過以下公式計算：

(2)

3)替代關(guān)系。

構(gòu)建替代關(guān)系只需要一類節(jié)點類型表達服務節(jié)點，以及一種邊類型表達關(guān)系。如果服務提供相同的功能屬性，雖然它們之間會存在彼此競爭的關(guān)系，但是當某個服務節(jié)點失效時，具有競爭關(guān)系的節(jié)點會替代失效節(jié)點，實現(xiàn)服務組合的需求。因此，一個服務了解它自己所在網(wǎng)絡(luò)的替代服務，當某個服務節(jié)點失效，該服務就可以替代失效服務節(jié)點。當面臨服務節(jié)點具有潛在失效的情況下，服務節(jié)點能夠滿足服務等級協(xié)議(ServiceLevelAgreement,SLA)。替代關(guān)系存在于服務節(jié)點之間，因為它們都提供相同的功能特性，因此它們之間可以彼此替代，定義這些邊是雙向的，如圖4所示。

圖4 服務網(wǎng)絡(luò)替代關(guān)系

考慮有序服務對〈Si,Sj〉，本文定義替代關(guān)系為Si◎Sj。替代關(guān)系的類型為對稱的和傳遞的。替代關(guān)系的邊權(quán)值通過以下公式計算：

(3)

2.3.2 服務社區(qū)外部服務關(guān)系

描述社區(qū)外部具有兩種關(guān)系：協(xié)作關(guān)系(CollaborationRelationship)和推薦關(guān)系(RecommendationRelationship)。這兩種關(guān)系都只需要服務節(jié)點。在協(xié)同和推薦關(guān)系中，服務節(jié)點在各自的社區(qū)被定位。通過為每個關(guān)系構(gòu)建一個社區(qū)，可以實現(xiàn)不同的目標：協(xié)作關(guān)系的目標旨在與服務同伴保持聯(lián)系，與服務節(jié)點協(xié)作實現(xiàn)服務組合；推薦關(guān)系的目標旨在建議某個服務節(jié)點推薦給服務同伴，以便能參與到正在進行的服務組合當中。

1)協(xié)作關(guān)系。

構(gòu)建協(xié)作關(guān)系只需要一類節(jié)點類型表達服務節(jié)點，以及一種邊類型表達關(guān)系。協(xié)作關(guān)系是基于服務組合已經(jīng)完成的情況下構(gòu)建的。服務節(jié)點間的協(xié)作關(guān)系存在于相同的服務組合中(如圖5所示)。通過結(jié)合服務各自的功能，服務有能力協(xié)作，共同完成用戶的復雜需求。因此，服務節(jié)點了解它自己本身網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作節(jié)點，每個服務節(jié)點可以基于交互歷史來決定是否與其他同伴進行協(xié)作。

圖5 服務網(wǎng)絡(luò)協(xié)作關(guān)系

考慮有序服務節(jié)點對〈Si,Sj〉，本文定義協(xié)作關(guān)系為Si?Sj。協(xié)作關(guān)系的邊類型為對稱的和傳遞的。協(xié)作關(guān)系的邊權(quán)值通過以下公式計算：

(4)

2)推薦關(guān)系。

構(gòu)建推薦關(guān)系只需要一類節(jié)點類型表達服務節(jié)點，以及一種邊類型表達服務關(guān)系。推薦關(guān)系基于服務組合已經(jīng)完成的基礎(chǔ)上構(gòu)建，并伴隨著協(xié)作關(guān)系而存在。如前文所述，推薦關(guān)系用于推薦一些服務節(jié)點，這些服務節(jié)點如協(xié)作關(guān)系描述的意愿與其他服務節(jié)點進行協(xié)作。圖6描述了推薦關(guān)系的服務網(wǎng)絡(luò)，只需要將協(xié)作關(guān)系的名稱改為推薦關(guān)系即可，定義推薦關(guān)系的邊是單向性的。

圖6 服務網(wǎng)絡(luò)推薦關(guān)系

考慮有序服務節(jié)點對〈Si,Sj〉，本文定義推薦關(guān)系為SiSj.。推薦關(guān)系的邊類型為對稱的和傳遞的。推薦關(guān)系的邊權(quán)值通過以下公式計算：

(5)

3 服務網(wǎng)絡(luò)即服務

定義2 基于關(guān)系的索引(relation-basedindexing)：服務網(wǎng)絡(luò)中給定一初始服務節(jié)點S0，通過基于關(guān)系的索引提供了基于服務網(wǎng)絡(luò)的服務集{S}，嚴格地遵從服務索引，即?Si∈{S},?R(S0,Si),其中R代表S0和Si之間的關(guān)系。

服務消費者能夠根據(jù)這些關(guān)系來發(fā)現(xiàn)服務，這種方式類似于用戶在Web頁面中發(fā)現(xiàn)感興趣的東西。在服務網(wǎng)絡(luò)中，不必關(guān)心服務部署在哪些位置，相反，服務請求者可以遵照由過去的一些交互與合作而建立起的關(guān)系來發(fā)現(xiàn)服務。這個定義允許服務請求者從給定的起始節(jié)點，通過服務關(guān)系發(fā)現(xiàn)另一個相關(guān)的服務。因此，服務請求者可以靈活地掌握服務。

定義3 服務集群(servicecluster)。服務集群表示由多個服務社區(qū)提供的可用服務集，具有特定的功能，定義為SC={S1,S2,…,Sn}。其中：SC表示n個服務的集合，即服務集群；Si(i=1,2,…,n)表示節(jié)點i的服務，彼此之間通過協(xié)作，實現(xiàn)服務發(fā)現(xiàn)及組合。

服務集群意味著在相同的領(lǐng)域，抽象的服務會聚集到一起。服務集群是服務網(wǎng)絡(luò)中有結(jié)合力的子群，可以看作是服務網(wǎng)絡(luò)的子圖，服務網(wǎng)絡(luò)中還包括服務鏈。同樣，服務集群也可被看成通過其他關(guān)系構(gòu)成的組合服務或團。

4 案例分析

服務網(wǎng)絡(luò)不指任何實際的或具體的服務，而是代表多個服務提供的服務集合，通過多個服務提供者共同執(zhí)行特定的功能和任務。如圖7所示，假設(shè)李某擬定一個旅行計劃，首先他需要確定旅行的目的地是哪，根據(jù)天氣、地理、資金承受能力選擇期望地點；然后，選擇交通工具，以便在預訂的日期能夠到達目的地；此外，還需要預訂賓館，了解城市的氣候，以及飲食習慣等。圖7中，服務社區(qū)1表示交通服務，服務社區(qū)2表示酒店服務，服務社區(qū)n表示旅游景點服務，對于每個服務社區(qū)，都由多個服務提供者提供多種候選服務。在該案例場景中，單獨的一個服務無法滿足用戶的所有需求。為了旅行的目的，需要發(fā)現(xiàn)并組合多種相關(guān)的服務，這就構(gòu)成了服務網(wǎng)絡(luò)的原型系統(tǒng)。

圖7 旅游服務網(wǎng)絡(luò)案例示意圖

服務社區(qū)中的服務彼此之間依照具體的性能相區(qū)別。比如，交通工具服務可由火車、汽車、飛機等服務提供商來提供，每個服務提供商可以提供多種服務。例如，火車交通工具服務提供商可提供高鐵、動車、特快、直達等列車服務，每個具體的服務都包含一組特性(比如票價、時長)，這些特性用來識別并選擇特定的服務。根據(jù)服務社區(qū)內(nèi)部(2.3.1節(jié))以及服務社區(qū)外部(2.3.2節(jié))的服務關(guān)系，幫助用戶選擇最合適的服務。在服務選擇及業(yè)務服務組合中，一組具體真實的服務將會從服務社區(qū)中選出，各個服務社區(qū)中的服務相組合，形成服務網(wǎng)絡(luò)。

5 結(jié)語

本文基于社會網(wǎng)絡(luò)及關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)原則，提出一種圖理論的方法，即服務網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)地分析了服務網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系及屬性，以解決服務之間的互操作問題。結(jié)合旅游服務網(wǎng)絡(luò)案例介紹，說明了本文方法可有效解決網(wǎng)絡(luò)服務利用率低以及服務關(guān)系復雜性問題。本文的研究框架仍具有一定的局限性，如構(gòu)建方法只考慮單一服務網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的關(guān)系。未來需要進一步改進并優(yōu)化方法的性能，提高服務推薦及選擇的準確性，并研究跨網(wǎng)絡(luò)之間服務的有效利用及互操作問題。

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This work is partially supported by the Young Teacher Foundation of Hexi University (QN2014- 25).

LI Zhiming, born in 1980, M.S., lecturer.His research interests include service computing, complex network analysis, data mining.

TANG Yongzhong, born in 1964, professor.His research interests include computer network, social computing.

Constructing method of service network based on social network and linked data

LI Zhiming*, TANG Yongzhong

(CenterforInformationTechnology,HexiUniversity,ZhangyeGansu734000,China)

An increasing large number of services are available in the network, which plays a great role in promoting the development of service-oriented computing technology.Concerning the problems that services scale and utilization were far from initially expected, and the interactions of making the services work together were complicated, a method for constructing service network based on social network and linked data was proposed.First of all, in order to improve service scale and utilization, the concept of Service Network (SN) combining social network and linked data was proposed.Secondly, the service community in the service network was established for elevating the feasibility and effectiveness of service discovery.Then, in order to solve the problem of service interoperation, the service relationship and property were formally expressed in service network.Finally, a case study of tourism service was used to analyze the proposed method.The analysis results show that the efficiency and feasibility of the proposed method are validated to solve the problems of low service utilization and complex service relationship.

service relationship; social network; linked data; graph theory; service computing

2016- 06- 21;

2016- 08- 05。 基金項目:河西學院青年教師科研基金資助項目(QN2014- 25)。

李志明(1980—)，男，甘肅張掖人，講師，碩士，主要研究方向：服務計算、復雜網(wǎng)絡(luò)分析、數(shù)據(jù)挖掘； 唐永中(1964—)，男，甘肅武威人，教授，主要研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)、社會計算。

1001- 9081(2017)02- 0468- 05

10.11772/j.issn.1001- 9081.2017.02.0468

TP311

A