（计算机软件与理论专业论文）服务网络管理及qos监控系统的设计与实现.pdf

中文摘要 w e b 服务技术和面向服务的体系结构( s o a ) 作为i t 领域的最新进展，已经 对企业软件的开发产生深远的影响。服务网络( s e r v i c en e t w o r k ) 是一个w e b 服务和数据语义描述的存储库，服务发布者将w e b 服务注册其中以供服务使用 者发现并访问。s n 服务质量( q o s ) 信息和系统的管理与监控对s n 的扩展具有 重要意义。 针对现有s n 中w e b 服务发布和查找模型的缺点和不足，本文提出了支持 q o s 信息扩展的s n 管理监控模型。该模型是在不改变现有的s n 注册中心的数 据结构和a p i 的基础上进行扩展，在j a v a 平台上实现。 本文定义了一组描述w e b 服务的q o s 信息，通过轮询查看进行更新，对服 务的可用性、可靠性等q o s 信息进行验证。扩展的w e b 服务发布和查找的模型 支持带有q o s 描述信息的服务发布和基于q o s 的服务查找，同时支持对于s n 中原子服务和复合服务的不同q o s 查询要求：采用了q o s 反馈更新机制，并可 以根据服务使用者偏好筛选和优化排序服务查询结果。 运行时刻监控模块能够对s n 的服务抓取、服务请求响应和服务关系挖掘等 进程进行查看、控制与调整。日志系统将不同的信息记录在不同的r 志中，各自 以线程的形式独立执行，提高了日志存取的性能，能够增加s n 完整可靠性和优 化程度。 综上，带有q o s 的s n 管理监控模型的建立和实现，能够提高服务查找的可 用性和针对性，增强s n 的稳定性和系统性能，提高s n 的数据采集的效率。 关键词：w e b 服务s nq o s 管理与监控 a b s t r a c t a sn e wd e v e l o p m e n ti ni tt e c h n o l o g yf i e l d ，w e bs e r v i c et e c h n o l o g ya n d 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 ) n o wh a v ead e 印a f f e c to ne n t e r p r i s es o f t w a r e d e v e l o p m e n t s e r v i c en e t w o r ki ss t o r a g ed a t a b a s ef o rw e bs e r v i c ea n dd a t at o k e n d e s c r i p t i o n s e r v i c ep u b l i s h e rr e g i s t e r sw e bs e r v i c ei ni t ，w h i c hp r o v i d e ss e r v i c ef o r u s e rd e t e c t i n ga n da c c e s s i n g t h ei n f o r m a t i o ne x t e n s i o nf o rs nq u a l i t yo fs e r v i c e a n ds ns y s t e ma d m i n i s t r a t i o na n dm o n i t o r i n ga r er e a l l yi m p o r t a n t a st h ed e f e c t sa n dd i s a d v a n t a g ei ne x i s t i n gs nw e bs e r v i c ep u b l i s h i n ga n d r e s e a r c hm o d e l ，s na d m i n i s t r a t i o nm o n i t o rm o d e li sp r o p o s e dw h i c hs u p p o r t e dq o s i n f o r m a t i o ne x t e n s i o n t h i sm o d e li si m p l e m e n t e di nj a v ap l a t f o r m ，w h i c hw i l ln o t m o d i f ye x i s t i n gd a t as t r u c t u r ea n da p io fs nr e g i s t e r i n gc e n t e r , a n di se x t e n d e do n i t a g r o u po fq o s i n f o r m a t i o ni sd e f i n e dw h i c hi su s e dt od e s c r i b ew e bs e r v i c e i t w i l lb eu p d a t e da c c o r d i n gt or o l lp o l l i n gq o si n f o r m a t i o nw i l lb ev e r i f i e df o rs e r v i c e u s a b i l i t ya n dd e p e n d e n c y , s e r v i c ep u b l i s h i n gw i t hq o sd e s c r i p t i o ni n f o r m a t i o na n d s e r v i c er e s e a r c hb a s e do nq o sa r es u p p o r t e db ye x t e n s i o nw e bs e r v i c ep u b l i s h i n ga n d r e s e a r c h i n gm o d e l am e c h a n i s m o fq o sf o rw e bs e r v i c ei n v o k e db yu s e r sf e e d b a c k a n du p d a t e di su s e d ，i tc a ns i f tt h r o u g hu s e r s p r e d i l e c t i o na n do p t i m i z ei n q u i r yr e s u l t o fa t o m i cs e r v i c ea n dc o m p o s i t i o n a ls e r v i c ei ns e r v i c en e t w o r k i nr u n n i n gp r o c e s sm o n i t o rm o d e lc o u l dc a p t u r es ns e r v i c e ，r e s p o n s es e r v i c e r e q u e s t ，a n di n v e s t i g a t es e r v i c er e l a t i o n s h i pt oq u e r y , c o n t r o la n dj u s t i f y d i f f e r e n t i n f o r m a t i o nw i l lb ew r i t t e ni nd i f f e r e n tl o gi nt h el o gs y s t e m ，a n dt h e yw i l lb e e x e c u t e d 踮i n d e p e n d e n tt h r e a d w h i c hi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo fl o ga c c e s s i n ga n d i m p r o v i n gt h es nc o m p l e t e ，r e l i a b i l i t ya n do p t i m i z a t i o n a sm e n t i o n e da b o v e ，t h eb u i l d i n ga n di m p l e m e n t e df o rs na d m i n i s t r a t i o na n d m o n i t o r i n gm o d e lw i t hq o ss e r v i c ec o u l di m p r o v et h eu s a b i l i t ya n dd i r e c t i o no f s e r v i c es e a r c h i n g ，a n dc o u l di m p r o v et h es t a b i l i t ya n ds y s t e mp e r f o r m a n c eo fs n s e r v i c e i tw i l lp r o v i d et h eo r i g i n a li n f o r m a t i o no fd a t as e l e c t i n ga n da n a l y s i sf o rs n i m p r o v e m e n t k e y w o r d s ：w e b s e r v i c e ，s n ，q o s ，m a n a g e r a n dm o n i t o r 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨壅盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。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了谢意。 学位论文作者签名：亮鹏、 签字日期：纠? 年加够日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨壅盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨壅盘茎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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 兹虢慧、 答字日期：即年月铲日 导师签名： 答字醐：7 引m 日 第。章绪论 1 1课题背景与研究内容 第一章绪论 w e b 服务技术和面向服务的体系结构( s o a ) 作为i t 领域的最新进展，已经 对企业软件的开发产生深远的影响【l 】。w e b 服务被应用到企业的i t 系统和商业 流程之中，并给企业带来直接的经济效益，得到了国内外企业管理者的推崇。 w e b 服务成为现代系统体系结构密不可分的一部分【2 】。 w e b 服务适用于任何类型的w e b 环境，无论是在互联网、i n t r a n e t 还是在 e x t r a n e t ，重点是在企业对消费者、企业对企业之间的通信。w e b 服务具有以下 的一些特点【3 】：w e b 服务可以通过w e b 接入进行访问；w e b 服务提供一个x m l 接口；w e b 服务使x m l 信息，通过标准w e b 协议实现通信。w e b 服务支持系 统问的松散耦台连接【4 。 从w e b 服务中的支撑技术来看，很多关键问题有待解决，具有广阔的研究 空间，同时也存在很多挑战。用户需求中一个重要的问题就是服务质量( q u a l i t yo f s e r v i c e ) 问题【5 j ，q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 的好坏是w 曲服务在商业应用中是否能 够取得成功的关键。 目前，基于s n ( s e r v i c en e t w o r k ) 的w e b 服务模型主要是基于对w e b 服务的 功能性的描述，并不包括带有服务质量相关的描述信息，有如下弊端：仅仅存放 w e b 服务的名称、领域等基本信息，只能基于关键字进行服务的发现、匹配，导 致查全率和查准率不高；缺乏w e b 服务语义属性的描述，在面向业务流程集成， 需要通过w e b 服务的语义属性特征来查询；侧重于功能性要求的服务发现算法， 无法提供更具灵活性和可用性的服务分类机制；缺乏对w e b 服务自动组合过程 q o s 的进一步支持。 许多研究致力于修正现有类s n 注册模型的缺陷，对该模型进行了相应的改 进和扩展，比如利用本体技术来提高查全率，利用哈希表来提高查找效率，但是 都没有从根本上解决当前w e b 服务注册模型所面临的主要问题。 本文提出了一种支持服务质量信息的s n 管理监控模型，它是在现有的s n 的w e b 服务模型的基础上进行了扩展，并对该模型进行了实现。 第章绪论 1 2 领域研究动态 w e b 服务不断发展的同时，服务的发布者和服务的使用者对服务的服务质量 越来越关注，因此w e b 服务的q o s 成了国内外研究的热点问题之一，目前的研 究主要集中在如下的几个方面： 建立带有q o s 信息约束模型的研究。提出了一种支持q o s 约束的w e b 服务 发现模型( w s q s m ) j 。定义了q o s 信息的几个方面，建立了一个支持携带q o s 描述信息的服务发布和基于q o s 约束的服务发现【_ 7 】的q o s 认证中心。然后，提 出了一种基于q o s 的改进的w e b 服务发现模型【8 】，该模型动态生成扩展的w s d l 来描述服务发布者提供的服务质量信息，服务请求者通过携带q o s 描述信息的 请求和动态生成的描述信息进行匹配，从而得到基于服务质量排序的w e b 服务 结果集【9 】。再后，按照功能和非功能的需求的服务发现模型，用到了基于q o s 信息的服务发现之中，能够让用户查找到关于服务的服务质量信息【l 们。最后，基 于反馈q o s 量化的w e b 服务发现和选择的模型在这三种观点之上进行了扩展 【l 。该模型支持了对q o s 的描述，采用反馈的机制对w e b 服务的q o s 进行量化， 并对反馈结果进行去噪声处理，真实的反映了w e b 服务的服务质量。同时在查 找服务时引入概念权重和服务请求权重的概念，来实现对用户选择的个性化支 持，用来提高服务的查准率。 加入本体方案对服务的q o s 进行研究。用扩展o w l s 中的s e r v i c e p r o f i l e 的本体描述方法对w e b 服务的q o s 进行描述，并构建了服务质量树，实现了对 w e b 服务的服务质量描述，与传统的o w l s 的w e b 服务q o s 的描述相比，具 有更好的灵活性，质量描述更精确【l2 1 。此外，在w s d l 文档中添加q o s 声明引 用，并将这些信息绑定到领域本体，以增加其语义信息也是一种可行的解决办法 【13 1 。q o s 的计算采用基于用户期盼的方法，也就是说根据用户的期望值，在搜 集的用户使用服务的信息中，选取期望值相近的进行q o s 的计算。 w e b 服务组合中的q o s 。以对w 曲服务组合中q o s 管理为目的，对w s d l 扩展提出了新的服务描述语言，并扩展了w e b 服务的角色，提出了服务代理角 色，在传统的w e bs e r v i c e s 架构的基础上进行扩展，给出了一个改进的w e b s e r v i c e s 架构，最后给出了原型系统的实现方案和试验；对试验结果作了分析之 后，改进的w e bs e r v i c e 架构在服务发现的性能、效率方面优于传统的w e b s e r v i c e s 架构【1 4 】。在此之上，提出了一种支持w e b 服务动态组合的框架【l5 1 ，对 w e b 服务组合中的服务优化选择问题建模，根据用户设置的q o s 约束条件，将 服务优化选择问题分成几类，并分别给出了相应的服务选择算法。 纵观w e b 服务q o s 的发展情况、研究现状以及保证方法，当前w e bq o s 技 2 第，。章绪论 术的研究方向主要有：操作系统的w e bq o s 支持技术【16 】；w e b 服务器集群系统 中的q o s 支持技术；w e bq o s 控制策略和算法的性能分析与评价技术：中间件 的w e bq o s 支持技术；w e b 服务器应用软件的q o s 支持技术。 总之，对于w e b 服务中q o s 的定义，实现w e b 服务质量的关键技术，和当 前的发展技术，以及国际发展动态都是值得研究的重要课题之一【1 7 】。 1 3 本文创新点 基于语义的w e b 服务关系网络的q o s 管理监控扩展，将主要从描述w e b 服 务的详细q o s 扩展信息的方面做出改进，实现以下功能： 对外提供发布w e b 服务的注册，以服务本体( s e r v i c eo n t o l o g y ) 的形式来 存储、组织、管理w e b 服务：支持基于语义的服务q o s 信息查询，即w e b 服务 的发现、匹配。 采用定时轮循查看的机制，可以查看当前服务的可用性和历史可用性的比 例，保证了当前返回的w e b 服务链接都是可用的，对于可用性低的服务提出删 除建议，从而保证s n 注册中心上的服务可靠性。 对于服务的q o s 信息由服务发布者和服务使用者共同设定，服务发布者根 据发布服务的特点设定服务信息，服务使用者根据服务的使用情况进行反馈，管 理模块收集反馈信息，利用更新算法对服务的q o s 信息进行更新。 自动手动添加、修改、编辑w e b 服务的q o s 扩展信息功能，为基于关系演 算的动态服务组合提供支持。 增加了用户反馈管理；服务发布者设置服务q o s 信息管理；查询带有用户 偏好的w 曲服务管理。三个部分共同完成了带有q o s 信息的服务的发布和查询 功能。 s n 的运行时刻监控，能够对服务发现、服务关系挖掘及服务查询请求等进 程进行查看、控制与调整；日志系统记录s n 中执行日志、管理监控日志和运行 时日志等。 1 4全文安排 全文共分为五章。 第一章是绪论。主要介绍课题的背景、研究的内容、本领域的研究动态和本 文创新点。 第一章绪论 第二章是文献综述。主要介绍了w e b 服务的概念，关键技术，w e b 服务q o s 概念，s n ( s e r v i c en e t w o r k ) 的概念，发布查找管理w e b 服务的原理，以及利用现 有s n 发布、查找和管理服务的优缺点。 第三章是s n 中w e b 服务的q o s 信息需求介绍以及带有q o s 信息的w e b 服 务发布和查找模型的建立。主要提出了q o s 的一般定义，提出了基于s n 的q o s 扩展管理监控模型，分析了扩展模型的优点和扩展的必要性。 第四章是带有q o s 信息扩展的s n 的w e b 服务发布、查找和管理模型的实 现。利用s n 作为服务中, c a i 艮务器，分别实现了s n 注册中心的q o s 扩展模块、 管理模块、监控模块。第四章的模型实现进一步验证了第三章模型建立可行性和 应用的效果。 第五章是总结和展望。主要对所做工作进行总结，指出目前存在的问题，并 对未来的工作进行展望。 4 第二章文献综述 2 1w e b 服务介绍 2 1 1w e b 服务的概念 第二章文献综述 w e b 服务是一种以x m l 为主的、开放的w e b 规范技术为基础的建立部署在 w e b 上的对象，具有对象技术所承诺的优点，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刨1 8 l 。w e b 服务平台是 一套标准，它定义了应用程序如何在w e b 上实现互操作性，开发者可使用任何 编程语言，在任何平台上编写所需要的w e b 服务。w e b 服务有如下定义【1 9 1 ： 自包含、自描述、模块化的应用，可以在网络( 通常为w e b ) d 0 被描述、发布、 查找以及通过w e b 来调用。 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，这些规范使得w e b 服务能与其他兼容的组件进行互操作。 由个人或企业发布的能完成其特别业务需求的在线应用服务，其他个人或企 业和应用软件能通过i n t e m e t 访问使用这些应用服务。 2 1 2w e b 服务的特点 从外部使用者的角度而言，w e b 服务是一种部署在w e b 上的对象或组件， 它具备以下特征【2 0 】： 良好的封装性：w e b 服务既然是一种部署在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，能且仅能看到该对象提供的功能列表。 松散耦合性：当一个w e b 服务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 服务的调用界面不变，w e b 服务的实现 任何变更对他们来说都是透明的。 使用协约的规范性：作为w e b 服务，对象界面所提供的功能应当使用标准 的描述语言来描述( 比如w s d l ) 。同时，相比一般对象而言，其界面调用更加规 范化，更易于机器理解。 高度可集成能力：由于w e b 服务采取简单的、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 第二章文献综述 当前环境下的高度可集成性。 2 1 3w e b 服务的核心技术 w e bs e r v i c e s 框架的核心技术包括s o a p t 2 ，w s d l t 2 2 1 和s n ，它们都是以标 准的x m l 文档的形式表示的。w e b 服务使用一系列的标准协议来对各种请求做 出响应，使用h t t p t c p 等标准的网络协议完成底层的传输，以x m l 作为数据 表示的基础，通过s o a p 协议在系统问交换信息，通过w s d l 等来描述和记录 w e b 服务所产生和接收的消息，通过s n 来注册和寻找服务，这些技术构成了 w e b 服务的核心技术。 s o a p 是一种非集中的、基于分布式网络环境的、基于x m l 的轻量级协议【2 3 1 。它 通过把h t t p 与x m l 的灵活性和良好扩展性组合在一起，以实现异构平台的程 序之间的消息传递和互操作，从而使存在的应用能够被众多的用户所访问。从本 质上说，s o a p 是一种基于x m l 的远程过程调用( r p c ) 机制。它包括四个部 分【2 4 】：s o a p 封装( e n v e l o p ) ，封装定义了一个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们的框架；s o a p 编码规则( e n c o d i n g r u l e s ) ，用于表示应用程序需要使用的数据类型的实例；s o a pr p c 表示( r p c r 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 m d i n g ) ，表示 所使用的底层协议交换信息。 w s d l w e b 服务描述语言w s d l ( 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 ) 是w 3 c 定义 的用于描述w e b 服务的规范，它可用来描述一个w e b 服务能够做什么，该服务 在什么地方，以及如何调用该服务【2 5 1 。w s d l 利用x m l 来描述w e b 服务，它 将w e b 服务描述为一组对消息进行操作的网络端点。一个w s d l 服务描述包含 对一组操作和消息的一个抽象定义，绑定到这些操作和消息的一个具体协议和这 个绑定的一个网络端点规范。w s d l 基于x m l 提供一个正式的描述文档，描述 w e b 服务及其函数、参数和返回值。 w s d l 文档是一个遵循固有模式的x m l 文档。一个w s d l 文档包括了如 下几个重要元素，即t y p e s ，i m p o r t ，m e s s a g e ，p o r t t y p e ，o p e r a t i o n ，b i n d i n g 和 s e r v i c e s 。这些元素嵌套于d e f i n i t i o n s 元素中，d e f i n i t i o n s 元素是w s d l 的根元素。 各元素及其作用如下： d e f i n i t i o n s 元素：所有的w s d l 文档的根元素均是d e f i n i t i o n s 元素。该元素 封装了整个文档，同时通过其n a l n e 属性命名了一个w s d l 文档。 t y p e s 元素：消息的数据类型定义，通常用来描述所交换的消息。 6 第二章文献综述 i m p o r t 元素：i m p o r t 元素使得可以在当前的w s d l 文档中使用其他w s d l 文档中指定的命名空间中的定义元素。通常在服务发布者希望模块化w s d l 文 档的时候，使用该元素是非常有效果的。 m e s s a g e 元素：代表待传输数据的抽象定义。一条m e s s a g e ( 消息) 由逻辑 上的消息构件( p a r t ) 组成，每一个构件( p a r t ) 使用某种类型系统来定义。 p o r t t y p e 元素：是一个抽象的操作( o p e r a t i o n ) 的集合。每一个o p e r a t i o n 指 向一条输入消息( m e s s a g e ) 和输出消息( m e s s a g e ) 。 b i n d i n g ：它表述o p e r a t i o n 和m e s s a g e 的具体的协议和数据格式规范。如前 所述，o p e r a t i o n 和m e s s a g e 由p o r t t y p e 定义。 p o r t 元素：它指定一个用于绑定的地址，由此定义一个通讯端点( e n d p o i n t ) 。 s e r v i c e 元素：s e r v i c e 元素包含一个或者多个p o r t 元素，其中每个p o r t 元素 表示一个不同的w e b 服务。 带有i m p o r t 元素的w s d l 文档结构可以如下图2 1 所示【2 6 】： w s d l 服务实现w s d l 服务接口 图2 1 带有i m p o r t 元素的w s d l 结构图 图2 1 中，i m p o r t 元素结构介绍：w s d l 服务实现文档中的i m p o r t 元素包含 两个属性。n a m e s p a c e 的属性值是一个与服务接口文档中的t a r g e t n a m e s p a c e 相匹 配的u r l 。l o c a t i o n 属性是一个用于引用包含完整的服务接口定义的w s d l 文档 的u r l ，不能为空。使用i m p o r t 元素可以将服务定义的不同元素分别放入单独 的文档中，需要时再将其导入。 使用i m p o r t 元素可以根据定义的抽象级别将w s d l 文档分开，这样有助于 第二章文献综述 编写更为清晰的服务定义，有利于服务的模块化，使其对各种服务定义进行最大 限度的再利用。i m p o r t 元素的使用可提高服务的服务质量，降低服务编写的难度， 但它也可能出现潜在的问题。如果w s d l 文档是单独维护的，那么就有可能出 现如下的情况【2 7 】： l 、被导入的文档发生更改，但没有及时更改导入它的w s d l 文档，这样就 可能导致服务变为不可使用。所以要保证在更改导入的w s d l 文档时考虑版本 问题。 2 、局域网外被导入的w s d l 可能不可靠。在局域网内运行这些w e b 服务 能够通过，然而一旦w e b 服务在局域网外部运行时，w s d l 的u r l 可能被防 火墙阻挡了，虽然当前w s d l 可以访问并解析，但实际上它导入了不可用的 w s d l 使得服务最终是不可使用的。 s n ( s e r v i c en e t w o r k ) 是一个服务和数据描述的存储库；服务提供者可以通过服务注册中心发布它 们的服务，而服务使用者可以通过服务注册中心发现或查找可用的服务；服务注 册中心可以给需要集中式存储库的服务提供其他的功能，以使得别的个人或企业 能够发现的访问协议的实现标准。s n 的构建是为了加速w 曲服务的推广，加强 w e b 服务的互操作能力而推出的一个项目，其目的是建立一个全球性的、与平台 无关的、开放式的语义服务网络架构，定义w e b 服务的发布与查找的方法，使 得个人或企业能发现彼此的服务。s n 基于现成的标准，如x m l 和s o a p ，创建 了一个平台独立、开放的框架，通过i n t e m e t 来描述服务、发现服务、并且整合 服务。 2 1 4 三种技术之间的关系分析 s o a p 、w s d l 、s n 这些技术的任何一种都在发展中，每种技术均提供了 w e b 服务的下一步发展、描述或者发现的一个标准。然而，w e b 服务的目标之一 是无缝的、自动的业务集成，软件将动态地从未知的个人或企业发现、访问、集 成和调用新服务，这种动态集成需要这些技术的结合，以便为将来的动态业务提 供动态的、标准的基础设施。三种技术的关系如图2 2 所示： 第二章文献综述 图2 - 2s n 、s o a p 、w s d l 三者之间关系 图2 2 中，三者的关系描述如下： w e b 服务通过w s d l 来描述所提供的服务，并将这一描述告知w e b 服务注 册服务器。注册服务器根据w s d l 的描述，依照s n 的协定更新服务目录并在 i n t e m e t 上发布。用户在使用w 曲服务前先向注册服务器发出请求，获得w e b 服 务发布者的地址和服务接口信息之后，使用s o a p 协议与w e b 服务发布者建立 连接，进行通信。w e b 服务的技术主要建立在x m l 的规范之上，这保证了这一 体系结构的平台无关性、语言无关性和人机交互性能。 2 2 w e b 服务的q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) w e b 服务中的q o s 的主要评价指标如下： l 、性能( p e r f o r m a n c e ) ： 指根据吞吐量和延迟对其进行测量。吞吐量的值较大且延迟的值较小表示 w e b 服务性能良好。吞吐量表示在给定时问段内被服务的w e b 服务请求数。延 迟是发送请求和接收响应之间的往返时间。 2 、当前可用性( a l i v e ) ： 当前服务可用是指当前服务是否存在或者是否可以立即使用。可用性表示服 务可以使用的可能性，指w e b 服务是否存在或是否已就绪可供立即使用。较大 9 第二章文献综述 的值表示服务一直可供使用，而较小的值表示无法预知在某个特定时刻服务是否 可用。 与可用性有关的还有修复时间( t i m e t o r e p a i r ，t t r ) 。t t r 表示修复已经失 效的服务要花费的时间。理想情况下，较小的t t r 值是合乎需要的。 3 、可靠性( r e l i a b i l i t y ) ： 表示能够维护服务和服务质量的程度。每月或每年的失效次数是衡量w e b 服务可靠性的尺度。在另一种意义上，可靠性是指服务请求者和服务发布者发送 和接收消息的有保证和有序的传送【2 8 】。可靠性是w 曲服务保证其申明的服务质 量的能力。 4 、可访问性( a c c e s s i b i l i t y ) ： 表示能够为w e b 服务请求提供服务的程度。 它可以表示为一种可能性尺度，用来表示在某个时问点上成功地实例化服务 的成功率或机会。w e b 服务可用，但却无法访问这种情形是町能存在的。通过构 建一个可高度伸缩的系统使w e b 服务得到很高的可访问性。可伸缩性是指不管 请求量如何变化，都能够始终如一地为请求服务的能力。 5 、服务的安全级另l j ( s e c u r i t y：1evel) 指通过验证涉及到的各方、对消息加密以及提供访问控制来提供机密性和不 可抵赖性。由于w e b 服务调用是发生在公共的因特网上，安全性的重要性已经 有所增加。根据服务请求者的不同，服务提供者可以用不同的方法来提供安全性， 所提供的安全性也可以有不同的级别。安全性通过验证涉及到各方、对消息加密 以及提供访问控制来提供机密性和不可抵赖性【2 9 】。 6 、响应时间( r e s p o n s et i m e ) ： 指调用服务的快慢程度，多次更新可以得到响应时间的平均值。 7 、调用服务成功率( s u c c e s sr a t e ) ： 成功的完成服务调用的比例。包括成功调用率、失败调用率和服务调用总数。 8 、服务价格( p r i c e ) ： 调用一次该服务的花费。由于目前尚未对服务的价格和付费标准以及付费方 式有统一的规范，现有的付费服务较难统一接口量级的标准。 9 、完整。 生( i n t e g r i t y ) ： 指w e b 服务如何维护相对于最初情况的正确性。适当地执行w e b 服务事务 会实现正确的交互。应当包括两种完整性3 0 1 ，即：数据的完整性和事务处理的完 整性。数据的完整性定义了数据在传输过程中是否被更改。事务处理的完整性则 是指在事务处理中，处理过程必须保证数据库的完整性。 1 0 、异常处理( e x c e p t i o nh a n d l i n g ) ： l o 第= i # 综4 w e b 服务执行过程中有异常发生时，w e b 服务能够捕捉相应的异常信息并提 供相应的机制来处理这些异常信息的能力】。因为服务发布者不能预先估计到所 有可能发生的情况，提供异常处理机制能够捕捉这些信息并显示出柬， 图2 - 3 描述了各种o o s 的需求与w e b 服务不同层次的事务之间的关系”2 i 图2 - 3 w c b 服务与服务质量( q o $ ) 需求之间的关系 从图2 - 3 中可以看出，w e b 服务的表示层、逻辑层和数据层等事务分别与服 务质量( q o s ) 之间存在着相互的密不可分的关系。 关于服务质量( o o s ) 的前几个方面都比较好理解，下面对服务的安全级别进 行详细的介绍。 随着w e b 服务在松散耦合的，与平台和语言无关的应用中的采用越来越广 泛，另一个潜在的问题也日益的引起关注安全性1 3 3 1 。w e b 服务的安全性对 商业组织和他们的客户来说都至关重要。w e b 服务的安全模型不但要求把当前可 用的技术与来来应用程序的安全性需求结合起来，还需要平台厂商、应用程序开 发者、网络和基础架构提供者及客户的共同努力才能搭建起来】。为了满足w e b 服务开发和使用的安全要求，有必要建立一个概念性的w e b 服务安全层次模型， 2 0 0 2 年4 月份，m m 和m i c m s o f t 还提供了一个文档，文档中包含有一个概念性 协议栈，该概念性协议栈规定了一些对于在w e b 服务中构建安全性来说非常重 要的额外元素 3 5 1 。该协议栈是在扩展的s o a p 协议支持的传输层的基础上引入 第二章文献综述 w e b 服务安全层，w s s e c u r i t y 协议构成了整个w e b 服务安全层的基础，而整个 安全层必须满足以下四个基本的安全性要求p 6 j ： l 、机密性( c o n f i d e n t i a l i t y ) ：是指信息对没有经过授权的个人、实体或进程 的不可用性或不公开性，并保证消息内容不对没有经过授权的个人公开； 2 、授权( a u t h o r i z a t i o n ) ：是指权限的授予，包括根据访问权限授予访问权 和保证发送方被授权发送消息； 3 、数据完整性( d a mi n t e g r i t y ) ：是指数据没有以未经授权的方式或被未经 授权的用户不可察觉的改变或者破坏的性质，从而确保消息在传送的过程中不会 被偶然或故意修改； ， 4 、原始性证明( p r o o f o f o r i g i n ) ：是对消息或数据的发送者进行标识的证据。 断言消息由正确标识的发送者传送，并且不会重新发送以前传送过的消息。这一 要求隐含了数据完整性的要求。 服务安全性的设定，可以让服务使用者在满足基本需要的基础上获得更加安 全的服务，防止信息的丢失和恶意篡改，保护了服务使用者的利益，同时也刺激 了服务发布者能够更加主动的改进升级自己的服务，使w e b 服务更具有可信性 和安全性【37 1 。s n 中采用的安全设定是通过w s s e c u r i t y 规范来解析服务的s o a p 消息以定义安全级别，基于三个w 3 c 的x m l 规范来实现：x m l d i g i t a l s i g n a t u r e ， x m l e n c r y p t i o n ，a n d x m l k e y m a n a g e m e n t s e r v i c e s 。s o a p 的安全层处于传输层 和应用层之上，对s o a p 层的安全性进行扩展，把关于安全的五个基本要求应用 到整个的s o a p 信息中，包括s o a p 头以及s o a p 体。同时，更多的安全措施 也可结合s o a p 层安全与传输层以及应用程序来共同解决。如图2 4 ： 图2 - 4s o a p 消息的安全性扩展 1 2 第二章文献综述 图2 4 中，t r a n s p o r t 代表传输层的安全( 如h t t p s ) 用来确认身份。s e c u r i t y t o k e n 代表s o a p 满足w s s e c u r i t y 规范的消息安全机制，包括授权认证、数字 签名和机密性。c r e d e n t i a l s 代表被分出来的s o a p 体( b o d y ) 的安全性。对s o a p 层的安全性进行扩展，把关于安全的基本要求应用到整个的s o a p 信息中，包括 s o a p 头( h e a d e r ) 以及s o a p 体( b o d y ) ，是解决w e b 服务安全性的一个重要策略。 而对于s o a p 进行安全性扩展，数字签名( d i g i t a ls i g n a t u r e ) 又是一个很好的解决方 案。s n 中利用x m l 的数字签名( x m l d i g i t a l s i g n a t u r e s y n t a x x m l s i g n a t u r e 】) 对s o a p 进行扩展，在s o a p 的头元素中定义签名属性( ) 来实现。 2 3s n ( s e r v i c en e t w o r k ) 详述 2 3 1服务注册中心u d d i 通用描述、发现和集成协议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 y i n t e g r a t i o n ) 是一套基于w e b 的、分布式的、为w e b 服务提供的信息注册中心的 实现标准规范，同时也包含一组使企业能将自身提供的w e b 服务加以注册，以 使得别的企业能够发现的访问协议的实现标准。u d d i 是为了加速w e b 服务的推 广，加强w e b 服务的互操作能力而推出的一个计划，其目的是建立一个全球性 的、与平台无关的、开放式的架构，定义w e b 服务的发布与查找的方法，使得 企业能发现彼此的服务。u d d i 基于现成的标准，如x m l 和s o a p ，创建了一 个平台独立、开放的框架，通过i n t e r n e t 来描述服务、发现服务、并且整合服务。 u d d i 的基本功能包括：发布、查找和绑定。发布功能使w 曲服务供应商可 以注册自己的信息；查找功能使客户的应用程序可以查找到特定的w e b 服务； 绑定功能负责应用程序和w e b 服务之间的连接和交互。 u d d i 注册中心具有企业和企业支持的服务的描述信息，并且通过程序手段 可以获取到这些信息。此外，u d d i 注册中心还包括对w e b 服务所支持的因行业 而异的规范、分类法定义以及识别系统的参照。u d d i 提供了一种程序化模型和 模式，它定义与注册中心通信的规则。u d d i 规范中所有a p i 都用x m l 来定义， 包装在s o a p 信封中，在h t t p 上传输。从客户端发出的s o a p 请求首先通过 h t t p 传到注册中心去，注册中心的s o a p 的服务器在接收到s o a p 消息并进行 处理后，把s o a p 响应返回给客户端。就注册中心的要求而言，客户端发出的修 改数据的请求必须是安全的、经过验证的事务。 第二章文献综述 u d d i 有四种主要数据结构【3 8 】： 商业实体信，宦, ( b u s i n e s s e n t i t y 结构) ：u d d i 商业注册的商业信息发布和发现 的核心，x m l 元素都包含在该结构中，它是商业实体专属信息集中最高层的数 据容器，位于整个信息结构的最上层。该结构支持“黄页”信息。 服务信，包, ( b u s i n e s s s e r v i c e 结构) ：该结构将一系列有关商业流程或分类目录 的w e b 服务的描述组合到一起。b u s i n e s s s e r v i c e 和b i n d i n g t e m p l a t e 一起构成了 “绿页”信息。 + 绑定信息( b i n d i n g t e m