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w e bs e r v t c e s 合成中的语义建模和算法研究 摘要 摘要 w e bs e r v i c e s 定义了应用程序如何在w e b 上实现互操作性的一套标准，它可 以在网络中进行跨平台跨语言的描述、发布、查找以及调用。因此w e bs e r v i c e s 给应用程序的集成带来了方便，但是单个w e bs e r v i c e 提供的功能毕竟有限，要 想仅仅通过单一的、功能简单的w e bs e r v i c e s 交互来实现真正跨企业边界的应用 集成是显然不够的，因此需要对已有的单个w e bs e r v i c e s 进行合成，从而形成新 的w e bs e r v i c e s 以提供更多功能。本文的主要研究工作如下： 一、提出了一种基于本体的w e bs e r v i c e s 动态语义合成的建模方法。该建模方法 是把w e bs e r v i c e s 转化为本体的形式，在合成中利用w e bs e r v i c e s 的语义，从而 实现动态语义合成。w e bs e r v i c e s 的语义分为两部分：输入输出参数语义和功能 语义。因此把本体建模分为两个步骤来实现：输入输出参数建模和w e bs e r v i c e s 功能建模。首先提取w e bs e r v i c e s 的输入输出参数，将其表示为本体中类的形式， 然后把w e bs e r v i c e s 的功能对应于本体中的属性，因为在本体中属性定义类之间 的关系，因此通过属性可以判断产生这些属性的w e bs e r v i c e s 之间的关系，并且 根据这些关系来确定w e bs e r v i c e s 能否合成。本体是w e bs e r v i c e s 建模的基础， 如何构建本体直接关系到建模的质量。本文利用现在广泛使用的英语词库 w o r d n c t 来构建本体。这样就可以避免进行重复的无意义的定义概念的工作，另 外可以最大限度的消除各个领域间的语义冲突。首先将w o r d n e t 中同义词集合 对应到本体中的类，然后定义这些类之间的关系来完成本体的构建。 二、提出了w e bs e r v i c e s 最佳路径合成算法。在w e bs e r v i c e 的合成中，可能会 有几个服务同时满足某一个要求，我们需要选择最合适的一个来合成。这类似于 最短路径算法( d i j k s t r a 算法) 中遇到的问题，但也有明显的区别。d i j k s t r a 算法 只能处理有向无环图中两点之间的单条最短路径问题，而w e bs e r v i c e s 合成中可 能会涉及多条路径同时存在的问题，也就是某个服务需要多个服务的输出才能执 行，我们称之为多个服务问题。另外每个输入输出节点的元素个数可能不是唯一 的，这样就会产生一系列的问题，我们称之为多个输入问题。因此我们从d i j k s t r a 算法出发，加入对这两个问题的处理形成在w e bs e r v i c e s 合成领域中的最佳路径 合成算法。另外该算法可以根据多种选择策略来选择w e bs e r v i c e s ，比如价格， 执行时间等。实验表明与没有选择策略的合成算法相比，此算法能显著提高w e b s e r v i c e s 的合成质量，并且在某些情况下，响应时间要比没有选择策略的合成算 法要好。 三、实现了w e bs e r v i c e s 动态自动合成原型系统。在现有技术p r o t d g d 、t o m c a t w e bs e w i c e s 合成中的语义建模和算法研究摘要 等基础上实现了w e bs e r v i c e s 动态自动合成原型系统d a s o ，设计开发了w e b s e r v i c e s 建模引擎、合成引擎以及执行引擎等组件，并对上面提出的建模方法和 合成算法进行了实现。实践证明该系统具有良好的效果。 关键字：w e bs e r v i c e s ，语义建模，本体，最佳路径，合成算法，选择策略，d a s o 。 中图法分类号t p 3 9 3 2 w e bs e r v i c e s 合成中的语义建模和算法研究 a b s t r a c t a b s t r a c t w e bs e r v i c e sd e f i n e sas e to fs t a n d a r d sf o ri n t e r - o p e r a t i o nb e t w e e na p p l i c a t i o n so nt h e w e ba n dc a nb ed e s c r i b e d ，p u b l i s h e d , d i s c o v e r e da n di n v o c a t e dt h r o u g ht h en e t w o r k t h r o u g hs t a n d a r di n t e r f a c e sa n dc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l s ，s u c ha sw s d l a n ds o a p , a p p l i c a t i o n s c a nc o m m u n i c a t ew i t he a c ho t h e ri n d e p e n d e n to fp l a t f o r m sa n d l a n g u a g e , s t h e yp r o v i d eas o l u t i o nf u rd y n a m i ci n t e g r a t i o na m o n ge n t e r p r i s e s ，s e r v i c e p r o v i d e r s ，p a r t n e r sa n dc u s t o m e r s h o w e v e r , f u n c t i o n sp r o v i d e db yas i n g l es e r v i c e a r es t i l ll i m i t e d t h en e e df u rc o m p o s i n ge x i s t i n gs e r v i c e si n t om o r ec o m p l e xs e r v i c e s h a sb e a t a ) m em o r eu r g e n t t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t so ft h i sp a p e ri n c l u d e ： 1 t h i sp a p e rp r o p o s e saw e bs e r v i c e sm o d e l i n gm e t h o db a s e do i lo n t o l o g y t h i s m e t h o dt r a n s f o r m sw e bs e r v i c e st oo n t o l o g ya n du t i l i z e ss e m a n t i c so fw e bs e r v i c e si n c o m p o s i t i o np r o c e s st oa c h i e v ed y n a m i ca n da u t o m a t i c s e m a n t i cc o m p o s i t i o no fw e b s e r v i c e s w e bs e r v i c e ss e m a n t i c si n c l u d ei n p u t o u t p u tp a r a m e t e r ss e m a n t i c sa n d f u n c t i o ns e m a n t i c s s ot h e r ea r et w os t a g e sf u rt h i sm o d e l i n g ：i n p u t o u t p n tp a r a m e t e r s m o d e l i n ga n df u n c t i o nm o d e l i n g i n p u t o u t p u tp a r a m e t e r sm o d e l i n gc o l l e c t si n p u ta n d o u t p u tp a r a m e t e r so fw e bs e r v i c e sa n dr e p r e s e n t st h e mw i t hc l a s si no n t o l o g y f u n c t i o nm o d e l i n gm a p ss e r v i c ef u n c t i o nt op r o p e r t yi no n t o l o g y p r o p e r t i e si n o n t o l o g ye x p r e s sr e l a t i o n sa m o n gc l a s s e s , s ow ec a nj u d g et h er e l a t i o n s h i pa m o n g w e bs e r v i c e sc o r r e s p o n d i n gt ot h e s ep r o p e r t i e sa n de s t i m a t e sw h e t h e rt h e s es e r v i c e s c a nb ec o m p o s e d o b v i o u s l y , o n t o l o g yi st h eb a s i so fs e m a n t i cm o d e l i n go fw e b s e r v i c e s ，s oh o wt oc o n s t r u c to n t o l o g yi st h ek e ys t e pt os e m a t i cm o d e l i n g w ea d o p t w o r d n e l a ne n g l i s hw o r dl i b r a r yw h i c hi sw i d e l yu s e d , t oc o n s t r u c to n t o l o g y i tc a n e l i m i n a t et h es e m a n t i c sc o n f l i c ta c r o s sd i f f e r e n td o m a i n s f i r s t l y , w em a ps y n s e t si n w o r d n e tt oc l a s si no n t o l o g y t h e n ，w ed e f i n es o m er e l a t i o n sb e t w e e nt h e s ec l a s s e st o f u l f i l lo n t o l o g yc o n s t r u c t i o n 2 t h i sp a p e rb r i n g so u ta na l g o r i t h mf u rb e s ts e l e c t i o ni ns e m a n t i cc o m p o s i t i o n t h e r em a yb em o r et h a no n es e r v i c es a t i s f yt h en e e di nc o m p o s i t i o np r o c e s s ，s oa c h o i c eh a st ob em a d et os e l e c ta p p r o p r i a t es e r v i c e i ti ss i m i l a rw i t ht h ep r o b l e mi n t h ed o m a i no fd i j k s t r aa l g o r i t h m h o w e v e r , t h e r ea r es o m em a j o rd i f f e r e n c e s d i j k s t r a a l g o r i t h mc a l lo n l yd e a lw i t ht h es i n g l es h o r t e s tp a t hi nd i r e c t e da c y c l i cg r a p h ，w h i l e t h e r em a yb eag r o u po fp a t h sa l lw h i c hc o n s t r u c tt h ec o m p o s i t i o n ，t h a t st os a y , a 3 w e bs e r w c e s 合成中的语义建模和算法研究a b s t r a c t s e r v i c en e e ds o m es e r v i c e s o u t p u tt op e r f o r mi t so p e r a t i o n w ec a l lt h ep r o b l e mo f g r o u pp a t h sm u l t i - s e r v i c ep r o b l e m a d d i t i o n a l l y , v e r t e xi nd a gp r o b a b l yh a sm o f e t h a no n ee l e m e n t i tw i l ll e a ds o m ep r o b l e m s w ec a l li t l “跏一m p u tp r o b l e m s ow e p r o p o s ea na l g o r i t h mf o rb e s ts e l e c t i o ni ns e m a n t i cc o m p o s i t i o no fw e bs e r v i c e s w h i c hi sd c r i v e db o r nd i j k s t r aa l g o r i t h mp l u st h em e t h o dt od e a lw i t ht h e s et w o p r o b l e m s t h i sa l g o r i t h mc a na d o p ts o m es e l e c t i o np o l i c i e st op e r f o r mb e s ts e l e c t i o n , s u c h 勰s e l e c t i o np o l i c yo nc o s t , e x e c u t i o nt i m e e t c e x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h e a l g o r i t h mp r o p o s e di n t h i sp a p e rc a l li m p r o v et h eq u a l i t yo fc o m p o s i t i o ns e r v i c e s m o r e o v e r , t h er e s p o n s et i m eo ft h i sa l g o r i t h ms o m e t i m e si sb e t t e rt h a nt h ea l g o r i t h m w i t h o u ts e l e c t i o np o l i c y 3 w ei m p l e m e n tac o m p o s i t i o np r o t o t y p es y s t e md a s of o rw e bs e r v i c e sd y n a m i c a n da u t o m a t i cc o m p o s i t i o n d a s oi sac o m p o s i t i o np r o t o t y p es y s t e mb a s e do n p r e s e n ts y s t e ms u c ha sp r o t d 9 6 ，t o m c a t , e t c w ed e s i g n e da n dd e v e l o p e dw e b s e r v i c e s m o d e l i n ge n g i n e ，c o m p o s i t i o ne n g i n e a n de x e c u t i o n e n g i n e ，a n d i m p l e m e n t e dt h ea f o r m e n t i o n e da p p r o a c h e si nt h i st h e s i s e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w t h a tp e r f o m a n c eo fd a s oi sp r o m i s i n g k e y w o r d s ：w e bs e r v i c e s ，s e m a n t i cm o d e l i n g , o n t o l o g y , s h o r t e s tp a t h , c o m p o s i t i o n a l g o r i t h m , s e l e c t i o np o l i c y , d a s o 4 w e b s e r v i c e s 合成中的语义建模和算法研究引言 、 引言 本章主要对论文产生的背景进行了简单的阐述，包括w e bs e r v i c e s 技术及其 合成技术的产生及发展趋势，在此基础上引出了本文的主题：w e bs e r v i c e s 语义 合成技术的建模和算法。另外本章也介绍了本文的主要工作和论文的组织结构。 1 1 研究背景 w e bs e r v i c e s ( w e b 服务) 是当今全球r r 业关注的热点，是一项极具发展潜 力的重要技术，它作为一套标准，定义了应用程序如何在w e b 上实现互操作性， 是建立可互操作的分布式应用的新平台通过w 曲s e r v i c e s 的标准如w s d l 1 ， 2 1 ，s o a p i ，3 ，4 】，u d d i 5 ，6 1 等，我们可以用任何一种语言，在不同的平台下 编写w e bs e r v i c e s ，然后通过w e bs e r v i c e s 的标准来对这些服务进行注册、查询 和调用等操作。我们利用w e bs e r v i c e s 就能够创建出可供任何人在任何地方使用 的、功能非常强大的应用程序，它极大地拓展了应用程序的功能，实现了软件的 动态提供f 7 1 3 1 。 w e bs e r v i c e s 是一种部署在w e b 上的对象，它们具有对象技术所承诺的所有 优点。由于w e bs e r v i c e s 的基石是以x m l 1 4 1 为主的、开放的w 曲规范技术， 因此它具有比任何现有的对象技术具有更好的开放性。对于w e bs e r v i c e s 可以有 以下的几种定义【1 5 ，1 6 ，1 7 ，1 8 】： 是一种自包含的、模块化的应用程序，它可以在网络中被描述、发布、查找 以及调用。 是一种基于网络的、分布式的模块化组件，它执行特定的任务，遵守具体的 技术规范，使得它能与其它兼容的组件进行互操作。 是一种由企业发布的能完成其特定业务需求的在线应用服务，使得其它企业 和应用软件能够通过互联网访问来使用这些应用服务。 虽然w e bs e r v i c e s 通过标准化的手段为跨平台的应用提供了方便，但现有的 w e bs e r v i c e s 可能只是满足我们需要的部分功能，并不能完全满足我们的要求， 因此需要大量的重复开发。如果能够进行w e bs e r v i c e s 的合成，则可以减少大量 的重复开发工作，并且有助于我们发现潜在的客户。现在的w e bs e r v i c e s 合成技 术有两个研究方向： 把重点放在合成的w e bs e r v i c e s 如何执行上比如s e l f - s e r v 1 9 ，2 0 1 ，主要 讨论合成后的w e bs e r v i c e s 如何有效的分布式执行，对w e bs e r v i c e s 的如何合 5 w e bs e w i c e s 合成中的语义建模和算法研究 引言 成则涉及的较少。 重点在w e bs e r v i c e s 的合成如o w l - s 2 1 。这种技术借助于描述语言来表示 w e bs e r v i c e s 的语义，从而实现合成。但缺点是需要修改现有的w e bs e r v i c e s 的w s d l 描述形式，这对于大量的w e bs e r v i c e s 来说是不可接受的，另外从 w s d l 转化到o w l - s 也限制了o w l - s 的能力。 因此，针对于上述两种研究的不足，本文将现有的w e bs e r v i c e s 建模，并且 利用本体来表示其语义，从而消除了需要改写w s d l 描述的不足，另外，由于 我们能够用本体来表示w e bs e r v i c e s 的语义，因此我们可以把注意力集中在w e b s e r v i c e s 的合成上。下面根据这一思想介绍本文的主要工作和组织结构。 1 2 工作及论文组织结构 本小节将介绍论文的主要工作和组织结构。 1 2 1 主要工作 本文工作包括三部分： 基于本体 2 2 1 的w e bs e r v i c e s 的语义建模。 w e bs e r v i c e s 的自动动态合成要求计算机能够理解w e bs e r v i c e s 的语义，因此 需要把w e bs e r v i c e s 用语义化的形式表示出来。w s d l 中也包含w e bs e r v i c e s 的描述信息，但这种描述信息并不精确，并且对于同一个功能可能会有差别 很大的描述，因此w s d l 并不能用来精确表述w e bs e r v i c e s 的语义。本体的 概念来源于哲学领域，而后被应用到人工智能，表示概念及其之间的联系， 它能够表示概念的精确的语义。因此我们利用本体来对w e bs e r v i c e s 进行语 义建模。w e bs e r v i c e s 的语义包括输入输出参数语义和功能语义，因此把w e b s e r v i c e s 的语义建模分为两个步骤。首先提取w e bs e r v i c e s 的输入输出参数， 将其表示为本体中类的形式，然后把w e bs e r v i c e s 的功能对应于本体中的属 性，因为本体中属性表示类之间的关系，所以我们可以通过这些关系来判断 产生这些属性的w e bs e r v i c e s 之间的关系。这种建模方法能够清楚无二义的 表示w e bs e r v i c e s 的语义，方便w e bs e r v i c e s 的自动动态合成。 构建本体。 本体是w e bs e r v i c e s 建模的基础，因此构建的本体质量将直接影响w e b s e r v i c e s 的建模。我们基于现在广泛使用的英语词库w o r d n e t 构建本体，这 样不仅可以避免进行重复的无意义的定义概念的工作，还可以最大限度的消 除各个领域问的语义冲突。首先根据问题域将w o r d n e t 中的s y n s e t s 对应到本 6 w e bs e r v l c e s 合成中的语义建模和算法研究引言 体中的类，然后定义这些类之间的关系并且将其添加到本体中来完成本体的 构建。 w e bs e r v i c e s 最佳路径合成算法。 在合成过程中可能会有多个w e bs e r v i c e s 同时满足某一需求，如何选择合适 的w e bs e r v i c e s 进行合成是我们也是用户关注的问题。本文根据这一需求提 出了w e bs e r v i c e s 的最佳路径合成算法，该算法能够根据服务的某个属性在 合成的过程中选择最合适的服务来进行合成。另外该算法能够支持不同的选 择策略，比如服务的代价，执行时间、服务提供者的信誉等。实验表明该算 法不仅能够取得最佳的合成结果，而且在某些情况下，该算法的响应时间要 优于没有选择策略的合成算法。 1 2 2 组织结构 论文的主要内容是围绕w e bs e r v i c e s 的合成技术展开的，共分六章，主要内 容如下： 第一章引言 介绍了本文的研究背景，引出了本文的主要工作，然后介绍本文的主要内容 和组织结构。 第二章w e bs e r v i c e s 及合成概述 介绍了w e bs e r v i c e s 合成的相关技术，包括w e bs e r v i c e s 概念，w e bs e r v i c e s 用到的技术标准w s d l ，s o a p ，u d d i ，以及现有的合成技术，并指出了现 有的合成技术所存在的问题，在此技术上进一步明确了本文的目标。 第三章w e bs e r v i c e s 语义建模 介绍了w e bs e r v i c e s 基于本体的语义建模以及本体的构建过程。语义建模分 为输入输出参数建模和功能建模。在本体的构建过程中，首先介绍w o r d n e t 和本体，然后详细介绍本体的构建过程。 第四章最佳路径合成算法 介绍了在第三章w e bs e r v i c e s 建模基础上的最佳路径合成算法，该算法能够 在保证算法性能的情况下选择最合适的服务进行合成。首先介绍没有选择策 略的合成算法，然后介绍最佳合成算法的理论基础，其次详细描述算法的过 程，最后介绍了基于这个算法所作的实验。 第五章原型系统d a s o 简要描述了基于本文的主要工作所开发的原型系统d a s o ，包括其体系结构 和实现结构。 第六章总结与展望 7 w e bs c r v i o 瞄合成中的语义建模和算法研究 引言 对本文进行了总结，并且根据现有的技术对本文的工作进行了展望，指出以 后工作的方向。 8 w e bs c m c e s 合成中的语义建模和算法研究w e b r v l o 及其合成概述 二、w e bs e r v i c e s 及其合成概述 本章将简要介绍w e bs e r v i c e s ，主要包括两个部分的内容：首先是w e bs e r v i c e s 概述，包括其概念和涉及的技术标准，然后介绍了w e bs e r v i c e s 合成基本知识与 相关背景，并指出了这方面所存在的问题和不足，从而进一步明确本文的研究目 标和内容。 - 2 1w e bs e r v i c e s 概述 近年来，随着信息技术的发展和互联网的出现，计算机已经在社会生活的各 个领域得到了广泛的应用。但随着网络的逐渐普及，网络异构的影响也逐渐显现。 由于各类计算机软硬件体系结构、网络协议、具体应用的局限性，目前在互联网 上无法有效的进行软件的互操作。因此如何使软件能够进行跨平台、与编程语言 无关的互操作成为互联网的一大问题。w e bs e r v i c e s 的出现解决了这个问题，它 是使应用程序可以以与平台和编程语言无关的方式进行相互通信的一项技术。 w e bs e r v i c e s 是一个软件接口，它描述了一组可以在网络上通过标准化的x m l 消息传递访问的操作。它使用基于x m l 语言的协议来描述要执行的操作或者 要与另一个w e bs e r v i c e s 交换的数据。组以这种方式交互的w e b 服务构成了 面向服务的体系结构( 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 ) 【1 7 。w e bs e r v i c e s 是一项极具发展潜力的重要技术，它作为一套标准，定义了应用程序如何在w e b 上实现互操作性，是建立可互操作的分布式应用的新平台。 本节从两个方面来介绍w e bs e r v i c e s ：o w c bs e r v i c e s 概念；w e bs e r v i c e s 的技术标准。 2 1 1w e bs e r v i c e s 概念 w e bs e r v i c e s 是一种自包含的、模块化的应用程序，它可以在网络中被描述、 发布、查找以及调用。对于外部的w e bs e r v i c e s 使用者的而言，w e bs e r v i c e s 实 际上是一种部署在w e b 上的对象或者组件，它们具备以下一些特征 1 5 ，1 6 ，1 7 ， 1 8 - 良好的封装性。w e bs e r v i c e s 是一种部署在w e b 上的对象，因此具备对象的 良好封装性，它对外只暴露接口而隐藏实现细节。而对于使用者而言，仅仅 能看到该对象上所提供的功能列表。 9 w e bs e r v i c e s 合成中的语义建模和算法研究 w e b8 c f y l c e 8 及其合成概述 松散耦合。当一个w e bs e r v i c e s 的内部实现发生变更的时候，调用者是没有 感觉的；对于调用者来说，只要w e bs e r v i c e s 的调用接口( 界面) 不变，w e b s e r v i c e s 实现的任何变更对他们来说都是透明的。 使用标准协议规范。作为w e bs e r v i c e s ，其所有公共的协议完全使用开放的标 准协议进行描述、传输和交换。同时，相比一般对象而言，其调用更加规范 化和更加易于被机器理解，并且能够跨平台和编程语言。 高度可集成能力。由于w e bs e r v i c e s 采取简单的、易理解的标准协议作为组 件界面描述，所以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 i 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高 度的可集成性。 作为一种部署在w e b 上的对象，w e bs e r v i c e s 具有对象技术所承诺的所有优点， 同时，由于w e bs e r v i c e s 的基石是以x m l 为主的、开放的w e b 规范技术，因此具 有比任何现有的对象技术更好的开放性，是建立可互操作的分布式应用程序的新 平台。简单来说，w e bs e r v i c e s 是一个向外界暴露出的能够通过互联网进行调用 的a p i 或者说应用程序。 w e bs e r v i c e s 技术的产生源于它蕴涵的商业价值及可能带来的巨大商业利益， 同时也代表着互联网技术的重大发展，它定义了应用程序如何在互联网上实现跨 平台的互操作，极大地拓展了应用程序的功能，并实现了软件的动态提供。美国 著名的r r 咨询公司g a r t n e r g r o u p 在2 0 0 2 年曾经提出：w 曲s e r v i c e s 是人们思考如何 获取和提供商业服务的一种新方式，它将会带来巨大的利益，包括降低生产、销 售成本，缩短各种系统的安装调试时间，提高企业对市场反映的敏捷性和灵活性 等。我们也有理由相信，不久的将来，w e bs e r v i c e s 将成为企业商业数据和应用 集成的最主要技术并将得到广泛使用。 w e bs e r v i c e s 体系结构是电子商务解决方案中面向体系结构、设计、实现与部 署而采用的组件化模式的合理发展，它构成了面向服务的体系结构。面向服务的 体系结构基于三种角色( 即服务提供商、服务注册中心和服务请求者) 之间的交 互，这些交互涉及发布、查找和绑定操作。在典型情况下，服务提供者提供w e b s e r v i c e s 的服务描述并把它发布到服务注册中心；服务请求者使用查找操作来从 服务注册中心检索服务描述，然后与服务提供者进行绑定并调用w e bs e r v i c e s 实 现并同它们交互，如图2 1 所示 1 8 ，2 3 1 。 1 0 w e bs e r v i c e s 合成中的语义建模和算法研究 w e bs e w i e e s 及其合成概述 图2 1 面向服务的体系结构( s o a ) 从图2 1 可以看出，面向服务的体系结构中共有三种角色： 服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) ：实现并且在服务注册中心发布自己的服 务，并且对服务请求进行响应。 服务注册中心( s e r v i c eb r o k e r ) ：注册已经发布的w e bs e r v i c e s ，对其进行 分类，并提供查找搜索服务。 服务请求者( s e r v i c er e q u e s t e r ) ：利用服务注册中心查找所需的服务，然 后绑定并使用该服务。 面向服务的体系结构中的组件必须具有上述一种或多种角色，在这些角色之 间使用了三种操作： 发布( p u b l i s h ) ：使得服务提供者可以向服务注册中心注册自己的功能及 访问接口。 查找( f i n d ) ：使得服务请求者可以通过服务注册中心查找特定种类的服 务。 绑定( b i n d ) ：使得服务请求者能够真正使用服务提供者所提供的服务。 s o a 提供了对服务描述的机制以支持服务的跨平台集成和互操作。s o a 中服 务描述和服务实现是分离的，这使得服务请求者可以随时根据服务描述对服务进 行绑定，而不需考虑服务的具体实现和开发的阶段。这种描述机制通过w s d 蹭 言来实现。其次，为了满足跨平台的通信，s o a 必须提供一种与平台和编程语言 无关的通讯协议，也就是s o a p 。另外，服务提供者需要向服务注册中心注册其 提供的服务，以便能够供潜在的客户使用，因此s o a 需要提供一种注册的手段， 也就是现在广泛使用的u d d i 。 为了能够以一种平台无关且可互操作的方式执行发布、发现和绑定这三个操 作，w e bs e r v i c e s 提供了一个包含每一层标准的w e bs e r v i c e s 协议栈。图2 2 展示了 个概念性的w e bs e r v i c e s 协议栈，上面的几层建立在下面几层提供的功能之上， u w e bs c r v l c e 8 合成中的语义建模和算法研究 w e bs e l n i c a t 及其合成概述 垂直的层次表示在协议栈中每一层必须满足的需求，左面的文本表示协议栈的这 一层所应用的标准技术。 p 。o o o o 0 0 1 w s f l l 疆铬施稃 l u d d i u d d l w s d l s o a p 卜f 兀p 。f t p ，e f i i 绷。m q o p 等 l 鞋务描述 l 豁子x m l 豹淌魁传速 i 蚋络 图2 2w e bs e r v i c e s 概念性协议栈 同其他的网络应用一样，w e bs e r v i c e s 协议栈的基础是网络层，提供对网络 访问的支持。除m i 甲外，w e bs e r v i c e s 还可以支持其它因特网协议如f r p 等，使 用哪种网络协议和应用程序的具体需求有关，并且不会影响应用程序的调用。在 网络层的上面一层是基于x m l 的消息传递，它表示使用x m l 作为消息传递协议 的基础，常用的是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 0 1 ) 协议，由其负责消息的 跨平台传输。 图2 2 是一个完整的w e bs e r v i c e s 协议栈，但一般的w e bs e r v i c e s 并不需要提供 协议栈的所有内容。图2 3 是一个最简单的协议栈，每个w e bs e r v i c e s 都应该提供 它的一个实现。这个协议栈包括网络层的哪、x m l 消息传递层的s o a p 协议 以及服务描述层的w s d l 。 1 l s d l 8 0 a p h 1 - f p 图2 3 可互操作的基础w e bs e r v i c e s 协议栈 2 1 3w e bs e r v i c e s 技术标准 为了实现应用程序之间的互操作性，w e bs e r v i c e s 提供了一套标准的类型系 统，以用于沟通不同平台、编程语言和组件模型中的不同类型系统。另外在w e b s e r v i c e s 平台中也提供了一种标准来描述这些w e bs e r v i c e s ，使得客户可以得到足 够的信息来调用这些w e bs e r v i c e s ，这种描述语言就是w s d l ( w e bs e r v i c e s w e bs e m c e s 合成中的语义建模和算法研究 w e bs e r v i c e s 及其合成概述 d e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) ；同时还提供了一种方法来对这些w 曲s e r v i c e s 进行远程调 用，这种方法实际上是一种远程过程调用协议( r p c ) ，为了达到互操作性，这种 r p c 协议所使用的数据传输格式必须与平台和编程语言无关，这种数据格式就是 基于x m l 的s o a p ( s i m p l e o b j e c t a c c e s s p r o t o c 0 1 ) ：另外为了使得企业能将自身的 w e bs e r v i c e s 注册并使其它企业能否发现和访问这些w e bs e r v i c e s ，需要一套基于 w e b 的、分布式的注册中心的实现标准和规范，就是通常所说的u d d i 。本节将 对w s d i 厢u d d i 技术进行简单的介绍。 2 1 3 1w s d l 介绍 服务提供者需要一种描述其所提供的服务的手段，这样才能使得潜在的服务 请求者能够明确服务的功能进而调用此服务，并且这种描述手段应该是跨平台 的。这种服务描述应具有下面几个重要特点：首先，它要声明服务的功能特征； 其次，服务描述应该声明接口特征，以访问特定的服务；最后，服务描述还应声 明各种非功能特征，如安全要求，事务要求。w s d l i f 是这样一种描述语言，它 定义了一套基于x m l 的语法，用来将w e bs e r v i c e s 描述为能够进行消息交换的服 务访问点的集合，从而满足了这种应用需求。 w s d l j 墨w e bs e r v i c e s 描述语言( 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 ) 【1 ，2 ， 2 3 1 的英文缩写，它是一个用来描述w e bs e r v i c e s 功能的协议，是由微软、i b m 等 公司联合开发出来的，它描述了w e bs e r v i c e s 所实现的功能、提供的接口以及采 用的协议和格式。w s d l 和u d d i 结合有望促进全球w e bs e r v i c e s 的广泛应用。 w s d l 文档将w e bs e r v i c e s 定义为服务访问点或端口的集合。w e bs e r v i c e s 的 w s d l 文档把服务访问点和消息的抽象定义与具体的服务部署和数据格式的绑 定分离开来，因此可以对服务的抽象定义进行重用。w s d l 文档中的消息是指对 数据的抽象描述，而端口类型是指操作的抽象集合，端口类型使用的具体协议和 数据格式规范构成了一个绑定，将w e b 访问地址与可再次使用的绑定相关联就可 以定义一个端口，而端口的集合则定义为服务。在一个w s d l 文档中，对w e b s e r v i c e s 的定义一般使用下列元素，如图2 4 所示 1 5 ，1 6 ，1 8 1 ： t y p e s ( 类型) ：数据类型定义容器，提供了用于描述交换消息的数据类型定 义，它使用某种类型系统( 一般地使用x m l s c h e m a 中的类型) 。 m e s s a g e ( 消息) ：消息数据结构的抽象类型化定义，消息包括多个逻辑部分， 每一部分与某种类型系统中的一个定义相关。消息使用t y p e s 所定义的类型 来定义整个消息的数据结构。 o p e r a t i o n ( 操作) ：对服务中所支持的操作的抽象描述。一般单个o p e r a t i o n w e bs e r v i c e s 合成中的语义建模和算法研究 w e bs e r v i c e s 及其合成概述 描述了一个访问入口的请求响应消息对。 p o r t t y p e ( 端1 ：3 类型) ：某个访问入口点类型所支持的操作的抽象集合，这些 操作可以由一个或多个服务访问点来支持。 b i n d i n g ( 绑定) ：特定端口