（应用数学专业论文）基于petri网的web服务组合建模.pdf

河南大学研究生硕士学位论文第l 页 摘要 w 曲服务使用一套标准规范提供全球范围的服务，使信息的生产者和消费者 之间能够更容易地进行定位和交换信息。通过w 曲服务构建复杂应用存在的问题 是：w r e b 服务是无状态操作，所以只能提供相对较小的原子应用。但w 曲服务是 可以集成的，这是它的一个重要特征。因此，可以通过原有w 曲服务的组合构成 新的更复杂、功能更强大的w r e b 服务。p e t r i 网理论作为组合w r e b 服务的一个主 要机制，可以用来快速创建功能更强大的w - e b 服务。本文围绕p “网理论在w 曲 服务组合中的应用，研究如何基于p e 缸_ i 网构建w 曲服务组合的模型，从而实现 w - e b 服务的集成。因此，本文将这部分作为重点研究内容，主要包括： 首先，讨论了目前几种用于w r e b 服务组合的常见模型，提出了一种基于消息 的p e 仃i 网的w 曲服务模型。该模型采用元消息机制，将其视为p 嘶网的资源来 推动服务行为，充分考虑了消息和行为的关系，不会出现选择服务的问题，可以 更好地描述可用服务的并行调用，更加有利于自动服务组合。另外，该模型还支 持复用，适用于构建复杂的软件应用系统。 其次，在基于消息的p e t r i 网的w l e b 服务模型基础上，实现了服务的协同； 给出了服务自动组合规则，并证明了规则的有效性和完备性，从而保证了使用这 种方式进行服务组合的正确性。 最后，基于新模型构建了w 曲服务组合系统，并通过一个实例直观描述了服 务组合系统的工作方式。 关键词：w e b 服务；p 嘶网；自动组合；组合重用 第1 i 页 河南大学研究生硕士学位论文 a b s t r a c t w r e bs e r v i c e s 砷胁d u c e sm em 黜st 0p r i 嘶d es e n ，i c e sw o r l 捅d eu s i 鹳as 武o f c 0 姗o ns t a i l d 矾s ，w m c hm a k e s “e a s i e rf o rp r o d u c e r s 柚dc o n s 嘲e r so fi n f o r m 撕o n 幻l o t ee a c ho m e r 觚d c l l a i n g ei n f o 瑚a t i o n y 文也i si i l _ t i 朗叩e r a b i l 时l a c k so n ec m c i a l 郴tn e c c s s a 巧南rc o m p l e xa p p l i c a t i o n s ：w e bs e r v i c e sa r es t a ：t e l e s so p e r a t i o n s ，m u s o n l yp r o v i d i n gf o r 蚰：脚l ，a t o m i ca p p l i 谢o i l s b mw e bs e w i c e sa r e 唧。协l e ，w k c h i s 觚i r n p o r t a n tc h a r 纵疵晒s t i co fw e bs e r 、，i c e s t h e r e f o r e ，w ec a nm r o u 曲a c 嘶b i n a t i o no fm eo r i g i 芏l a lw e bs e i c e sc 0 贼i t u _ t ean e wa i l dm o r ec o m p l e x ，m o r e p o w e f l h lw - e bs e r v i c e s p 舐n e tm e o 巧a s 觚i l i l p o r t 如tp r i m a 巧m e c h a i l i s mo fw r e b s e r v i c e s 伽印o s i t i o nf o rt l l e 瑚l p i dc r e 撕o no fn e wa n dm o r ep o w 耐i u lw 曲s e r 、，i c e si s “t i c a l h l 缸l i sm e s i s ，、耽f o c u s0 nt h ei m p l e m e n t a t i o no fp e t r in e tt h e o 口i i lw e b s e r 、，i c e sc o m p o s i t i o l l ，d e s c r i b i i 培h o wt 0a c l l i e v et l l ei l l _ t c 黜dw 曲s e r v i c e sb a s e do n p e 埘n e tm o d e l i i l gc o m p o s i t i o no fw | e bs e r v i c e s 1 1 l e r e 内r e ，t l l i st h e s i sh j l st a k e n l i s 唧e c t a sm ek e yr e s e a r c hc o n t e n t s ，删y c 0 n t a i n i i l g ： a tj e i r 晚n l ee m p 座瑚i si ss t r e s s e do n 廿l ed i s c u s s i o no fs e v e m lc 删c o m m o n m o d e lo fw r e bs e n ，i c e sc o m p o s “i o n 觚dam o d e lb a s e do ni n f o m ：l a t i o np e t r in e to f w r e bs e r v i c e si sp r o p o s e d t h em o d e lu s i i l gt l l em e t a n i e s s a g em e c l i a l l i s ma sp e t r in e t 陀s o u r c e st 0p r o m o t et l l e s e i c e ，西v e sm l lc o n s i d e m t i o nt 0 廿l ei n f o r m a ：t i o na n d b e t l a v i o lw i n l o u tc h o i c eo fs e i c e s t h em e t a - m e s s a g em e c h a i l i s mc 趿d e s c r i b e p a r e l l e lc o m p o 蛳o n 锄db e n e f i t s 也ea u t o 姗l t i cc o l n p o s i t i o n 1 1 1 钆n l em o d e ls u p p o n s _ n l er e u s eo f 缸l ec o m p o s i t es e r v i c e ，a p p l i e st o 也ec o 邶仇j c t i o no fc o m p l e xs o f b 舰鹏 a p p l i c a t i o n s t l l e r l ，c o n c e n l ! 【n ga b o u tt h en e l wm o d e l ，i tc 锄b ea c k e v e dn l es e i c ec o o p e m t i o n t h er u l e so f 卸t o m a t i cs e r v i c ec o i n p o s i t i o na r ep r o p o s e d 锄dn l es o u n d i l e s s 趾dt h e c o f n p l 酏e n e s sa r ep r o v e n ，s oa st 0e n s u r et h ec o r r e c n l e s so f 吣i n gn l i sf o n no fs e i c e s c o m p o s i t i o n a tl a s t ，b 嬲e do nt 1 1 en e wm o d e l ，ac o m b i l l ；a t i o no fw e bs e i c e ss v s t e mi s c 0 咖c t c d ，觚e x 锄p l ea l s od e s c r i p t s 廿l ew 6 r k i n gm c t h o do f t h es y s t e m k e yw o r d s ：w | e bs e r v i c e ；p 嘶n e t ；a u t o m a d cc o m p o s i t i o n ；c o m p o s i t i o nr l m s e 关于学位论文独立完成和内容创新的声明 本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文曼 各人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除 文中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而 段保存、汇编学位论文( 纸质文本和电子文本) 。 ( 涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书) 学位获得者( 学位论文作者) 签名： 2 0 攀位论文指导教师签名： 2 0 呸年6 月f o 日 河南大学研究生硕士学位论文第1 页 第l 章绪论 1 1 研究背景 2 0 世纪7 0 年代以来，信息技术的飞速发展，计算机和通信的结合，使得信 息收集、传送、存储和处理之间的差别逐渐消失。在收集、处理和发布信息能力 提高的同时，对更复杂的信息处理手段的需求增长得更快。现在许多i t 界人士预 言，i n t 锄e t 将要进行新一轮的发展和演变。在上一阶段中，主要进行和实现了网 络的物理架构，接下来就应该充分利用网络通信和处理能力来创造财富和价值。 应用之一就是通过网络传递，加快信息流的速度、提高信息的质量。另一方面， 应使信息的生产者和消费者之间能够更容易地进行定位和交换信息。对于第二种 应用方向，具体到服务供应商和客户间的请求和反馈，引出本文论述的一种新的 应用架构w 曲服务u 3 。 ，。 w 曲服务属于当前软件产业最有前途的重大技术创新。随着媒体津津乐道于 w - e b 服务领域先行者的故事和案例，商业界也开始注意w 西服务。自从w 曲服 务这一概念的提出至今，它一直吸引着众多软件业者、风险投资家、分析家和媒 体以及企业的想象力，各种标准不断发展，新的w e b 服务平台和开发环境不断推 出，积极参与其中的不仅有h p ，i b m ，m i c r o s o r ，o r a c l e 和s l l l l 这业界五巨头， 还有许多新进者。然而，迄今为止，这方面的研究仍以一些内部概念性的和低风 险的尝试为主。 近年来，面向服务的计算乜1 ( s o c ，s c i c e 硎e n t e dc 伽p l i t i n g ) 成为软件领域 最热门的研究内容之一，它的核心理念是在交互的软件成分之间构建松耦合的协 同软件体系。s o c 以w | e b 服务作为基本组成成分，并采用了一系列标准化的协议 进行交互。关于s o c 的研究涉及很多方面，其中一个重要问题就是w 曲服务组 合阁。服务组合描述的是，一个复杂的需求无法由单一w r e b 服务完成，而可以由 多个可用w 曲服务组合起来完成。 w 曲服务组合的目的在于当现实环境所需求的功能变得复杂，单一的w r e b 服 务所提供的功能无法满足使用者的需求时，必须借助w 曲服务的组合来建立新的 服务，提供更复杂的功能。w 曲服务组合主要涉及到两个方面的问题：服务合成 ( s y n t h e s i s ) ，组合服务的编制执行( o r c h e s 仃a t i o n ) 喳3 。本文工作集中于前者， 研究如何将给定的一组可用w 曲服务组合成为一个复合服务，以满足用户需求。 第2 页河南大学研究生硕士学位论文 目前包括工作流、p i 验算、p e t r i 网、智能计划、自动机等在内的诸多理论和 技术都应用于w | e b 服务的组合研究。由于p 鲥网具有异步和并发的特点，适合 于像w 曲服务这样的分布式软件系统，可将p 嘶网理论用于服务组合。目前已 经有一些基于p e t r i 网的服务组合的研究成果，但是许多研究要么是可以自动组 合，却不可重用；要么是可重用，却不能自动完成服务组合。w r e b 服务组合研究 的主要问题就是如何组合已有韵、自治韵w 如服务，高效灵活地构筑企业服务应 用。 1 2 研究现状 近年来，w 曲服务技术已从基础设施的构建与概念推广阶段向大规模商业应 用阶段快速发展。前者主要是在早期的研究基础上，通过制定基于x m l 的s o a p 、 w s d l 与u d d i 等标准化通信协议与数据描述方式解决了w e b 服务定义、接口描 述、服务查找以及松耦合异构环境下的远程调用与通信等基础问题；而后者主要 是解决在商业应用过程中所涉及的服务的重用3 与合成、安全、q o s 以及基于长 事务的服务管理与调度等更为复杂的应用问题。其中，如何重用已有的w 曲服务， 并通过自动化、可管理的方式进行合成来动态生成新的应用系统以满足企业的动 态需求，则成为工业界与学术界共同关注的问题，且已成为推动w - e b 服务技术不 断向前发展的技术动力和研究热点。 w 曲服务体系结构是面向对象分析与设计的一种合理发展，同时也是电子商 务解决方案中，面向体系结构、设计、实现与部署而采用的组件化的合理发展， 这两种方式在复杂的大型系统中经受住了考验。与面向对象系统一样，封装、消 息传递、动态绑定、服务描述和查询也是w r e b 服务中的基本概念，而且w 曲服 务另外的一个基本概念就是：所有东西都是服务，这些服务发布一个a p i 供网络 中的其他服务使用，并且封装了实现细节。w 曲服务的一个主要思想就是未来的 应用将由一组应用了网络的w 曲服务组合而成。 w 曲服务合成作为w 曲服务一项重要的增值功能，为服务的重用与自动化集成 提供了应用的基础。由于目前尚没有统一的定义，不同的研究人员分别从不同的 角度和侧重点对它进行了研究和定义： 文献【7 】从结构与技术角度强调，服务合成是将相对简单的服务合成为一个更 为复杂的服务的技术。 文献【8 】从动态过程的角度强调，服务合成是通过动态发现、集成，并按特定 河南大学研究生硕士学位论文第3 页 的顺序执行已存在的服务来创建新的客户服务，以满足客户需求的过程。 文献【9 】从工作流的角度强调，服务合成是根据一个明确的过程模型，将不同 企业提供的w 曲服务相互连接来实现商务协作的活动。 文献【1 0 】从企业功能的角度认为，w 曲服务合成是企业将来源于不同单位的 基本服务集成起来为客户提供一个增值服务的能力，除了共享企业间的业务过程、 管理需求并提供合成服务的安全性、可靠性与可扩展性外，还需要处理合成过程 中服务调用的顺序、服务间的数据流以及事务处理等。 文献【l l 】从服务合成计划的角度强调，服务合成是指对于给定的一些服务以及 需要达到的目标或任务，如何发现一个合成的服务来实现这一目标。因此，可以 认为w _ e b 服务是一个软件合成的问题，或是一个计划与计划执行的问题。 文献 1 2 】定义了p e t r i 网模型用于描述w e b 服务，并分析了服务的模拟、验证和 自动组合。然而，这样的模型描述的服务是无状态的，服务组合不可重用。 文献 1 3 】定义了顺序、并行、选择等6 种基本组合方式，其自动组合的主要思 想是，先由可用w e b 服务根据它们的交互关系，产生所有可能的组合网，然后在这 些p “网中找出能够到达对应目标的标识的一组组合。这种方法的复杂度取决于 p 嘶网的空间个数和可能的服务组合方式。而其他更多的工作是利用p 嘶网的性质 对这样的面向服务的软件系统进行分析和验证。 文献【1 4 】将w 曲服务的行为定义为一个p e t r i 网，同时给出了顺序、选择、循环 和并行等多个基本组合操作所对应的p 嘶网的表示方式。 文献【1 5 】定义规则将b p e l 4 w s 转化为面向服务的p 姐i 网，并利用这样的网模 型分析该w 曲服务组合的正确性。 文献【1 6 】建立了一个面向服务结构模型w s n e t 来描述w 曲服务，包括接口、通 信和互操作3 个层次，都采用了p e t r i 网来定义。每个层次包括两个通道，“e n q u e u e 接收数据，“d e q u e u e 接收服务软件的可靠性，能够使用p e t r i 网理论来分析系统， 该模型并不描述服务内部行为，而且其通信和互操作等服务协同都是人为预先定 义的，并不能自动化完成服务组合。 文献 1 7 】使用了有色p e t r i 网对服务组合系统行为进行验证。 不同于以上这些服务组合研究，本文定义了一个基于消息的p e t r i 网的w e b 服务模型。同以上方法相比较，该模型有两个特点： ( 1 ) 采用元消息机制，将其视为p 嘶网的资源来推动服务行为，充分考虑 了消息和行为的关系，不会出现选择服务的问题，可以更好地描述可用服务的并 第4 页河南大学研究生硕士学位论文 行调用，更加有利于自动服务组合。 ( 2 ) 服务组合可以重用。该模型支持复用，适用于构建复杂的软件应用系统， 具有较长的生命周期。 j 3w e b 服务的发展 w 曲服务从其他计算模式、应用的集成过程以及诸如电子数据交换、企业级 应用集成、分布式对象计算和i n t e n l e t 协议之类的标准发展而来，这里只介绍w 曲 服务最近的发展历史，特别是正式w - e b 服务标准的推出过程。由于信息技术应用 的复杂性且益提高，单个项目可用的人力和资金资源减少，以及对企业防火墙之 内和之外各个部分进行集成的要求不断提高，所以人们开始寻求更理想的解决办 法，结果就是w - e b 服务以网络为中心的计算具有开放标准和面向i m e m e t 应用的 特点，信息技术更广泛、深入的应用面临着种种挑战，w c b 服务的概念之所以能 够成熟，之所以能够为解决这些挑战提供一种全新的解决方案，以网络为中心的 计算趋势起到了关键性的作用。 从1 9 9 9 年后期到2 0 0 0 年，在a 五b a ，i b m 和m i c r o s o r 等厂商的推动下，有 三个作为w r e b 服务基础的标准：s q 谨( s i n l p l eo 巧e c t a c c e s sp r o t o c o l ，简单对象 访问协议) 、w s d l ( w 曲s e r v i c ed e s 嘶砸0 ni 釉舀】a g e ，w e b 服务描述语言) 、切) d i ( u i l i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e 珂a n di n t e 踊l t i o n ，通用描述、发现和集成) 。到 了2 0 0 1 年，各种标准不断得到改进和增强，主流厂商开始把w 曲服务技术推向 市场，包括开发工具、应用服务器和面向公众消费者的w r e b 服务。2 0 0 1 年3 月， i b m 向开发者公布t w e b s p h e r e 技术。伺1 月份，m i c r o s o 丘推出了h a i l s t 0 册( 现 称为n e tm ys e n ，i c e s ) 。2 0 0 1 年5 月，u d d i 公共注册中心( u d d ip u b l i cr - e 西g 时) 的第一个实现诞生，6 月推出了u d d i 第二版规范。同年1 月份，m m 推出了 w 曲s p h e r e 应用服务器第四版，o m c l e 推出了9 i 应用服务器，两者都支持w 曲服 务。2 0 0 1 年1 0 月，s 姐宣布了s u i lo i l e 计划，m i c r o s o f 宣布t n e t a l e n ss e r 、_ r i c e 的预览版本以及g 1 0 b a le v i l 和w 如s e r v i c e s 疵l l i t e 陬船。m i c r o s o n 的g l o 垤lw e bs e r 、r i c e s 删t e 孤鹏包含四个新规范：w s s e c 嘶锣，w s l i c e i l s e ， w s r 0 u 血g ，w s r e f i c 啪l 。这四个规范建立在现有标准基础上，面向安全与过程。 2 0 0 2 年w 曲服务领域的活动更是热闹非凡。4 月，三家激烈的技术竞争对手 m m 公司，微软公司和v e r i s i 口公司共同研究制定了确保w r c b 服务应用安全的 河南大学研究生硕士学位论文第5 页 w 曲服务安全标准“w e bs e r v i c c ss c c l l r 时( w s s e c 耐锣) ”。同年7 月，结构化信 息标准发展组织( ( o a s i s ) 的加盟企业成立了制定w s s e c 证够的技术委员会“w | e b s e n ，i c e ss e c i i r i 锣t e ：c h 面c a lc m 碰n i t 把e ( w s s e c u 五母t c ) 。1 1 月，o a s i s 提出了安 全声明标记语氤s 舢旺，s e c u i i 锣a s s e l t i o nm a r k u pi a 玎目埝g e ) ，使得w 曲服务在 安全性和互操作性上又前进了一步。 所有上面提到的标准和产品，以及许多未提到的标准和产品加在一起，推动 整个软件产业集结到w 曲服务的周围，促使新老厂商思考w e b 服务会对自己产 品的未来有哪些影响。许多厂商已经在自己的产品中提供对w 曲服务的支持，一 些厂商甚至调整了原有的方案，以求在w 曲服务领域占有一席之地。 在对w 曲服务进一步分析之前，有必要对w 曲服务理解中的误区进行解释。 这里列出其中主要四点： 误区一：w 曲服务提供了一套完整的e m 和b 2 b i 解决方案。虽然w 曲服务 彻底改变了传统的点到点集成方式，但是从本质上说，w 曲服务技术并不是e a i 和b 2 b i ，而是一种实现e a i 及b 2 b i 的方法。w 曲服务技术并不能消除对e m 和b 2 b i 中间件【1 8 墚构的需求和使用。 误区二：w 曲服务可以通过把服务动态组合在一起来创建应用，可以实现任 何模式的跏和b 2 b i ，即数据、用户界面、函数方法、面向过程的集成。对这 一代的w e b 服务来说，只能实现应用问的函数方法级的集成。 误区三：当前阶段，w 曲可以用于面向会话的集成和面向事务的集成。w r e b 服务本质上是非事务性的，提供基本的非基于对话( 1 1 0 n s e s s i o n - b a s e d ) 的“请求 响应 功能。另外，目前的w 曲服务标准并没有定义安全、操作管理、工作流、 商务规范、事务完整性以及其他元素。下一代的w 曲服务将会从技术上和功能上 都得到改进，提供用户界面封装、事务、服务上下文以及安全性。 误区四：可以在i n 钯m e t 上安全的使用w 曲服务。安全性是各公司决定是否 采用w 曲服务的主要因素之一。安全性也是此项技术最大的问题所在，包括了授 权、认证、数据保护和认可。然而正如上一问题中所言，现阶段的w 曲服务安全 标准，如数字签名等还都在研究中。 1 4 w e b 服务的分类 w 曲服务分成基础服务( i n 触s 岫l c n i r es e r v i c e s ) 、平台服务( p 1a _ t f o ms e i c e s ) 、 第6 页河南大学研究生硕士学位论文 注册服务( r e g i s n ys e n ，i c e s ) 、聚合服务( a g 舒e g a t i o ns e r v i c e s ) 、门户服务( p o r t 殂 s e n ，i c e s ) 、商务服务( b u s i i l e s ss e r 、，i c e s ) 【捌，类似于传统的电子商务财富链，但也 有例外，比如注册服务。w 曲服务的主要特点在于：w r e b 服务财富链中的大部 分功能转移到了网络上，以服务的形式提供。例如，在基础服务类别之中，资源 和配置管理之类的功能以服务的形式提供，使用这些功能的人按照“软件即服务” 概念通过订阅的方式付费，不再使用当前常用的一次性许可付费模式。 基础服务辅助管理和监视w 曲服务基础设施，支持安全和控制、资源和配置 方面的管理，支持可用性和可伸缩性、性能和故障处理方面的管理等等。在实时 报告和分析正在处理的事务方面，这些工具通常具有相当广泛的功能。例如， m f o n i l a t i 伽t e c l l i l o l o 西e s 公司开发了无线基础设施管理软件，为无线运营商和企 业i t 部门提供了一个管理其复杂的无线设备和应用的方案。矧c 朗砌公司也 是一个进入基础设施管理领域的例子。 平台服务提供开发和部署环境支持，这些开发和部署环境面向那些支持消息、 交互控制、请求处理等机制的w 曲服务。消息服务可能包括分析、转换、转发消 息的能力。交互控制面向业务级的操作，例如信封处理、消息合法性验证以及会 话管理。请求处理使得工作流程和集成后端系统成为可能。另外，平台服务的提 供者还可能在特定的领域开展商业性服务，包括：信息递送、事件监测、配置信 息提供、支付及需要人参与交互的协作服务，比如客户支持。在财富链的这一区 域，主要的w e b 服务提供者，例如b o w s 仃e e t ，h p ，i b m ，m i c r o s o r ，o m c l e 和 s 吼已经推出了多种产品。例如，i b m 把它的w - e b s p h e r e 应用服务器作为开发 w c b 服务的战略性平台并于2 0 0 2 年1 1 月份推出了5 o 版本。与此相对应，m i c s o r 也推出了各种n e t 服务器，包括b i z t a ms e n ，e r2 0 0 0 。 注册服务提供了公共的或私用的注册中心，用于注册、发布或搜索服务接口。 诸如u d d ib u s i n e s sr e 西s 仃y 之类的注册就属于这一服务类型。h p 和其他一些厂 商都已经在提供用来浏览和发布w - e b 服务的注册服务和相关软件产品。 服务提供者利用聚合服务和门户服务实现服务增值，即通过聚合第三方提供 的w 曲服务构造出复合式w 曲服务应用。另外，在财富链的这一区域，内容提 供者也可能以服务的形式提供内容或信息，这些内容或信息或者面向机器，或者 直接面向最终用户。 商务服务提供面向消费者或者商务的应用服务，其中包括m i c r o s o f t n e t a l e n 之类的应用，从更广义的角度来看，包括m i c r o s o j f i n e tm ys e i c e s 之类的 河南大学研究生硕士学位论文第7 页 产品。j 塞类应用服务经常是面向特定产业的垂直服务，也可能属于跨越多个产业 的职能性服务，例如客户关系管理、企业资源规划、供应链管理。 1 5 论文的主要工作 本文将w r e b 服务一项重要的增值功能w r e b 服务组合作为重点内容，对 w r e b 服务中的相关问题进行了研究，主要包括： 首先，基于p e t r i 网，讨论了目前几种用于w e b 服务组合的常见模型，提出 了一种基于消息的p 嘶网的w e b 服务模型。该模型采用元消息机制，将其视为 p 鲍j 网的资源来推动服务行为，充分考虑了消息和行为的关系，不会出现选择服 务的问题，可以更好地描述可用服务的并行调用，更加有利于自动服务组合。另 外，该模型还支持复用，适用于构建复杂的软件应用系统，具有较长的生命周期。 其次，在基于消息的p 啊网的w r e b 服务模型基础上，实现了服务的协同； 给出了服务自动组合规则，并证明了其有效性和完备性，从而保证了使用这种方 式进行服务组合的正确性。 最后，基于新模型，构建了w 曲服务组合系统，并通过一个实例直观描述了 服务组合系统的工作方式。 整个论文的章节结构安排如下： 第1 章是绪论，介绍研究现状，并引出论文的工作。 第2 章介绍w e b 服务组合和w e b 服务的模型，分析w e b 服务的实现机制。 第3 章介绍p e t r i 网理论，说明如何使用p e t r i 网构建w e b 服务组合。 第4 章介绍组合结构冲突的检测，提出了一种改进的w e b 服务组合的结构冲 突检查方法。 第5 章着重于p 确网和w e b 服务相结合的问题，提出了一种基于消息的p 嘶 网的w e b 服务模型，实现p 硎网理论在w e b 服务组合中的应用。 最后是结束语，归纳总结了全文工作，明确了后续研究目标。 第8 页河南大学研究生硕士学位论文 第2 章w 曲服务技术 w r e b 服务是一种新的开发基于w e b 的应用模式，尽管其思想早就存在，如电 子数据交换技术( e d i ，e l e 咖i l i cd a 土a1 1 1 _ t e r c h a i l g e ) ，然而，迄今为止，这方面的 研究仍以一些内部概念性的和低风险的尝试为主。 2 1 w e b 服务 目前w 曲应用还存在缺陷，必须使用比较复杂的办法( 如连接、框架等) 与 不同站点进行功能集成。然而，不同站点上的功能应用程序比较庞大，作为一个 单独的软件包存在，没有一个简单的办法将用户界面与功能分开。现有解决方案 包括：c o m d c o m 标准和c o 国a 标准，但这两个标准存在如下几个问题啪3 ： ( 1 ) 依赖于二进制通信：这种依赖性使这些现有标准很难在防火墙上使用， 防火墙可能会限制多数端口的二进制数据。即使将防火墙配置为允许在适当的端 口上访问，也经常会出现通信中断的情况。 ( 2 ) 难度较大：使用c o m 和c o m a 可以设计出一些组件，可以像处理 十几个客户那样处理数百个客户。不过，需要程序员具有丰富的经验。 ( 3 ) 平台或程序设计语言相关性：c o m 依赖于w i i l d o w s 平台，没有一个简 便方法可在其他操作系统( 如u i l i x 、l i i l _ 1 1 ) 【) 上创建和支持c o m 组件。虽然c o r b a 没有这个限制，但没有在非j a v a 语言中得到广泛应用。最终结果就是这两个标准 都是封闭式的。 ( 4 ) 复杂性：c o m 和c o r b a 都包括许多内置的服务，如事务、安全性和 加密。这些特性都增加了出现问题的可能性，增加了额外的开销，并且产生了不 兼容的可能性。目前，w 曲服务协议还没有为任何高级别的服务提供或指定a p i 。 ( 5 ) 缺乏数据表示的通用标准：在c o m 和c o l 氓a 解决方案中，主要集中 在跨边界的代码共享，但是却忽略了开发中的一个重要问题：用来共享结构化数 据的标准。引入订l 和s 心以后，从正面解决了数据类型的表示问题。 2 1 1 w e b 服务的基本概念 可扩展标记语言( e ) ( t e l l s i b l em a 如pl 柚舭g e ，v i i 。) 【2 1 】使得信息传输可以 河南大学研究生硕士学位论文第9 页 脱离平台和程序语言的限制，为网络上各种系统的通信提供了一个共同标准。 s o a p 协议为服务消息传递定义了简单的规则，并得到了各大系统软件商的支持。 这些都促进了w r e b 服务的应用。w - e b 服务具有在完全不同平台之间的互操作性， 在无所不在的网络上调用w - e b 服务的能力。w 曲服务的目的是通过使用w 曲标 准达到应用程序间的相互操作，从不同角度对w e b 服务的定义如下： ( 1 ) w 曲服务是自包含的、模块化的应用程序，可在网络( 通常为w 曲) 中被描述、发布、查找以及调用。 ( 2 ) w 曲服务是基于网络的、分布式的模块化组件，执行特定的任务，遵 守具体的技术规范，这些规范使得w e b 服务能与其他兼容的组件进行互操作。 ( 3 ) w r e b 服务是指企业发布的、完成特别商务需求的在线应用服务，其他 企业或应用软件能够通过h l t e m e t 访问并使用这项应用服务。 各个定义有一个共同点：w e b 服务是被封装成单个实体并发布到网络上的功 能集合体。简单来说，w 曲服务是一个u r l 资源，客户端可以通过编程方式请 求得到它的服务，而不需要知道所请求的服务是怎样实现的。有人认为，w 曲服 务与应用服务提供商有些相似，这些供应商按月出租自己的软件运行并允许用户 在i n t 啪e t 上使用它。虽然w 曲服务允许某些新的商业模式，但是这却不是所关 注的模式。w 曲服务是一种共享编程功能的方法，可以被看作用于w 曲的c o m ， 只不过基本技术有很大的区别。 一个完整的w 曲服务除了提供某种功能以外，还定义了明确的接口。通常， 接口描述w 曲服务的内容和访问格式，客户端根据一个w 曲服务的接口描述， 知道该w 曲服务是否包含所需的功能以及它的调用方法。一个w 曲服务能够和 其他w 曲服务集成，构成功能更强的新w 曲服务。开发人员可以通过调用远程 服务、本地服务或自己手工编写代码来创建一个新的w 曲服务。 2 1 2 w e b 服务的体系结构 w 曲服务的体系结构如图2 1 所示，基本架构由3 个参与者和3 个基本操作 构成。3 个参与者包括：服务提供者、服务请求者和服务代理；3 个基本操作包括： 发布( p u b l i s h ) 、查找( f - m d ) 和绑定( b i n d ) 【2 2 j 。 服务提供者将服务发布到服务代理的一个目录上，当服务请求者需要调用该 服务时，它首先利用服务代理提供的目录去搜索该服务，得到如何调用该服务的 信息，然后根据这些信息去调用服务提供者发布的服务。当服务请求者从服务代 第1 0 页河南大学研究生硕士学位论文 理得到调用所需服务的信息之后，通信是在服务请求者和提供者之间直接进行， 而无须经过服务代理。 w - e b 服务体系使用一系列标准和协议实现相关功能，如用w s d l 【2 3 1 ( w e b s e r v i c ed e s 瓯p t i o n1 a l l g u a g e ) 来描述服务，用u d d i ( u n i v 嘲ld 鹤嘶p t i o n ，d i s c o v e 搿， 缸删o n ) 例来发布、查找服务，而s o a p ( s i m 讲e 喇e c ta c c e s s 妒0 t o c 0 1 ) 【2 5 】贝0 用于执行服务调用。 图2 1w e b 服务体系结构 在w r e b 服务架构的各模块间以及模块内部，消息以x m l 格式传递，其原因 在于：以l 格式表示的消息易于阅读和理解，因为舭文档具有跨平台性和 松散耦合的结构特点。 从商务应用的角度看，从工作流到查询数据库，直到同贸易伙伴交换信息。 x m l 格式表示的消息封装了词汇表，可以同时在行业组织内部和外部使用，它还 有较好的弹性和可扩展性，允许使用附加信息1 2 1 1 。 图2 - 2 给出一个典型的w 曲服务调用流程，当客户端获得服务描述( w s d l ) 后，在调用w r e b 服务时，首先通过代理类将方法调用串行化并转化为s o a p 请求 消息，然后s o a p 消息通过各种网络协议传送至w e b 服务的服务端。服务端收到 s o a p 请求后，对s o a p 消息进行处理，从中取得调用参数，执行操作后将结果 重新序列化，并封装成s o a p 响应发送至客户端。客户端的代理类负责将服务端 处理后返回的s o a p 响应信息解析并返回给调用方法。 河南大学研究生硕士学位论文第1 1 页 w 曲服务客户 创建 代理类 主霉h 代理类程序ii 搜索w 曲服务 检索服务或发现 文档的连接 检索w s d l 文档 在h 却，邱等协议上 通过s o 印调用方法 u d d i 注册表 w 曲服务器 w s d l 文档 w e b 服务方法 w e b 服务方法 在h t t p ，邱等协议上 通过s o a p 检索结果 图2 屯w 曲服务的调用流程 2 1 3 w e b 服务的协议栈 一 w 曲服务方法 由图2 2 可以看出，w r e b 服务技术由一系列的协议和标准组成，包括底层的 网络传输协议( 如h t l l p 、f t p 与s m t p 等) 、消息的数据编码标准( 儿s c h 钮扭) 、 s o a p ( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp 曩d t o c o l ，简单对象访问协议) 、w s d l ( w 曲s e n r i c e d e s c r i p t i o nl a n g l l a g e ，w 幻服务描述语言) 和u d d i ( u m v e r s a ld e s 嘶p t i o n ， d i s c o v e 巧a n di n t e g r a t i o n 通用描述、发现和集成) 。 以上这些标准形成了w 曲服务的基础，其核心标准包括s q 心、w s d l 与 u d d i 等。w 曲服务技术栈如图2 3 所示。 可扩展标识语言x m l ( t h ee 舢e i l s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 是一种在所有服务 中表示资料和消息的统一的标准方式，s o a p 提供基于x i l 的信息交换协议和 请求服务。w s d l 是一种基于儿的语言，能够用来描述服务操作。u d d i 提 供一个发布和发现服务的注册中心。目前各种w r e b 应用开发平台，像 m i c r o s o r n e t ，i b mw 曲s p h e r e 等都对w 曲服务标准提供了不同程度的支持。 第12 页河南大学研究生硕士学位论文 w 嘶 二三至互二 ，s d l s o a p m h l f v r p e t c 图2 - 3w 曲服务协议和标准 1 s o a p 协议 简单对象访问协议s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t 0 c 0 1 ) 是w 曲服务的核 心协议，微软、i b m 和其他相关领域的专家在2 0 0 0 年完成了s o a p l 1 规范，目 前w 3 c 正在为s o a p l 2 工作。s o a p 是调用远程方法的一个x 1 l 标准，指定了 从一个过程发送基于x m l 的消息到另外一个过程的方式。s o a p 的出现使得基 于) ( 1 l 的远程方法调用得以真正实现。s o a p 协议是关于消息发送的，指定了 用于发送数据( 基于x m l 的) 的封装机制，规定了方法请求的格式和传递到消 息中的参数格式，以及指定消息的目的地和说明通过何种协议( 如h t t p 、f t p 等) 发送s o a p 消息的方法等附加信息。 s q 心标准明确规定了h t t p 协议并不是唯一能够发送s o a p 消息的传送方 法。s o a p 协议仅仅是消息的格式，可以通过任何所要求的通信系统发送它们。 使用简单的h t t p 协议可以不受阻拦地穿越现有的防火墙软件，并且几乎所有的 设备和系统都支持h t t p 协议。所以，目前h t t p 协议在s o a p 消息传递中应用 比较广泛。 s o a p 消息就像一个通用的世界语言，两个消息可以用不同的程序编写，并 且可以被不同的系统所理解。服务器端可以是一个j 2 e e 的w e b 服务，而客户端 可以是一个n e tw m d o w sf o n 粥应用程序。在服务