（计算机应用技术专业论文）在数字化校园中数据通讯系统的建立.pdf

沈阳理2 1 ：大学硕士学位论文 摘要 随着信息技术的飞速发展，信息应用系统在高校的教学科研管理各个方面得 到了广泛的应用，极大地促进了高校各项事业的蓬勃发展。然而当高校全力朝着 “数字化校园”的建设目标迈进时，高校现有应用系统的弊病也就暴露出来了。 我们知道在实际应用中我们经常需要用到其它系统中的数据，而原有分散系统之 间的数据往往没有很好的实现共享，这就形成了很多“信息孤岛 ，这些信息孤 岛使我们的大量有用数据失去了进一步利用的价值。因此实现不同部门之间的数 据通讯已是当前信息技术发展到现阶段需要迫切解决的问题之一。 w e bs e r v i c e s 是一项新兴的技术，具有跨平台、跨语言、简单、高效、可扩展 性等特点，适用于系统集成、数据共享等研究工作。本课题利用当前流行的w e b s e r v i c e s 技术，设计了数据通讯系统，介绍了实现系统所需的关键技术，并提出利 用w e bs e r v i c e s 技术建立共享数据中心，良好地解决了信息孤岛问题。文中着重 阐述了如何利用w 曲s e r v i c e s 实现数据通讯，提出了业务应用系统接入方式以及 共享数据库建设的整体设计方案。 由于采用了w e bs e r v i c e s 技术，使得数字化校园建设中的“信息孤岛”问题 得以解决，各个应用系统可以方便的互通信息，这样的开发方式，为数字化校园 中的应用系统开发提供了一种全新的模式。 关键词：w e bs e r v i c e s ；x m l ；数据共享；数据通讯 沈阳理jf = 大学硕士学位论文 a b s tr a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , t h ei n f o r m a t i o na p p l i c a t i o n s y s t e mw a se x t e n s i v e l ya p p l i e di nv a r i o u sk i n d so fe d u c a t i o n ，s t u d ya n ds c i e n t i f i c r e s e a r c hi nu n i v e r s i t i e s t h i sg r e a t l yp r o m o t e dt h ef a s tb l o o m i n go fe v e r yc a u s ei n u n i v e r s i t y h o w e v e r ，a m o n gb u i l d i n gu pd i 酏a lc a m p u ss y s t e m ，t h ec u r r e n ti n f o r m a t i o n s y s t e mi nu n i v e r s i t yh a ss h o w ni t so w ns h o r t c o m i n g s w en e e dt ou s ed a t ao fo t h e r a p p l i c a t i o ns y s t e m sf r e q u e n t l y , b u tm o s to ft h e s ed i s p e r s i v es y s t e m sc a l ln o ts h a r et h e i r d a t a 、i 虹le a c ho t h e r t h i sf o r m e dm a n yi n f o r m a t i o ni s o l a t e di s l a n d s t h e s ei n f o r m a t i o n i s o l a t e di s l a n d sm a d eo u rm a s s i v eu s e f u ld a t al o s e 也ef u r t h e ru s ev a l u e t h e r e f o r ei n t h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yd e v e l o p i n g ，s od a t ac o m m u n i c a t i o nh a sa l r e a d yb e c o m eo n e o ft h em o s tu r g e n tp r o b l e m so nt h ep r e s e n ts t a g e w e bs e r v i c e si sar i s i n gt e c h n o l o g yw i t ht h ea d v a n t a g eo fp l a t f o r m - i r r e l a t i v e ， l a n g u a g e i r r e l a t i v e ，s i m p l e ，e f f e c t i v e ，e a s yt ou p g r a d ea n ds oo i l i ti ss u i t a b l ei ns o m e r e s e a r c hf i e l d s ，s u c ha ss y s t e mi n t e g r a t i o n , d a t as h a r i n ge t c t h i st o p i cu s e sw e b s e r v i c e st e c h n o l o g yd e s i g n i n gt h ed a t ac o m m u n i c a t i o ns y s t e m t h ep a p e ri n t r o d u c e s t h ek e yt e c h n o l o g yw h i c ht h es y s t e mn e e d s ，a n dp r o p o s e st oc o n s t r u c td a t as h a r i n g c e n t e rw i t hw e bs e r v i c e st e c h n o l o g y a b o v ea l l ，t h ei n f o r m a t i o ni s o l a t e di s l a n d s p r o b l e mc a nb ew e l ls o l v e d t h i sp a p e rf o c u s e so nt h er e a l i z a t i o no fd a t as h a r i n gc e n t e r w i mw e bs e r v i c e st e c h n o l o g y , a n dp r o p o s e sa p p l i c a t i o ns y s t e mi n t e g r a t i o nm o d ea n d s h a r i n gd a t a b a s ec o n s t r u c t i o ns c h e m e b e c a u s eo fw e bs c r v i c e st h ea u t h o rr e s o l v e st h ep r o b l e mi n f o r m a t i o ni s o l a t e d i s l a n di nt h ec o n s t r u c t i o nd i g i t a lc a m p u ss y s t e m ；e a c hs y s t e mc a nc o m m u n i c a t ew i t h o t h e r sc o n v e n i e n t l y t h i sk i n do fd e v e l o pp a t t e r n ，p r o v i d eaw h o l en e w p a t t e r ni nt h e d e v e l o p m e n to fd i g i t a lc a m p u ss y s t e m k e yw o r d s ：w e bs e r v i c e ；x m l ；d a t as h a r i n g ；d a t ac o m r m m i c a t i o n 沈阳理工大学 硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本 人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出， 并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本 声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ：赵桷 e l期 ： 留年参月j 矿日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解沈阳理工大学有关保留、使用学位论文 的规定，即：沈阳理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学 位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳理工 大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：赵棉指导教师签名：力) 日期：开孑1 孑 日期：口矿弓彦 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 数字化校园概念的提出 “数字化校园”的历史要追溯到上个世纪。1 9 9 0 年由美国克莱蒙特大学教授 凯尼斯格林( k e n n e t hg r e e n ) 发起并主持的一项大型科研项目“信息化校园计划 ( t h e c a m p u s c o m m u n i c a t i n g p r o j e c t ) ，被认为是数字化校园概念的最早出现。1 9 9 8 年1 月3 1 日美国前副总统戈尔( a lg o r e ) 在美国加利福尼亚科学中心发表题为 数字地球叫1 世纪认识地球的方式( t h ed i g i t a le a r t h - u n d e r s t a n d i n go u rp l a n e t i nt h e2 1 s tc e n t u r y ) ) ) 的报告。在这个报告中，他最先提出了数字地球的概念，此 后，数字化概念被全世界普遍接受，并引申出了数字化城市、数字化校园、数字 化图书馆等各种概念。在实践的过程中，数字化校园的理念得到了逐步完善和扩 充。从广义上讲数字化校园是利用计算机技术、网络技术、通讯技术对学校与教 学、科研、管理和生活服务有关的所有信息资源进行整合和集成，以构成统一的 用户管理、统一的资源管理和统一的权限控制，使之在传统校园的基础上构建一 个数字空间，实现学校的教学、科研、管理、服务等活动的全部信息化，以共享 信息资源，提升传统校园的效率，扩展传统校园的功能，进一步达到提高教学质 量、科研水平和管理水平的目的。 1 2 数字化校园建设的发展现状及问题 我国共有1 0 0 0 多所高校，目前已有几十所院校建立了数字化校园，还有很大 一部分的高校正着手建设数字化校园。近年来，数字化校园发展迅速，为学校的 教学、科研和管理等工作提供了较好的资源共享、信息交流和协同工作。但是， 目前普遍面临着一系列的问题。首先，学校内部的各部门使用自己的管理系统， 存储该部门所需要的数据，没有统一的数据库，导致数据分散；其次，学校内应 用与应用之间的信息交换十分困难，大多数应用系统之间普遍缺乏标准化的数据 接口定义，因此不同的应用系统之间就彼此隔离；另外，合并后的高校和规模扩 i 沈阳理工大学硕士学位论文 大的高校普遍存在着教学资源分散、多校区办学的问题，这客观上也给学校的管 理带来了信息传递慢、准确性差、重复劳动多、工作强度大、办公效率不高等问 题，给教学和科研资源的互补和共享带来了许多不便。在数字化校园应用系统建 设的过程中，由于开发平台的不同，操作系统和实现语言的不同，各信息系统互 不兼容，通信困难，无法共享数据和流程，形成了许多“信息孤岛 。 1 3 解决方案 为了解决数字化校园建设中存在的问题，本文提出了一种基于w e b & 务的数字 化校园框架体系，并对该框架体系中遇到的核心问题作了一些初步的研究。 校园中的数据通讯尤为重要，就需要解决好数字化校园中各个应用系统之间 的数据同步统一的问题。本文讨论了在w e bs e r v i c e s 下实现数据通讯同步的问题。 为今后其他高校数字化校园的建设具有一定的借鉴作用。解决的方法是建立一个 高度集成的、高性能的共享数据中心，既能有效地把各应用系统集成在一起，通 过门户提供给学校各管理部门、各学院、各系、各专业的老师和学生相应的服务， 又能有效地共享教育资源、降低教育运行成本，提高教育资源使用率、提高教学 质量，还能有效地对大学、学院、系、专业及人、物、财、信息、成本、时间进 行管理。在校园内开发的各个数据库系统中，内容上是互补的，通过互换数据可 以节省开发资本和人力，避免重复建设，实现校园内各种信息系统的互通互连和 数据共享。 在数字化校园建设中，我们采用x m l 作为标准的信息表示格式，以x m l 和 w e bs e r v i c e s 标准技术进行数据通讯不但可以很好的解决现有的信息孤岛问题，实 现数据的高度共享，加强学校各部门之间以及与各校区间的信息流通，大大提高 学校的教学和办公效率，加快校园网门户网站的信息更新，提供更灵活的个人交 互和个性化信息发布；而且对学校的过去投资、现在投资、将来投资都能进行有 效地保护。 1 4 研究内容 本论文提出在数字化校园环境下实现数据通讯系统的建立是基于w e b 第l 苹绪论 s e r v i c e s 的。w e bs e r v i c e s 的主要目标是实现跨平台的可互操作性，是目前最有生命 力的跨平台技术。w e bs e r v i c e s 技术构建的应用程序可以跨越防火墙通信。如果系 统采用w e bs e r v i c e s ，把应用程序的逻辑和数据用标准的方法( 如w s d l ) “暴露” 出来，并在通讯中采用s o a p 技术，就可以克服目前分布式应用系统的局限，解决 了“信息孤岛 的问题。 解决问题的核心部分是共享数据中心的建立以及业务应用系统的接入。系统 建成后，各业务应用系统需共享的数据经过转换之后将实时的写入到共享数据中 心系统中作为全校的权威数据，业务系统则可以从共享数据中心中取得其所需的 具有相应读取权限的数据。这样就能解决“信息孤岛的问题，达到数据通讯的 同步。 1 5 论文结构 第l 章介绍了论文的背景，发展现状，存在问题以及解决的方案。 第2 章介绍了x m l 基本概念，w e bs e r v i c e s 的概念、基本技术及它的层次结 构。 第3 章介绍了安全加密技术，认证技术以及认证的实现机制问题。i ： 第4 章介绍了共享数据中心的整体架构，数据库的设计，数据标准化与同步 方式的研究以及业务系统的接入方式的分析与设计，最后介绍了系统的实现技术。 第5 章从具体实现的角度，基于实际需求提出了业务系统接入的上行模块和 下行模块，重点阐述了接入流程以及w e b 服务端口的建立。 结束语论文的总结以及展望。 沈阴理工大学硕士学藏论文 第2 章w e bs e r v ic e s 及其相关技术 近几年来，出现了基予分布式对象模型的应用分布技术来解决企业内部以及 企韭闻的数据共事问题。爱蘸主流的分布式对象模型有：j a v ar m i ( r e m o t em e t h o d i n v o c a t i o n ，远程方法调用) 、d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，分布式 维件对象模型) 和c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ，通用对象请 求代理结构) 等，这些技术作为比较成熟的体系，己备自占据了相当大的市场，但 三者都有自身无法克服的缺点，也爰是由于这些缺点阻碍了它们的更广泛应用。 j a v ar m i 的实现需要通信的两端都有j a v a 运行环境，这从根本上阻碍了它的推广。 传统上认为d c o m 和c o r b a 都是合理的服务器到服务器端的通信协议。但是， 二者对客户端到服务器端的通信都存在着明显的弱点尤其是客户机被散布在 i n t e m e t 上的时候。用d c g 黻和c o r b a 来创建跨平台、跨i n t e r n e t 、适应i n t e m e t 可伸缩性的应用时，存在蓍以下几个问题扭，： 1 平台相关 d c o m 和c o r b a 都是平台相关的。基于d c o m 和c o r b a 创建的应用系统 无法扩展到互联网上，它们要求联务客户端与系统提供的服务本身之闽必须进行 紧密耦合，即要求一个同类基本结构。这意味着在d c o m 的情况下，每台机器都 要运行予w i n d o w s 平台；在c o r b a 情况下，每螽机器耨要运行o r b ( 对象请 求代理) 。这样的系统往往十分脆弱：如果一端的执行机制发生变化，那么另一端 使会崩溃。 2 不易集成 要使得两个基于不同技术的系统协同工作，必须创建某种类型的桥，这是 种从一个系统消息格式中翻译消息的技术，这样另一个不同的系统就可以理解并 根据请求进行处理和响应。这些桥实际存在但是并不理想，因为困难在于要将所 有的d c o m 功能、数据结构类型等等映射到c o r b a ，反之亦然。 3 防火墙问题 作为互联网上的一种安全策略，防火墙一般会根据协议的端口号对来访的数 第2 章w e bs e r v i c e s 及其相关技术 据请求进行控制。d c o m 和c o r b a 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 ) 协议是基于 t c p i p 体系结构的，它们使用动态分配的端口号，而端口号的选择是随意的，这 样防火墙就会阻挡该协议的访问，使远程过程调用无法成功进行。解决这个问题 的一个办法是将防火墙配置为允许端口号在某个范围内的访问，然后将d c o m 或 i i o p 协议所需的端口号限制在这个范围之内，则客户的请求就可以成功地到达服 务器，但是这样做同时会带来安全性方面的问题。另一个方法是m i c r o s o f t 的c o m i n t e m e t 服务，但这项技术只用于m i c r o s o f t 的i n t e m e ti n f o r m a t i o ns e r v e r 和d c o m ， 也还不是一个完全的解决方案，仍然需要一种更一般的方式。解决这些问题的最 好办法是使用一种统一的格式来定义对象的接口标志、在网络上传输的格式等等。 w e bs e r v i c e s 是一种优秀的分布式计算技术，它的主要目标就是在现有的各种异构 平台的基础上构筑一个通用的与平台无关、语言无关的技术层，各种不同平台之 上的应用依靠这个技术层来实施彼此的连接和集成。w e bs e r v i c e s 的概念是使用一 个标准的输出接口来定义实现程序代码提供的功能，以便让外界可以通过这个标 准的输出接口来调用。w e bs e r v i c e s 在i n t e m e t 或者i n t r a n e t 上通过使用标准的x m l 协议和信息格式来展现商业应用服务。使用标准的x m l 协议使得w e bs e r v i c e s 平 台、语言和发布者能够互相独立。通过开放的i n t e m e t 标准：s o a p ( s i m p l eo b j 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 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 e ， w 曲服务描述语言) 和u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o nd i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ，统一 描述、发现和集成规范) ，w e bs e r v i c e s 消除了现有应用集成方案中存在的问题， 是解决异构数据共享问题的最佳解决方案。 目前，w e bs e r v i c e s 已经在全球启动了一拨i t 业的浪潮，无论是平台供应商、 解决方案供应商、技术供应商，还是服务提供商都纷纷在自己的平台、解决方案 以及服务中加入w e bs e r v i c e s 。以m i c r o s o f t 、m m 、o r a c l e 、h p 、b e a 、s a p 等为 首的计算机业巨头们无一例外地将自己的软件产品、解决方案全面支持w e b s e r v i c e s 。同时，他们共同成立了w s i o ( w e bs e r v i c e si n t e r o p e r a b i l i t yo r g a n i z a t i o n ) ， 致力推广w e bs e r v i c e s 的全面应用。 沈阳理。t ：大学硕士学位论文 2 1 可扩展的标记语言x m l 2 1 1 x m l 介绍 x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) ，是一种扩展性标识语言，提供了一种标记 内容的方式，可以添加关于数据用途的信息。x m l 是w 3 c 的一个开放标准，也 是目前全球范围内用于描述和交换数据的一种标准方式。在数字化校园的各个应 用中，由于各个子系统开发语言及数据格式不尽相同，在这些子系统中进行数据 交换，将涉及到大量的问题，不便于应用的集成。x m l 使得用户可以简单的在网 络上发送信息，并且保证在格式转换过程中不丢失任何信息。 x m l 近来逐渐成为因特网上数据表示和数据交换的新标准。x m l 的基本思 想是：用标记表示数据的意义，而不是像h t m l 仅仅用来规定数据的显示方式。 x m l 将内容和形式相分离具有很重要的意义：那些将数据以x m l 格式编码的w e b 服务和应用程序可以迅速地以一种简单、有效的格式提供这些数据信息，这些w e b 服务和应用程序之间也可以很容易地进行交互；并且可以通过x s l 等对同一数据 内容提供多种数据表示形式。x m l 突破了h t m l 的固定标记集合的约束，用户可 以根据需要定义任意一种标签来描述文档中的数据元素。 x m l 具有如下特点： 1 可扩展性 x m l 是设计标记语言的元语言，而不是h t m l 这样的只有一个固定标记集的 特定的标记语言。x m l 在两个意义上是可扩展的。首先，它允许开发者创建他们 自己的d t d ，有效地创建可被用于多种应用的“可扩展的标志集。其次，使用 几个附加的标准，用户可以对x m l 进行扩展，这些附加标准可以向核心的x m l 功能集增加样式、链接、和参照能力。作为一个核心标准，x m l 为可能产生的别 的标准提供了一个坚实的基础。 2 灵活性 与h t m l 相比，x m l 提供了一种结构化的数据表示方式，使得用户界面分离 于结构化数据。这样既可以只关心数据的逻辑结果，也可以通过样式表来格式化 数据的表现。甚至可以定义自己的个人样式表来显示各种不同的x m l 数据。 3 自描述性 第2 章w e bs e r v i c e s 及其相关技术 x 2 m l 文档通常包含一个文档类型声明，从而x m l 文档是自描述的，不仅人 能读懂x m l 文档，而且计算机也能处理。x m l 文档中的数据可以被任何能够对 x m l 数据进行解析的应用所提取、分析、处理，并按所需格式显示。这个特性的 存在，使计算机可以在没有人为干涉的情况下，理解数据的定义。 4 简明性 作为s g m l 的一个子集，它只有s g m l 的2 0 的复杂性，但具有s g m l 约 8 0 的功能。同完整的s g m l 相比，x m l 简单得多，易学、易用并容易实现。 此外，x m l 的诞生也吸收了人们多年来在w e b 上使用h t l v i l 的经验，正如 h t m l 开辟了一种计算机用户能浏览i n t e r a c t 文档的途径，x m l 将成为人们读和 写的世界语。所有这一切使x m l 成为数据表示的一个开放标准，这种数据表示独 立于机器平台、提供商和编程语言。它将为数据交换带来新的机遇。 2 1 2x m l 文档 x m l 文档是结构化的文档，它用标记表达文档结构。使用标记表达文档可以 正确地表达x i v i l 文档所具有的“结构 ，而且能正确地传达文档所标记的数据的 “含义”。一个格式正规的x m l 文档n ，由三部分组成： 1 一个可选的序言。 2 文档的主体，由一个或多个元素组成，其形式为层次树状结构。 3 可选的尾部，其内容包括注释、处理指令等。 每一个x m l 文件都包含了逻辑结构和实体结构。逻辑结构就像一个样本，告 诉您在这个文件中包含哪些元素与其顺序。而实体结构则包含文件中使用的实际 数据。 2 2w e bs e r v i c e s 2 。2 1w e bs e r vic e s 概述 w e bs e r v i c e 有两层含义： 一是指封装成单个实体并发布到网络上的功能集合体； 二是指功能集合体被调用后所提供的服务。 7 j 沈阳理工大学硕士学位论文 简单地讲，一个w e bs e r v i c e s 就是一个u r l 资源、一个组件，它能作为构建模 块来建立分布式应用程序或者用于商业程序的装配，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，这一点与传统的分 布式组件对象模型( d c o m ) 不同。w e bs e r v i c e s 所执行的功能可以是简单的请求， 如股票查询、邮政编码查询等，也可以是复杂的商业过程处理。调用w e bs e r v i c e s 类似于w e b 上的组件编程，开发人员通过调用w e b 应用编程接口，将w e bs e r v i c e s 集成进他们的应用程序中，就像调用本地服务一样。 2 2 2w e bs e r v i c e s 的特点 从外部的使用者的角度而言，w e bs e r v i c e s 是一种部署在w e b 上的对象组件， 它具备以下特征1 4 1 ： 1 完好的封装性。w e bs e r v i c e s 既然是一种部署在w e b 上的对象，自然具备对 象的良好封装性，对于使用者而言，他能且仅能看到该对象提供的功能列表。 2 松散的耦合性。这一特征也是源于对象组件技术，当一个w e bs e r v i c e s 的实 现发生变更的时候，调用者是不会感到这一点的，对于调用者来说，只要w e b s e r v i c e s 的调用接口不变，w e bs e r v i c e s 的实现做出任何变更对他们来说都是透明 的，甚至是当w e bs e r v i c e s 的实现平台从j 2 e e 迁移到了n e t 或者是相反的迁移 流程，用户都可以对此一无所知。 3 使用标准协议规范。作为w e bs e r v i c e s ，其所有公共的协约完全需要使用开 放的标准协议进行描述、传输和交换。这些标准协议具有完全免费的规范，以便 由任意方进行实现。 4 高度可集成能力。由于w e bs e r v i c e s 采取简单的、易理解的标准w e b 协议作 为组件界面描述和协同描述规范，完全屏蔽了不同软件平台的差异，无论是 c o r b a , d c o m 还是e j b 都可以通过这一种标准的协议进行互操作，实现了在当 前环境下最高的可集成性。 2 2 3w e bs e r v i c e s 的典型架构 开发、实现w e bs e r v i c e s 的工具和语言有很多种，但是w e bs e r v i c e s 的调用与 具体实现无关，只要通过h t t p 使用s o a p 协议就可以调用它，其构架如图2 1 第2 章w e bs e r v i c e s 及其相关技术 所示忙。 图2 1w e bs e r v i c e s 的典型架构 一般过程是，w e bs e r v i c e s 提供者使用合适的编辑语言和工具开发出w e b s e r v i c e s 并部署使用，用户根据w r e bs e r v i c e s 的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 ) 艮务描述文档中的信息生成一个s o a p 请求消息来调用这个w e b s e r v i c e s 。通常w e bs e r v i c e s 都是位于w e b 服务器后面，用户生成的s o a p 请求会 被嵌入在一个h t t pp o s t 请求中，发送到w e b 服务器，w e b 服务器再把这些请 求转发给w e bs e r v i c e s 请求处理器( r e q u e s th a n d l e r ) 。收到请求消息后，w e b s e r v i c e s 请求处理器就会解析收到的s o a p 请求，调用w e bs e r v i c e s ，然后再生成 相应的s o a p 响应消息。w ，e b 服务器得到s o a p 应答后，会再通过h t t p 应答的 方式把它送回到客户端。 2 2 4w e bs e r vic e s 模型 w e bs e r v i c e s 体系结构基于三种角色( 服务提供者、服务注册中心和服务请求者) 之间的交互。交互涉及发布、查找和绑定操作。这些角色和操作一起作用于w e b s e r v i c e s 构件：w e bs e r v i c e s 软件模块及其描述。服务提供者实现软件服务。为实 现特定任务提供w e b 服务接口并把它发布到服务请求者或服务注册中心。服务请 求者使用查找操作来从本地或服务注册中心检索服务描述，把参数发送给服务提 供者，然后使用服务描述与服务提供者进行绑定并调用w e b 服务实现或同它交互。 图2 2 展示了这些操作、提供这些操作的组件及它们之间的交互。 沈阳理工大学硕士学位论文 图2 2w e bs e r v i c e s 体系模璎 2 2 4 1w | e bs e r v i c e s 体系结构中的角色 w e b 服务体系结构中的角色包括如下： 1 服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) ：是服务的所有者，负责提供具体的服务。 2 月艮务请求者( s e r v i c er e q u e s t o r ) ：负责发现并调用服务，是一个要求满足特定 功能的业务对象。 3 服务注册中一t 二, ( s e r v i c er e g i s t r y ) ：这是可搜索的服务描述注册中心提供者在此 发布他们的服务描述。 2 2 4 2w e bs e r v i c e s 体系结构中的行为 对于利用w e bs e r v i c e s 的应用程序，必须发生以下三个行为：发布服务描述、 查询或者查找服务描述以及根据服务描述绑定或调用服务。这些行为可以单次或 反复出现。w e bs e r v i c e s 中包含的具体行为包括如下： 1 发布( p u b l i s h ) ：为了使服务可访问，需要发布服务描述以使服务请求者可以 查找它。发布服务描述的位置可以根据程序的要求而变化。 2 查找( f i n d ) ：在查找操作中，服务请求者直接检索服务描述或在服务注册中 心查询所要求的服务类型。 3 绑定( b i n d ) ：最后需要调用服务。在绑定操作中，服务请求者使用服务描述 中的绑定细节来定位、联系和调用服务，从而在调用时与服务进行交互。 2 2 5w e bs e r v i c e s 的协议结构 可以说，w e bs e r v i c e s 是建立可相互操作的分布式应用系统的新平台。w e b s e r v i c e s 包含有一整套的技术标准来规范程序之间如何实现互操作性。其中最为关 键的有s o a p ，w s d l 和u d d i 等。当然，w e b 服务的具体实现并不局限在这几种协 第2 章w | e bs e r v i c e s 及其相关技术 议和技术上，任何支持w e b 标准的系统都能支持w e b 服务。这些协议和技术的基本 层次结构”，如图2 3 所示。 ( 空) 待定 r o u t i n g ，r e l i a b i l i t ya n d待定 o t r a n s a c t i o n 主 c 巴 w s f lw b r k f l o w 昱 逻 n u d d i 服务发现和集成 高 o n - h c 誊 ：。 鼋 w s d l 服务描述 g 2 s o a p x m l 消息协议 5 。 o h m f p t s m t p 各种网络传输协议 图2 3 协议和技术的基本层次结构 其中，最下面一层是目前己经定义好的并且广泛使用的传输层和网络层的标 准：i p ，h t t p ，s m t p 等。中间四层是目前开发的w e bj 艮务的相关标准协议，包括服 务调用协议s o a p 、服务描述协议w s d l 和服务发现集成协议u d d l 以及服务工作 流描述语言w s f l 。最上面两层是更高层的待开发的关于路由、可靠性以及事务等 方面的协议。右边的垂直层是各个协议层的公用机制，这些机制一般由外部的正 交机制来完成。在构建w e b 服务时，并不一定要体系中的所有技术标准，一个简单 的应用可以只使用其中的w s d l ，s o a p 就可以架构一个符合规范的w e b ；s e r v i c e s 了。 2 2 6s o a p - w e bs e r vic e s 的消息传输方式 2 2 6 1s q 世简介 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 o l ，简单对象访问协议) 1 是一种基于x m l 的标准格式封装的沟通机制，用来在应用之间方便地以对象的形式交换数据。 s q 心完全继承了x m l 的开放性和描述可扩展性，为在一个松散的、分布的环境 中使用x m l 对等地交换结构化和类型化的信息提供了一个简单且轻量级的机制， 实际上规范化了w e b 服务的调用机制。s o a p 本身并不定义任何应用语义，在s o a p 协议下层的传输层协议既可以是现有h t t p , s m t 即o p 3 等，还可以是为一些应用 而专门设计的特殊的通信协议，可以达到和现有的网络通讯协议最大程度的兼容。 s o a p 包括四个部分：s o a p 封装( e n v e l o p ) ，它构造定义了一个整体的表示框架用 于描述消息中的内容是什么，是谁发送的，谁应当接受并处理它以及如何处理它 鎏堕墨三奎堂堡主兰堡笙塞 们；s o a p 编码规则( e n c o d i n gr u l e s ) ，定义了一个数据的编码机制，通过这样一个 编码机制来定义应用程序中需要使用的数据类型，并可用于交换由这些应用程序 定义的数据类型所衍生的实例；s o a pr p c 表示( p v cr e p r e s e n t a t i o n ) ，表示远程过 程调用和应答的协定：s o a p 绑定( b i n d i n g ) ，定义了一个使用底层传输协议来完成 在结点间交换s o a p 信封的约定。 虽然这四个部分都作为s o a p 的一部分一起描述，但这四部分在功能上是正 交的。 2 2 6 2s q 心消息格式 s o a p 消息是由一个强制的s o a pe n v e l o p e 、一个可选的s o a ph e a d e r 和一个 强制的s o a pb o d y 组成的x m l 文档徊，。 1 s o a pe n v e l o p ：是表示该消息的x m l 文档的顶级元素。该元素必须在s o a p 消息中出现，一般是根元素。 2 s o a ph e a d e r ：是能够被s o a p 消息传输路径中任意的s o a p 接收者结点处 理的s o a p 条目。是为了支持在松散的环境下在通信方之间尚未预先达成一致的 情况下，为s o a p 消息增加特性的通用机制。s o a p 定义了一些属性来用于指明谁 可以处理该特性以及它是可选的还是强制的。该元素可以在s o a p 消息中出现， 但并不是必须出现( 也就是说可以仅使用b o d y 元素完成一次s o a p 消息的信息描 述) 。如果出现，则该元素必须是s o a pe n v e l o p e 元素的第一个直接子元素。 3 s o a pb o d y ：是能够被s o a p 消息路径中的最终s o a p 结点处理的一组 s o a p 条目。b o d y 为该消息的最终接收者所想要得到的那些必须处理的信息提供 了一个容器。该元素必须在s o a p 消息中出现，同时必须是s o a pe n v e l o p e 元素 的一个直接子元素。若该消息中包含h e a d e r 元素，则b o d y 元素必须直接跟随 h e a d e r ，为h e a d e r 元素的相邻兄弟元素。若h e a d e r 不出现，则其必须是e n v e l o p e 的第一个直接子元素。此外，s o a p 定义了b o d y 的一个子元素f a u l t 用于报告错 误。图2 4 是一个s o a p 消息的典型结构。 第2 章w e bs e r v i c e s 及其相关技术 图2 4s o a p 消息格式 这是典型的一种x m l 描述，e n v e l o p e 为根元素，一个可选的h e a d e r 和一个 必须有的b o d y 为子元素。 2 2 6 3s ( ) a pf a u l t s o a pf a u l t 元素是用于在s o a p 消息中传输错误或状态信息的。如果s o a p 消息需要包含s o a pf a u l t 元素，则它必须作为b o d y 元素的一个直接子元素的形 式出现。同时在b o d y 元素内，它必须至多出现一次。s o a p 规范中为f a u l t 预定 义了四个子元素：强制出现的f a u l t c o d e 元素、强制出现的f a u l t s t r i n g 元素、f a u l t a c t o r 元素、d e t a i l 元素。 2 2 6 4s o a p 消息传输交换模式 s o a p 的传输无关性使得s o a p 消息可以方便地与任意的网络通信协议进行 绑定，如h m s m t p ，f t p 都是可能的绑定协议，为w e b 服务体系提供了一个 简单的、轻量级的网络数据交换机制，使大多数的w e b 服务开发者不必直接处理 这些底层的基础结构。在基于s o a p 消息的分布计算模型中，各网络节点( 担任服 务提供者或请求者的角色) 必须具备构造、解析s o a p 消息的能力和在网络上接受、 发送消息的能力。这些功能一般是由运行在w e b 应用服务器中的s o a p 服务器来 执行完成。基于s q 心消息和网络协议的w e b 服务架构的基础如图2 5 所示：， 沈阳理工大学硕士学位论文 服务响应 图2 5s o a p 消息传递架构 s o a p 架构解决如何将s o a p 消息从发送者处送到最终目的地的问题。主要包 括以下四个步骤： 1 服务请求者创建一个调用w 曲服务的s o a p 消息，该消息体中的x m l 文档 可以是一个s o a pr p c 请求或者是以文档为中心的消息。服务请求者将这个消息 加上服务提供者的网络地址提交给s o a p 基础结构，这个s o a p 客户程序再与底 层的网络协议( h t t p 等) 交互将s o a p 消息在网上送出。 2 基础网络结构将消息发到服务提供者的s o a p 服务器上，通过s o a p 服务器 将这个请求送到服务提供者的w e b 服务处。再根据需要把s o a p 消息进行转换成 特定编程语言中的对象。 3 此w e b 服务负责处理请求消息并形成一个响应，这个响应也是一个s o a p 消息。当在h t t p 上使用s o a p 时，h t t p 的同步特性很自然的实现了图中消息的 请求响应过程。 4 服务请求者收到了响应的消息，可能的话还可将这个s o a p 转换成目标语言 中的对象，然后提交给应用程序。 2 2 6 5s o a p 的可扩展性 s o a p 具有很强的可扩展性，允许s o a p 使用者对它进行扩展。s o a p 中的 h e a d 元素就是一种扩展s o a p 功能的工具，可以在s o a ph e a d e r 元素中加入一些 s o a p 消息处理过程中中间处理节点必要的信息( 而不是最终处理节点必须的) 来扩 第2 章w e bs e r v i c e s 及其相关技术 展s o a p 。 2 2 7w s d l - w e bs e r vic e s 描述语言 通过s o a p 规范