[发明专利]一种基于服务拓扑的网络系统规模可扩展性评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于服务拓扑的网络系统规模可扩展性评价方法，属于计算机网络理论技术。

背景技术

网络体系结构的可扩展性是指网络系统在外在和内在因素的综合作用下不断发展变化过程中其性能适应变化的能力。但是目前针对网络结构可扩展性的分析方法一般都局限在各自的研究领域，没有一种比较系统化的评价方法能够作为不同体系结构之间通用的可扩展性评价方式。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于服务拓扑的网络系统规模可扩展性评价方法，能够比较系统和全面地分析网络系统可扩展性及其相关特征，以便于解释影响可扩展性的系统部署因素。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于服务拓扑的网络系统规模可扩展性评价方法，利用网络系统的形式化描述构建服务拓扑模型，设定服务拓扑的变换规则，计算变换前后服务拓扑模型的特征指标，通过分析服务拓扑的特征维持能力和特征演进能力来评价可扩展性的优劣；所述服务拓扑模型将网络结构建模为以服务和关系为基本元素的拓扑模型；所述特征维持能力是服务拓扑在变换规则的作用下，能够维持其结构特征的能力；所述特征演进能力是服务拓扑在变换规则的作用下，能够改进其结构特征的能力。服务拓扑的结构特征对网络系统的性能起着决定性的作用，它可以作为可扩展性的有效表达；服务拓扑的结构特征包括服务拓扑内核、服务拓扑度分布、服务拓扑路径代价等。

服务S（Service）是对网络体系结构中交互主体的抽象，它在网络系统中完成一种或者多种计算和存储功能；服务在网络体系结构的描述中可以对应于网络服务实体，也可以对应于环境实体，因为服务可以拥有不同的抽象层次，即根据不同描述，可以有不同的抽象层次；根据定义，在网络系统中，互联网应用软件、路由器、p2p终端等都可以看成是不同的抽象层次上的服务。

本发明中，服务拓扑建模要求如下：记服务S={A,c}，其中：A={a₁,a₂,…,a_n}，a_i表示第i种属性，在这里属性是一种宽泛的定义，例如服务实例的唯一标志也是一种属性；c表示服务类型，是网络体系结构中根据不同的方式定义的服务类型，例如按照体系结构中服务的地位，服务可分为控制服务和功能服务，按照体系结构中服务的功能，服务可以分为应用服务、连接服务、性能服务。

关系是两个服务之间交互关系的抽象形式，在体系结构的描述中，如果两个服务实体之间是通过端口连接起来的，那么这两个服务实体具有关系，例如数据的直接传递和服务的调用都属于关系；其中：c₁和c₂分别表示两个服务的服务类型；<c₁,c₂>表示两个服务类型的约束；是关系R的规则向量，规则向量是对关系R的逻辑描述，本文的定义中，逻辑描述是可选项，它是为了与体系结构描述中的逻辑描述相对应，如果存在，则关系R是有向的，否则是无向的；r_i是对关系的第i种可选规则，例如两种服务拥有关系，关系的类型可能是数据报文转换规则，也可能是数据报文本身；v是关系R的权值，在图模型中即为边的权值；关系随着服务抽象层次的不同而不同。

抽象出网络体系结构的基本元素，然后根据网络系统所包含的服务和关系，构建出服务集合S_Set和关系集合R_Set，将服务到服务的映射函数定义为f:S_Set×S_Set，将服务拓扑模型描述为T={S_set,R_Set,f}。

所述服务拓扑的变换规则设定要求如下：记服务拓扑模型在t时刻的变换规则为J(t)，其决定了服务拓扑模型在t+1时刻的状态；变化规则J(t)必须包含服务集合的变化、关系集合的变化和服务之间映射的变化，同时必须包含服务本身属性的变化和关系本身属性的变化。J(t)的具体变化方式有分析的侧重点决定。

所述变换前后的特征指标包括服务拓扑评价路径代价、服务拓扑内核大小和服务拓扑度分布（熵），具体描述如下。

（1）服务拓扑评价路径代价

两个服务之间的路径代价v_ij是S_i到达S_j所需要付出的代价，包含了路径上的所有服务点的代价和关系的代价，它是两个服务之间交互难易程度的刻画；最小路径代价即为S_i到达S_j所需要付出的最小代价；服务点的代价由其本身的属性加权构成，v_ij计算公式为：