万维网服务(Web service,WS)的提供者和用户之间关于网络服务的质量约定,强调服务过程中网络边界到边界的整体性,反映了网络元素(应用程序、主机或服务器等)在保证信息传输和满足服务要求方面的能力,是万维网服务非功能特性的重要方面。
万维网服务质量
对万维网服务水平的度量和评价。是消费者对万维网所提供的服务的满意程度。
- 英文名称
- quality of Web service
- 所属学科
- 信息与通信工程
万维网的服务质量指标主要包括性能指标和安全可信指标。
①传输延迟。信息从发送到接收经过的时间,一般服务质量约定的传输延迟以平均值的形式表达。②吞吐率。单位时间内网络服务成功交付数据的平均速率,通常以每秒比特数为单位。③丢包率。网络传输过程中丢失数据包数量占所有发送数据包的比率。④延迟抖动。传输延迟最大值和最小值的差,它反映了网络服务在传输延迟指标上的稳定性。
①可靠性。系统能够持续不间断地提供服务的能力。在服务质量约定中,可靠性常用平均失效时间(mean time to failure,MTTF)来刻画,它是一个稳态的量,代表了服务从正常状态到失效状态平均经过的时间。②可用性。当请求需要时服务处于可工作状态的概率。③可维护性。服务系统调整、修复和容错的能力。在服务质量约定中,可维护性常用平均修复时间(mean time to repair,MTTR)来刻画,代表了服务从失效状态到正常状态平均经过的修复时间,是一个稳态的量。④保险性。系统在运行生命周期内,不对用户和环境造成灾难性后果的概率。⑤完整性。服务或服务系统抵御不适当修改的能力。它可以量化表达为服务组件或用户数据在其生命周期内不会被不当修改或非法篡改的概率。⑥机密性。防止服务或数据被非授权用户访问的能力。它可以量化表达为服务组件或用户数据在其生命周期内不会被非授权用户访问或读取的概率。
万维网服务质量的评价是指对万维网服务质量指标进行量化表征。常见的万维网服务质量评价方法包括服务质量测量和服务质量预测。
服务质量测量是指通过一定的测量设备或程序直接从计算机系统或网络系统测得各项服务质量指标,或者测得与之密切相关的度量,然后经过一些简单的计算求出需要的服务质量指标。随着互联网上各类服务数目的增多和分散性的增大,往往需要分布式的服务质量测量框架和方法,用以评价不同位置的网络服务对不同用户的服务质量表征。服务质量测量可以分为两类。第一类是被动测量,即在网络中选取一定数目的监视点,采集其业务流量信息,从而直接或间接获得服务质量参数。例如,通过简单网络管理协议(simple network management protocol,SNMP)采集网络服务数据进行服务质量测量就是一种典型的被动测量方法。该方法的优点在于无须向网络发送探测包,不增加网络负载,对网络行为不产生影响;其缺点在于测量点有限,测量过程可控性较低,难以对全局网络的端到端服务质量进行测量。第二类是主动测量,即向网络中主动发送探测包,通过测量探测包的传送情况来分析网络服务质量。例如,通过因特网包探索器(packet Internet groper,PING)测量连通性、延迟和丢包率等即为一种典型的主动测量方法。该方法的优点在于测量过程的可控性高,易于获取全局端到端服务质量信息;其缺点在于具有一定的入侵特征,增加了网络负载,可能对测量结果造成影响,因此需要对探测包仔细处理避免结果有误。
服务质量预测是指根据已有的一些测量或计算得到的服务质量评价数据,根据未知服务的特性、情境和个性化信息,对其服务质量进行估计。随着网络服务规模的增大及其分布性的增强,服务质量测量的成本随之增大,使得在所有的服务访问点对所有服务的服务质量进行测量在很多情形下很难实现。因而,在用户需要访问未知服务时,常需要对该服务的服务质量进行预测。服务质量预测可以分为两类。第一类是基于模型的方法,即对待预测的服务或系统建立一个适当的数学模型,然后根据模型参数求解出服务质量指标。其中,模型参数的确定往往依赖于对实际评估对象的测量结果或对其参数的估计。这类方法的优势在于可以清晰刻画各种因素之间的关系,并且可以应用于尚未存在的系统的性能预测,评价成本低。第二类是基于相似度的方法,即根据用户、环境或服务的相似度,采用协同过滤等方法,通过已知服务的服务质量数据预测相似的未知服务的服务质量。这类方法的优势在于无须对系统内部结构进行了解,通过对用户或者服务调用环境进行个性化分析,同时可以结合测量方法,即可通过已知数据推测未知的服务质量,个性化预测准确度高。
万维网服务质量的保障和优化是指在保证用户得到约定或希望的服务质量的前提下,最大化资源利用率,提供服务质量最优的服务。服务质量的保障和优化对于用户和服务供应商都很重要。例如,用户常常希望在同样的开销下获得最好的服务质量,或者在满足自身服务质量要求的情况下付出最小的代价;服务供应商往往希望在满足用户服务质量要求的前提下尽量降低运行成本;在同样的资源和开销情况下为更多的用户提供满足服务质量要求的服务从而获得最大的收益。
万维网服务质量的保障和优化的规范是服务等级协定(service level agreement,SLA),它是网络服务供应商和用户之间通过协商所确定的一种正式的协议或合同,描述了服务功能、服务质量以及服务双方的责任与义务等信息。一个完整的SLA同时也是一个合法的文档,其内容通常包括涉及的当事人、协定条款、违约处罚、费用和仲裁机构、政策、修改条款、报告形式以及双方义务等,同时网络服务提供商可以对用户在工作负荷和资源使用等方面进行规定。
万维网服务质量的保障和优化在理论上往往是一个优化问题。该优化问题包括一个或若干个优化目标,以及任意约束条件。优化目标一般是用户或服务供应商希望最大化或最小化的服务质量指标或经济指标,如资源利用率、开销成本和服务价格等;约束条件可以是服务等级协定所规定的服务质量等级,如传输延迟、吞吐率和可靠性等,也可以是资源或成本的限制,如网络容量和成本上限等。
扩展阅读
- 林闯,单志广,任丰原.计算机网络的服务质量.北京:清华大学出版社,2004.