（计算机应用技术专业论文）基于与或图的web服务组合方法研究.pdf

ar e s e a r c h o fw e bs e r v l c e sc o m p o s i t i o n ba s e do nd o rg raphb a s e do na n d o rg r a d h m a jo r ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o n d i r e c t i o no fs t u d y ：c o m p u t e rn e t w o r k a p p l i c a t i o n s g r a d u a t es t u d e n t ：l u ox i a o j u a n s u p e r v i s o r ：p r o f q i n z h o u n i u c o l l e g eo fi n f o r m a t i o ns c i e n c ea n de n g i n e e r i n g g u i l i nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y 一一 s e p t e m b e r ，2 0 0 8t oa p r i l ，2 010 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的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。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。 学位论文作者( 签字) ： 签字日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解( 学校) 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借 阅。本人授权( 学校) 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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。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。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 本论文是否保密：是 衫 如需保密，保密期限为： 学位论文作者签名：字螗掮 签字日期：知加年乡月弓日 日 摘要 摘要 当前，随着w e b 服务技术及其相关标准的不断发展和完善，支撑w e b 服务 的企业级应用平台也不断成熟，越来越多的企业和商业组织参与到业务服务化的 行列中来，使得越来越多的稳定易用的w e b 服务在网络上共享。但是单个w e b 服务的功能非常有限，同时用户对服务的要求越来越高，他们希望能够定制、生 成满足自身需求的业务。因此，如何更加灵活、动态地把简单服务高效的组合以 得到满足客户需求的复杂服务，是当前研究的热点和难点。 目前的w e b 组合方法大多可以分为三个大类：( 1 ) 基于工作流的w e b 服务 组合方法；( 2 ) 基于人工智能规划的w e b 服务自动组合方法；( 3 ) 基于图搜索 的w e b 服务自动组合方法。它们虽然在解决w e b 服务组合问题方面都发挥了积 极的作用，但同时也存在如下问题：基于工作流的w e b 服务组合方法需要较多 的人工参与，自动化程度低，服务组合的效率不高；基于人工智能规划的w e b 服务自动组合方法，其方法复杂度较高，不易实现；基于图搜索的w e b 服务自 动组合方法，不仅搜索空间大，而且存在重复或循环搜索等问题。 本文围绕着w e b 服务自动组合展开研究。提出了一种基于与或图的w e b 服 务自动组合方法的总体框架w s c f o a g ，阐述了该框架包含的三个部分：领域 w e b 服务库的抽象与语义标注，w e b 服务组合方式的发现和构建，复合服务路径 的w s d l 语言还原描述。接着给出了与或图的定义及其相关性质的证明，在此 基础上，提出了一种基于与或图的w e b 服务组合算法( a w s c o a g ) ，该算法较 好的解决了w e b 服务组合方式的计算问题。其具体实现分为以下两个步聚：( 1 ) 与或图的构造。针对w e b 服务请求和相关领域w e b 服务库构造实时的与或图， 首先以w e b 服务请求输出对象集合为虚拟根结点的子节点，接着向下扩展以这 些子节点为输出对象的服务节点，然后再以这些服务节点的输入对象进行扩展， 在此过程中对已存在节点只添加相应边，以此反复逐层进行，最终得到针对用户 输出集的完备与或图。( 2 ) 与或图的搜索求解。将完备与或图中对用户请求没有 供献的服务节点进行剪裁，得到净化与或图；再将净化与或图进行归约获取符合 用户请求的w e b 服务集；最后通过合成路径算法将服务集进行排序，得到具有 时序逻辑的服务合成路径。与已有方法相比，该方法实现简单，搜索空间小，避 免了重复搜索和循环搜索。仿真实验表明，该方法时间复杂度较好，能够在大规 模的服务集中进行灵活、快速的服务组合。 关键词：与或图；w e b 服务；服务组合；归约算法 a b s t r a c t a bs t r a c t t o d a y w i t ht h ed e v e l o p m e n to fw e bs e r v i c et e c h n i q u ea n dr e l e v a n ts t a n d a r d ， t h ec o r p o r a t i o nl e v e la p p l i c a t i o np l a t f o r mt h a ts u p p o r t sw e bs e r v i c ei sb e c o m i n g ( c o n t i n u o u s l y ) m a t u r e m o r ea n dm o r ec o r p o r a t i o na n d c o m m e r c i a lo r g a n i z a t i o n s j o i ni nt h er a n g eo fb u s i n e s ss e r v i c e s ，s om o r es t a b l ea n ds i m p l ew e bs e r v i c e i s s h a r e di ni n t e r n e t b u ts i n g l ew e bs e r v i c e sf u n c t i o ni sv e r yl i m i t e d m o r e o v e r , c u s t o m e r sd e m a n d sb e c o m em o r ea n dm o r ec o m p l e x ，a n dt h e y ( e v e ni fh o p e ) c a l l f o rc u s t o m i z e ds e r v i c et h a tc a nf i tt h e i ro w ns p e c i a ld e m a n d s t h e r e f o r e ，i nr e c e n t y e a r s ，h o wt op r o v i d em o r ef l e x i b l ea n dd y n a m i cs e r v i c e st h a ts u c c e s s f u l l yc o m p o s e s i m p l es e r v i c e si na m o r ee f f e c t i v ew a yh a sb e c o m et h er e s e a r c h i n gf o c u s t h ec u r r e n tw e bc o m p o s i t em e t h o dc a nb ed i v i d e di n t ot h r e ec l a s s e s ：1 ，w e b c o m p o s i t em e t h o dw h i c hb a s e do nw o r k f l o w 2 ，w e bs e r v i c ea u t o c o m p o s i t em e t h o d b a s e do na ip l a n n i n g 3 ，w e bs e r v i c ea u t o c o m p o s i t em e t h o db a s e do ng r a p h i cs e a r c h a l t h o u g ht h e yh a v eb e e ne x e r t i n ga c t i v ee f f e c t si ns o l v i n gw e bs e r v i c ec o m p o s i t e p r o b l e m s ，t h e ys t i l lh a v es o m ew e a k n e s s e s f o re x a m p l e ，t h e c o u r s en e e d sm u c h l a b o rp a r t i c i p a t i o na n di n e f f i c i e n c ye x i s t si ng r a p hs e a r c h t h i sp a p e r ，sm a i nr e s e a r c hi s a b o u tt h ew e bs e r v i c e ，i tp u tf o r w a r dt h e f r a m e w o r ko fw e bs e r v i c ec o m p o s i t em e t h o dn a m e dw s c f o a gb a s e do na n d o r g r a p ha n d e l a b o r a t e st h r e ep a r t so ft h ef r a m e w o r k ：o n ep a r t i st h ea bs t r a c t d e s c r i p t i o no fd o m a i n d e p e n d e n tw e bs e r v i c el i b r a r y a n ds e m a n t i ca n n o t a t i o n ； a n o t h e rp a r ti st h ed e t e c ta n db u i l d i n go ft h ew e bc o m p o s i t ep a t h ，t h et h i r dp a r ti s a b o u tw s d ll a n g u a g er e s t o r ed e s c r i p t i o no fc o m p o s i t es e r v i c ep a t h o nt h eb a s i s l i s t e da b o v e ，w ep u tf o r w a r dan e ww e bs e r v i c ec o m p o s i t ea r i t h m e t i cb a s e d o n a n d o rg r a p h ( a w s c - o a g ) ，i ts o l v e st h eq u e s t i o no fc a l c u l a t i o na b o u tw e bs e r v i c e c o m p o s i t ep a t h i ti n c l u d e st w os t e p s ：1 ，b u i l da n d o rg r a p h ：b u i l dt h ea n d o rg r a p h a i m i n gt ow e bs e r v i c er e q u i r e s a n dr e l a t e dw e bs e r v i c el i b r a r i e s f i r s t ，t a k et h e o u t p u to b j e c t ss e to fw e bs e r v i c er e q u e s t sa st h ev i r t u a lr o o tn o d e sc h i l dn o d e s ，a n d t h e ne x t e n dd o w nt ot h ec h i l dn o d eo b je c ta st h eo u t p u ts e r v i c en o d e ，a n dt h e nt ot h e s e r v i c en o d et oe x t e n dt h ei n p u to b je c t d u r i n gt h i sp r o c e s st h a th a v eb e e nj u s ta d d t h ec o r r e s p o n d i n ge d g en o d ee x i s t s ，r e p e a tt h i sp r o c e s sf r o ml a y e rt ol a y e r ，f i n a l l y g e tac o m p l e t ea n d o rd i a g r a mf o ru s e r s o u t p u ts e t 2 ，r e t r i e v ea n df i n dt h es o l u t i o n v i aa n d o rm a p ：c u tt h es e r v i c en o d e st h a tp r o v i d en ou s e f u l n e s st ou s e r s r e q u e s t t i a b s t r a c t a n dt h en o d e sr e l e v e n te d g st og e tas i m p l i f i e da n d o rm a p ；t h e ns i m p l i f i e da n d o r g r a p hc a nb er e d u c e dt oo b t a i nc o n s i s t e n ts e to fu s e rr e q u e s t sf o rw e bs e r v i c e s ； f i n a l l y , b yu s i n gs y n t h e s i sp a t ha l g o r i t h mt oo r d e rt h ea b o v es e r v i c es e t ，w ec a ng e t t h eo r d e r e ds e r v i c es y n t h e s i sp a t hf e a t u r e st i m i n gl o g i c c o m p a r e dw i t he x i s t i n g m e t h o d s ，t h i sm e t h o di ss i m p l ea n d w i t hs m a l l e rs e a r c hs p a c e ，i ta l s oa v o i d s d u p l i c a t i o no fs e a r c h i n gw i t h i nt h ec y c l es e q u e n c e s s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h e t i m ec o m p l e x i t yi sl o w e r e d ，w h i c hm e a n si ti sa b l et of o c u so nf l e x i b l e ，f a s ts e r v i c e p o r t f o l i oo fl a r g e s c a l es e r v i c e s k e yw o r d s ：a n d o rg r a p h ；w e bs e r v i c e ；s e r v i c ec o m p o s i t i o n ；r e d u c t i o na r i t h m e t i c i i i 目录 目录 摘要：i a b s t r a c t i i 目录i 、，r 第1 章绪论一1 1 1 研究背景1 1 2 研究意义1 1 3 研究内容2 1 4 论文结构3 第2 章w e b 服务与w e b 组合相关理论及技术基础4 2 1w e b 服务4 2 1 1w e b 服务定义及特点4 2 1 2w e b 服务的基本体系结构5 2 1 3w e b 服务技术协议栈7 2 2 语义w e b 服务8 2 2 1 语义w e b 概述8 2 2 2 语义w e b 服务概述9 2 3w e b 服务组合1 l 2 3 1w e b 服务组合的定义1 l 2 3 2w e b 服务组合的目的及要解决的问题1 2 2 3 3w e b 服务组合的相关研究现状1 2 2 4 本章小结一1 6 第3 章基于与或图的w e b 服务自动组合1 8 3 ia w s c o a g 的主要思想和框架1 8 3 1 1a w s c o a g 方法的主要思想1 8 3 1 2 总体框架19 3 2 服务组合问题的形式化描述2 l 3 3 与或图的相关定义及其构造算法2 2 3 3 1 与或图的相关定义和性质2 2 3 3 2 与或图的构造算法2 5 目录 3 4 与或图的相关性质及其求解算法2 7 3 4 1 与或图的裁剪2 7 3 4 2 与或图的归约2 9 3 4 3 合成路径一3 2 3 5 本章小结3 4 第4 章实验仿真及结果分析3 5 4 1 测试环境3 5 4 2 测试平台软件实现技术3 5 4 2 1 测试数据的生成方式3 5 4 2 2 测试软件平台的框架结构及其关键技术的实现3 5 4 3 测试结果及分析3 8 4 3 1 具有相同数量i o 总数不同服务总数的仿真实验一3 8 4 3 2 相同服务总数不同i o 总数的仿真实验4 0 4 3 3 相同比例的服务总数与1 0 总数的仿真实验4 2 4 3 4 不同比值的等比例服务总数与i o 总数的仿真实验4 3 4 4 本章小结4 3 第5 章总结与展望4 5 5 1 全文工作总结4 5 5 2 工作展望4 6 致谢4 7 参考文献。4 8 个人简历。5 l v 第1 章绪论 1 1 研究背景 第l 章绪论 随着互联网技术的不断发展，越来越多的企业将其业务转移到互联网上来， 而且这些业务之间的相互集成也正在快速的发展，但是由于其使用的开发平台不 同、使用的编程语言不同等因素导致了这些业务之间无法相互沟通和合作，这对 业务进行互操作和集成造成了很大的障碍。现有的网络体系结构中多种网络和多 种技术共存的弊端日益明显，因此多种网络的互通与融合已成为当今网络发展的 大趋势。 人们试图利用分布式结构系统来解决业务在异构平台上交互操作的障碍，但 大多数这类系统在企业范围内的部署上就有很大的缺陷，更不用说在更广泛的范 围进行应用。在这种情况下，业界提出了s o a i lj ( 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 ， 面向服务的体系架构) ，而w e b 服务是其一种极具优势的支撑技术。 现有的w e b 服务使用一系列的基于x m l 2 】语言的协议，有效地实现了异构 环境下的跨平台软件之间的交互，如w s d l 3 j ( 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 e b 服务描述语言) 、u d d i 4 ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r y , a n di n t e g r a t i o n ， 统一描述发现集成) 、s o a p 5 】( 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) 等，这些都是用于实现w e b 描述、发布、查找和调用的基础。由于w e b 服 务各项标准对应用所使用的操作系统和编程语言都没有同一性的要求，因此应用 程序可以使用连接到i n t e r n e t 的任何类型设备所提供的w e b 服务。 w e b 服务的主要目标就是提供一个与平台、语言无关的技术，使得各种异构 平台上的应用程序能依靠这个技术来实现彼此的连接和集成。传统的w e b 应用 技术，解决的是人如何使用w e b 应用所提供的服务，而w e b 服务要解决的是如 何使计算机系统自动使用由w e b 应用所提供的服务。由此可见，w e b 服务在企 业应用的集成方面具有很大的优势。 1 2 研究意义 随着互联网的发展，w e b 服务受到越来越多人的关注。高度的互操作，跨平 台和松耦合等特点使其受到广泛应用。w e b 服务的接口是采用中立的方式进行定 义的，独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，这使得在该类型系统 中构建的各种服务之间可以建立一个统一和通用的交互方式。 随着w e b 服务技术的不断发展和其相关标准的不断完善，以及支撑w e b 服 l 第1 章绪论 务的企业级应用平台的不断成熟，越来越多的企业和商业组织参与到业务服务化 的行列中来，越来越多的稳定易用的w e b 服务在网络上共享。但网络中单个w e b 服务的功能非常有限，而用户对服务的要求越来越高，甚至希望能够定制满足自 身需求的业务。因此，如何灵活、动态地把简单的服务进行高效组合以得到满足 客户需求的复杂服务是当前研究的热点和难点。 如何将可以共享的w e b 服务进行有机合成，得到大粒度并具有执行时序逻 辑的组合服务【6 】，已经成为当前具有广阔应用前景的研究方向。目前w e b 服务 组合问题引起了多个领域专家的广泛关注，很多学者从自身研究领域出发，提出 了不同的w e b 服务组合方法。这些方法基本可以分为三个大类：( 1 ) 基于工作 流的w e b 服务组合方法【1 0 】【1 1 】【1 3 1 ；( 2 ) 基于人工智能规划的w e b 服务自动组合 方法 3 7 3 8 1 ；( 3 ) 基于图搜索的w e b 服务自动组合方法【4 1 】【4 2 】【4 3 1 。 这些方法的具体研究内容将在第二章进行详细讨论，它们虽然在解决w e b 服务组合问题方面都发挥了积极的作用，但同时也存在一些问题【l6 】： 1 ) 基于工作流的服务组合方法需要大量的人工参与，无法处理灵活多变的 业务流程。 2 ) 基于人工智能理论的自动服务组合方法虽然人工干预较少，但该方法的 复杂度较高，实现较为困难。 3 ) 现有基于图搜索的服务自动组合方法往往存在搜索空间大，重复节点多， 无法解决循环搜索等问题。 综上所述，尽管目前在这方面已经开展了很多工作，也取得了很多相关成果， 但同时也有所欠缺。w e b 服务组合远非一个简单的问题，本文就解决这个问题进 行一次有意义的尝试。 1 3 研究内容 本文所做的研究工作包括： 1 ) 首先介绍了w e b 服务与w e b 服务组合的研究现状，然后比较全面地介绍 了w e b 服务体系结构、语义w e b 服务、w e b 服务组合的相关技术。 2 ) 提出了一种基于与或图的w e b 服务自动组合方法的总体框架w s c f o a g ( w e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o nf r a m eb a s e do no r a n dg r a p h ) ，阐述了该框架包含的 三个部分：领域w e b 服务库的抽象与语义标注；w e b 服务自动组合模块；复合 服务路径的w s d l 语言还原描述。 3 ) 针对w s c f o a g 框架中的核心模块w e b 服务组合模块，在给出与或图 的相关定义，和相关性质证明的基础上，本文提出了一种基于与或图的w e b 服 务组合方法( a w s c o a g ，a u t o m a t i cw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o nb a s e do no r a n d 2 第l 章绪论 g r a p h ) ，该方法较好的解决了w e b 服务组合方式的计算问题。其具体实现分为 以下两个步聚： 与或图的构造：针对w e b 服务请求和相关领域w e b 服务库构造实时的与 或图，首先以w e b 服务请求输出对象集合为虚拟根结点的子节点，接着向下扩 展以这些子节点为输出对象的服务节点，然后再以这些服务节点的输入对象进行 扩展，在此过程中对已存在节点只添加相应边，以此反复逐层进行，最终得到针 对用户输出集的完备与或图。 与或图的搜索求解：将完备与或图中对用户请求没有贡献的服务节点进行 剪裁，得到净化与或图；再将净化与或图进行归约获取符合用户请求的w e b 服 务集；最后通过合成路径算法将得到的服务集进行排序，得到具有时序逻辑的服 务合成路径。 与已有方法相比，该方法实现简单，搜索空间小，避免了重复搜索和循环序 搜索。 4 ) 为验证a w s c o a g 方法的可行性和有效性，文中通过实例说明了该方 法的执行过程，并通过仿真实验对该方法进行了分析和评价，仿真实验表明，该 方法时间复杂度较好，能够在大规模的服务集中进行灵活、快速的自动服务组合。 1 4 论文结构 论文分为五个章节： 第1 章为绪论，阐述本文的研究背景，对w e b 服务自动组合的研究意义进 行了分析和总结，并概括了本文的主要研究内容。 第2 章为技术基础，对本文所涉及的相关技术理论和技术基础进行了阐述， 主要对w e b 服务、语义w e b 服务和w e b 服务自动组合的相关理论和技术做了详 细的论述。 第3 章针对w e b 服务自动组合问题，在给出一个服务组合的基本思想和整 体框架w s c f o a g 的基础上着重说明了基于与或图的w e b 服务自动组合方法 a w s c o a g 的具体实现，给出了与或图的相关定义，及相关性质证明，在此基 础上，提出了与或图的构造算法和搜索算法，同时进行了实例分析。这一章是整 个文章的核心章节。 第4 章通过仿真实验验证基于与或图的w e b 服务自动组合方法的有效性和 执行效率，对其在不同服务规模下组合成功率和组合效率进行了实验验证并作出 了相应的分析。 第5 章对全文工作进行了总结，概述了论文工作的主要贡献，并对未来进一 步的研究做出了规划。 3 第2 章w e b 服务与w e b 组合相关理论及技术基础 第2 章w e b 服务与w e b 组合相关理论及技术基础 w e b 服务定义了一种在互联网应用方面共享数据和功能的有效手段，较好地 解决了异构系统之间的互操作、集成和协作等问题。 2 1w 曲服务 随着互联网的高速发展，w e b 服务成为了一个热门技术，业界各个开发商都 在自己解决方案中加入了大量的w e b 服务技术。在w e b 服务以前，处于不同平 台，使用不同对象技术的c o r b a 、d c o m 、e j b 构架都不能够去除平台和实现 的差异，因而相互之间的互操作性很差。而w e b 服务标准的出现解决了这个问 题。具有良好的互操作性是w e b 服务的优势，它可以使某个平台上用一种语言 编写的应用程序被另一个完全不同的平台上以完全不同的语言编写的应用程序 调用。 w e b 服务的技术基础是已被业界广泛接受和使用的开放标准( h t t p 和 x m l ) ，它采用的x m ls c h e m a 、s o a p 5 1 、w s d l 3 1 和u d d i 4 】等基础协议都完全 基于x m l 这个新一代的i n t e r n e t 基础技术。可以说w e b 服务的所有技术协议都 遵循着一个共同的原则：继承原来被广泛接受的技术而不是创造一个新的体系， 因此w e b 服务能在短时问内被广泛地接受，并成为下一代互联网分布式计算的 基本组成单元。 2 1 1w e b 服务定义及特点 可以从两个方面来对w e b 服务进行定义：从技术方面讲，w e b 服务是种 通过一组标准的w e b 协议提供服务的面向服务架构技术，这使得应用程序之间 能以与平台和编程语言无关的方式进行交互。从功能角度来讲，w e b 服务是一种 新型的w e b 应用程序，具有自我包含、自我描述、独立性以及模块化的特点， 能够在w e b 上被描述、发布、查找和调用。 w 3 cw e bs e r v i c e sa r c h i t e c t u r e 小组对w e b 服务的定义是【2 0 】：“w e b 服务是 由u r l 标识的软件应用程序，其接口和绑定可以通过x m l 构件进行定义、描 述和发现，w e b 服务支持通过基于因特网的协议使用基于x m l 的消息与其他件 应用程序直接交互。” 与传统e j b 、c o r b a 、d c o m 等技术相比，w e b 服务技术具有以下特点： 1 ) 完好封装性。w e b 服务实际上是对应用程序的一些功能提供接口，从而 4 第2 章w e b 服务与w e b 组合相关理论及技术基础 让其他程序通过w e b 服务访问这些功能。 2 ) 松散耦合性。采用w e b 服务技术后，使用者只用在运行的时候动态的获 取w e b 服务地址，进行绑定和调用服务。只要服务调用的界面不变，使用者对 w e b 服务实现的任何变更都是未知的。这种松散耦合的关系提高了w e b 服务系 统的灵活性和可扩展性。 3 ) 规范性。这个性质主要体现在两个方面：第一使用协约的规范性，w e b 服务使用标准的描述语言来描述，并且将描述文档通过u d d i 协议存储在私有或 公共注册库里面，使用服务质量( q o s ) 保障机制区分功能相同的服务，此外在 整个过程还有安全机制的保障，这些都具有同样的规范性，以使得整个系统是协 调和完善的。第二，标准协议使用规范性，w e b 服务的所有公共的协约都使用开 放的标准协议进行描述、传输和交换。 4 ) 简单性。w e b 服务所采用的描述语言w s d l 、通信协议s o a p 、服务发 现集成协议u d d i 等都是基于x m l 的协议，它们的设计原则中最重要的一点就 是力求简单，因而w e b 服务的相关技术都易于用户理解，并且开发者可以利用 来自i b m 和微软等供应商提供的免费工具箱快速的创建和部署w e b 服务。这种 简单性使得w e b 服务比传统的实现技术更加简单高效，更便于开发者设计、开 发、集成和维护业务系统。 5 ) 高度可集成性。w e b 服务所采用的服务界面和协议描述的规范协议都是 基于x m l 标准，这使得其可以完全屏蔽不同平台的差异，任何设备，只要支持 这些技术就都可以集成和访问这些服务。并且使用这些协议也能够高度地集成用 c o r b a 、d o c m 、e j b 等不同技术实现的组件。 6 ) 开放性和行业支持。w e b 服务建立了基于x m l 的协议族和技术规范， 得到业界的广泛支持。大型软件公司如i b m 、微软、h p 等都提供让开发者能快 速创建和部署w e b 服务的免费工具。 2 1 2w e b 服务的基本体系结构 w e b 服务主要采用的是s o a 面向服务的体系结构，通过w e b 服务提供者、 w e b 服务请求者、w e b 服务注册中心三种角色之问的发布、发现、绑定三个基本 操作所构建。 5 第2 章w e b 服务与w 曲组合相关理论及技术基础 图2 1w e b 服务的体系结构 如图2 1 所示，w e b 服务体系结构中共有三种角色【2 0 】： 1 ) 服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) ，在一个应用服务器上创建一个w e b 服务， 并通过w s d l 描述服务和接口信息，将其发布到服务注册中心。 2 ) 服务请求者( s e r v i c er e q u e s t e r ) ，使用本地查找或服务注册中心检索服 务的方式来获得所需要的w e b 服务信息，然后与服务提供者提供的服务进行绑 定，在运行过程中调用服务，期间与服务提供者通过s o a p 协议进行交互。 3 ) 服务注册中心( s e r v i c er e g i s t r y ) ，在这上有一个运行的u d d i 注册器， 包含储存服务描述信息的信息库。服务提供者通过注册器在此发布( p u b l i s h ) 他 们的服务及其它格外的信息( 如地址，联系方式以及服务的技术细节等) ，服务 请求者信息库中查找( f i n d ) 服务，并获取服务的绑定( b i n d ) 信息。可以说这 是服务发布者和服务请求者的一个信息交互平台。 要利用w e b 服务的应用程序，必须在w e b 服务体系结构中的三种角色之间 发生以下三个操作：发布服务描述、查找服务描述和根据服务描述绑定或调用服 务。这些操作具体描述如下： 1 ) 发布( p u b l i s h ) ：为了使服务请求者可以发现和调用服务，服务提供者必 须要发布服务描述。 2 ) 查找( f i n d ) ：查找操作可能发生在两个阶段：在设计阶段，服务请求者 检索服务的接口描述以便于程序开发；在运行阶段，服务请求者检索服务的绑定 和位置描述以方便之后的绑定和调用操作。 3 ) 绑定( b i n d ) ：查询找到所需的服务描述之后，服务请求者需要通过绑定 操作来调用服务。在绑定的操作过程中，服务请求者利用查找到的绑定细节来联 系、定位和调用服务。 6 第2 章w e b 服务与w e b 组合相关理论及技术基础 2 1 3w e b 服务技术协议栈 w e b 服务的技术协议栈描述了w e b 服务的结构，与其它的协议栈相似，栈 中的协议是一层层垒起来的，下层为上层提供服务，上层是建立在下层的基础之 上，可调用下层完成本层的功能。 栈中的一系列标准和协议都是为了实现w e b 服务的相关功能，使其成为一 个完整可实现的技术。如图2 2 所示：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 ，可扩 展标记语言) 是w e b 服务各种协议的基础；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) 主要用于在服务提供者和服务请求者之间传送各种请求和应 答数据；服务提供者使用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 e b 服务 描述语言) 语言对自己的w e b 服务进行描述，以提供给潜在的服务请求者使用； u d d i ( u n i v e r s a l d e s c r i p t i o n ，d i s c o v e ra n di n t e g r a t i o n ，统一描述发现和集成) ， u d d i 是服务提供者和请求者的交流中心，服务提供者将自己的服务注册到 u d d i 服务器中，服务请求者在服务器中查询所需的服务；w s b p e l ( b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e s ，w e b 服务的业务流程执 行语言) 将多个w e b 服务组装成完整的业务流程。 图2 2 所示是一个概念性的w e b 服务技术协议栈。该协议栈有五个关键层： 服务传输层( t r a n s p o r t ) 、服务消息层( m e s s a g i n g ) 、服务描述层( d e s c r i p t i o n ) 、 服务发布和发现层( d i s c o v e r y ) 和过程层( p r o c e s s e s ) 。 过程层 w s b p e l ( 协同组合) 服务发布和发现层 u d d i ( 杏洵，发布) 田 安 服务描述层 w s d l 服 全 管 ( 语法，语义，描述) 务保 理 质密 目 服务消息层 s o a p 里 ( 文件交换远程调用) h t t p f t p 服务传输层 s m t p 图2 2w e b 服务协议栈 1 ) 服务传输层( t r a n s p o r t ) 。这一组规范定义了在w e b 服务之间传送原始 数据的核心通信机制，主要是由现有网络协议组成，其中包括h t t p ，s m t p 和 f t p 等等，这一系列的协议帮助应用程序实现了对网络中w e b 服务的访问。 2 ) 服务消息层( m e s s a g i n g ) ，这一层的协议定义了消息的格式，实现了w e b 服务之间的交互。在这一层里几乎全部是以s o a p 为协议的。在分布式、非集中 7 第2 章w e b 服务与w e b 组合相关理论及技术基础 环境中，s o a p 以x m l 形式提供了一个轻量级的交换信息的机制。它是独立于 编程语言、对象模型、操作系统和平台的，在i n t e m e t 上发送消息和进行远程过 程调用的标准。 3 ) 服务描述层( d e s c r i p t i o n ) 该层协议主要采用服务接口的方式来对w e b 服务的功能、操作数据类型和绑定信息进行描述，将w e b 服务进行封装，这一 层主要使用w s d l 作为信息描述语言。 4 ) 服务发布和发现层( d i s c o v e r y ) 此层的协议用于发布和查找w e b 服务， 它使w e b 服务的使用范围得到了进一步的扩展。通过由这层提供的发布功能， 服务提供者可以把服务描述存储在一个服务注册中心；同时服务请求者可以以存 储的服务描述为依据，查询服务注册中心以查找