（计算机软件与理论专业论文）在语义网环境下的web服务组合与协作.pdf

摘要 摘要 随着w 曲服务在越来越多的商业领域得到一致的认同和应j 1 j ，其本身的 相关技术标准也已经成为了学术界的研究热点。w e b 服务并不会对外界透露 它的底层架构和实现逻辑，因此对它的发现和调用都需要依赖对其功能以及 非功能属性的描述文档。同时，出于分散设计逻辑和应用逻辑的考虑，w 曲服 务往往被设计为实现简单和功能单一的模块，而实现复杂功能就需要对多 个w 曲服务进行序列化调用，这一过程被称为w e b 服务组合。w 曲服务组合对 其描述方式和表达能力提出了更高的要求，由于需要实现多个w e b 服务的交 互和协作，各参与服务都需要能正确的抽取和理解其它服务的语义信息，以 便进行自动选择和验证。而在现有的w 曲服务标准和协议下，服务文档都只 偏重对其执行细节以及接口定义的描述，而忽略了对其功能语义以及执行语 义的抽象和表示，这就给上述问题带来了新的挑战。 另一方面，语义网的出现也给上述问题带来了一种新的解决方式，因为 它的目标恰恰是以一种计算机可以理解的方式甜w 曲资源进行语义标注。而 一种很自然的方式就是将w 曲服务与语义网相关技术相结合，从而产生出一 个新的概念：语义w - e b 服务。本文针对语义w e b 服务组合过程中各个阶段的 需求与特点，从w - e b 服务组合的语义建模、逻辑验证、规则语义分析以及异 常处理这四个方面开展了以下工作： 首先，提出一种结合了具体领域q 的描述逻辑彤c q d ( q ) 。与传统的描 述逻辑不同，刀反瑚( q ) 既保留了一定的概念建模能力，还显著的增强了在 数字属性和时序关系上的表达能力，因此对w 曲服务的功能属性以及非功能 属性( 例如服务质量) 都具有足够的表达能力。同时，舅z c q d ( q ) 也保留了 描述逻辑的推理方式和可判定性，因此可被用于处理w 曲服务语义匹配、流 程语义验证等多个推理问题。 其次，提出了对w 曲服务组合流程进行语义建模和验证的机制。该机制 根据对w 曲服务组合流程中不同工作流模式的语义分析，可以在多项式时问 内将一个w 曲服务组合定义重写为一组与兔与d ( q + ) 相兼容的逻辑表达式， 使得业务流程中的语义可以被自动的抽取和理解，并利用舅z c q 0 ( q ) 的推 理机制进行语义验证。 再次，提出对w 曲服务组合中商业规则的语义分析和验证机制。本 文提供一种语义映射机制，可以将e c a 规则在多项式时间内转换为一 摘要 组贸z c q d ( q 4 ) 定义式，从而使得商、i k 规则中的语义变为可计算的和可判定 的。在此基础上，本文还对e c a 规则集的冗余性、终止性以及冲突性进行了 研究，并提供了相应的推理算法和实现。 最后，提出一种上下文语义信息感知的异常处理机制。该机制使用一 种w _ e b 服务协调协议使得各参与服务可以对一些重要信息的共享达成共识， 并在之后的w e b 服务会话过程中实现上下文信息交换。同时，e c a 规则被用 于将这些捕获的一卜下文信息与异常处理机制相结合，从而使得对w 曲服务组 合的异常处理过程更灵活和智能化。 关键词：w 曲服务，服务组合，语义网，流程建模，服务语义匹配，语义验 证，e c a 规则，规则分析，异常处理 a b s t r a c t a b s t r a c t w 铀s e “i c e st e c h n o l o g yi sr a p i d l ye m e r g i n gi na l a 唱ev 撕e t yo fn e wp a u r a d i g m s s u c ha sb u s i n e s s t o b u s i n e s s ( b 2 b ) i n t e r a c t i o n ，p r o c e s si n t e g r a t i o n ，d e p l o y m e n t ， a n dm a n a g e m e n t t h er e a s o nf o rt h i sg r e a ts u c c e s sa c t l j e v e di nw 曲s e r v i c e sa r e n a c a nb eb o i l e dd o w nt oi t sd e c l a r a t i v el o o k u pa n di n v o c a t i o nm o d e s i np a n i c u l 瓯 w 毫bs e r 、，i c e sh i g h l yi i e l yo ns o t i l ed e s c r i p t i v ex m l b a s e da n i f a c t st oa c c o m p l i s h c o m m u n i c a t i o na n di n t e r a c t i o n ，h e n c e f o n hs o m ed e f k t os t a n d a r d s ，s u c ha ss o a p w s d l ，a n du d d i ，a i i es p e e d i l ys h a p i n gt oa c c e l e r a t et h ed e v e l o p m e n to fw 色bs e r v i c e sa g e n d a u n f o n u n a t e l y ，t h o s ee x i s t i n gs t a n d a r d ss e e m st 0b ei n c a p a b l eo f b e a r i n gs u c hab u r d e nt od e s c r i b et h ef u n c t i o n a la n dn o n f u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t s i nam a c h i n e u n d e r s t a n d a b l ew a ya n dt l l e r e b ya c h i e v eaf u l l ya u t o m a t e dv e r i f i c a t i o np r o c e s s a st h ec o m p l e m e n t ，s e m a n t i cw 曲n o t i o nt a 昭e t sa ts e m a n t i c a l l ym a r b n g w 曲一a c c e s s i b l er e s o u r c e s ，a n dt h i sl e a d st oan a t u r a le x p e c t a t i o nt oc o m b i n es e m a n t i cw 曲a n dw 曲e r v i c e st o g e t h e r ht h i ss p i r i t ，t h es o c a l l e ds e m a n t i cw 曲 s e n ，i c e s ( s w s ) n o t i o ni si d e n t i f i e df r o m l o s et w ot r e n d s ，b u tan u m b e ro fo b s t a c l e ss t i l lr e m a j nu n s o l v e dn o n e t h e l e s s i nt h i sp a p e r a c c o r d i n gt od i 厅e r e n ts t a g e so f w 曲s e r v i c e sc o m p o s i t i o nl i f e c y c l e ，w ea d d r e s so u rw o r ko nf o u ra s p e c t s ：p r o c e s s m o d e l i n g ，s e m a n t i cv e r i f i c a t i o n ，i u l ea n a l y s i s ，a n de x c e p t i o nh a n d l i n g f i r s to fa l l ，w ee l a b o r a t eaf 0 肿a lv a r i a n to fd e s c r i p t i o nl o g i c s ，n a m e i y ， 贝c q d ( q + ) ，w h i c hi sc a p a b l eo fe x t e n d i n gt h ec o n c e p t u a lm o d e l i n ga b i l i t yo f c l a s s i c a ld l sw i t hp r o c e s sm o d e l i n ga n dn u m e r i c a lc o n s t r a i n tr e p r e s e n t a t i o na b i l i t y ，w h i l es t i l lr e t a i n sd e c i d a b i l i t yf o rm a j o rr e a s o l l i n gp r o b l e m s s e c o n d l y ，w ep r o p o s eag e n e r a lm o d e l i n ga n dv e r i f i c a t i o nm e c h a n i s m f b rw e b s e r v i c e sc o m p o s i t i o n t bp r o v i d eag e n e r a lg u i d a n c ef o ru s e r s ，w ea r t i c u l a t eas u i t e o ft r a n s f o n n a t i o nr u l e st oa u t o m a t i c a l l yr e w r i t i n gaw o r k f l o w - b a s e dw 曲s e r v i c e s c o n t r a c t i n gp r o c e s si n t oo u r 贝 q d ( q ) f r a m e w o r k ，w h i i ec a nb er e g a r d e da s h a n n l e s sw r - t t 1 1 eo v e r a l lr e a s o n i n gc o m p l e x i t y m o r e o v e r t h ev e r i f i c a “o np r o c e s sc a nb eb u i l to nt h et r a n s f b r m a t i o nr e s u l ta n db e n e f i tf o mi t ss o u n d n e s sa n d c o m p l e t e n e s s t h i r d l y ，w ep r o p o s eas e m a n t i ca n a l y s i sm e c h a n i s mf o rb u s i n e s sr u l e s w e a b s t r a c t c h o o s eav a r i a n to fd e s c 邮t i o nl o g i c s ( d l s ) ，c a l l e d 舅z c q o ( q ) ，a st h eu n d e r 1 y i n gl o g i c ，a n dp r o v i d eaf o r m a lm a p p i n g t ot r a n s f o r me c ar u l e s ，s o 出a tt h e s e m a n t i c si nt h eo n g i n a le c ar u l e sc a nb ec a p t u r e da n d a r ec o m p u t a t i o n a l l yt r a c e 。 a b l e t 0 lt h i se n d ，w ef u r t h e ri n v e s t i g a t es o m ei m p o r t a n tp r o p e r t i e sf o fb u s i n e s s r u l e s ，n a m e l y ，r e d u n d a n c y ，t e n n i n a t i o na n dc o n f l i c t ，a n dp r o p o s es e v e r a ls o u n d a n d c o m p l e t ea l g o r i t h m st 0r e s o l v et h e m ， l a s t l y ，w ep r o p o s et oc a p t u r ee x c e p t i o n c o n t e x t st of a c i l i t a t ee x c e p t i o nh a n _ d l i n 2i nac o m p o s i t es e n ，i c e p a n i c u l 2 u r i y ，w ep r e s e n tam e c h a n l s m t oc a p t u r ee x 。 t e m a le x c e p t i o nc o n t e x t sf r o mp a n n e r s a p p l i c a t i o n st h r o u g hc o n t e x t se n h a n c e d w 曲s e r v i c e sc o n v e r s a t i o n ( c e w s c ) ，w h i c hi n t r o d u c e sj u s tam i n i m a lo v e r h e a d b va ne 肫c t i v eu s eo fs o a ph e a d e ra n da c k n o w l e d g e m e n c m o r e o y e r ，w ea l s o p r o p o s ea ne n h a n c e de v e n t d r i v e nm e c h a n i s mt oi n c o r p o r a t ee x c e p t l o nc o n t e x t s i n t oe x c e p t i o nh a n d l i n gf 6 rac o n l p o s i t es e i v i c et of a c i l i t a t ei t sf l e x i b l ea n dr e l i a b l e e x e c u t i o n k e y w o r d s ： w e bs e r v i c e s ，w e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o n ，s e m a n t i cw e b ，胁c e s s m o d e l i n g ，s e m a n t i cw e bs e r v i c e sm a t c h m a k i n g ，s e m a n t i cv e r i f i c a t i o n ，e c a m l e ， r u l ea n a l y s i s ，e x c e p t i o nh a n d l i n g 表格 表格 1 1 商、l k 规则范例 1 6 2 1舅肛的语法和语义 2 2 贸。旭d ( q ) 的语法和语义 3 2 语义重写算法 3 3 对于汐的语义重写实例。， 3 4 对于尹d 和8 伽d i 他的语义重写实例 3 5 运行时监控的e c a 规则 3 6 判定组件服务有效性算法 3 7 判定组件服务完整性算法 3 8 判定w e b 服务组合的流程可满足性算法 3 9 状态转换算法 3 1 0 数据流验证算法 3 1 i 贸z c q d ( q ) 的语义标注， 4 1 e c a 规则与舅一c c q 0 ( q + ) 之问的语义映射机制 4 2 e c a 规则普遍性的实例 4 3 e c a 规则的冗余消除算法， 4 4 共存集合计算算法 4 5c o n f l i c td e t e c t i o na 1 9 0 r i t h m 5 1 上下文信息实例 5 o 9 l 2 3 8 9 0 3 4 5 5 6 9 2 3 o 2 3 4 5 5 5 5 5 6 6 6 6 7 7 7 8 8 0 插图 插图 1 1 s o a p 消息的结构( m i t r aa n dl a f o n ，2 0 0 7 ) ， 6 1 2 语义w e b 服务组合的生命周期。1 1 1 - 3 应用场景，1 2 3 1w b r k f l o wp a t t e m s 。， 3 2 个b l o c k 树形结构的例子 3 3 系统架构， 3 4w r e b 服务组合语义验证系统 4 1系统架构，。 4 2 商业规则语义分析系统， 5 i 上下文信息模板 5 2 、b 服务组合的协调状态转换。，。 5 3 w e b 服务上下文通信协调协议的u m l 表示图。 5 4 在s o a p 消息头部封装上下文信息的例子 5 5 个e c a 触发链实例 奶 钙 酌 卯 鹳 跖 舛 鳄 卯 中国科学技术大学学位论文原刨性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究 工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的 同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：址 签字日期：妒。7 ￥ 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国 科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关 规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅，可以将学位论文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。本人 提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 彳公开口保密( 年) 作者签名：兰玉堡 签字日期： 兰：2 ：曼：壬 导师虢盈以 导师签名：j 2 1 r 签字日期： 第l 章 绪论 第1 章绪论 互联网目前正在经历一个飞速发展的时期，而具体表现就是日新月 异的应用技术以及层出不穷的新概念，不论是新兴的w e b 2 o 还是语义网 ( b e m e r s l e ee t2 l i ，2 0 0 1 ) 都对学术界和工业界产生了巨大的影响。而在众多 的w e b 应用技术中，w - e b 服务由于其在商业领域的巨大前景而备受关注，众 多针对w - e b 服务的标准已经发布或者正在制定中。然而，由于w 曲服务的自 治性、分布性以及异质性，如果要实现w 曲服务的诸多目标和初衷，目前仍 然存在大量的技术难题有待解决。其q j 最基本的问题就是对w e b 服务的语义 描述( m c i l r a i t he ta l ，2 0 0 1 ) ，作为发布在w 曲上的一种中间什技术，对w 曲服 务的查找和调用都要依赖w 曲服务的描述方式。而目前对w 曲服务的描述方 式都缺乏可以让机器理解的语义支持，使得对w 曲服务的查找和验证都要人 工完成，或者是以丧失精确性和灵活性为代价而使用基于关键字匹配的方 法。这种状况也促使一些结合w 曲服务已有技术和其他领域技术( 例如：线 性规划、语义网等等) 的方案提出( z e n ge ta l ，2 0 0 4 ) 。 本章首先介绍论文的研究背景，接着对目前w 曲服务以及语义网领域主 要的标准和协议做一个总结，随后给出一个贯穿全文的应用场景来刻画目 前w 曲服务领域存在的研究问题，然后对本领域相关工作和研究现状进行概 括和总结，最后给出本文的研究内容、创新点以及论文其他部分的组织。 1 1研究背景 作为一种新兴的分布式计算技术，w 曲服务被用来进行跨企业、跨平 台的商务流程交互与管理( p r o c e s si n t e r a c t i o na n dm a n a g e m e n t ) ( y u ee ta l ， 2 0 0 4 ) 。不同于传统的集中式系统，w 曲服务可以被看作是轻量级的中间 件技术。出于分散设计逻辑与应用逻辑以及提高w 曲服务的模块性和可重 用性( r e u s a b l i t v ) 的考虑，单个的w 曲服务往往拥有相对简单和单一的设 计逻辑和实现逻辑，因此不能完成一些太复杂的功能。而为了实现服务增 值( v a l u e a d d e d ) ，常常需要将若干已经存在的w 曲服务按照一定的顺序调用， 并最终得到期望的结果，这一过程通常被称为w 曲服务组合( w e bs e r v i c e s c o m p o s i t i o n )( a l o n s oe ta l ，2 0 0 4 ；t s a l g a t i d o ua n dp i l i o u r a ，2 0 0 2 ；d u s t d a ra n d s c h r e i n e r ，2 0 0 5 ) 。 由于对于w 曲服务的调用主要依赖于它的接口定义和标准通信机 第l 章绪沦 制( s o a p 消息) ，因此从农血上来看，调用单个w 曲服务与调用多个w 曲服 务来完成某个复杂功能似乎并没有木质上的区别。然而，w e b 服务组合是 与它的商业流程密切相关的，对w 曲服务的调用必须严格遵循商业流程 中的时序依赖以及数据依赖关系，否则执行结果就会产生偏差，j 一时，任 何个参与服务的执行结果以及代价都会对整个商业流程产生影响。因 此，使用一种标准语言来描述和执行对w 曲服务的组合流程是- 1 分必要的， 而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 曲s e r v i c e s ) 也就应 运而生了。 在w s b p e l ( a l v e se ta l ，2 0 0 7 ) 中，一个商业流程的结构主要是由以下几 种基本活动组成： s e q u e n c e 活动：包含在一个s e q u e n c e 活动中的所有子活动都会被按照出 现顺序依次执行。s e q u e n c e 活动实际上体现了现实世界中最常见的顺序 时序关系，其中每一个子活动都会在前一个活动执行结束前二直等待， 而当所有的内部活动都执行完成后，整个s e q u e n c e 活动也执行结束。 i f e l s e 活动：这种活动主要是用来表达在w 曲服务组合流程中的条 件分支语句。类似于编程语言，i f e i s e 活动的主要表达方式有三 种：i f 、e l s e i f 以及e l s e ，它们在这种活动中可以形成多个条件分支。 在w 曲服务组合流程中，这些分支会按照出现的先后顺序被依次访 问，如果分支的条件判断语句为真，则这个分支就会被执行。e i s e 语句 则是为了确定一个缺省条件分支，当所有其他的条件分支都不为真 时，e l s e 里的语句就会被执行。 w h i l e 活动：这种活动是w s b p e l 中三种循环执行结构之一( 另外两种 是r e p e a t u n t i l 和f o r e a c h ) 。w h i l e 活动同样拥有个条件分支来确定是否 需要继续循环，在每次迭代的开始，如果布尔表达式为真，则继续执行 循环体，否则，就推出循环过程。 r e p e a t u n t i l 活动：这种活动同样也会根据条件表达式的取值来决定是否 执行循环体，不同的是它对条件表达式的取值判断是在执行完循环体 之后，因此至少可以保证执行一次循环体。 f o r e a c h 活动：前两种循环结构( w t i i l e 和r e p e a t u n t i i ) 的循环次数都是非 确定的，而相比之下，f o r e a c h 活动并不会给出任何条件表达式来决定 是否执行循环体，而是将循环次数限定在一个固定值。 2 第l 牵绪沦 f l o w 活动：这种活动描述了w 曲服务组合中的并发执行结构，在f l o w 活 动r f l 所有的子活动都会被同时调皮执行，而f l o w 活动则会在所有子活 动都执行结束后才完成。特别的，f l o w 活动中允许使崩l i n k 元素来确定 _ 了活动之中的控制依赖关系，i i n k 指向的活动必须在l i n k 起始的活动执 行完成之后才可以被执行。同时，如果在f l o w 活动中有异常发生，从异 常源出发的l i n k 边都会被设为假，并且会沿着执行路径一直传播这个结 果，直剑遇到合取条件判断为真的判断条件，这种技术被称为死路径消 i 除( d p e ，d e a d p a t he l i m i n a t i o n ) 。 而每种结构化活动内部通常都包含一些最基本的w - e b 服务活动，这些活 动主要有以下几种( a l v e se ta j ，2 0 0 7 ) ： a s s i g n 活动：这种活动用于将w 曲服务交互过程中得到的数据保存 进w 曲服务组合流程的某个变量中，在这个过程中主要使用关键 词“c 叩y ”，而对它的描述需要指定初始变量和目标变量； i n v o k e 活动：这种活动用于调用一个外部的、b 服务，而在活动描述中 必须给出具体的w e b 服务链接( p a n n e r l i n k ) 、操作名称、输入以及输出 参数等等； r e c e i v e 活动：这种活动用于从w 曲服务中接收请求和数据，并在w 曲服 务组合流程中做相应处理。在r e c e i v e 活动的描述中必须指定w 曲服务链 接、操作名称、变量名称等参数； r e p l y 活动：这种活动用于在同步或者异步信息交换模式中对接收到的 消息做出响应，对它的描述需要指定w 曲服务链接、操作名称以及变量 名称； t h r o w 活动：当w r e b 服务组合的执行过程出现错误时，t h r o w 活动可以抛 出相对应的异常，以便交由指定的处理器( f a u l th a n d l e r ) 处理； w a i t 活动：这种活动是用于在一些特定的情况下将整个w 曲服务组合流 程暂停一段指定的时间，或者是等到某一个截止时问的到来； f a u l t h a n d e r 是用于在w 曲服务组合流程中捕捉某个特定的异常，并根 据不同的情况对异常做不同的处理。它有两种异常捕捉模式：“c a t c h ” 和“c a t c h a l l ”，其中c a t c h 用于捕捉某种已知异常，而c a t c h a i 坝0 是一种 缺省模式，用于捕捉事先未被定义的异常； 3 第l 章绪论 e x i t 活动：这种活动用于立即终止当前所有的并发执行活动，而不涉及 到任何的终止处理、异常处理或者是补偿活动。 e m p t y 活动：这种活动用于指定当前的w 曲服务组合流程不需要执i j ：任 何操作，它丰要适用于流程同步、任务等待等情况。 1 2w e b 服务领域相关标准和协议 在本节中，我们重点回顾w 曲服务的基本协议以及与其相关的语义网协 议。 1 2 1w e b 服务基本协议 w e b 服务是对面向服务架构( s c i a ，s e r v i c e so r i e n t e da r c h i t e c t u r e ) ( p a p a z o g l o ua n dv a nd e nh e u v e l ，2 0 0 7 ) 的一种具体实现，而与之相对应的是，这 种架构主要包含3 种基本协议：s o a p 、w s d l 以及u d d i 。接下来，我们对着 三种协议做一个概述。 1 2 1 1s o a p 协议 对于所有分布式的应用程序来说，相互间的通信是它们能正常运作的基 础，这点对于w 曲服务来说也不例外。并且由于接u 标准化的要求，虽然人 部分的w 曲服务是基于h t t p 协议进行通信，但是它们并不是简单使用h t t p 协 议中的g e t 以及p o s t 等方法，而是传输x m l 格式的数据，而这种传输协议就 是s o a p 协议( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) ( m i t r aa n dl a f o n ，2 0 0 7 ) 。 通常，s o a p 消息被用于在s o a p 节点之间互相传输，这些s o a p 节点分 为两种：s o a p 发送者和s o a p 接收者。在传输过程中，一个s o a p 消息并不 一定会直接到达接收者，而是需要经过一些中间节点的过渡。从结构上来 说，一个s o a p 消息通常分为两个部分：h e a d e r ( 包头) 和b o d y ( 包体) 。其 中，s o a p 的头部是可选部分，它可以用来对具体需要传输的数据进行相关 描述，提供一定的一卜下文信息，从而使得整个s o a p 消息里的数据更容易被 理解和处理。为了使得这些信息的表达更层次化和模块化，在s o a p 头部中 使用b l o c k 来封装它们，用户可自定义若于b l o c k 来存放上下文信息，并且这 些b l o c k 是可以嵌套的。同时，这种方式还使得对s o a p 消息中上下文信息的 提取和理解更为方便。除此之外，s o a p 消息的头部还允许用户设置一些属 性值以使得各个通信节点的任务更加明确，其中最主要的有以下三种( m i t r a a n dl a f o l l ，2 0 0 7 ) ： 4 第l 章绪沦 r o l e 属性：这种属性是种枚举值属性，它被用来确定各种s o a p 节点 在处理s o a p 消息头部b i o c k 时所扮演的“角色”，通常有四种取值：缺 省、“n o n e ”、“n e x t7 以及u l t i m a t e r e c e i v e r ”。( i ) 当某b l o c k 的r o l e 属性 取值为缺省时( 也就是空值) ，就表示不要求任何的s o a p 中问节点有能 力处理这个b l o c k 中的上下文信息，但是要求最终的接收节点有对这些 信息的处理能力：( i i ) 如果某一个b l o c k 中r o l e 属性的取值为“n o n e ”，则 意味着它不要求任何节点( 包括中间节点和最终接收节点) 有能力处理 这些上下文信息；( i i i ) 如果r o l e 属性的取值为“n e x t ”，则意味着所有的 节点( 包括中间节点和最终接收节点) 都会被要求有能力处理b l o c k 中 的信息：( i v ) “u l t i m a t e r e c e i v e r ”属性的意义与缺省值相同，也就是只 要求最终的s o a p 接收节点有能力处理b i o c k 中的信息。 m u s t u n d e r s t a n d 属性：这是种布尔取值的属性，它在r o l e 属性的基础 上进一步为s o a p 消息头部上下文信息的理解和处理提供灵活性。如 果m u s t u n d e r s t a n d 属性被设置为假，则意味着s o a p 接收节点不需要具 有处理b l o c k 中上下文信息的能力，因此，对于所有的s o a p 接收节点来 说，如果它们没有这种处理能力，仍然可以解析s o a p 消息包体( b o d y ) 内的信息而不会面临处理失败的问题。而如果m u s t u n d e r s t a n d 属性被设 置为真，则s o a p 接收节点必须有能力处理这些上下文信息，否则对这 个s o a p 消息的解析就会失败。 r e l a y 属性：该属性同样是一个布尔取值的属性，它的存在主要是出 于对s o a p 消息通信安全性的考虑。如果r e l a y 属性被设置为真，则 对s o a p 消息经过的中问节点来说，即使它们不能解析b l o c k 中的上下文 信息，也必须将这些信息保留在原s o a p 消息中，并转发给下一个节点。 否则，这些不能被解析的上下文信息则会被删除，不被继续转发。 而s o a p 消息的包体( b o d y ) 部分则是必须存在的，由于传输的x m l 数 据部分需要位于包体，因此它不能为空。s o a p 消息的结构如下图所示： 1 2 1 2w s d l 标准 由于w 曲服务是一种自描述( s e l f - d e s c r i b i n g ) 、自包含( s e l f _ c o n t a i n e d ) 的w 曲应用程序，因此如何描述w 曲服务的功能、接口以及其他相关属性就 成为了一个至关重要的问题。在目前的w e b 服务规范中，w s d l ( w r e b s e r v i c e s d e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 被专门用来进行对w 曲服务的描述，针对w 曲服务接口 的特性，一个w s d l 文档主要由以下的元素组成( c m s t e n s e ne ta 1 ) ： 5 第l 章绪沦 s o a i ，e 1 1 v e l 0 1 ) e c ? v n | v e r s 们= 1 o + ? 昕ve ? v e l o p 日x i n l 兜s ：e n v ：h i l p 拈惴w ，w 3 o f g l 2 c 髫印嘈刑e 嘲 s o a ph t i 盯 e ，：vh 孽牝料) f 鬲写6 a ? j 记最d ，1x n l ；n s ：n = h n p ：f 栅ws o a p e 。m p l ec o r n i h e 牙芒o r ，t t 一e re t 惦。：u一篙慧篆船婴鲫蝴嗍w 螂? 抛啪培晰鳓矿： ；j n ：s o a p h e a c e r ! - c a d c rb t 。c t ：卜 lc m ：s o p h e a c e r 2x 丹i s ：r n = h ：l p ， w 胁s o p x 扑1p | ec d 州h e 。d b r 2 - 一 鲫v 埔：h n p ，黼，w 3 o 彻c 5 鼢p 锄e l o 倒r 触小嘶只蝴广 7 ic ? 盯山f ! 翻 k d d 吖m e | 吐- l ? ms 0 a p h o a a 。r 2 q e n vr 怕删e p s o a pb o d v 一篙：! 器俐蜘蝴抄。 l i v 日o c p ? e n ve n v e i o d e 图1 1 ：s o a p 消息的结构( m i t r aa n dl a f o n ，2 0 0 7 ) w s d l ：t y p e s 是用于对w e b 服务中数据类型的指定，例如：字符串类型，并 且通常依赖一些具体的w - e b 类型系统定义； w s d l ：m e s s a g e 用于定义在w _ e b 服务交互中所需要用到的消息，这些消息 在w s d l 中是一种高度抽象的形式而没有具体实现的； w s d l ：o p e r a t i o n 是对一个w 曲服务中具体操作的定义，这些操作可以被 看作在w r e b 服务调用过程中具体实现请求目标的功能函数。w e b 服 务的o p e r a t i o n 有四种基本类型：o n e w a y 、r e q u e s t r e s p o n s e 、s o l i c i t - r e s p o n s e 以及n o t i f i c a t i o n 。其中，o n e w a y 和n o t i f i c a t i o n 分别是指接收 一条消息和发送一条通知消息，这两个操作体现了w e b 服务中同步通信 的特点。而r e q u e s t r e s p o n s e 类型则是指w 曲服务先接收一条s o a p 消息， 然后再返回一条消息作为响应；s o l i c i t r e s p o n s e 类型则恰好相反，w 曲服 务会先发送一条消息，然后等待对方返回的响应消息，这两种类犁体现 了w 曲服务中异步通信机制的特点： w s d l ：p o n l y p e 定义了一个w e b 服务的抽象端口( p o n ) 类型，它通常包含 了对w s d l ：m e s s a g e 以及m e s s a g e 中具体的操作名称( w s d l ：o p e r a t i o n ) 的抽 象定义： w s d l ：b i n d i n g 元素可以通过“t y p e ”关键字引用一个w s d l ：p o n t y p e 元素， 并为其提供具体的消息格式； 6 第l 章绪论 虽然个w s d l 义档并不设计w 曲服务的任何底层代码和具体实现，但 是它为w 曲服务的外部调用提供了一种行之有效的解决方案。任何w 曲应用 程序，只要能够存取( a c c e s s ) 一个w 曲服务的w s d l 文档，就可以非常精确 的解析出它各个端口以及操作的调用方法和地址，从而可以成功的实现对它 的调用。 1 2 1 3u d d i 对于w e b 服务来说，除了通信与调用机制，另一个极为重要的问题就是： 对于一个用户请求，如何可以在w ，e b 上准确的找到满足要求的服务地址以 及w s d l 文档。这个过程主要牵涉到以下技术难点： 如何描述用户请求中的约束条件，以及如何判定一个w 曲服务捕述是 可以满足这些约束条件的； 如何组织w e b 服务描述文档，以及使用什么搜索机制在这些捕述文档 中发现最符合用户需求的服务。 其中第一个问题属于w 曲服务的语义匹配问题，而对于第二个问题， 目前的解决方案是使用一种集中式的w 曲服务注册机制，这种机制被 称为u d d i ( 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 ya n di n t e g r a t i o n )( c u r b e r ae ta l ， 2 0 0 2 ) 。u d d i 既提供对w 曲服务的注册和描述功能，也提供对已注册w 曲服务 的查找机制。u d d i 的工作机制基于一种公认协议，每个w 曲服务提供商都应 该在u d d i 中注册自己的服务，并提供相应的描述信息以便查找。而用户方 则可以通过u d d i 的搜索查找机制来发现合适w e b 服务的相关描述信息，并 使用这些信息去调用相关服务。 u d d i 使用三类信息来描述w 曲服务( c u r b e r ae ta 1 ，2 0 0 2 ) ： 白页信息( w h i t ep a g e s ) 是用来描述w 曲服务的一些基本属性，例如： 名称、地址等等； 黄页信息( y e l l o wp a g e s ) 是用于描述w r e b 服务的商业属性，根据不 同w 曲服务的业务范畴，可以将它们归到不同的商业类别，从而方便查 找： 绿页信息( g r e e np a g e s ) 用于描述w 曲服务的功能信息和技术信息，这 类信息往往偏重于描述w 曲服务底层技术方面的内容。 7 第l 章绪论 1 2 ，2 语义网相关标准 近年来，除了w - e b 服务，另一个兴起的研究领域是语义网( s e m a n t i c w 曲) 。语义网的概念最初由t i mb e m e r s l e e 于1 9 9 8