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s o a 架构下服务组件的统一管理 摘要 随着企业需求的不断变化，企业内部和企业之间出现遗留信息系统逐 渐增多，手是新型体系架构s o a 应运而生，在很大程度上解决了这一个 问题。在基于s o a 架构的应用系统中，应用系统的各部分功能由一些松耦合并 且具有统一接口定义方式的服务组件( 也就是w e bs e r v i c e ) 组合而成。随着越 来越多的服务组件被各种研究机构及开发商开发出来，自然也就对服务组 件如何能更好的发布、组合及调用等等提出了更高的要求。于是，本文提 出一种如何对服务组件进行统一管理的方法，实现了对已开发服务组件的 统一注册发布、动态组合及调用。 在服务组件的管理中，服务的注册发布技术是首要的一步。本文引入 的语义w e b 服务和领域本体，在服务描述中添加了丰富的语义信息，并 对现有的u d d i 进行了语义扩展，从而服务提供者可以方便地将具有语义 的服务组件注册到u d d i 中。使得服务的查全率和查准率有所提高，同时 有利于后面服务的动态发现和组合。 其次，本文采用基于领域本体的概念相似度来计算服务的匹配度，将 服务的匹配度作为图规划中使用此服务的权值，并通过服务的匹配度来扩 展找出能满足要求的服务组合序列，再根据服务的权值在动态组合序列中 找出服务的动态组合中的最优组合方案。当u d d i 中找不到满足服务请求 的单个服务时，便尝试通过服务组合接口来实现服务请求的功能。 最后，通过把最优服务组合方案生成b p e l 代码的方式，实现组合服 务的调用。在b p e l 代码生成中，因本文是基于语义w e b 服务描述语言 o w l s 的，而b p e l 是基于w s d l 的，因此需要对其先进行转换。本文 设计了一个中间层业务流执行引擎，通过引擎接口为外部服务调用提供一个简 单的调用接口，来实现对组合服务的调用。 关键词：s o a ；语义w e b 服务；注册发布；动态组合；服务 u nifie dm a n a g e m e n to fs e r vic ec o m p o n e n t sins o a a b s t r a c t w i t hc o n t i n u o u sc h a n g i n go fe n t e r p r i s en e e d sa n di n c r e a s i n go fl e g a c ys y s t e m s b e t w e e ne n t e r p r i s e sa n di n t e r n a le n t e r p r i s e s ，n e wa r c l l i t e c m r es e ac a m ei n t ob e i n g a n di tl a r g e l yr e s o l v e dl e g a c ys y s t e m sp r o b l e m i nt h ea p p l i c a t i o ns y s t e m sb a s e do n s o a a r c h i t e c t u r e ，e v e r yf u n c t i o nc o n s i s t so fs e r v i c ec o m p o n e n t sw h i c hh a dl o o s e c o u p l i n ga n du n i f y i n gd e f i n i t i o ni n t e r f a c e w i t hm o r ea n dm o r es e r v i c ec o m p o n e n t s h a db e e nd e v e l o p e db yr e s e a r c hi n s t i t u t i o n sa n dd e v e l o p e r s ，h o wt oi s s u e , c o m b i n e a n di n v o k et h e s ec o m p o n e n t sw e r ep u tf o r w a r dh i g h e rr e q u e s t s ot h i sp a p e r p r o p o s e dak i n dm e t h o dt h a th o wt o m a k eu n i f i e dm a n a g e m e n to fs e r v i c e c o m p o n e n t s i nt h em a n a g e m e n to fs e r v i c ec o m p o n e n t s ，s e r v i c er e g i s t r a t i o na n dp u b l i s h i n g t e c h n o l o g yw a st h ef i r s ts t e p t h i sp a p e ri n t r o d u c e dt h es e m a n t i cw e bs e r v i c e sa n d d o m a i no n t o l o g ya n da d d e dr i c hs e m a n t i ci n f o r m a t i o ni ns e r v i c ed e s c r i p t i o n u d d i s t r u c t u r ea l s ow a s e x p a n d e d 8 0t h a ts e r v i c e p r o v i d e r c o u l d r e g i s t e rs e r v i c e c o m p o n e n t sw i t hs e m a n t i ci n f o r m a t i o ni n t ou d d ic o n v e n i e n t l y i tw a sh d p 如lt o d y n a m i cs e r v i c ed i s c o v e r ya n dc o m b i n a t i o nl a t e r r e c a l lr a t i oa n da c c u r a c yo f s e r v i c ew e r ea l s oi m p r o v e d s e c o n d l y , t h i sp a p e ra d o p t e dc o n c e p ts i m i l a r i t yo fd o m a i no n t o l o g y t oc a l c u l a t e m a t c i l i n gd e g r e eo fs e r v i c e s t a k et h em a t c h i n gd e g r e eo fs e r v i c e 勰w e i g h to fu s i n g t h i ss e r v i c ei nf i g u r ep l a n n i n ga n df i n do u ta l ls e r v i c eg r o u p i n gs e q u e n c e sm e e t i n g r e q u i r e m e n t s t h e n ， f i n do u to p t i m a lc o m b i n a t i o ns c h e m ei nt h e s eg r o u p i n g s e q u e n c e st h r o u g hs e r v i c e sw e i g h t s w h e nu d d i c o u l d n tf i n ds i n g l es e r v i c ew h i c h m e e ts e r v i c er e q u e s t ，i tw o u l dt r yt om e e ts e r v i c er e q u e s tt h r o u g ht h ei n t e r f a c eo f s e r v i c ec o m b i n a t i o n f i n a l l y , r e a l i z es e r v i c ei n v o c a t i o nt h r o u g hc h a n g i n go p t i m a l c o m b i n a t i o n s c h e m et ob p e lc o d e s i ng e n e r a t i n gb p e lc o d e s ，t h ec o n v e r s i o nf r o mo w l - st o w s d lw a sn e e d e df i r s t t h er e a s o nw a st h a tt h i sp a p e rw a sb a s e do nt h es e m a n t i c w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g eo w l - s ，b u tb p e lw a sb a s e do nw s d l t h i s p a p e rd e s i g n e dam i d d l el a y e rc a l l e db u s i n e s sf l o we x e c u t i o ne n g i n e i tr e a l i z e d c o m b i n a t i o ns e r v i c ei n v o c a t i o nt h r o u g has i m p l ei n v o c a t i o ni n t e r f a c ew h i c hw a s p r o v i d e db ye n g i n ei n t e r f a c e k e yw o r d s ：s o a ；s e m a n t i cw e bs e r v i c e ：r e g i s t e ra n dp u b i s h ： d y n a m i cc o m b i n a t i o n ：s e r v i c ei n v o c a t i o n i i s o a 架构下服务组件的统一管理 第一章绪论弟一早硒化 1 1 课题的研究背景 目前，信息技术正在高速发展，企业的信息化管理成了企业提升自身 竞争力的有效渠道。然而企业需求是在不断变化的，也就在企业内部和企 业之问出现了越来越多的的遗留信息系统，它们往往存在构建平台不同且 重复模块较多的现象。同时，这些遗留信息系统之间存在集成不足，信息 复用不够，缺乏交互等问题，成为企业的信息化进程的绊脚石。随着业务 的增长，在当前的很多大型企业中，逐渐部署了e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c e p l a n n i n g ，企业资源计划系统) 、c r m ( c u s t o m e rr e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ， 客户关系管理) 等软件系统，企业中的不同部门也根据各自业务的需要，安装 了很多不同的应用系统。出于成本、技术和应用领域的考虑，大多数企业一般 选择的产品可能会是不同的提供商，它们都有自己特有的基础架构，而且不同 的应用系统在开发语言、部署平台、通信协议、对外交换数据格式的选取等方 面存在着极大的不同，并且这些应用之间通信会很困难，造成每个系统都是一 个信息孤岛 1 1 。在企业中，信息孤岛现象几乎伴随着信息化建设的全过程，然 而使用传统的软件思想是根本无法彻底解决信息孤岛现象的。对传统软件进行 分解、组合和复用是非常困难的事，虽然o a ( o f f i c ea u t o m a t i o n ) 办自动化 系统、m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 管理信息系统、e r p 等传统软 件在管理方面给企业带来了很多便利，但也遗留下很多企业需要解决的其他问 题。 作为一种新型的体系架构，面向服务的体系架构s o a 2 1 3 11 4 1 ( s e r v i c e o r i e n t e da r c h it e c t u r e ) 早期来源于基于构件的分布式计算方式。它具有较高 的可复用性和灵活性以及更好的扩展性和可用性。因此，如果采用面向服务的 s o a 架构下服务组件的统一管理 体系架构s o a 的设计思路，可以在很大程度上减少系统间的耦合，提高信息的 可复用性。这种体系结构尤其是在运行在不同平台上的、基于不同技术的多个 应用程序之间必须互相通讯时，更能体现的优势。在基于s o a 架构的应用系统 中，应用系统的各部分功能由一些松耦合并且具有统一接口定义方式的组件( 也 就是s e r v i c e ) 组合而成，这些组件以服务形式进行发布的，从而实现了技术与 业务的相分离，使软件的复用性进一步增强。软件复用是提高软件开发速度、 软件质量和降低软件成本的有效途径，而随着现代计算机软件理论和技术 发展起来的组件技术，作为软件复用概念具体化和开发组件化的体现，已 经受到众多研究人员的关注，越来越多的研究机构、开发商以及个人已经 开发出越来越多的具有松耦合以及统一接口定义方式的服务组件 5 1 。 在服务组件种类和数量达到一定程度之后，自然地也就对组件如何能 更好的发布、查找、组合及应用提出了更高的要求，假如能提出一种管理 机制，实现对已开发服务组件的全面管理，将给企业的信息化带来很大的 便利，同时大大提高了软件的复用性【6 】。于是，本文对此进行了研究。 1 2 国内外研究现状 随着面向服务编程技术的迅速发展，s o a 应用日趋成熟，并且在企业 级应用集成系统方面的一个研究热点 7 1 。基于w e b 服务的应用也从简单的 应用延伸到日益繁多的复杂应用，出现了大量分布于网络的w e b 服务。 如何复用、集成分散于网络的w e b 服务，实现各种信息系统集成，避免 信息孤岛现象的产生，成为急需解决的难题。为了解决这一问题，相关国 际组织陆续提出一系列相关协议与规范，例如u d d i ( 统一描述、发现和 集成) 【9 1 ，即约定了如何描述、注册及发现w e b 服务。 虽然u d d i 作为一个w e b 服务基础架构标准已被广泛接受，但目前 u d d l 只提供基于关键字和分类的两种基本查询方法，所提供的注册和查 s o a 架构下服务组件的统一管理 找接口有时还难以满足应用的需求，使得服务发现的查全率和查准率较 低。随着u d d i 中注册的服务的数量越来越多，u d d i 已不能满足一些应 用的需要。同时，许多不断出现的新应用需求也要求u d d ir e g i s t r y 能提 供更新的，更先进的服务注册和查找功能。 目前，越来越多的企业将自己的业务作为w e b 服务发布。如何重用 和组合已有的服务，从而生成新的应用系统来满足企业的动态需求，已成 为人们关注的热点。一个单独的w e b 服务功能并不完备，只有把i n t e r n e t 上多个简单的w e b 服务按照一定逻辑顺序组合起来，使这些服务之间动 态组合【1 0 】、交互，才能实现复杂的功能。即通过w e b 服务组合来创造新的 功能完备的w e b 服务。从组合方案的生成方式来看，w e b 服务组合方法 【】主要分为静态组合方法和动态组合方法两大类。静态组合方法需要服务 请求者在进行服务组合之前创建一个抽象的过程模型。这里的过程模型包 括功能的集合以及各个功能间的数据相互依赖关系，每个功能对应一个查 询的子旬，用来查找实现该功能的相关w e b 服务。静态组合方法一般采 用图的形式来对过程模型进行描述，通过程序来选取和绑定相关的w e b 服务。动态组合方法的优势在于可以动态地选择和绑定w e b 服务，同时 它还可以自动地来创建模型。工业界和学术界从不同角度对w e b 服务动 态组合进行了大量研究，提出了w e b 服务动态组合的各种技术和系统。 现有的w e b 服务的自动组合方法有基于b p e l 4 w s 的w e b 服务组合、模 型驱动的w e b 服务组合、基于a i 规划的w e b 服务组合等等。其中有的自 动组合算法当服务搜索空间很大时，效率会明显降低；有的算法只考虑服 务输入输出的精确匹配，而遗漏了一些满足条件的服务。因此，本文采用了 一种基于带权图规划的语义w e b 组合算法来实现w e b 服务的动态组合。 s o a 架构下服务组件的统一管理 1 3 课题研究目的及意义 为了提高企业在服务查询、服务选择上的精确度，使得企业可以更快 的找到满足自己业务需求的服务。本文在u d d i 的基础上进行了扩展，并 引入语义w e b 服务的概念，来构建新的语义w e b 服务注册与发布系统， 方便服务使用者更加准确地查找到符合要求的服务或者得到更丰富的服 务组合信息，从而实现w e b 服务工作流的自动执行及调用。 近些年来，国内外的研究主要是针对u d d i 注册中心、w e b 服务动态 组合、b p e l 服务编排等各个分支方向的研究，还没有一个统一的对服务 组件的管理机制和系统。本文对服务组件统一管理思想的研究，将会给企 业的信息化带来很大的便利，同时也大大提高了软件的复用性。具有以下 应用价值： 1 采用了一种基于语义的w e b 服务技术，使服务的查找匹配度增强， 提高了w e b 服务的查询效率和准确度，便于服务的动态组合； 2 可缩短软件系统的开发时间，提高软件复用效率，达到资源的极大 共享； 1 4 论文结构 本文共分六章，各章节结构和主要内容安排如果下： 第一章绪论：介绍了本文的研究背景、国内外的研究现状、研究目的、 意义以及论文的结构安排。 第二章s o a 及w e b 服务技术研究：介绍了s o a 软件架构的相关概 念及体系结构，语义w e b 服务的相关知识与技术，介绍了语义w e b 、本 体和语义w e b 服务的描述语言o w l s 。 第三章服务组件的注册与发布：参照u d d i 注册中心的工作原理，对 其进行扩展，并引入语义w e b 服务的概念，来构建新的语义w e b 服务注 4 s o a 架构下服务组件的统一管理 册与发布系统。 第四章服务组件的动态组合：采用一种基于领域本体概念服务匹配方 法及带有权值的图规划组合方式来实现语义w e b 服务的动态组合。通过 一个简单的服务组合实例并对此组合方法进行了详细的说明。 第五章服务组件的调用执行：对服务组合实例中生成的最优组合方案 进行转换，将其转换为可执行的b p e l 代码。设计中间层业务流程执行引 擎来调用。 第六章总结与展望：总结本文所作的工作，并指出还有哪些需要进一 步改善的地方。 s o a 架构下服务组件的统一管理 第二章s o a 及语义w e b 服务技术研究 2 1s o a 软件架构 2 1 1s o a 的概念 s o a 概念 7 1 在19 9 6 年由g a r t n e r 公司首先提出的。g a r t n e r 将s o a 描述为“客户端，服务器的软件设计方法，一项应用由软件服务和软件服务 使用者组成s o a 与大多数通用客户端，服务器模型的不同之处在于它 着重强调软件组件的松散耦合，并使用独立的标准接口。 关于s o a 还没有一个统一的、被广泛认可的定义，这是因为s o a 中 的两个领域，即业务领域和技术领域之间存在重叠。因此不同的厂商和个 人根据自己需求对s o a 进行了不同的诠释，但总体上大致分为两类：狭 义的s o a 定义和广义的s o a 定义。狭义的s o a 定义认为s o a 主要是一 种架构风格，是以业务驱动、面向服务为原则的i t 架构方式；广义的s o a 定义则认为s o a 是包含架构风格、编程模型、运行环境和相关方法论等 在内的一整套企业应用构造方法和企业环境，涵盖建模、开发、整合、部 署、运行、管理等整个企业应用软件建设的生命周期。 可以从以下4 个方面来理解s o a 的概念 1 2 1 。 ( 1 ) 面向业务的应用。从业务分析人员的角度，s o a 的核心是基于 标准的业务应用服务，具有明确的业务含义。s o a 重点不再是“以技术为 中心 的细粒度实体，而是专注于“以业务为中心的业务构件。在进行 业务构件的设计时不需要过分关注于技术上的实现，而是以业务为驱动， 根据企业业务的发展战略来设计和优化业务模式，从整体业务层面来设计 业务功能。 ( 2 ) 架构模式。s o a 是一种架构设计模式，用于解决多系统、多应 6 s o a 架构下服务组件的统一管理 用环境下的企业架构问题，是业务战略和i t 战略的结合点，更加适合于n 层架构的设计。s o a 提出了一个完整的架构蓝图，包括业务、应用、数据 和技术架构等不同维度，围绕着无状态、松耦合、粗粒度3 个特征以及服 务化的重用，实现系统间的服务共享和不同方式的交互。 ( 3 ) 方法学。从概念的角度，s o a 是一种规划企业应用的方法，它 包括一系列的方法帮助企业从业务战略的角度出发，规划业务功能，并将 业务功能以服务的形式提供给最终用户应用或其他服务，达到业务重用的 目的。这些方法包括业务规划、流程规划、服务规划等。 ( 4 ) 编程模型。从技术开发人员角度，s o a 是一种新的编程模型， 这种编程模型以基于服务的方式( 类似面向对象编程的基于接口的方式) 来开发模块化的应用，强调服务组装与流程编排。 2 1 2s o a 的体系结构 典型的s o a 体系架构n 3 1 由以下三种角色组成：服务提供者( s e r v i c e p r o v i d e r ) 、服务注册中一l , ( u d d i ) 、服务请求者( s e r v i c ec o n s u m e r ) 。s o a 的体系架构模型如图2 1 所示。 查找服务发布服务 绑定并执 图2 1 $ o a 的体系结构 服务提供者是服务的拥有者，它将服务接口的描述信息发布到服务注 册中心，并动态绑定和执行来自服务请求者的请求。服务使用者通过服务 s o a 架构下服务组件的统一管理 注册中心可以发现和访问该服务。 服务注册中心集中存储服务信息，用于接受服务提供者注册发布的服 务，并对已经注册的服务进行分类，服务请求者利用服务注册中心来查找 服务，找到后动态绑定到相关服务，并调用该服务。 服务请求者从注册中心定位满足条件的、可获得的服务，并通过传输 机制来绑定该服务，然后通过特定方式来请求执行服务功能。u d d i 注册 中心相当于一个拥有搜索功能的服务描述集，服务拥有者将已开发服务组 件的描述注册发布到该中心。之后，服务请求者便可以通过注册中心来搜 索满足请求的服务并且获得该服务的相关信息。 查找服务( f i n d ) 、发布服务( p u b l i s h ) 、绑定并执行服务( b i n da n d e x e c u t e ) 是s o a 体系架构的三种重要操作。服务提供者通过发布服务操 作对服务的描述信息进行发布，以便服务请求者通过发送请求去寻找到相 关服务。查找服务让服务请求者能够直接获得服务的相关描述。绑定并执 行服务让服务请求者能够根据服务中的描述指定绑定细节，从而在运行时 调用服务。 概括说来，服务的提供者与服务的请求者之间是互相独立的，通过 u d d i 注册中心把两者进行关联。同时，注册中心将服务提供者所发布的 服务依据一定的规则进行分类和组织，面向服务请求者公开这些服务接 口，服务请求者便可以通过搜索来发现和找到服务提供者公开的相关服务 接口的定义信息。于是，服务提供者与服务请求者依照事先定义好的规则 进行绑定与执行。 2 1 3w e bs e 州( t e s s o a 是一个概念、一种面向服务的新型架构，面向企业应用。企业 要应用该架构需要一种具体的技术手段与之对应。可以与s o a 结合使用 的技术有很多，但根据目前研究几大软件厂商共同协商的s o a 应用的标 8 s o a 架构下服务组件的统一管理 准来看，其中w e b 服务技术是实现s o a 的最佳方式。国际化标准组织 w 3 c 对w e b 服务做了如下定义1 8 】 1 4 1 ：“w e b 服务是使用u r i 来进行标 识的软件应用程序，它的接口和绑定可通过使用x m l 语言来定义、描述 及发现，w e b 服务支持基于i n t e r n e t 的协议，通过使用基于x m l 的消息 来实现与其他软件应用程序的交互。因此，它也可以通过标准的i n t e r n e t 协议来访问。s o a 不依赖于任何语言，可以使用任何编程语言来实现，只 要语言可以生成服务，而且能与w s d l 结合使用就可以了。w e b 服务和 s o a 两者之间的区别是：w e b 服务在需要交互的服务之间如何传递消息 有具体的指导原则；而s o a 是一种概念，并没有明确地定义服务之间是 如何具体进行交互的，只是定义了服务之间如何理解。 现在广泛使用的w e b 服务由w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o n l a n g u a g e ) ，s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) ，以及 u d d i ( ( u n i v e r s a id e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ，简称u d d i ) 这三个核心部分组成。w s d l t l 6 1 是一种描述w e b 服务的x m l 语言，它定 义了描述w e b 服务接1 3 规范的标准格式，能够描述访问w e b 服务所需要 的消息，是客户与服务器之间的一个协约；s o a p 是w e b 服务的标准通信 协议，提供了一种远程过程调用方法来调用w e b 服务，并描述了怎样在 服务之间传递消息、命令及参数等；u d d i 提供了通过网络注册、发现w e b s e r v i c e 的机制。服务通过w s d l 定义的接口来公开，通过h t t p 使用 s o a p ，以便在服务提供者和服务请求者之间进行通信。u d d i 是一种语言 无关的协议，用于和注册中心进行交互以及查找服务。 尽管我们觉得w e b 服务是实现s o a 的最好方式，但是传统的w e b 服务协议栈没有为服务发现、组合和执行提供通用的机制，因此无法支持 w e b 服务之间的动态交互和组合。本文采用一种语义w e b 服务技术来解 决以上问题。语义w e b 是对现有w e b 的扩展，它与传统w e b 服务的区 别在于：在语义w e b 环境下信息的语义能够很好地加以定义，有利于服 9 s o a 架构下服务组件的统一管理 务的发现、组合和执行。其目标是让w e b 上的信息能够被计算机理解， 从而实现w e b 信息的自动处理。 2 2 语义w e b 服务 由于w s d l 集中描述与服务相关的物理信息，如消息格式、网络协议、 参数等，并没有充分描述服务的语义信息，而对于w e b 服务自动化和智 能化的应用来说，需要服务组件能够相互协作、自动组合及执行，显然仅 依靠w s d l 描述的物理信息还不能满足这一要求。进而，提出了对服务的 语义描述的需求，使得w e b 服务成为计算机可理解的实体，从而实现服 务的发现、组合、互操作、调用、执行监控等。 语义w e b 服务的兴起为w e b 服务带来了新的活力，语义w e b 服务 将语义w e b 和w e b 服务相结合，它利用本体来描述w e b 服务，是一种 更为智能的服务，对w e b 服务语义化。 语义w e b 是在2 0 0 1 年由互联网的创始人t i mb e r n e r s l e e 正式提出 的，具体给出的语义w e b 定义是：语义w e b 是对当前w e b 的扩展，它 并不是一个孤立的w e b ，语义w e b 给信息赋予了良好的含义，将w e b 这 个信息系统的潜力充分挖掘出来。t i mb e r n e r s l e e 给出语义w e b 的层次 结构关系，语义w e b 主要基于x m l 和r d f r d f s ，以及在此基础上构建 本体和逻辑推理的规则，来实现基于语义的信息描述和推理，从而使数据 信息能被计算机自动的识别和处理，这是语义w e b 的主要任务。它的最 终目标是为了让计算机能够在海量信息中找到人们所需要的任何信息，以 此将万维网发展成为一个巨大的全球知识库、信息库。 语义w e b 服务通过带有语义信息的描述w e b 服务，从而实现服务的 自动发现，调用和组合，它主要是利用本体( o n t o l o g y ) 来对w e b 服务 进行描述。语义w e b 服务的两大支撑技术是语义w e b 和w e b 服务。 d a r p a 组织是目前对语义w e b 服务标记语言研究最为典型的一个组织， 1 0 s o a 架构下服务组件的统一管理 其研究组( o w ls e r v i c e sc o a l i t i o n ) 提出了语义w e b 服务的描述语言 o w l s ( 原d a m l s ) 。o w l s 是连接语义w e b 和w e b 服务的桥梁，用 来定义w e b 服务的本体。o w l s 是众多已发布的语义w e b 服务语言中得 到最为认可的。 2 2 1o 、v l s o w l s 的官方网站为我们提供了标准的o w l s f l 7 1 ( w e bo n t o l o g y l a n g u a g e f o rs e r v i c e s ) 定义：o w l - s 为w e b 服务的供应商指定了一套核 心的标记语言集，使得w e b 服务的基本属性和功能可以通过一种明确的、 计算机能够解释执行的方式来进行描述。这样做的好处是可以使w e b 服 务成为被计算机可理解的实体。它的早期版本叫做d a m l s ，由美国 d a r p a 代理标记语言( d a m l ) 开发。 o w l s 主要由三类本体来描述服务的基本信息。这三类本体是 s e r v i c ep r o f i l e 、s e r v i c em o d e l 和s e r v i c eg r o u n d i n g ，如图2 2 示： 表持 服务是做什么的服务如何工作服务如何被访问 图2 2o w l s 描述w e b 服务的本体 简单的来说0 9 1 ，服务轮廓描述服务是做什么的，服务模型描述服务是 如何工作，服务基点描述怎么访问服务。 s o a 架构下服务组件的统一管理 ( 1 ) s e r v i c ep r o f i l e ：描述服务的基本信息、功能信息以及服务所属 的分类这三方面信息。服务的基本信息是服务的白页和黄页信息，例如服 务的名字、相关描述以及服务提供者的联系方式；服务的功能信息指服务 的l o p e ( i n p u t ，o u t p u t ，p r e c o n d i t i o n ，e f f e c t ) ，即服务的输入与输出、 前提条件及输出效果等，这样就可以使服务的请求者通过相关信息来对服 务进行自动发现；服务所属分类指服务的q o s 信息。 ( 2 ) s e r v i c em o d e l ：服务提供者用来描述服务的内部流程。它可以 描述单个的服务，也可描述多个服务的组合。s e r v i c em o d e l 可以用来控 制服务的调用，同时可以用来推理可能的服务组合。在s e r v i c em o d e l 中， 定义了三个主要的处理类型：原子处理类型、简单处理类型和组合处理类 型。 ( 3 ) s e r v i c eg r o u n d i n g ：包括服务的消息格式、通讯协议和其他一 些服务的细节。在s e r v i c eg r o u n d i n g 中，我们可以得到服务被调用所需 要的细节信息。 s e r v i c ep r o f i l e 和s e r v i c em o d e l 为w e b 服务提供了语义框架。根据 语义w e b 本体中定义的概念描述，可以实现服务的自动发现和调用。 s e r v i c eg r o u n d i n g 在概念和物理数据空间之间建起绑定关系，从而使服 务的执行变得相对简单。 2 2 2 领域本体 领域本体【2 0 】是用来描述某个领域知识的一种专门的本体。它给出了领 域实体的概念，领域活动间的相互关系和该领域独自具有的特点及规律的 一种较为形式化的描述。领域本体之所以能成为计算机与w e b 服务以及 服务之间相互理解的语义基础，是因为它对特定领域内概念及概念间关系 进行了精确的描述。采用本体对w e b 服务进行描述与理解，通过构造特 定领域轻量级本体，可以建立起领域本体与服务之间的关联。领域本体是 1 2 s o a 架构下服务组件的统一管理 建立在领域概念和概念之间相互关系的基础上，独立于具体的软件存在。 因此，它可以成为面向某一领域的通用模型，具有非常高的可重用性，在 此基础上方便进行二次开发和利用。 目前，许多的研究领域都己建立了自己领域内标准的本体，w e b 上拥 有很多可重用的本体库。通过本体库，诸多领域专家能够共享和评注相关 领域中的信息，对该领域内的概念理解达成一致，从而有利地于消除领域 在概念和术语上的分歧。构建领域本体时，需对相关领域的知识非常了解， 诸多专家通过探讨达成对该领域知识的共同理解，给出该领域内一致认可 的术语，最终从不同角度和层次上确定这些术语以及术语间相互关系的明 确定义。 s o a 架构下服务组件的统一管理 第三章服务组件的注册发布 在服务组件的管理中，服务的注册发布是首要的一步。随着w e b 服 务组件的日益增加，寻找符合要求的w e b 服务变得越来越困难。为了使 w e b 服务更好地被企业发现，u d d i ( 统一描述、发现与集成) ，设计并实 现了这样一种注册系统。 但目前u d d l 只提供基于关键字和分类的两种基本查询方法，服务发 现的查全率和查准率较低，所提供的注册和查找接口有时还难以满足应用 的需求。而且，基于关键字的服务匹配技术缺乏对于服务的动态发现和 自动组合的支持。本文引入的语义w e b 服务，在服务描述中添加了丰富 的语义信息，并对现有的u d d i 进行了语义扩展，通过语义信息匹配来进 行w e b 服务的查询与组合。 3 1u d dl 工作原理 3 1 1u d d i 数据模型和信息描述 现有的u d d i 的数据模型【2 2 】中，包含了六种数据结构类型。它们是根 据信息类型进行划分的，这为快速定位和理解商业注册的不同信息提供了 一种简单的划分方法。所有u d d i 站点均支持的这样的注册信息模型。 u d d i 注册使用的核心信息模型由x m ls c h e m a 定义。x m ls c h e m a 支持丰富的数据类型和方便的描述方式，具有按照信息模型对数据进行验 证的能力。图3 1 描绘了u d d i 的六种核心数据模型以及它们之间的关系： 1 4 s o a 架构下服务组件的统一管理 b u s i m e s s e m t i t y ：发钷暇务锚怠豹 商牝凄体的艇体位息 b u s i i 五e 嚣s e r v i c e ：级特定的技术 服务的描述 昌息 b i n d i n g t e r a # a t e - 关于服务的绑定l ，l 、， 俯息和构造规范豹技术绍息 i 图3 - 1u d d i 的数据模型 在这六种主要信息类型中，u d d l 2 0 定义了五种：商业实体信息 b u s i n e s se n t i t y 、服务信息b u s i n e s ss e r v i c e 、绑定信息b i n d i n gt e m p l a t e 、 技术规范t m o d e l 和关联关系断言p u b l i s h e ra s s e r t i o n 的说明信息。在 u d d l 3 0 【9 l 【2 3 1 中，新增了一个信息类型：s u b s c r i p t i o n 实体订阅信息。下面 对每种信息类型的具体含义进行说明： ( 1 ) 商业实体信息b u s i n e s se n t i t y ：包含了商业合作伙伴所需要的产品 及服务的相关信息和技术人员希望了解的一些信息如名称、标识及分类 等。它是商业机构信息集的最高信息容器，位于整个数据结构的最上层。 ( 2 ) 服务信息b u s i n e s ss e r v i c e ：b u s i n e s ss e r v i c e 元素是一个描述性 的容器，它将w e b 服务的描述组合到一起，包括服务的名字、别名、文 字描述、绑定信息( b i n d i n gt e m p l a t e ) 、服务所属类别。b u s i n e s ss e r v i c e 是b u s i n e s se n t i t y 的子元素，一个b u s i n e s se n t i t y 可以拥有无数个 b u s in e s ss e r v i c e 。 ( 3 ) 绑定信息b i n d i n gt e m p l a t e ：每个b i n d i n gt e m p l a t e 包含应用程序 连接远程w e b 服务并与之通讯所必需的信息。这些信息包括w e b 应用服 ， ， s o a 架构下服务组件的统一管理 务的地址、应用服务宿主和调用服务前必须调用的附加应用服务等。对于 每一个b u s i n e s ss e r v i c e ，存在一个或多个w e b 服务的技术描述b i n d i n g t e m p l a t e 。 ( 4 ) 技术规范t m o d e l 【2 7 】：当一个程序或是程序员需要调用某个特定的 w e b 服务时，必须得到了足够充分的技术规范信息，才能使调用被正确地 执行。因此，每一个b i n d i n gt e m p l a t e 元素都包含一个特殊的元素，该元 素包含了一个列表，列表的每个子元素分别是一个调用规范的引用。这些 引用作为一个标识符的杂凑集合，组成了类似指纹的技术标识，用来查找、 识别实现了给定行为或编程接口的w e b 服务。实际上，这些引用是访问 服务所需要的关键的调用规范信息。t m o d e l 便是调用规范的元数据，它包 括服务名称、发布服务的组织以及指向这些规范身的u r l 指针等。 ( 5 ) 关联关系断言p u b l i s h e r a s s e r t i o n ：这种机制能令多个已注册的 b u s i n e s se n t i t y 元素以某种方式互相链接，用以表示一种特定类型的关联 关系。 ( 6 ) 实体订阅信息s u b s c r i p t i o n ：对于u d d i 的使用者而言，保持对感 兴趣的数据实体的跟踪是非常重要的，如果每次需要查询数据都要到海量 数据库中进行，或者当数据发生了更新，使用者要等到他下一次查询u d d i 注册中心时才能发现数据的更新，那么这对于u d d i 的使用而言是极不方 便的，为了解决这个问题，u d d l 3 0 添加了s u b s c r i p t i o n 元素，以帮助u d d i 的使用者收到u d d i 注册中心所主动发出的数据更新消息。 每种信息类型都是为了表达特定类型的数据，这些数据按照图3 1 所 示的关系进行组织，单个信息实体或相关信息实体的聚集的某个特定实例 是按照这些核心的结构类型的定义并使用x m l 来表达的。例如，两个独 立的企业都可以发布它们提供的w e b 服务的信息，如这些服务是否与采 购系统交互的访问入口，或者这些服务是否允许客户查询订单的状态等， 每个企业和其相关的服务描述( 逻辑描述和技术描述) 在u d d i 商业注册中 1 6 s o a 架构下服务组件的统一管理 心中以独立的数据实例出现。 3 1 2u d d i 数据存储结构 u d d i 中存储的数据及其存储结构有他自己的特点。它被设计为“注 册表”，而不是“储备库 。这两者之间的差别很微妙，但却很重要。注册 表的作用是将用户重定向至资源，而储备库则完全是一个信息库。我们以 微软的w i n d o w s 注册表为例：它包含基本设置和参数，但最终把应用程序 引导至资源或二进制代码。基于p r o gi d 搜索c o m 组件时，将引导至一 个c l a s si d ，然后通过c l a s si d 再引导至二进制代码本身所在的位置。 u d d i 的行为类似于w i n d o w s 注册表，它依靠全局唯一标识符( g u i d ) 来搜 索并定位资源。u d d i 查询最终指向一个接口( w s d l 、x s d 和d t d 文件 等等) ，或指向其他服务器上的实现( 例如a s m x 或a s p 文件) 。 3 1 3u d d i 的a p i 结构图 u d d i 注册中心提供了一套标准的a p i 来管理实现客户的注册、发布 与查找等功能。它提供了六种a p ! ，主要的有：u d d i 查询a p i 、u d d i 发 布a p i 、u