（地图学与地理信息系统专业论文）rest风格的面向物流空间信息服务平台研究.pdf

摘要 物流管理的现代化有赖于空间信息服务，但目前国内很多物流管 理信息系统和空间信息系统还不能有效的结合，无法很好的整合行业 旧有资源、实现行业资源共享和发挥行业集体优势。r e s t 是一种全 新的针对w e b 应用的开发风格，它将网络上准备共享的所有事物都 看作是资源，并为每个资源定义一个标识符，客户端可以通过标识符 去操作资源，获得资源的表示。本文通过分析r e s t 架构风格的特点 和物流对空间信息服务的需求，提出了基于r e s t 风格架构物流空间 信息服务平台，从而实现系统之间无缝集成、使空间信息服务能方便 的为异构的物流信息系统共享和重用。本文的主要内容有： ( 1 ) 对r e s t 风格的w e b 服务和其它主要分布式计算平台的比 较和分析，总结它们的优点和不足。特别对基于s o a p 协议栈的分布 式架构技术和基于r e s t 风格的w e b 服务特点进行比较，总结出采 用r e s t 风格架构物流管理信息服务平台的优点，认为基于r e s t 架 构风格的w e b 服务更符合w e b 标准，更贴近于网络本身的基础特性， 更适合发布g i s 网络服务。 ( 2 ) 而后详细分析了物流领域在物流运作各方面对空间信息服 务的需求，在此基础上，提出了基于a r c g i ss e r v e r 构建r e s t 风格 的面向物流空间信息服务平台，将w e b 领域最新技术成果r e s t 和 r i a 及其先进思想拓展到物流空间信息平台的整个架构中，使空间信 息技术与物流管理技术更好的结合。 ( 3 ) 开发一个实验系统，通过实验系统的实现来验证此架构的 可行性。 关键字：物流，空间信息服务，r e s t ，r i a ，a r c g i ss e r v e r a bs t r a c t t h em o d e r n i z a t i o no fl o g i s t i c sm a n a g e m e n td e p e n d so n s p a t i a l i n f o r m a t i o ns e r v i c e s h o w e v e r ，m a n yl o g i s t i c sm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m sa n ds p a t i a li n f o r m a t i o ns y s t e mc a nn o te f f e c t i v e l yi n t e g r a t e d ，o l d i n d u s t r yr e s o u r c e sa r en o tw e l li n t e g r a t e d ，r e s o u r c e sc a nn o tb es h a r e d a n dc o l l e c t i v ea d v a n t a g ec a nn o tb ep l a y e d r e s ti san e ws t y l eo fw e b s e r v i c e s ，i tw i l lp r e p a r et h en e t w o r kt o s h a r ea n yi n f o r m a t i o na sr e s o u r c e s ，a n de a c hr e s o u r c ei sg i v e nau n i f i e d i d e n t i f i e r ，s ot h a tc l i e n tc a l lu s et h e s ei d e n t i f i e r st oa c c e s s o p e r a t e r e s o u r c e sa n dt og e tt h er e p r e s e n t a t i o no ft h er e s o u r c e i nt h i sp a p e r ，b y a n a l y z i n g t h ec h a r a c t e r i s t i c so fr e s t s t y l ea r c h i t e c t u r ea n dt h e r e q u i r e m e n t sf r o md i f f e r e n tl o g i s t i c a la p p l i c a t i o n s ，s u g g e s t st h a tu s i n g r e s t s t y l et or e a l i z el o g i s t i c si n f o r m a t i o ns e r v i c ep l a t f o r m s ot h a t l o g i s t i c sm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e ma n ds p a t i a li n f o r m a t i o ns y s t e m c a ne f f e c t i v e l yi n t e g r a t e da n dt h es p a t i a li n f o r m a t i o nc a nb es h a r e da n d r e u s e d t h em a i nc o n t e n t si n c l u d e ( 1 ) i nt h i sp a p e r ，t h r o u g ha n a l y s i sa n dc o m p a r i s o no fr e s t - s t y l e w e bs e r v i c e sa n do t h e rd i s t r i b u t e dc o m p u t i n gp l a t f o r m s ，s u m m a r i z e dt h e s t r e n g t h sa n dw e a k n e s s e so ft h e i r i np a r t i c u l a r t h ec h a r a c t e r i s t i c so f s o a pb a s e dw e bs e r v i c e sa n dt h o s eo fr e s t s t y l ew e bs e r v i c e sa r e c o m p a r e da n dc o n t r a s t e d ，t h i sa r t i c l eh o l d st h a tt h ef r a m e w o r kb a s e do n i 地s t s t y l ew e bs e r v i c e sa r em o r ei nl i n ew i t ht h e 、bs t a n d a r d s b u t a l s oc l o s et ot h eb a s i so ft h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h en e t w o r ki t s e l f , s u i t a b l e f o rg i sw e bs e r v i c e sp u b l i s h e d ( 2 ) b a s e do nt h ea n a l y s e so ft h er e q u i r e m e n t sf r o md i f f e r e n t l o g i s t i c a la p p l i c a t i o n s ，s u g g e s t st h a tu s i n gr e s t s t y l et or e a l i z el o g i s t i c s i n f o r m a t i o ns e r v i c e p l a t f o r m ，t h ep u r p o s e i si n t r o d u c et h el a t e s t t e c h n o l o g y ，s u c ha sr e s t ，r i a ，a n da d v a n c e di d e a si n t ol o g i s t i c s o r i e n t e ds p a t i a li n f o r m a t i o np l a t f o r mf o rt h ee n t i r es t r u c t u r e s ot h a t s p a t i a li n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dl o g i s t i c sm a n a g e m e n ta r ec o m b i n e d b e t t e r n ( 3 ) d e v e l o p e da ne x p e r i m e n t a ls y s t e m ，t h r o u g ht h ee x p e r i m e n t a l s y s t e mt ov e r i f yt h ef e a s i b i l i t yo f t h i sf r a m e w o r k k e yw o r d s ：l o g i s t i c s ，s p a t i a l a r c g i ss e r v e r i i i i n f o r m a t i o ns e r v i c e s ，r e s t , 对a ， 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 懒名：越吼绰啦月粤日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者躲燃新签名社嗍埠年上月出 1 1 研究背景 第一章引言 物流( l o g i s t i c s ) 是指为了满足客户的需要，以最低的成本，通过运输、保管、 配送等方式，实现原材料、半成品、成品及相关信息由商品的产地到商品消费地 所进行的计划、实施和管理的全过程。物流作为一种先进的组织方式和管理技术， 已经被认为是企业在降低消耗、提高劳动生产率以外重要的“第三利润源”【l 】。 “空间物流信息技术可以理解为从地理分析或空间分析以及可视化管理的角 度出发，以g i s 技术为基础，辅以定位技术、通信技术、w e b 技术等进行物流 作业和物流辅助决策的物流管理信息服务”【2 】。可以看出，空间信息服务对于解 决物流中货物在时间和空间上的运动具有极大优势。 首先，物流活动中货物运输路径的选择、仓库的选址等，都涉及到如何处理 大量的空间数据和属性数据，而空间信息服务不仅具有对空间数据和属性数据的 采集、输入、存储、编辑、管理、空间分析、查询、输出和显示功能，而且可以 为系统用户进行预测、监测、规划、管理和决策提供科学依据，同时也提高了物 流管理的可视化程度。其次，分布式g i s 系统实现了大区域的物流作业管理。 再次，g i s 、g p s 和通信技术的有效集成，实现了移动目标的实时、动态监控， 适合物流作业的流动性特点，可以极大地提高了物流作业的工作效率，降低风险。 可见，将空问信息技术引入现代物流管理技术中并进行有效的集成，己成为现代 物流发展的必然趋势。 1 2 物流空间信息服务的研究和应用现状 1 2 1 物流与空间信息集成技术研究现状 随着基于g i s 的物流信息系统的应用越来越广泛，物流领域对空间信息的 应用也越来越成熟。g i s 研究者也对物流与空间信息系统集成模式这一新的结合 交叉点做了很多有意义的探索和研究。 将空间信息技术引入现代物流管理技术中并进行集成，已成为现代物流发展 的必然趋势，空间信息技术引入传统物流领域，原则上并没有改变物流系统原有 的系统框架和系统结构，而是从技术层面上改变了传统物流系统的运作模式，丰 富了传统物流系统在分析、辅助决策等方面的功能和解决问题的力度，因此需要 在数据和功能两个层面上对二者进行集成【3 j 。霍亮在此基础上提出了基于 c o r b a 的系统集成方案。 “物流空间信息系统将g i s g p s g s m 和数据库等技术融合在一起，是对物流 位置信息进行科学、高效管理的信息管理系统，是实现优化调度和商业智能的基 础”【4 】。蔡少华提出了基于中间件的物流空间信息系统总线模型体系结构。 刘明柱提出了一种基与c o r b a a p p l e t 的空间物流信息平台体系结构【5 1 。 另外，l uq i n g l i n g 对独立运行方法、o l e ，c o v i ，c o r b a 和a g e n t 这五种物流 与g i s 集成方法进行了分析，认为基于a g e n t 的集成方法将成为主流【6 】。 戚铭尧则认为，为了使空间信息更简单直接地服务于物流，需要设计一个架 构于现有的空间信息系统或空间信息服务基础之上的高层体系架构( h l a ，h i 曲 l e v e la r c h i t e c t u r e ) ，用一个“面向用户、需求主导”的空间信息服务层，对外提供 通俗易用的物流空间服务，对内协调调用专业的空间数据处理系统【_ 7 1 。 1 2 2 基于g i s 的物流信息系统应用现状 g i s 目前己经渗透到了大部分的物流信息系统中。在美国，物流被列入智能 交通系统( i t s ) 这个大范畴里面，美国纽约与新泽西建立的美国货运实时信息系 统f i r s t ( f r e i g h ti n f o r m a t i o nr e a l t i m es y s t e mo ft r a n s p o r t ) ，利用信息技术和智 能交通系统技术，其目标是为港e l 社区创建一个“一站直通”( o n e s t o p s t o p ) 的系 统。它是一个基于w e b 的平台，e d i 信息交换【8 】。德国汉堡货运中心的物流园区 信息平台运用异步传输模式( a t m ) 、无线通讯( w a p ) 、电子数据交换( e d i ) 、有线 电话传真( c a l lc e n t e r ) 、智能技术、条码识别技术、空间定位技术、地理信 息技术、自动化控制技术实现物流过程的全程监控，而库存可视化系统可以使用 户非常方便的获取信息和了解库存状况，货运可视化系统可以提供网站访问，以 便了解货运过程中物流状态发生事件的情况【9 1 。在国内，北京杰合伟业软件公司 提出了“应时配送”的物流概念，在此基础上构建了国内第一个城市物流配送解决 方案：在国内以“零库存”闻名的海尔集团，它基于g i s 等技术建立了自己的物流 监控调度系统，使物流调度人员在监控调度中心，就能够监控全国范围内所有海 尔物流车辆，实现了车辆实时定位、运单动态跟踪、远程调度等；广州快步易捷 公司开发的“g i s 现代物流管理系统”；还有浙江衢州物流行业协会建设的“衢州 物流网”等i i 。 近几年来，w e b 服务( w 曲s e r v i c e s ) 作为i t 业界的新宠，得到了极大的发 展。由于w e b 服务将应用逻辑封装起来，对用户只提供标准接口，对于客户端， 服务器上的数据和应用逻辑是透明的，从而实现了异构数据的互操作。e l e c e d 等 利用a r c l m s 平台和w m s 规范，建立的水质监测g i sw e b 服务，将遥感数据自 动转换为g i s 数据，通过实时的遥感数据对水质进行监测，支持网格单元的查 询，遥感数据可以与其它g i s 数据进行整创1 1 】。 2 1 3 当前研究与应用中亟待解决的问题 随着基于g i s 的物流信息系统的应用越来越广泛，物流领域对空间信息服 务的应用已经相当成熟，但这些传统的物流信息系统还存在许多的局限性。 w e bs e r v i c e s 技术的应用在一定程度上解决了异构数据的互操作和跨平台的 问题，在相对封闭的环境中，所有用户都是已知的，用户可以方便的调用发布接 口的a p i 来获得服务，然而大区域协同作业的环境中，就会出现一些问题，对 g i sw e b 服务的应用产生影响，对服务间互操作的实现十分不利。 基于s o a p 的w e b 服务依赖于定制，每个s o a p 消息使用独特的命名资源 的方法，每个s o a p 应用需要定义自己的接口。随着接口数量的增加，接口的语 义有可能以接口个数平方增长，这在w e b 级的规模上会产生接口复杂性【1 2 】。 s o a p 协议栈不是专门为g i s 设计的，没有考虑到g i s 数据具有空间参考，海量 存储等特点，除了简单、小规模的g i s 应用，s o a p 协议栈很难不加改动地应用 在地理信息服务领域【1 3 】。 因此，如何使w e b 服务与g i s 应用更好地融合是一个值得研究的问题。 r e s t ( r e p r e s e n t a t i o ns t a t et r a n s f o i m ，表述性状态转移) 的提出为解决上述问 题提供了契机。r e s t 提出h t l p 不仅仅作为一个“传输”协议存在，它还包含更 为丰富的内容，如g e t 和p o s t 动作，而这些动作是当今大多数浏览器支持的 操作远程网站上信息的方式。r e s t 以更贴近w w w 基础协议的方式来实现w e b 服务，大大简化了w e b 服务的设计。 1 4 本文研究的目的及意义 物流管理技术与空间信息服务的结合已经成为物流界广泛公认的必然趋势， 然而让每个企业都自行建立一个物流信息系统所耗费的资源是巨大、昂贵和不切 实际的，当前，如r e s t 、r i a ( r i c hi n t e r n e ta p p l i c a t i o n ) 等w e b 技术的发展，更 为物流信息化提供了更广阔的发展空间，随着互联网技术的发展以及物流信息技 术运用的成熟，中国物流企业迫切需要建立一个公共物流空间信息服务平台，从 而使物流企业在不改变原有系统架构的基础上方便的调用空间信息服务，或者依 此平台为基础快速、方便的搭建空间物流信息系统，达到整合行业旧有资源，利 用平台对行业资源实现共享，发挥物流行业的整体优势的目的。从根本上改善物 流行业的现状，真正实现物流企业之间、企业与客户之间以及企业与相关职能部 门之间的物流信息和物流功能的共享。同时使程序员的视野能从编程语言中解放 出来，集中到应用的本身。 本文对r e s t 风格的架构技术和将其用于构建新型分布式系统的实际应用 进行了探讨，实现了一个r e s t 风格的物流空间信息服务平台。建立r e s t 风格 的物流空间信息服务平台的重要意义，主要体现在以下几个方面： ( 1 ) 整合物流信息资源，实现信息共享，避免重复建设，从而降低物流服务 成本。 ( 2 ) 便于物流相关职能部门间协同工作，建立物流信息标准，实现企业级、 跨部门的数据无缝共享。 ( 3 ) 降低g i s 使用门槛，使用户不需要熟悉太多专业g i s 知识就可以方便的 调用符合物流业务标准的空间信息服务。使平台的使用更加普及化、大众化、易 操作化。 ( 4 ) 提高物流管理的可视化程度，提高物流作业的工作效率，降低风险。 ( 5 ) 提高客户满意度，带给w e b 客户端用户全新的用户体验。 ( 6 ) 极大地简化了w e b 服务的设计，并对构建r e s t 风格系统架构的应用 和研究具有实际的参考价值。 1 5 本文的研究框架与内容 本文通过分析现代物流活动对空间信息服务的需求，将g i s 技术、w e b 技 术，特别是将w e b 领域的最新技术成果( i 江s t ，r i a 等) 及其相关的先进思 想拓展到物流信息平台的整个研究中，以提高物流管理的可视化、可扩展性以及 平台使用的大众化为目标，融合r i a 技术和a r c g i ss e r v e r 专业强大的空间分析 功能，提供给网络用户类桌面的用户体验。 本文的内容安排如下： ( 1 ) 引言 分析了当前物流与空间信息服务集成的研究和应用现状，总结了当前研究和 应用中存在的问题，引出构建基于r e s t 的面相物流空间信息平台的课题，并介 绍了本文的结构组织。 ( 2 ) 平台涉及的相关理论及技术 通过分析和比较支持物流信息平台的常用实现技术，总结其优点和不足。并 在此基础上，提出将更符合w e b 标准的r e s t 架构风格引入物流领域。并对相 关技术作了简要介绍。 ( 3 ) 物流对空间信息服务的需求 介绍物流相关概念，分析现代物流对空间信息服务的需求，包括车辆调度与 监控、物流设施规划等。 ( 4 ) 面向物流空间信息平台分析与设计 分析平台的用户及用户对平台的业务需求，提出平台的功能层次，并对平台 4 进行总体设计，包括平台的设计目标、设计原则和平台的体系结构。 ( 5 ) 基于r e s t 的物流空间信息平台的实现 介绍了地图服务的发布方法和步骤，对基于r e s t 风格架构的物流空间信息 服务平台进行实现，以验证此架构的可行性和实用性，并实现了物流领域中常用 的空间信息服务功能。 ( 6 ) 总结与展望 对本文研究工作进行总结，并对后续的工作提出展望。 其中，研究重点是通过分析当前物流与空间信息服务集成现状以及当前物流 领域对空间信息服务需求的基础上，提出将r e s t 架构风格引入物流领域，构建 物流空间信息服务平台，使空间信息服务能够更好的服务于物流活动。该方案的 提出是本文研究的最重要创新点。 中南大学硕士学位论文 第二章平台涉及的相关理论及技术 第二章平台涉及的相关理论及技术 2 1 软件体系结构的演变 随着软件系统规模的迅速增大，软件开发方法也经历了一系列的变革，经历 了面向机器、面向过程、面向对象、面向组件、面向服务等一系列发展过程。每 次变革在一定程度上都是为了处理不断增加的软件复杂度【1 4 1 。下面简要的介绍一 下软件体系结构的演变过程。 面向机器阶段的核心是“机器”，汇编语言是其代表性语言，汇编语言写出来的 程序与机器代码一一对应，需要程序员关注许多的细节，所以开发者的思维就只 能局限于计算、控制等狭窄的领域。 面向过程的核心是算法，程序员关心的是怎样用程序或数学模型来解决问题， 面向过程使得人们的思维水平由“机器”上升到了“问题”的层面。 面向对象的程序设计就是通过对象、对象间消息传递等语言机制，使软件开 发者直接模拟问题空间中的对象和行为。面向对象体系结构的一个明显的缺点是 当一个对象通过过程调用与其他对象交互时，它必须知道其他对象的标志，而当 一个对象的标志改变时，需要对所有调用这一方法的对象进行修改【l5 1 。当把面向 对象的体系结构应用在分布式系统中时，所有的状态信息都放在服务器端，对对 象的访问包含网络调用和往返通信。因为每个对象都是与事先己创建好了的对象 进行通信，所以对象间的通信可以理解为有状态的。并且面向对象的体系结构通 常采用特定的非因特网友好的协议，如i i o p d c o m ，r m i 等【l6 1 。 随着系统复杂度和规模的大幅度增加，基于组件的体系结构应运而生。从抽 象程度来看，面向对象技术己经达到了类级重用( 代码重用) ，它以类为封装的单 位。组件技术建立在面向对象技术之上，将抽象的程度提到一个更高的层次。 面向服务的架构( s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 是一种设计方式，它指导 着业务服务( b u s i n e s ss e r v i c e s ) 在其生命周期( 从构思开始，直至停止使用) 中包括创 建和使用的方方面面。s o a 也是一种定义和提供i t 基础设施( i ti n f r a s t r u c t u r e ) 的方 式，它允许不同应用相互交换数据、参与业务流程( b u s i n e s sp r o c e s s e s ) ，无论它们 各自背后使用的是何种操作系统或采用了何种编程语言【1 7 】。“s o a 也是一个组件 模型，它将应用程序的不同功能单元封装成服务( s e r v i c e ) ，通过这些服务间定义 良好的接口和契约( c o n t r a c t ) 联系起来”【l8 1 。 s o a 的模型描述了三种角色( 服务提供者、服务注册库和服务请求者) ，执行三 种操作( 发布、查找、绑定) ，具有简单、动态和开放的特性。如图2 1 ，描述了s o a 的概念模型。 6 中南丈学硕士学位论文第二章平台涉及的相关理论及技术 玺白 图2 - is o a 概念模型 w o 服务( w e bs e r v i c e s ) 是s o a 目前最流行的一种实现方法，它的标准由制 定w e b 和x m l 技术标准的w 3 c 组织, 0 7 o r l d w i d e w e bc ( 惜o n i u m ) 制定”9 1 。w e b 服务是由u r i ( 统- - 资源标识符1 标识的软件应用程序，其接r l 和绑定可以通过x m l 进行定义、描述和发现，w e bs e r v i c e 支持通过基于因特网的协议使用基于x m l 的消息与其它软件应用程序直接交互。s e r v i c e 是通过一系列标准和协议来保证程 序之间的动态连接，具有高度松耦合性与自描述性等优点 2 0 ) 1 2 “。其中最基本的协 议包括：s o a p 、w s d l 、u d d i 。 然而，尽管w e bs e r v i c e s 技术有着许多以上介绍的技术所无可比拟的优点，但 同时也存在许多问题。除了m m 等的u d d ir 哂s t r y 外，并没有其它大型公开 r e g i s t r y 的出现。也有研究者认为 u d d i 没有被认可，并有可能被其它技术取 代”【丑】。w s d l 的复杂性让人望而却步。r o u t e o n e 公司的首席架构师 t n s u b r a m n i m n 现在仍然在为x m l 模式( s c h e m a ) 和定义w e b 服务的w s d l 界面 伤脑筋。“x m l 句法是对一个文档的定义，w s d l 实际上是两部分之间的整个交 易。”s u b r a m a m 锄解释说，他的系统依赖于w e b 服务文档的交换，这也暴露出 w s d l 的局限性因为要在w s d l 描述中插入文档模式非常困难的】。甚至 n o r m 皿w e l s h ( w 3 cx m l 核心委员会、o a s i sr e l a xn g 委员会等的成员、 d o c b o o k 的作者) 也没能战胜w s d l 的复杂性，在他的w e b 服务实验中放弃了 w s d l 的使用口”。他同时认为，就w s d l 的功能来说，应该有简单得多的技术。 2 2r e s t 架构风格 r e s t 架构风格是全新的针对w e b 应用的开发风格，是当今世界最成功的互 联网超媒体分布式系统架构，它使得人们真正理解了h 1 1 t 协议本来的面貌。随 着r e s t 的成熟，一种全新的互联网网络应用开发的思维方式开始流行。 中南大学硕士学位论文第二章平台涉及的相关理论及技术 2 2 1 什么是r e s t r e s t 是英文r e p r e s e n t a t i o n a ls t a t et r a n s f e r 的缩写，中文翻译为“表述性状态 迁移”，它是2 0 0 0 年由r o yt h o m a sf i e l d i n g 博士在他的论文a r c h i t e c t u r a ls t y l e sa n d t h ed e s i g no f n e t w o r k - b a s e ds o f t w a r ea r c h i t e c t u r e s ) ) 中提出的一个术语。f i e l d i n g 在 他的论文中对r e s t 的定义是：“r e s t 的目的是决定如何使一个设计良好的w e b 程序向前进行，用户可以通过选择一个带有超链接的w e b 页面上的链接( 代表状 态迁移) ，使得另一w e b 页面( 代表程序的下一状态) 返回到用户，使得w e b 程序 能进一步运行郴5 1 。 f i e l d i n g 写到：“r e s t 提供了一组架构约束，当作为一个整体来应用时，强调 组件交互的可伸缩性、接口的通用性、组件的独立部署、以及用来减少交互延迟、 增强安全性、封装遗留系统的中间组件。r e s t 本身只是为分布式超媒体系统设计 的一种架构风格，而不是标准。基于w e b 的架构，实际上就是各种规范的集合， 这些规范共同组成了w e b 架构。比如h t t p 协议，比如客户端服务器模式，这些都 是规范。每当我们在原有规范的基础上增加新的规范，就会形成新的架构。而r e s t 正是这样一种架构，它结合了一系列的规范，而形成了一种新的基于w e b 的架构 风格。，【2 6 】 r e s t 架构是针对w e b 应用而设计的，其目的是为了降低开发的复杂性，提 高系统的可伸缩性。r e s t 提出了如下设计准则： ( 1 ) 网络上的所有事物都被抽象为资源( r e s o u r c e ) ； ( 2 ) 每个资源对应一个惟一的资源标识符( r e s o u r c ei d e n t i f i e r ) ，一般称为 u r i ( u n i f i e dr e s o u r c ei d e n t i f i e r ，统一资源标识符) ； ( 3 ) 通过通用的连接器接i ( g e n e r i cc o n n e c t o ri n t e r f a c e ) 操作资源： ( 4 ) 对资源的各种操作不会改变资源标识符： ( 5 ) 所有的操作都是无状念的( s t a t e l e s s ) 。1 2 卅 2 2 2r e s t 风格与s o a p 协议栈的比较 r e s t 是网络软件的构架风格，而s o a p 是具体的实现( 协议) ，两者并不是完 全对立的。但基于s o a p 的w e b 服务的流行，使得s o a p 、w s d l 、u d d i 等规范 几乎成为w e b 服务的代名词。而构建符合r e s t 原则的w e b 服务与s o a pw e b 服务有很大不同，所以有必要把二者区别开来进行研究【2 刀。 首先，r e s tw e b 服务与s o a p 使用的寻址模型、接口、对中间媒介和安全性 的支持不同。两者交互机制的差异导致r e s t 和s o a p 在对互操作的支持、与w e b 体系结构的关系等方面的区别。如表2 1 是r e s t 与s o a p 比较表： 8 中南大学硕士学位论文第二章平台涉及的相关理论及技术 表2 1r e s t 与s o a p 比较表 r e s t s o a p 寻址模型标准化的u r i 、d n s ；u r i 与u r l 只用来定位s o a p 端点；资 资源( 包括服务) 一一对应 源与u r i 不是一一对应；一个端 点对应一个或多个资源 接口提供通用操作，即h t t p 的不提供通用操作，每个服务定义 g e t 、p u t 、p o s t 和d e l e t e自己的方法( 操作) 中间媒介兼容传统的w e b 中间媒介，包不兼容传统的w e b 中间媒介 括代理、缓存服务器、网关等 安全性简单有效：可用现有防火墙控十分复杂：不能使用现有防火墙 制控制 结果的 返回资源的某种表示( 可以是 x m l 表现形式h t m l 、x m l 、j p e g 或者别 的随便什么东西) 2 2 2 1u r i 的使用 u r i 是w e b 上资源定位的首要方式，t i mb e m e r s l e e 甚至认为u r i 是w e b 体系结构的公理，并认为：不管任何地方的任何资源都可得到一个u r i ；任何重 要的资源都应该分配一个u r i 2 引。也就是说信息之间既相互独立又彼此保持联系， 其核心就是u r i ，u r i 保证了信息的唯一性以及全局可达性。 r e s t 正符合这一观点，它认为w e b 就是资源的集合，每个资源都应有一个 逻辑u r i 。w e b 服务是对资源的访问，资源是对信息的抽象，资源之间也是彼此 独立但又相互联系的。r e s t 利用当前w e b 的地址模型( u r i 、d n s ) ，这样做的 最大优点是现有的地址模型是标准化的【2 9 1 。 而s o a p 本身关心的是消息交换，u r i 仅仅用来定位s o a p 服务器，与资源 不是一一对应的关系。有学者认为s o a pw e b 服务不依赖w e b 协议，并不是真正 意义上的“w e b ”服务。 2 2 2 2 统一接口和对互操作的支持 w e b 上无数资源间可以互操作的关键在于w e b 建立在一系列标准之上，w e b 在设计之初一个很重要的目标就是要易于扩展和易于使用【3 0 1 ，这就要求它所提供 的接口必须尽量简单同时要保持致。因此h t t p 被设计为只支持g e t 、p o s t 、 p u t 、d e l e t e 、o p t i o n 、h e a d 、t r a c e 、c o n n c e t 等八种方法( - f i i i l 四种是主 要方法) 。 r e s t 认为w e b 服务的设计也应该遵从这一思想，他强调使用标准的、通用 9 中南大学硕士学位论文第二章平台涉及的相关理论及技术 的操作。虽然这样做有可能会降低效率，但这样做使得组件间的耦合度被减d , n 了最低，同时，客户端的实现也变得简单。 基于s o a p 、w s d l 、u d d i 等技术的w e b 服务( w e bs e r v i c e s ) 并没有使用基 础的w e b 协议。另外，基于s o a p 的w e b 服务不提供通用接口，依赖于定制。并 且，s o a p 没有对接口进行限制，这样导致的结果就是随着功能的升级，a p i 的数 量也变得日益庞大，s o a p 的这些特点对于服务间的互操作的实现十分不利。 2 2 2 3 中间媒介 中间媒介的兼容性是r e s t 很重要的目标。r e s t 系统中所有的动作和将要访 问的资源都可以从h t t p 和u r i 中得到，这使得代理服务器、缓存服务器和网关 很好地协调工作。而r p c 模型的s o a p 要访问的资源仅从u r i 无法得知，要调用 的方法也无法从h t t p 中得知，它们都隐藏在s o a p 消息中【2 9 1 。 2 2 2 4 安全性 r e s t 的安全模型简单有效。r e s t 中要隐藏某个资源很容易，只需要不发布 它的u r i 即可；也可以在资源上设置安全策略。另外，以资源为中心的w e b 服务 是防火墙友好的，管理员可以通过堵塞非g e t 请求，把资源设置为只读的，而现 在的基于r p c 模型的s o a p 一律工作在h t t p 的p o s t 上。使用r e s t 可以利用 现有的安全模型，大大简化了安全问题的难度。使用s o a p 模型，安全性已成为 w e b 服务商业应用的最大障碍【3 l 】。 2 2 2 5 结果的表现形式 s o a p 限定结果必须包含在s o a p 消息内，也就是结果只能以x m l 来组织， 但是x m l 并不擅长于二进制数据表示，这在一定程度上限制了s o a p 对于结果的 表现能力，很多地方也同h 1 v r p 的语义有冲突。 r e s t 则规定服务提供者必须根据使用者提交的资源u r i 返回资源的某种表 示( 可以是h t m l 、x m l 、j p e g 或者别的随便什么东西) 。 2 2 3 基于r e s t 的w e b 服务与其它分布计算技术的对比 分布式应用技术从诞生至今一直处于不断发展之中。经历了从最初的两层 c l i e n t s e r v e r 应用模式，包含应用层、业务逻辑层和数据层的三层模式，直到现在 的多层体系结构模式三个阶段。目前的分布式技术主要包括已较为成熟的 m i c r o s o f t 的c o m d c o m 技术、o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 组织的c o r b a 技术、s u n 公司的e j b 技术以及w e bs e r v i c e s 等。 这些技术都得到了一定程度的认同，并且在特定的范围内也得到了广泛的应 用。它们各有各的优势，也有其不足。 c o m d c o m 是这几种技术中稳定性较高而且实现较为简单，是在w i n d o w s l o 中南大学硕士学位论文第二章平台涉及的相关理论及技术 系列操作系统下的最佳选择，然而其缺点也显而易见，它所支持的平台有限，目 前只能在m i c r o s o f t 环境下和有微软j a v a 虚拟机的支持j a v a 内运行。支持c o m 会 陷入依赖于单一软件开发商的风险【3 2 1 。 而c o r b a 提供了健壮的跨语言、跨平台以及跨开发商的支持，主要适用于 多操作系统下的分布式系统建构，但其实现较为复杂且缺乏一种组件模型和先进 的开发工具支持，当c o r b a 用于分布式应用系统的集成时，意味着每个机器都 要运行同样的o r b 产品，传统上认为c o r b a 是合理的服务器到服务器端的通信 协议，对客户到服务器端的通信都存在明显的弱点，更糟糕的是，如果防火墙或 代理服务器分割开了客户和服务器的机器，任何i i o p ( i n t e m e ti n t e r o r bp r o t o c 0 1 ) 包要通过的可能性是很低的1 3 3 】。 e j b 则是分布式企业应用系统的首选，由于e j b 被强制使用r m i i i o p 协议 ( r e m o t em e t h o di n v o c a t i o no v e rt h ei n t e r n e ti n t e r - o r bp r o t o c 0 1 ) ，故此e j b 与 c o r b a 之间可以非常容易的融合。但e j b 中的通信使用了自己的数据封包格式， 而且s u n 的e j b 只是功能规范，每一家e j b 厂商的实现也不同，所以当在i n t e m e t 上使用e j b 时，就出现每一种组件模型的架构和封装数据的标准都不一样的情况。 w e bs e r v i c e s 有一些明显不同于c o r b a 和e j b 分布式对象架构的特征是：它 通过标准的s o a p 协议通讯，能够跨平台调用，通讯格式是x m l ，通过p r c 机制 来实现分布式调用，而不是通过面向对象的机制。然而，如前面所述w e bs e r v i c e s 也有其不可避免的自身缺陷，在此不在鳌述。 r e s t 是一种分布式系统的架构风格，它采用并充分利用h t t p 协议，它的分 布式调用是绑定在资源的操作上面的，从而一定程度上避免和解决了以上架构技 术的缺点。它们的比较如表2 2 所示： 表2 2 各种分布式架构比较 分布式架构传输协议调用方式 c o m ，d c o mr p ci 冲c 操作 c o r b a 专有二进制协议i i o p对象的c r u d 操作 e j b专有二进制协议j r m p 和i i o p对象的c r u d 操作 w e bs e r v i c e ss o a p 协议r p c 方式调用 r e s th t t p 协议对资源的c r u d 操作 中南大学硕士学位论文 第二章平台涉及的相关理论及技术 2 3a r c g i ss e r v e r 技术 2 3 1a r e g i ss e r v e r 简介 a r c g i ss e w e r 是一套功能强大的基于服务器的g 1 s 产品，用于构建集中管理 的、支持多用户的、具备高级g i $ 功能的企业级g i $ 应用与服务，如空间数据管 理、二维三维地图可视化、数据编辑、空间分析等即拿即用的应用和类型丰富的 服务，用户可以创建工作组、部门和企业级的g i s 应用平台，创建集中管理的、 支持多用户的、提供丰富的g i s 功能、并且满足工业标准的g i s 应用( 州。 a r c g i ss e r v e r 包含了a r c s d e 空间数据管理技术，用于通过多种关系型数据 库来管理基于多用户和事务的地理数据库。 a r c g i ss e r v e r 支持桌面、定制的应用、移动设备以及基于浏览器的客户端的 访问。提供广泛的基于w e b 的g i s 服务，以支持在分布式环境下实现地理数据管 理、制图、地理处理、空间分析、编辑和其它的g i s 功能【3 5 i 。 如图2 - 2 所示，是a r e g i ss e r v e r 体系结构图： 23 2f l e x a p i f o r r e s t n