A Failure-Aware Model for Estimating and Analyzing the Efficiency of Web Services Compositions
§1 介紹
介紹了近兩年來，WS體系結構的快速發展充實了互操作這一概念。關鍵使能技術已經出現了一系列開發友好的標準（SOAP， UDDI， WSDL）。
S：State
SRC：State Reliability Contribution
TSS: Terminal State Set
STS: State Tendency Set
§2 WS組合（WSC）的Qos建模和分析
2.1 組合規範模型
我們描述了一個n個組件的WSC方法。三種基本的聚合模式：順序，並行、互斥。
2.2 組合執行模型
WSCs的動態執行模型：每個組件Ci可以被Runtime映射到任一個可用的WSip（WSip∈S(Ci)，並且p∈(1, |S(Ci)|)。
沒有涉及具體如何執行，有很多方法可以用來提高執行的可靠性，但是這裏沒有具體敘述。
可靠性如何提高也是可以研究的嘛
2.3 WS發現和選擇模型
動態執行的WSCs：映射WSs至選擇的組件是運行時的。文獻已經提出過很多動態WSCs方法。
我們呢，假設採用一個方法來發現WSs不存在任何問題。對於每個組件Ci，可以被發現的WSi都在Si中被排序了，發現就是按照這個順序。什麼樣的順序是不是可以有點新想法吶？
2.4 組合失敗模型
容錯是系統的一種能力，當錯誤發生時的能以良好定義的方法來處理。當考慮一個容錯系統是，一些首先的先決條件指定哪些錯誤類型需要被容錯。
l fail-stop: 一旦fail系統就stop，不output任何data
l Byzantine: 一旦fail不stop，轉而return錯誤信息
l fail-fast: fail不馬上stop，在短時間內return錯誤信息，然後再stop
environment-dependent failures: 衝突、超時
application-specific failures: 錯誤的輸入、異常
transient failures
forward recovery
backward recovery
2.5 執行時間屬性描述
通過估計單個組件的執行時間來衍生出整個組合的等價估計
2.5.1 單個組件的執行時間
文獻[2][5]定義了三個要素：執行WS任務所需的服務時間S；SOAP消息發送接受的消息延遲時間M；WS調用?啓用時間W。
僅consider這些要素還是不夠的，因爲這個定義僅考慮了ont-to-one的WS組件映射，沒有考慮計算的eventual failures。
定義1：最優執行時 Optimistic Execution Time
一個WSC組合c中的一個組件Ci的最優執行時間T(Ci)opt，是運行時dynamically-map到Ci的上的WS的執行時間。
是不是應該這樣：？
定義2：可能執行時間 Probable Execution Time
T(Ci)prob是Ci的執行時間的估計。
定義3：失敗信息時間 Failure Information Time
I(Ci) 作爲一個特定失敗通知的不同的SOAP消息發送/接受的時間。
定義4：失敗恢復時間 Failure Recovery Time
R(Ci)是從一個特定的組件Ci錯誤中恢復需要的時間
with：
重試Ci的其他WS所花的總時間，即：Ci在第q次執行時調用成功，這時分配給了wsiq。因此前q-1次分配失敗，這些所有的相關執行時間就是Ci前向恢復時間For(Ci))。
在後向恢復中，依賴於採用的組合規範模型，rolling-back, aborting, compensation。這裏的Back(Ci))是這三種模型的時間之一。
2.5.2 組件初始執行時間估計
第一次根據組件advertise的時間來估計，以後就可以根據先前每次的執行時間來估計。
2.5.3 組合的執行時間尺度
估計具體的WSC的執行時間，需要遍歷所有的組件，而WSC的組件結構又存在好多種組合方式。我們提出使用[13]中的工作流模式來解決。這些模式capture工作流建模中遇到的典型的控制流程的相關性，因爲他們capture的情況和本領域很相關，因此arguably apply的用於WSCs。
Pattern1 順序 Sequence
Pattern2 並行 Parallel Split
單獨執行而後同步合併
Pattern3 互斥選擇 Exclusive Choice
2.6 可靠性特性描述
可靠性趨勢Reliability Tendency
RT build on：
State
Terminal State Set, TSS
State Tendency Set, STS
State Reliability Contribution, SRC
定義5：每個Ci在被調用執行後，都有一個TS表明調用結束。經過m次調用，對於每個組件，TSS就形成了，記爲TSS(Ci)。
定義6：m次調用Ci後，至少有一個TS是所有TSs中擁有最大發生概率的。即STS(Ci)是一個狀態set，包含於TSS(Ci)中，並且擁有最大的發生概率。
定義7：從一個TS轉換到另一個，對於reliability的共享不一致。結束一個處於Failed狀態的Ci將對reliability產生negatively的影響，相反的，Committed狀態將會對於增加reliability有positively的貢獻。定義這爲某個TS的狀態可靠性貢獻（SRC， State Reliability Contribution）。SRC取決於每個狀態依靠的環境特性，比如TS的數目、可能的狀態、狀態轉移等。這也將在以後的工作中進行。
定義8：組件Ci可靠性趨勢 Reliability Tendency，RT
Ci的RT由下面的共識定義，定義了m次調用後各個組件的可靠性rate（reliability rate）。
定義9：WSC的RT
§3 驗證
使用JOpera，執行一個currency for a user-provided stock symbol例子，JOpera：一個快速的組合工具，爲利用reusable的服務建立分佈式應用提供了可視化的語言和可執行的平臺，具有很強的practicability。
11次執行圖1的流程：組件和WSC的結果如圖2和圖3示。
Failures的原因：
SOAP消息傳輸途中的Internet連接fail
WS超時，因爲netwrok連接failure
WS返回failure消息，因爲數據的不一致性
§4 相關工作
4.1 傳統組合系統Context
傳統組合系統的QoS，許多技術proposed，這些技術被underlying modeling formalisms支持，比如block diagrams, Markov Chains, Petri網, logics等等。
同樣的，在軟件工程context中，很多數學化的技術被開發。和本文最相關的模型是reliability的結構化模型和Markov reward模型。以前，狀態圖描述系統比較常見。基於Markov鏈屬性，狀態之間的轉移被看做是一個Markov Process。以後，系統被建模程一個Markov process with 有限狀態空間，並且每個狀態有個reward rate與之相關。
4.2 WS Context
現有文獻中對於WSCs的QoS的估計和分析的工作還很少。有一種是由WS用戶來進行的QoS rating。文獻20中提出的根據使用者/提供者給出的QoS估計來選擇服務可能會因爲用戶的公證性原因導致不正確或者偏差。在我們的工作中，我們不依賴於使用者/提供者的QoS Rating，相反，設計者觀察WSCs的執行情況並collect歷史執行結果作爲以後估計QoS屬性的基礎。
文獻21中，作者討論了一個SLA模型（Service Level Agreement，服務層一致？）作爲提供者和消費者之間的橋樑。但是對於WSCs，使用SLA將變得很複雜。
HQML（Hierarchical QoS Markup Language），Web Ontology Language（OWL-S），WSLA都是定位一個QoS模型需求的規範的例子。這些規範之間的共同點在於它們描述了WSs的QoS。例如，DAML-S構建了幾個詳細的QoS參數，quality rating和the degree of quality。但是，這些規範都沒有爲不同參數提供精確的描述，並且這些only for WSs。
文獻6中提出了一個 基本 和 組合服務 的QoS評估模型。但文6中全局調用的相互作用導致的潛在的failure沒有被考慮。Reliability被直接map到每個WS各自的Reliability。這定義爲訪問一個WS的請求在最大期望時間內得到正確響應的概率。
這種方法來表徵reliability，缺乏對於動態組裝的WSCs的擴展性。
4.3 工作流管理系統（WFMS）Context
Crossflow項目[22][23]，METEOR項目[5] [2] [24] [25] [26]在QoS方面做了主要貢獻。METEOR項目從QoS的4個方面做了研究：time, cost, reliability和fidelity。但是它沒有從任何方面考慮動態的WSCs。它focus on 分析、預測和監控工作流的QoS。事實上它是derive from一個更加通用的工作[7]，這個工作描述了工作流context下任務的reliability，文[27]中提出的離散時間穩態可靠性模型。在這個WFMS中，任務結構[28]有一個數字做前綴的狀態，並且所有的狀態對於reliability的貢獻相等。這種任務建模具有侷限性。當模型很容易和其他狀態擴展時纔有效。
以上所有的模型都是對靜態的WSCs有效的。
§5 Conclusions and future directions
提出了一個表徵、估計和分析動態執行的fault-tolerant WSCs的新模型。
1 提出了在WSCs context下，用術語執行時間和reliability來估計QoS的創新方法
2 在WSCs效率方面failure repercussion具有十分的重要性
3 由於WS的Stateless，追蹤failures決定錯誤地點非常困難，因此我們對每個組件attach了一個state ongoing work主要集中在用在以前工作得到的WS-SAGAS已完成的仿真系統來進行實驗。我們將介紹一個新的模塊來從歷史執行中收集。最後我們將使用其他的efficiency評價元來enrich我們的模型。
