چکیده فارسیبا رشد و گسترش معماری سرویس گرا و افزایش روز افزون تعداد وب سرویس‌ها، تقاضا برای استفاده از آن‌ها رشد چشمگیری داشته است. برای پاسخگویی به اکثر فرایندهای تجاری و کسب و کارهای نسبتا پیچیده ممکن است یک سرویس منفرد وجود نداشته باشد، بنابراین بایستی چند سرویس را با یکدیگر ترکیب نموده تا سرویس مناسبی به وجود آید. ترکیب وب سرویس‌ها یکی از مهم‌ترین مسائل در حوزه معماری سرویس گرا می‌باشد هر وب سرویس ممکن است پیاده سازی‌های متفاوت با عملکردهای مشابه‌ای داشته باشد اما آن چیزی که موجب تمایز بین سرویس‌های مشابه می‌شود، معیارهای کیفیت سرویس است. در این تحقیق مسئله ترکیب وب سرویس‌ها با توجه به معیارهای کیفیت سرویس مورد بررسی قرار گرفته و معماری برای ترکیب خودکار وب سرویس‌ها ارائه شده است که در آن در ابتدا کاربران نیازهای عملیاتی و غیرعملیاتی خود را توسط یک واسط کاربری وارد سیستم می‌کنند در ادامه رویکرد فرا مکاشفه‌ای برای ترکیب وب سرویس‌ها توسعه داده شده است تا در یک زمان معقول بهینه‌ترین ترکیب برای برآورده سازی نیازهای کاربران را بیابیم. برای ترکیب وب سرویس‌ها از سه رویکرد فرا مکاشفه‌ای استفاده کردیم; (1) رویکرد جریان آب که دارای اندازه پویای عامل‌های حل است تا ضعف‌های رویکردهای جمعیت گرا و نقطه گرا را پوشش دهد، (2) رویکرد رقابت استعماریو (3) رویکرد ژنتیک. هر یک از رویکرد های ارائه شده توسط زبان برنامه نویسی c# پیاده سازی شده و نتایج حاصله از آن‌ها را با یکدیگر مقایسه نمودیم.كلمات كليدي فارسي :وب سرویس، ترکیب وب سرویس، انتخاب وب سرویس، رویکردهای فرا مکاشفه‌ای، کیفیت سرویسفهرست مطالبفصل 1 : مقدمه و كليات تحقيق.. 11-1 مقدمه.. 21-2 هدف از اجرای طرح.. 61-3 توجيه ضرورت انجام طرح و اهمیت موضوع.. 71-4 مدل تحقیق.. 91-5 فرضیات مسئله.. 101-6 چارچوب تحقیق.. 10فصل 2 :ادبیات و پیشینه تحقیق.. 122-1 مقدمه.. 132-2 مفاهیم پایه.. 132-2-1 رهیافت‌های یکپارچه سازی سیستم‌های اطلاعاتی.. 132-2-2 کاربرد معماری سرویس گرا.. 142-2-3 تعریف معماری سرویس گرا.. 152-2-4 مزایای استفاده از معماری سرویس گرا.. 172-2-4-1 استفاده مجدد.. 172-2-4-2 کاهش هزینه در یکپارچه سازی.. 192-2-4-3 چابکی کسب و کار.. 192-2-5 وب سرویس.. 202-2-5-1 انتخاب و کشف وب سرویس.. 212-2-6 ترکیب وب سرویس‌ها.. 232-2-6-1 سرویس مرکب.. 242-2-6-2 BPEL. 242-2-6-3 چرخه حیات سرویس مرکب.. 252-2-6-4 ساختارهای ترکیب وب سرویس.. 292-2-6-5 محدودیت‌ها در ترکیب وب سرویس‌ها.. 322-2-7 معیارهای کیفیت سرویس.. 332-2-7-1 انواع معیارهای کیفیت سرویس.. 352-3 کارهای مرتبط.. 362-3-1 چارچوب Boumhamdi و Jarir.. 362-3-2 چارچوب DynamiCoS.. 372-3-3 دیدگاه Chan و Lyu.. 392-3-4 دیدگاه Yang و Chun-Hung.. 392-3-5 چارچوب METEOR.. 402-3-6 چارچوب SODIUM.. 412-3-7 دیدگاه Yau و Yin.. 422-3-9 چارچوب WSSR_Q.. 432-3-10 رویکرد WSMX.. 452-3-11 دیدگاه Chaari و Badr و Biennier.. 452-3-12 دیدگاه MOGA.. 46۲-۳-۱۳ جمع بندی از کارهای مرتبط.. 46فصل 3 :روش تحقیق.. 493-1 مقدمه.. 503-2 معماری ارائه داده شده.. 503-2-1 درخواست سرویس.. 523-2-2 انتخاب سرویس‌های کاندید.. 523-2-3 رویکرد ترکیب وب سرویس‌ها.. 553-3 فرمول بندی و بی مقیاس سازی معیارهای کیفیت سرویس.. 563-4 محاسبه میزان برازندگی یک سرویس مرکب.. 583-5 رویکردهای فرا مکاشفه‌ای.. 673-5-1 نمایش جواب مسئله.. 673-5-2 رویکرد ژنتیک.. 683-5-2-1 ساختار كلي الگوريتم ژنتيك.. 693-5-2-2 مفاهيم کليدي الگوريتم ژنتيک.. 713-5-2-2-1 ايجاد جمعيت اوليه.. 713-5-2-2-2 عملگرهای ژنتیک.. 713-5-2-2-3 انتخاب.. 733-5-2-2-4 تابع برازش.. 743-5-3 رویکرد رقابت استعماری.. 743-5-3-1 شکل دهي امپراطوري‌هاي اوليه.. 753-5-3-2 حرکت مستعمره‌ها به سمت امپرياليست.. 773-5-3-3 جابه جایی موقعیت مستعمره و امپریالیست.. 793-5-3-4 قدرت کل يک امپراطوري.. 803-5-3-5 رقابت استعماري.. 803-5-4 رویکرد جریان آب.. 823-5-4-1 عملگرهای جریان آب.. 843-5-4-1-1 ايجاد جمعيت اوليه.. 853-5-4-1-2 انشعاب و حرکت جریان آب.. 853-5-4-1-3 ادغام جریان‌ها.. 883-5-4-1-4 تبخیر و بارش.. 893-5-4-1-5 جستجوی همسایگی.. 89فصل 4 :محاسبات و یافته‌های تحقیق.. 914-1 مقدمه.. 924-2 تنظیم پارامتر رویکرد های فرا مکاشفه‌ای.. 924-3 ارزیابی و کارایی رویکردها.. 964-4 مشاهده نتایج.. 984-4-1: تأثیر افزایش تعداد سرویس‌های انتزاعی بر زمان اجرای رویکردهای ارائه داده شده.. 984-4-2 تأثیر افزایش تعداد سرویس‌های واقعی بر زمان اجرای رویکردهای ارائه داده شده.. 1014-4-3 مقایسه کارایی رویکرد های فرا مکاشفه‌ای و روش دقیق 1024-4-4 مقیاس پذیری.. 1054-4-5 کارایی.. 106فصل 5 :نتیجه گیری و پیشنهادات.. 1075-1 مقدمه.. 1085-2 مزایای رویکرد ارائه شده.. 1095-3 عملکرد رویکرد های ارائه شده.. 1105-4 تحقیقات آتی.. 112منابع و مآخذ.. 113 فهرست شکل‌ها شکل 1-1: سه لایه اصلی در معماری سرویس گرا.. 3شکل 1-2 : ترکیب سرویس‌ها بر مبنای معیارهای کیفیت سرویس.. 5شکل 1-3 : مراحل انجام تحقیق.. 9شکل 2-1 : محیط کسب و کار سرویس گرا .. 17شکل 2-2 : استفاده مجدد از وب سرویس‌ها در معماری سرویس گرا 18شکل 2-3 : چابکی کسب و کار در معماری سرویس گرا.. 20شکل 2-4 : ترکیب وب سرویس‌ها در جریان کاری.. 24شکل 2-5 : چرخه حیات سرویس مرکب.. 26شکل 2-6 : ساختارهای ترکیب وب سرویس‌ها در جریان‌های کاری.. 30شکل 2-7 : ترکیب وب سرویس‌ها به همراه ساختارشان.. 32شکل 2-8 : معیارهای کیفیت سرویس.. 34شکل 2-9 : فرایند کلی چارچوب Boumhamdi و Jarir. 36شکل 2-10 : فرایند کلی چارچوب DynamiCoS. 38شکل 2-11 :فرایند کلی رویکرد انتخاب و رتبه بندی سرویس بر مبنای معیارهای کیفی.. 43شکل 2-12 : چارچوبی برای انتخاب و رتبه بندی وب سرویس‌ها با در نظر گرفتن کیفیت سرویس.. 44شکل 3-1 : معماری پیشنهادی برای ترکیب پویای سرویس‌های وب مبتنی بر نیازهای کیفی کاربران.. 51شکل 3-2 : شبه کد مربوط به معماری پیشنهادی.. 54شکل 3-3 : ارزش مجموع معیارهای کیفی با توجه به ساختارهای مختلف 60شکل 3-4 : نمای ساده شده از ارزش مجموع معیارهای کیفی.. 61شکل 3-5 : نحوه نمایش جواب‌ها در رویکردهای فرا مکاشفه‌ای.. 67شکل 3-6 : ساختار كلي الگوريتم ژنتيك.. 70شکل 3-7 : مثالی از نحوه عملکرد تقاطع دو نقطه‌ای.. 72شکل 3-8 : اجزای تشکیل دهنده یک کشور (معیارهای کیفیت سرویس) 76شکل 3-9 : عملگرهای همانند سازی و جستجوی همسایگی.. 79شکل 3-10:تغيير جاي استعمارگر و مستعمره.. 80شكل 3-11: کل امپراطوري،پس از تغيير موقعيت‌ها.. 80شكل 3-12 : شماي کلي رقابت استعماری.. 81شکل 3-13 : شبه کد مربوط به الگوریتم فرا ابتکاری رقابت استعماری 82شکل 3-14: نمای کلی رویکرد جریان آب.. 83شکل 3-15 :عملگر تقاطع یکنواخت پارامتری در رویکرد جریان آب 86شکل 3-16 : نحوه عملکردعملگر جهش در رویکرد جریان آب.. 87شکل 3-17 : نحوه عملکرد عملگر جستجو همسایگی.. 90شکل4-1 : روند تغییرات زمان محاسباتی رویکردهای فرا مکاشفه‌ای با افزایش تعداد سرویس‌های انتزاعی.. 100شکل4-2 : روند تغییرات زمان محاسباتی رویکردهای فرا مکاشفه‌ای با افزایش تعداد سرویس‌های واقعی.. 102شکل4-3 :روند تغییرات زمان محاسباتی رویکردهای فرا مکاشفه‌ای و روش دقیق در مسائل با مقیاس کوچک.. 104 فهرست جداولجدول 3-1 : نمادهای بکار رفته در شبه کد و توضیحات مربوط به هر یک از آن‌ها 54جدول3-2 :توابع محاسبه ارزش مجموع هر یک از معیارهای کیفی با ساختارهای مختلف.. 59جدول3-3 :مقادیر معیارهای کیفی برای وب سرویس‌های مختلف.. 62جدول 3-4 : مجموع ارزش ماکسیمم و مینیمم معیارهای کیفیت سرویس 64جدول 3-5 : مقادیر بی مقیاس شده مجموع ارزش معیارهای کیفیت سرویس 65جدول 3-6 : وزن‌های تعیین شده توسط کاربر برای هر یک از معیارهای کیفیت سرویس.. 66جدول 3-7 : مجموع ارزش نهایی هر یک از معیارهای کیفیت سرویس در یک سرویس مرکب.. 66جدول 4-1 : سطوح مختلف فاکتورهای در نظر گرفته شده برای رویکردهای فرا مکاشفه‌ای.. 93جدول 4-2 : مقادیر برگزیده برای فاکتورهای در نظر گرفته شده برای رویکردهای فرا مکاشفه‌ای.. 94جدول 4-3: معیارهای کیفیت سرویس به همراه توضیحات هر یک از آن‌ها 98جدول 4-4 : میزان برازندگی رویکرد های فرا مکاشفه‌ای با افزایش تعداد سرویس‌های انتزاعی.. 99جدول 4-5 : میزان برازندگی رویکرد های فرا مکاشفه‌ای با افزایش تعداد سرویس‌های واقعی.. 101جدول 4-6 : مقایسه میزان برازندگی رویکردهای فرا مکاشفه ای و روش دقیق در مسائل با مقیاس کوچک.. 103 فصل اول مقدمه و كليات تحقيق 1-1 مقدمهامروزه سازمان‌ها به دلیل افزایش جریان اطلاعات در محیط‌های داخل و خارج سازمان و مدیریت این جریان اطلاعات به ناچار باید از مزایای فناوری اطلاعات و سیستم‌های اطلاعاتی استفاده نمایند. این گونه سیستم‌ها باید با سایر سیستم‌های اطلاعاتی در بخش‌های مختلف سازمان در تعامل و ارتباط باشند. برای دست‌یابی به یکپارچگی در سطح وسیع، سیستم‌های اطلاعاتی باید قابلیت‌هایی نظیر : انعطاف‌پذیری، مقیاس‌پذیری و سازگاری سیستم‌های قدیمی با سیستم جدید را دارا باشند.معماری سرویس گرا[1] (SOA) الگوی جدیدی را در پیاده سازی سیستم‌های اطلاعاتی ارائه می‌دهد و این امکان را به توسعه‌دهندگان سیستم‌ها می‌دهد تا بیشتر تمرکزشان به تحقق ویژگی‌هایی باشد که سازمان به آن‌ها نیاز دارد و این امر توسط پروتکل‌های ارتباطی استاندارد، واسط‌های کاربر، جریان‌های کاری و خدمات مدیریت زیرساخت‌ها صورت می‌پذیرد [2].در واقع تکامل و رشد معماری سرویس گرا به سازمان‌ها این امکان را می‌دهد تا تمام قابلیت‌های خود را در قالب سرویس ارائه دهند، در این نوع از سازمان‌ها فرآیند‌های کاری از مرز‌های سازمانی فراتر رفته و بین تولید‌کنندگان مواد اولیه، مشتریان و تمامی شرکا ارتباط برقرار می‌کنند.بعد از رشد چشم‌گیر ارتباطات به دلیل گسترش استفاده از اینترنت معماری سرویس گرا به موضوع مهمی در کسب‌وکار و محافل علمی در دنیا تبدیل شده است. نرم افزار‌های معماری سرویس گرا در حوزه تجارت الکترونیک و یکپارچه‌سازی نرم افزار‌های سازمانی نقش مهمی را ایفا می‌کنند. برای معماری سرویس گرالایه های متفاوتی را می‌توان در نظر گرفت شکل 1-1 لایه‌های اصلی این معماری را نشان می‌دهد که شامل لایه کسب و کار، لایه سرویس و لایه نرم افزار است [3].شکل 1-1: سه لایه اصلی در معماری سرویس گرا [3]یکی از نقاط قوت معماری سرویس گرا قابلیت آن در همگون سازی عملیات بین سیستم‌های اطلاعاتی ناهمگون می‌باشد. معماری سرویس گرا برای یکپارچه‌سازی و ارتباط بین سیستم‌های اطلاعاتی از وب سرویس‌ها استفاده می‌کند. با پیشرفت معماری سرویس گرا وب سرویس‌ها محبوبیت بسیاری یافته و بسیاری از طرح‌ها و برنامه‌ها تجاری توسط این تکنولوژی صورت می‌پذیرد.اگرچه پتانسیل واقعی سرویس‌ها و معماری سرویس گرا زمانی مشخص می‌شود که برای پاسخگویی به نیاز جدید مشتریان، ترکیبی از سرویس‌های موجود را در کنار هم قرار دهیم. به عبارت دیگر زمانی ما به ترکیب وب سرویس‌ها[2] نیازمند خواهیم بود که به تنهایی یک سرویس نتواند پاسخگو درخواست‌های پیچیده مشتریان باشد اما با ترکیب نمودن آن‌ها توابع و قابلیت‌های متنوع سرویس‌ها در کنار هم می‌توانند پاسخگو نیاز‌ها و درخواست‌های پیچیده مشتریان باشد [4].روز به روز تعداد وب سرویس‌ها با عملکردها و قابلیت‌های مشابه در محیط‌های شبکه‌ای و اینترنت در حال افزایش می‌باشد حال کاربران و توسعه‌دهندگان سیستم‌های اطلاعاتی چگونه می‌توانند مناسب‌ترین سرویس از بین وب سرویس‌های موجود را کشف و انتخاب[3] کنند.سفارش دهندگان سرویس‌های وب معمولاً نیازمندی‌های غیرعملیاتی خود را با استفاده از یکسری معیارهای کیفی بیان می‌دارند. کیفیت سرویس[4] قابلیت‌های یک محصول یا سرویس برای مواجه شدن با نیازمندی‌های غیرعملیاتی کاربر را توصیف می‌کند و این معیارهای کیفی می‌توانند به عنوان یک محک زن برای تفاوت و برتری دادن بین سرویس‌ها و فراهم آورندگان سرویس‌ها مورد استفاده قرار گیرند [5].در بین سرویس‌های مشابه ممکن است سرویس‌هایی وجود داشته باشند که با توجه به معیارهای کیفیت سرویس برای کاربران مناسب‌تر می‌باشند بنابراین زمانی که برای اجرای یک عملیات چندین سرویس با عملکردهای مشابه وجود دارند آنگاه سرویس را بر مبنای نیاز‌ها و معیارهای کیفیت سرویس کاربران انتخاب می‌کنیم.مسئله ترکیب سرویس‌ها بر اساس معیارهای کیفت سرویس در شکل 1-2 نشان داده شده است که در آن nتعداد کل وب سرویس‌ها و نیز تعداد پیاده سازی‌های هر یک از وب سرویس‌ها می‌باشد. بنابراین برای وب سرویس ، پیاده سازی وجود دارد که شامل می‌باشد. همچنین هر پیاده سازی از وب سرویس‌ها معیارهای کیفیت سرویس خاص خود را دارند. نشان دهنده معیار کیفیت سرویس l ام برای وب سرویس می‌باشد. در روابط بالا () و ()شکل 1-2 : ترکیب سرویس‌ها بر مبنای معیارهای کیفیت سرویستوصيف، تعريف، و يكپارچگي جهاني[5](UDDI) استانداردي است که فراهم آورندگان، سرویس‌های خود را در آن ثبت می‌کنند و مانند مخزنی عمل می‌کند که سرویس‌ها در داخل آن قرار می‌گیرد برنامه های کاربردی می‌توانند با جستجو در داخل این مخزن سرویس‌های گوناگون را فراخوانی و از توابع عملیاتی آن‌ها استفاده نمایند.طبق گفته UDDI این استاندارد برای انتشار و جستجو سرویس‌ها از معیارهای کیفیت سرویس پشتیبانی نمی‌کند اما ممکن است، نیازمندی‌های کاربران شامل یکسری از نیازهای غیرعملیاتی مانند معیار های کیفی باشد [6].