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s o a 环境中服务动态组合研究 学位论文完成日期： 指导教师签字： 答辩委员会成员签字：壶盈! 司 五矗j 超! 盐 厘 馕坞设 j 独创声明 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。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 一( 洼；麴遗直墓他益塞挂剔直盟的：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：商蠢，一 签字日期：和月夕日 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，并同意以 下事项： l 、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。 2 、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。同时授权清华大学“中 国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社 用于出版和编入c n k i 中国知识资源总库， 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。 ( 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： 、荔缱 导师签字： 签字日期：嘶年月) 日签字日期：，年；。月知日 s o a 环境中服务动态组合研究 摘要 w e b 服务技术是当前基于i n t e r n e t 构造跨企业分布式应用的标准框架，是 基于s o a 的企业业务集成解决方案的支撑技术。w e b 服务组合技术用于实现服务 之间的有效集成，成为衔接以w e b 服务为基础的信息基础设施和企业业务应用集 成之间的桥梁。只有当应用程序和业务流程能够通过服务组合实现复杂的业务应 用时，w e b 服务技术的全部潜力才能得到充分发挥。如何组合这些分布的、自治 的w e b 服务从而构筑新的企业业务应用成为软件工程领域一个新的热点问题。本 文以上述需求为背景，展开对动态w e b 服务组合领域的几个关键方面的研究，主 要工作包括： 首先综述了当前国内外对服务动态组合的研究进展，然后仔细阐述了当前 的w e b 服务技术规范并指出其在实现服务动态组合方面的不足之处，介绍了为解 决该问题学术界已经提出将语义w e b 技术与之结合起来，使用语义w e b 服务来实 现服务动态组合的相关研究成果。 b p e l 4 w s 是当前首选的w e b 服务组合规范，鉴于b p e l 4 w s 不能完全满足动态 服务组合的要求，本文在其基础上提出了一个流程模板驱动的动态服务组合方 法，利用这个方法可以将流程模板实例化为流程实例，从而能够在实例化过程中 动态的绑定服务。 已经有很多研究者在基于w e b 服务功能性的语义匹配来进行服务选择方面 做出了突出贡献，然而服务消费者对于所需要的w e b 服务不仅有功能性上面的要 求，也有非功能性上面的要求例如q o s 等。从众多能够完成相同功能的服务中选 取最适合服务消费者需求的服务需要考虑其q o s 属性即非功能性属性。本文给出 了一个基于q o s 的w e b 服务选择方法，通过扩展现有的w s - p o li c y 标准为w e b 服务增加基于q o s 的服务策略描述，并通过匹配服务请求者的非功能性需求和服 务所提供的非功能性能力，较好的达到了增强服务选择的目的。 关键词：w e b 服务组合；b p e l 4 w s ；q o s ；w e b 服务选择 s t u d yo nd y n a m i cc o m p o s i t i o no f w e bs e r v i c e s i ns o ae n v i r o n m e n t a b s t r a c t w e bs e r v i c e sa r ec u r r e n t l y t h es t a n d a r df r a m e w o r k sf o rc o n s t r u c t i n g c r o s s e n t e r p r i s ed i s t r i b u t e da p p l i c a t i o n sa n d i n f r a s t r u c t u r eo fe n t e r p r i s e - b u s i n e s s 。 i n t e g r a t i o ns o l u t i o nb a s e d o ns o a w e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o nh a sb e c o m et h eb r i d g e b e 帆e e ni n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t u r e sb a s e do nw e bs e r v i c e sa n de n t e r p r i s eb u s i n e s s i n t e g r a t i o n o n l yw h e na p p l i c a t i o np r o g r a m sa n db u s i n e s sp r o c e s s e sc a nt o g e t h e r i m p l e m e n tc o m p l e xb u s i n e s sa p p l i c a t i o n st h r o u g hw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o n ，c o u l d w e bs e r v i c e st e c h n i q u eb eb r o u g h ti n t oc o m p l e t e p l a y t h e r e f o r e ，t h ep r o b l e mh o wt o c o m p o s ed i s t r i b u t e da n da u t o n o m o u sw e bs e r v i c e s a v a i l a b l ei n t on e we n t e r p r i s e b u s i n e s s a p p l i c a t i o n s h a sb e c o m eah o t s p o tp r o b l e mo fs o f t w a r ee n g i n e e r i n g f i e l d w i t ht h er e q u i r e m e n t sa b o v e ，w eh a v ei n v e s t i g a t e ds o m ei m p o r t a n ti s s u e so f d y n a m i c s e r v i c ec o m p o s i t i o n t h ec o m t r i b u t i o n so f t h i sd i s s e r t a t i o na l ea sf o l l o w s ： t h ep a p e rh a v es u m m a r i z e dt h er e s e a r c hp r o g r e s so ns e r v i c e sc o m p o s i t i o n h o m e 卸以a b r o a da n dh a v eb e e nd e s c r i b e da se x a m p l e sa n dt h e i ra d v a n t a g e sa n d d i s a d v a n t a g e sb e e na n a l y z e d b p e l 4 w si st h ef i r s tc h o i c ea m o n gs t a n d a r d sa b o u tw e b s e r v i c e sc o m p o s i t i o n c u r r e n t l y , b u ti t i s n te n t i r e l ys u i t a b l ef o rs e r v i c e sd y n a m i cc o m p o s i t i o n ，s ot h i s d i s s e r t a t i o ng i v eam e t h o da b o u tw e bs e r v i c e sd y n a m i cc o m p o s i t i o nb a s e do np r o c e s s t e m p l a t e t h i sm e t h o di n t r o d u c e aa g e n tt od i s c o v e r ya n ds e l e c ta d e q u a t ew e b s e i c e s 锄di tc o n s i d e r e da b o u tt h ec h a r a c t e r so fb p e l 4 w s s t a n d a r da n di t se n g i n e l o t so fs t u d yo nw e bs e r v i c e ss e l e c t i o nb a s e do ns e m a n t i ch a sb e e nd o n e ，b u t t h eq o sa t t r i b u t e so fw e bs e 】i v i c e si ss i g n a f i c i e n tt oc o n s u m e r , s ot h i sd i s s e r t a t i o n i i l 仃硼u c eam e t h o da b o u ts e r v i c es e l e c t i o nb a s e do nq o s t h i sm e t h o de x t e n dc u r r e n t t e c h n i q u es t a n d a r da n dg e tw e l le f f e c t i o n k e yw o r d s ：w e bs e r v i c ec o m p o s i t i o n ；b p e l 4 w s ；q o s ；w e b s e r v i c e ss e l e c t i o n 目录 1 绪论1 1 1 研究背景1 1 1 1w e b 服务的应用需求1 1 1 2 基于w e b 服务的面向服务架构( s o a ) 1 1 1 3 服务组合问题的提出3 1 1 4w e b 服务技术基础4 1 1 4 1 工业界w e b 服务标准5 1 1 4 2 学术界语义w e b 服务标准6 1 2 相关研究现状7 1 2 1 基于工作流的服务组合方法7 1 2 2 基于a i 规划的服务组合9 1 2 2 1 基于情景演算的服务组合9 1 2 2 2 基于p d d l 的服务组合1 0 1 2 2 3 基于规则的服务组合1 0 1 2 2 4 基于h t n 的服务组合1 0 1 2 2 5 基于满足性判定的服务组合方法1 1 1 2 3 基于程序综合的自动服务组合方法1 1 1 2 4 研究现状总结与分析1 2 1 3w e b 服务组合的主要研究领域1 4 1 3 1 富语义的w e b 服务描述1 4 1 3 2w e b 服务合成的自动化发现与匹配策略1 4 1 3 3 服务合成描述语言与规范1 5 1 4 主要研究内容及论文结构1 6 2w e b 服务动态组合的关键技术1 8 2 1w e b 服务、语义w e b 以及语义w e b 服务1 8 2 1 1w e b 服务1 8 2 1 2 语义w e b 1 9 2 1 3 语义w e b 服务2 0 2 2 基于o w l 的w e b 服务本体( o w l s ) 2 1 2 2 1 概述2 l 2 2 2 服务轮廓s e r v i c e p r o f i l e 2 2 2 2 3 过程模型s e r v i c e m o d e l 2 3 2 2 4 月艮务基础s e r v i c e g r o u n d i n g 2 4 2 3 本体在语义w e b 服务组合中的作用2 5 2 3 1 本体2 5 2 3 2 本体的作用2 6 2 4 小结2 8 组合方法2 9 l 4 w s 3 2 基于b p e l 4 w s 的w e b 服务组合实例 3 3b p e l 4 w s 的不足 3 4 使b p e l 4 w s 适用于动态w e b 服务组合 3 5 流程模板驱动的动态w e b 服务组合方法 3 5 1 主要思想 3 5 2 系统架构 3 5 3 动态服务组合过程 3 6 小结 4 基于q o s 的服务选择4 6 4 1 扩展w s - p o l i c y 4 7 4 1 1 扩展w s - p o l i c y 用于o o s 的描述和匹配4 7 4 1 2o o s 的本1 本4 8 4 1 3 扩展w s - p o l i c y 规范4 9 4 2 基于q o s 的服务策略匹配5 1 4 3 基于o o s 的发布和发现5 3 4 3 1 发布o o s 服务策略i 5 3 4 3 2 使用基于o o s 的服务策略来选择w e b 服务5 4 4 4 小结5 6 5 结束语5 7 参考文献5 8 致谢6 4 个人简历6 5 发表的学术论文6 5 9 9 0 2 7 9 0 0 2 3 5 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 4 s o a 环境中服务动态组合研究 1 绪论 1 1 研究背景 1 1 1w e b 服务的应用需求 如何实现灵活高效的企业业务集成作为信息领域的核心问题之一已经经历 了v a n ( v a l u ea d d e dn e t w o r k ) 、e d i ( e l e c t r o n i cd a t ai n t e r c h a n g e ) 以及 e a i ( e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ) 的发展历程。传统的企业业务集成 使用v a n 来连接企业和他们的客户、供应商以及合作伙伴；e d i 通过建立专有系 统来实现企业和其特定合作伙伴之间点对点的业务连接，是一种费用高昂、灵活 性差并且耗时的解决方案；e a i 于二十世纪九十年代被提出，主要是用来集成企 业内部的分散的系统n 1 。尽管e a i 满足了企业的一些内部应用的集成需求，但是 缺都不能够支持那些涵盖整个价值链的业务流程，这样的业务流程中各个部分交 互方式各不相同，因此迫切需要一种新的技术以灵活的和标准化的方式来解决这 个问题。 二十世纪九十年代末，在动态电子商务乜1 应用的直接推动下，w e b 服务( w e b s e r v i c e ) 技术被业界开发出来并以其良好的平台中立性迅速成为基于i n t e r n e t 构造跨企业分布应用的标准框架。2 0 0 3 年w 3 c 组织在w e b 服务架构草案曲1 中将 w e b 服务定义为“为支持机器之间跨越网络进行互操作而设计的软件，它使用机 器可处理的形式描述接口，其它系统使用s o a p “j 1 ( s i m p l eo b j e c ta c c e s s p r o t o c 0 1 ) 消息通过服务描述所说明的方式与之进行交互，典型地使用h t t p 、x m l 序列化以及其它w e b 标准传输s o a p 消息”。w e b 服务之所以能够蓬勃发展主要受 到三个因素的推动：首先，采用广泛部署的通信协议( 例如h t t p ) 传输基于x m l 编 码的消息使得跨企业的分布系统之间的通信和互操作成为可能：第二，基于文档 的消息模型更适合不同类型的应用之间对松耦合的要求：第三，w e b 服务的迅速 推广得益于i b m 、m i c r o s o f t 、w 3 c 和m o g 等业界巨头及国际组织的大力扶持。 使用w e b 服务使得企业业务集成比以前更快、更容易和更便宜，并且使得 业务功能能够松散集成，企业业务集成也因此逐步过渡到以w e b 服务为基础的面 向服务的体系结构之上。 1 1 2 基于w e b 服务的面向服务架构( s o a ) w e b 服务遵从面向服务的体系结构( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 1 s o a 环境中服务动态组合研究 原则。s o a 中有三种角色：服务提供者、服务请求者和服务注册中心，图卜l 描 述了这些角色之间的交互行为：服务提供者实现具体的w e b 服务并将定义好的关 于该w e b 服务的描述发布到服务注册中心，由具体的w e b 服务响应服务请求者的 请求：服务请求者通过服务注册中心查找所需要的服务并调用该服务来实现其业 务解决方案：服务注册中心管理己经发布的服务，产生由服务提供者发布的软件 接口并根据注册分类提供服务查询。这些角色之间使用三种基本操作：发布 ( p u b l i s h ) 操作使服务提供者可以向服务注册中心注册自己提供的w e b 服务：发 现( f i n d ) 操作使服务请求者可以通过服务注册中心查找所需的服务：绑定( b i n d ) 操作将服务请求绑定于发现的具体服务之上。 目前，基于w e b 服务的s o a 已成为企业计算的新发展方向1 ，w e b 服务技术 是分布式对象技术发展的必然结果。相比分布式计算，w e b 服务提供了跨平台以 及跨编程语言的互操作性。自从分布式计算成为企业计算的主流计算范型以来， w e b 服务的出现使得业界首次拥有了一个建立在真正支持互操作性的开放标准 基础上的应用解决方案，主要表现： 图i - 1s o a 架构 应用组件之间的松散耦合替代了紧密耦合。传统的基于分布式对象技术 的商业系统和应用程序都是紧耦合的，因此任何子系统的改变都可能导致相关应 用程序受到影响；而w e b 服务则只需要较简单的协同，在集成的服务发生问题时 可以方便的重新进行配置。这种松散耦合将分布计算中的参与者隔离开来，使得 交互双方各自的变动不会影响对方。 动态的服务替代了静态的组件。传统的基于分布式对象技术中，组件是 事先部署的并且其消息交互是固定在程序中的，因此业务流程的变动会导致大量 的工作需要重新完成；而w e b 服务的交互并不在服务的实现代码中实现，而是依 ， s o a 环境中服务动态组合研究 赖服务组合的具体描述，因此w e b 服务可以在运行时动态地集成，容易适应新的 业务需求。 平台中立性取代了平台依赖性。传统的分布式对象技术受到厂商和平台 的约束；而w e b 服务是开放的和基于标准的，采用广泛接受的标准提供了在不同 厂商和平台之间的交互性。同时，w e b 服务是自描述、自包含和语言独立的，因 此实现了真正意义上的厂商独立和平台中立。 1 1 3 服务组合问题的提出 在面向服务的体系架构中，企业的整个价值链可以分为较小的服务单元， 这样不仅能够标准化应用之间的交互，而且为业务流程提供了更大的灵活性。基 于w e b 服务的s o a 解决了如何描述和组织这些较小的服务单元的问题。但是，如 何在s o a 环境中实现灵活多变的企业业务集成，是目前迫切需要解决的一个主要 问题口1 。因为单个的w e b 服务一般功能有限，往往无法满足实际的应用需求，因 此人们常常需要通过组合多个w e b 服务来协同完成一个较复杂的任务，这就是服 务组合跚。服务组合将多个w e b 服务合理组织起来，成为衔接以w e b 服务为基础 的信息基础设施和企业业务应用集成之间的桥梁。w e b 服务组合作为中间模型， 一方面反映上层的业务模型，另一方面和底层的w e b 服务相结合。因此，只有当 应用程序和业务流程能够通过复用中间模型完成复杂的业务应用时，才能充分发 挥w e b 服务技术的全部潜力。如何组合这些已有的、自治的w e b 服务来构筑新的 企业业务应用成为软件工程领域一个新的热点问题阳1 们。 近年来，随着w e b 服务组合研究工作的全面展开，不同的研究者对w e b 服 务组合有着不同的认识。以下列举几个代表性的定义，它们从不同的角度对w e b 服务组合进行了描述： i b m 公司的定义1 ：w e b 服务组合是支撑业务流程逻辑的一组w e b 服务， 其本身既可以是最终的应用，也可以是新的w e b 服务，通过确定不同w e b 服务的 执行顺序及其之间的复杂交互来实现服务组合。 ob e a 公司的定义：服务组合是指将若干个w e b 服务合并起来提供增值服务 的过程n 羽。 斯坦福大学s w i g 小组的定义n 耵：w e b 服务组合就是研究如何组合自治的 w e b 服务来获得新功能的问题，通过组合有助于减少新应用的开发时间和费用。 3 s o a 环境中服务动态组合研究 o h p 实验室的定义n 町：w e b 服务组合是指服务提供者重用已有的w e b 服务作 为新服务的构筑模块，并且在总体上实现对各个模块的增值，这种增值体现在新 服务满足特定需求的能力，以及可以提供更高的可用性和q o s 保障方面。 佐治亚大学计算机系的定义n 5 1 ：w e b 服务组合主要研究用于组合w e b 服务 的方法论、用于建模的服务和功能的抽象方式。 从上述定义可看出，w e b 服务组合的本质就是协调若干w e b 服务共同工作来 满足业务需求。通常将由服务组合构造得到的服务称为“组合服务( c o m p o s i t e s e r v i c e ) ，为组合服务提供子功能的服务称为该组合服务的“组件服务 ( c o m p o n e n ts e r vic e ) ”。 w e b 服务组合的几个基本应用层次包括： 企业内部：企业内部的应用集成是大部分采用w e b 服务组合应用的切入 点。企业通过w e b 服务的方式不需要重写大量的代码就可以将遗留应用封装成为 在异构环境下新的业务应用服务，进而通过这些服务的组合实现企业应用系统的 集成。在企业内部采用基于w e b 服务组合的集成方式，不但可以降低企业应用集 成系统的开发、部署和维护开销，更重要的是这些应用和服务可以通过w e b 服务 方式对外发布，进而为企业创造新的商业机会。 关键业务伙伴之间：随着企业内部业务应用采用w e b 服务方式，位于同一 供应链的关键业务伙伴应用将会自然的产生与企业内部应用进行集成的要求。因 为使用w e b 服务，企业的应用可以通过公用的i n t e r n e t 交互。相比以前没有广 泛采用的规范或标准，w e b 服务规范的开放性促使关键业务伙伴之间遵循w e b 服 务规范来实现业务应用的交互。 企业间：企业将自己的w e b 服务扩展到更多的业务伙伴和客户，形成一个 以w e b 服务为基础的开放的电子市场。通过公用的u d d i 注册中心，企业可以方 便的发现新的业务伙伴，并且实现相互之间的电子商务，形成一个新的市场。这 个阶段的服务组合将以业务服务的智能化搜寻和自动化组合为特点。 1 1 4w e b 服务技术基础 w 3 c 在w e b 服务定义中试图消除w e b 服务与特定技术的绑定，但是目前工业 界和学术界已经形成了一套事实上的协议栈n 引，如图卜2 所示，并且正在w e b 服务描述、服务发现和服务组合等各个层次展丌标准化工作。本文将该协议栈中 4 。1 。1 。- 。_ _ 。_ 。_ _ _ _ 。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 。1 s o a 环境中服务动态组合研究 涉及的一系列技术称为w e b 服务技术。 在w e b 服务技术协议栈中，基础层为传输层，用于定义w e b 服务的底层通 信协议。h t t p 协议凭借其广泛的使用，成为当今首选的w e b 服务底层传输协议， 其它传输层协议还包括s m t p ( s i m p l em a i lt r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) 和f t p ( f i l e t r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) 等。其余的四个核心层次分别为消息层、描述层、发现层和 集成层。消息层用于实现互操作所需的消息编码和封装格式，目前选择基于x m l 的s o a p 协议作为w e b 服务的消息协议，s o a p 协议简单、灵活，支持以文档为中 心的消息模式和远程过程调用( r p c ) 模式。 b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o n l a n g u a g e l 溉s 陬麟m 。埘l 服务组合 ( b p e l ) ，w e bs e r v i c ec h o r e o g r a p h y k m g u 鹋e ( w s - c d l ) , w e bs e r v i c e ! c h o r e o g r a p h yi n t e r f a c e ( w s c d u n i v e r s a ld e s c r i p t i o 玛d i s c o v e r y ，a n d 1 0 w l - s s c r v e l 服务发现 i i n t e g r a t i o n ( t d d d ，w s - i n s p e c t i o n io w l ss e r v i c e p r o m e l & s e r v i c e g m u n d i n g 服务描述 w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ( w s d l ) _ - - 一一 r r d f 服务消息 r 、：i ，、l ：一n 一l ，r 、 n 、 s t m p mu q ，e 口a c c e s si m t o c o lq u a r j 服务传输 h y p c rt e x tt r a n s f e rp r o t o c o l ( h t t p ) 、s m t p ( s i m p l em a i lt r a n s f e r p r o t o c o l 、f t p 伊i l et r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) 于业界卜 学术界 图1 - 2w e b 服务技术协议栈 由于各自不同的出发点，工业界和学术界分别在w e b 服务描述、服务发现 和服务组合等核心技术层次上提出了自己的技术规范，下面分别进行阐述。 1 1 4 1 工业界w e b 服务标准 工业界注重技术的简单易用性，w s d l n ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o n l a n g u a g e ) 是基于x m l 的描述w e b 服务的工业标准。服务发布层协议供注册中心 使用，u d d i n 8 1 ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d e s c o v e r y ，a n di n t e g r a t i o n ) 是目前工 业界使用最广泛的注册中心，图中其他几种方式也有少许应用。服务组合层则希 望在单个的w e b 服务基础之上，提供高层的集成手段，相关的协议包括w s - b p e l n 明 ( w e bs e r v i c e sb 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 e ) 、w s - c d l ( w e bs e r v i c e c h o r e o g r a p h yd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 以及w s c i 1 ( w e bs e r v i c e sc h o r e o g r a p h y 互 动态组合研究 w e b 驱动的w e b 服务技术。语义w e b 是对未来w e b 体系结构的一个构想，被定义为“由可以被计算机直接或间接处理 的数据组成的w e b 唿1 ，其基本思想是通过本体( o n t o l o g y ) 语义标记w e b 内容， 使计算机能够理解并自动处理w e b 上的信息，从而更好地协助人们在w e b 上发现 知识、处理事务。语义w e b 研究的兴起为w e b 服务带来了新的活力，如果用语义 w e b 的知识标记手段来描述服务的语义，将使得w e b 服务成为计算机可以理解的 实体，从而支持服务的自动发现、执行和组合等。结合语义w e b 技术的w e b 服务 称为语义w e b 服务嗡2 钔。 o w l s 瞄1 ( 前身为d a m l s ) 是n o k i a 公司、c m u 、s t a n f o r d 大学和y a l e 大 学等众多研究机构联合定义的一种基于o w l ( w e bo n t o l o g yl a n g u a g e ，w e b 本体 语言) 乜刀的w e b 服务描述本体，是国际上语义w e b 服务描述模型方面的主要研究 成果。o w l - s 主要通过s e r v i c e p r o f i l e 、p r o c e s s m o d e l 和s e r v i c e g r o u n d i n g 这 三个类描述w e b 服务，其中s e r v i c e p r o f i l e 主要描述服务的功能语义，解答“w e b 服务做什么”的问题：而p r o c e s s m o d e l 主要描述服务的流程模型，解答“w e b 服 务怎么做”的问题：最后，s e r v i c e g r o u n d i n g 描述服务的底层实现，解答“如何 访问服务 的问题。 w s m o 汹1 ( w e bs e r v i c em o d e l i n go n t o l o g y ) 是另一个规范化描述语义w e b 服务的本体框架，由欧洲语义w e b 研究小组( e s s i ) 提出。w s m o 的研究可谓自成 体系，e s s i 组织完全抛弃了w 3 c 推荐的o w l ，重新定义了w e b 服务建模语言w s m l 汹1 ( w e bs e r v i c em o d e li n gl a n g u a g e ) 和w e b 服务执行环境w s m x 嘲( w e bs e r v i c e e x e c u t i o ne n v i r o n m e n t ) ，作为对w s m o 的支撑。w s m o 由o n t o l o g y 、g o a l 、 w e b s e r v i c e 和m e d i a t o r4 个部分组成：o n t o l o g y 用来提供统一的、机器可理解 的词汇集：g o a l 使用p o s t - c o n d i t i o n 和e f f e c t 描述用户需求，分别从信息空间 和现实世界的角度描述目标服务执行后的结果；m e d i a t o r 解决异构和互操作问 题：w e b s e r v i c e 通过c a p a b i l i t y 和i n t e r f a c e 来描述w e b 服务，分别表示服务 的功能和如何获得这些功能，其中c a p a b i l i t y 包括p r e c o n d i t i o n 、a s s u m p t i o n 、 p o s t c o n d i t i o n 和e f f e c t 四个方面的内容，p r e - c o n d i t i o n 和p o s t c o n d i t i o n 6 s o a 环境中服务动态组合研究 分别表示信息空间中的前提和结果，a s s u m p t i o n 和e f f e c t 分别表示现实世界中 的假设和效果，它们都使用一阶谓词逻辑表达式。 1 2 相关研究现状 本节主要介绍服务组合方法的国内外研究现状。本文将目前出现的各种服 务组合方法大致归纳为三大类：基于工作流的服务组合方法、基于a i 规划的服务 组合方法以及基于程序综合的服务组合方法。下面给出各类方法的大致介绍和代 表性研究工作，并分析它们各自的优缺点。 1 2 1 基于工作流的服务组合方法 基于工作流的组合方法认为，组合服务是构建在一组静态或动态确定的组 件服务之上的业务流程口。因此，基于工作流的组合方法使用与经典工作流口幻 建模方法相类似的模型来描述组合服务。活动、控制流和数据流是组合服务建模 的基本模型元素：活动对应于由组件服务执行的某个操作：控制流描述活动之间 - 的依赖关系，也就是组件服务执行的操作之间的时序关系：数据流描述活动之间 的数据传递，也就是组件服务之间的数据交换关系。基于工作流的方法是一种朴 素的组合服务模型观，易于理解。早期的w e b 服务组合研究大多属于该类方法， 最具代表性的研究包括国外的e f l o w 、m e t e o r - s 和s e l f - s e r v 项目以及国内的 f l a m e 2 0 0 8 平台。 e f l o w 洌1 是h p 公司实现的基于工作流方法的支持服务组合设计、部署、运 行和监控的服务平台。在扩展工作流的基本概念和模型的基础上，e f l o w 提出了 服务组合模型s c m ( s e r v i c ec o m p o s i t i o nm o d e l ) 和服务组合定义语言 c s d l ( c o m p o s i t es e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 。s c m 将服务组合表示为流程 模式( p r o c e s ss c h e m a ) ，包含服务节点、判断节点和事务节点等关键元素，支持 服务组合的嵌套定义。e f l o w 支持服务的静态组合和动态绑定，其特点在于采用 了柔性工作流的“黑盒”方法，即将流程中不确定子流和结构用“黑盒 封装， 并在服务组合执行中根据实例信息将“黑盒”具体化而形成完整定义，以此提高 服务组合的灵活性。然而，e f l o w 只支持运行前的服务绑定，欠缺动态性和灵活 性。此外，服务的注册和查询缺乏语义支持，准确率和效率有待改善。 m e t e o r - s 吼删项目是美国乔治亚大学l s d i s 实验室承担的服务综合管理项 目，旨在结合工作流、语义w e b 、w e b 服务三种技术解决语义w e b 服务的描述、 7 s o a 环境中服务动态组合研究 发现、组合和执行问题。m e t e o r s 包含服务发现基础构架m w s d i ( m e t e o r - sw e b s e r v i c ed is c o v e r yi n f r a s t r u c t u r e ) 和服务组合框架v s c f ( m e t e o r sw e b s e r v i c ec o m p o s i t i o nf r a m e w o r k ) 两大功能模块。为了提供服务查询的准确性和 高效性，m w s d i 增强了标准w e b 服务在接口、参数、功能和q o s 等描述上的语义 支持。姗s c f 提出了语义w e b 流程( s e m a n t i cw e bp r o c e s s ) 的概念，将服务组合 流程分成抽象流程和可执行流程两个不同层次，前者采用语义服务模板、语义流 程模板和抽象服务接口来描述目标服务以达到动态绑定的目的，后者采用语义本 体论推理和q o s 策略相结合的服务匹配和筛选方法，能准确快速的获取满足业务 需求的目标服务。m w s c f 目前只实现了服务组合的设计，其服务组合执行引擎是 基于i b m 的b p e l 执行引擎。t 删s c f 的缺点是缺乏对服务组合执行的有效控制， 并且在执行前需要完成抽象流程到可执行的b p e l 流程的转换。所以m w s c f 和 e f l o w 一样，服务组合方法的动态性不够。 s e l f - s e r v 口刀是澳大利亚新南威尔士大学和昆士兰大学合作研制的一个快 速开发和执行的服务组合平台。该平台使用状态图( s t a t e c h a r t ) 进行服务组合建 模，其中每个状态表示一次原子服务或者组合服务的调用，转移条件使用 e c a ( e v e n t - c o n d i t i o n - a c t i o n ) 规则表示。由于s t a t e c h a r t 具有形式化语义，因 此能够解释和分析服务组合流程。s e l f s e r v 将服务按照粒度分为三种：基本服 务、组合服务和社区服务，其中社区服务是一类具有相同功能和接口的服务描述。 s e l f - s e r v 在服务组合建模中，可以为状态指定社区服务，而不必指定一个特定 的服务，以此来实现运行时服务的动态选取和绑定，因此在一定程度上改善了动 态性和灵活性。s e l f - s e r v 的不足在于目前只支持基于关键字的服务查询，缺乏 对语义的支持。 f l a m e 2 0 0 8 啪1 是由中国科学院计算所和德国弗朗霍夫软件研究所合作开发 的面向北京2 0 0 8 年奥运会的一套服务中间件平台。该平台的特点在于将服务组 合应用的开发分成业务层( b u s i n e s s l e v e l ) 设计和软件层( s o f t w a r e l e v e l ) 设 计，并且基于这种分层设计思想提出了一种服务组合模型c a f i s e 。为准确描述 业务逻辑过程和业务需求，c a f i s e 设计了一种服务组合语言v i n c a ，支持服务的 静态绑定和运行时绑定c a f i s e 根据业务层与软件层之间的服务映射和控制逻 辑映射关系等，将服务组合的v i n c a 描述自动转换为软件层的b p e l 描述。 8 s o a 环境中服务动态组合研究 f l a m e 2 0 0 8 平台将业务服务根据特定领域的语义本体划分成为不同的服务社区， 实现了服务( 组合服务) 在语义层的注册和查询。该平台尚在不断完善阶段，目前 的实现还缺乏对v i n c a 语言描述业务逻辑时的正确性验证以及对服务组合执行 过程的有效监控和管理。 除了上述各种方法自身存在的问题，基于工作流的服务组合方法共同的问 题包括：首先，服务组合的流程模型大多通过领域专家依靠经验设计。对于服务 组合模型设计者而言，要从数量巨大的w e b 服务中为每一个活动找到一个目标 w e b 服务是不现实的：其次，服务的选择和绑定在建模时就己确定，