（计算机软件与理论专业论文）基于形式概念分析的web服务管理及检索技术.pdf

摘要 摘要 近年来，随着电子商务和i n t e r n e t 的不断发展，w e b 服务已经成为最具有生 命力的w e b 应用集成技术之一。对w e b 服务的相关的研究也得到顺利开展。具 体来说，研究者们从w e b 服务的抽象和描述、服务语义和语义级互操作、服务 社区化、服务组合、服务验证和测试、服务的有效管理和组织、服务的选取、匹 配和替换算法、服务质量等方面对w e b 服务展开了研究，并已取得了一定的成 果。本文在前人研究的基础上，对w e b 服务的形式化定义、w e b 服务的组织与 管理、w e b 服务检索、w e b 服务替换算法等方面进行了深入的探讨和研究，提出 了基于形式概念分析的w e b 服务管理与检索技术，并从理论和实验两方进行了 验证。本文的主要贡献包括： 1 提出服务格的概念和基于服务格的w e b 服务管理方法。通过对w e b 服务 进行形式概念分析，找到服务间相互潜在的语义联系，并利用这种联系建立了服 务格，实现了基于概念分组的w e b 服务有效管理方式。同时，针对w e b 服务的 种类和数目不断增长的现实提出w e b 服务形式概念产生和服务格的建立与增量 维护算法，用实验证明了所提算法的有效性。 2 提出在服务格上检索w e b 服务( 包括替代w e b 服务) 方法，并用实验进 行了验证。通过研究服务格中各结点( 形式概念) 之间的关系，提出通过服务格 检索w e b 服务的技术和相关算法。除此，我们还对替代w e b 服务及其检索方法 进行了专门的研究，提出通过服务格检索替代w e b 服务的算法和实现技术。实 验证明，基于服务格的w e b 服务检索技术有较高的效率和伸缩性。 3 提出向量服务格的概念，并利用基于向量服务格的概念聚类信息实现 w e b 服务的检索。通过在服务格中引入k 维方法向量的概念，对服务格的扩展， 提出了一种支持向量检索的服务格( 称为向量服务格) ，并给出向量服务格中方 法向量概念发现算法和k 一维方法词项集的选取方法，利用向量服务格的分组信 息，对w e b 服务方法向量进行扩充。通过研究扩充后的w e b 服务方法向量和查 询向量之间的关系，实现了w e b 服务的向量快速检索。实验表明，这种方法大 大提高了方法级w e b 服务检索的效率和准确性。 本文提出的基于形式概念分析的w e b 服务管理技术，在w e b 服务管理技术 研究中尚属首次。研究成果不仅具有理论指导价值还有很强的实际应用价值。 关键字：w e b 服务管理、形式概念分析、服务格、w e b 服务检索技术 分类号：t p 3 1 a b s t r a c t a st h ed e v e l o p m e n to fe - c o i n i n e r c ea n dt h ei n t e r n e t ，w e bs e r v i c eb e c o m e so n eo f t h em o s tp r o m i s i n gw e b b a s e da p p l i c a t i o ni n t e g r a t i n gt e c h n o l o g yi nr e c e n ty e a r s m u c hr e s e a r c hw o r kh a sb e e nd o n ei nr e l e v a n ta r e a so fw e bs e r v i c e s ，i n c l u d i n gt h e a b s t r a c t i o na n dd e s c r i p t i o no fw e bs e r v i c e s ，s e m a n t i c so fw e bs e r v i c e sa n d i n t e r o p e r a t i o no fw e b s e r v i c e so ns e m a n t i cl e v e l ，c o m m u n i t yo fw e bs e r v i c e s ，s e r v i c e c o m p o s i t i o n ，s e r v i c ev e r i f i c a t i o na n dt e s t i n g ，e f f e c t i v em a n a g e m e n ta n do r g a n i z a t i o n o f w e bs e r v i c e s ，s e r v i c es e l e c t i o n ，m a t c h m a k i n ga n da l t e r n a t ea l g o r i t h m sa n dq o se t c b a s e do nt h i sr e s e a r c h ，i nt h i sp a p e r , w eg i v ed e e p l ys t u d ya n dd i s c u s so nt h ep r o b l e m o fe f f e c t i v em a n a g e m e n to fw e bs e r v i c e sa n dr e t r i e v a lo fw e bs e r v i c e sa n dt h e i r a l t e r n a t e s w ep r o p o s eac o n c e p t u a lm a n a g e m e n tt e c h n i q u ea n dr e l e v a n ta l g o r i t h m s b ya p p l y i n gf o r m a lc o n c e p ta n a l y s i s ( f c a ) o nw e bs e r v i c e s 。w ep r o v e t h e o r e t i c a l l yt h ec o r r e c t n e s so fo u ra l g o r i t h m sa n dr e l a t i v et h e o r i e s ，a n dv e r i f yt h e e f f e c t i v e n e s so f o u ra p p r o a c hb ye x p e r i m e n t s t h ec o n t r i b u t i o n so f t h i st h e s i si n c l u d e ： 1 an o v e ls t r u c t u r e ，n a m e ds e r v i c el a t t i c e ，h a sb e e np r o p o s e du s i n gt h e u n d e r l y i n gs e m a n t i cr e l a t i o n s h i pb e t w e e nw e bs e r v i c e s w h i c hi sd i s c o v e r e db y a p p l y i n gf c at ow e bs e r v i c er e p o s i t o r i e s a n dw i t ht h e s e r v i c el a t t i c e ，w e c a r l m a n a g ew e bs e r v i c e si na ne f f i c i e n tw a yb yg r o u p i n gw e bs e r v i c e sc o n c e p t u a l l yi n t h el a t t i c e a tt h es a m et i m e ，w ed e v e l o pt h ea l g o r i t h m sf o rg e n e r a t i n gf o r m a l c o n c e p t s ，b u i l d i n gs e r v i c el a t t i c ea n di n c r e m e n t a lm a i n t e n a n c eo fs e r v i c el a t t i c e w e c o n d u c ts o m ee x p e r i m e n t st ov e r i f yt h ee f f e c t i v e n e s so f t h ea l g o r i t h m s 2 w ep r o p o s et h ea p p r o a c ho fr e t r i e v i n gw e bs e r v i c e sa n dt h e i ra l t e r n a t e so n s e r v i c el a t t i c e ，i n c l u d i n gs o m eu s e f u lc o n c e p t sa n da l g o r i t h m s a sw ek n o w , ag o o d s e r v i c em a n a g e m e n tc a ns u p p o r ts e r v i c er e t r i e v a le f f e c t i v e l y i no r d e rt oi n v e s t i g a t e t h ep e r f o r m a n c eo f o u rs e r v i c el a t t i c e ，w ed e v e l o pt h es e r v i c er e t r i e v a la p p r o a c hb a s e d o ns e r v i c el a t t i c ea n dt h ec o r r e s p o n d i n ga l g o r i t h m sb yu s i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h ef o r m a lc o n c e p t si nt h el a t t i c e w es t u d ye s p e c i a l l yt h ep r o b l e mo fr e t r i e v i n g a l t e m a t ew e bs e r v i c e s ，a n dd e v e l o pt h ea l g o r i t h m sa n dm e t h o dt oi m p l e m e n tt h e r e t r i e v a lo fa l t e r n a t ew e bs e r v i c e so ns e r v i c el a t t i c e t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w t h a tr e t r i e v a lo f ( a l t e r n a t e ) w e bs e r v i c e sb a s e do ns e r v i c el a t t i c eh a sg o o de f f i c i e n c y a n ds c a l a b i l i t y 3 w ep r o p o s ev e c t o rs e r v i c el a t t i c e ( v s l ) ，w h i c he n a b l e ss e r v i c el a t t i c et o i i s u p p o r tv e c t o rb a s e dr e t r i e v a la n de x t e n d ss e r v i c el a t t i c eb yi n t r o d u c i n gk i t e mv e c t o r o fs e r v i c eo p e r a t i o n s a n di no r d e rt ob u i l dt h ev s l ，w ed e v e l o pt h ea l g o r i t h m sf o r d i s c o v e r i n gt h es e r v i c eo p e r a t i o nv e c t o rc o n c e p t sa n dt h es e l e c t i o nm e t h o do fk - i t e m s e to fs e r v i c eo p e r a t i o n s w eb u i l dan e wv e c t o rm o d e lf o rs e r v i c eo p e r a t i o nb y a d d i n gt h ec o n c e p t u a lg r o u p i n gi n f o r m a t i o ng a i n e df r o mv s li n t ot h eo r i g i n a lw e i g h t v e c t o ro fs e r v i c eo p e r a t i o n s b yc o m p u t i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ee x t e n d e d s e r v i c eo p e r a t i o nv e c t o r sa n dr e t r i e v a lv e c t o r , w ec a nr e t r i e v a lo fs e r v i c eo p e r a t i o ni n af a s t w a y b ya n a l y z i n gt h ee x p e r i m e n tr e s u l t s ，w ef i n dt h a to u ra p p r o a c he a r l i m p r o v et h ee f f i c i e n c ya n da c c u r a c yo f r e t r i e v i n gw e bs e r v i c ea to p e r a t i o nl e v e l o u rm e t h o do fm a n a g i n gw e bs e r v i c ew i t hf c ai st h ef i r s tt i m ef o rs e r v i c e m a n a g e m e n tb ye x p l o i t i n gt h eu n d e r l y i n gs e m a n t i c so f w e bs e r v i c e s b o t ht h e o r e t i c a l a n a l y s i sa n de x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h ep r o p o s e dm e t h o d sa r eg o o da ts e r v i c e m a n a g e m e n ta n dr e t r i e v a l o u rr e s e a r c hh a sg r e a ti m p o r t a n c eb o t hi nt h e o r e t i c a la n d a p p l i e da r e a k e y w o r d s ：w e bs e r v i c em a n a g e m e n t ，f o r m a lc o n c e p ta n a l y s i s ，s e r v i c el a t t i c e ， w e bs e r v i c er e t r i e v i n gt e c h n o l o g y i i i 图目录 图目录 图1 1w e b 服务基础架构 图1 2w e b 服务技术栈 图1 3w e b 服务管理架构 图1 - 4 使用过程本体论的服务检索 图2 - 1w s d l 文档基本结构 图2 2w s d l 文档示例 图2 3 表2 - 1 中w e b 服务集的服务格 图2 4w e b 服务形式概念产生算法 图2 5 服务格更新算法 图2 - 6 服务格搜索算法 图2 7 输入输出消息类型相似度算法 图2 8 服务方法相似度阈值对服务格大小的影响( 服务集大小不变) 图2 - 9w e b 服务方法相似度域值对服务格大小的影响( 服务集大小变化1 图3 - 1 基于服务格的w e b 服务检索算法一 图3 2 服务格大小对检索响应时间的影响 图3 3 服务格上服务检索的有效性测评 图4 - i 一个w e b 服务应用场景 图4 2 替代w e b 服务分类示意图 图4 3 服务们，的( 关于服务请求的) 完全替代服务格结点一 图4 4 替代w e b 服务检索算法 图4 5 替代w e b 服务查找算法 图4 - 6 最替代w e b 服务集求取算法 图4 7 基于服务格的替代服务检索效率评估 图4 8 基于服务格的替代w e b 服务检索算法的可伸缩性测试 图5 1 向量服务格示例 图5 2 方法向量的产生算法 图5 3 候选方法向量概念的产生算法 图5 - 4k 一权重特征词项集的选取算法 图5 5k 一值变化对方法向量概念产生的影响 图5 6 基于向量服务格的服务检索与其它检索方法的比较 图5 7 各个检索方法的一一度量 _“j耶邶埘埘伍刀弛粥叭乾钙船钉舛卯鼹酊卯鹞加仍弭弭 表目录 表目录 表l 一1 现有的访问控制技术比较 表1 - 2 现有的服务发现技术比较 表1 - 3 各系统的对比分析 表2 - 1 本文用到的w e b 服务及其方法 表2 2 表2 1 中w e b 服务的形式背景表 表2 3 基本数据类型间相似度的约定值 表2 - 4 实验数据集 表3 - 1 服务检索列联表 表3 2 服务检索全局列联表 表4 - 1t e m p s e r v i c e ( w s l ) 关于不同请求者的替代w e b 服务 表5 - 1 一个服务向量聚类背景的例子 表5 2w e b 服务的肛维方法向量概念一 v i i i _墙坦侈加凹弛扣卯以 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 随着电子商务的迅速发展，越来越多的企业将其核心业务转移到i n t e r n e t 上。 电子商务的服务模式从b 2 c ( b u s i n e s s t o c u s t o m e r ) 模式发展到b 2 b ( b u s i n e s s t o b u s i n e s s ) 模式，在技术上也从简单的w e b 信息发布发展到i n t e m e t 范围内的数据共享和信息集成。这样，对于对i n t e m e t 上的商业应用系统的快速 性、有效性和可靠性也就提出了更高的要求。在这背景下，w e b 服务技术应运而 生。越来越多的应用表明，w e b 服务作为一种新型的分布式计算模型，已成为 w e b 上数据和信息集成的有效手段 f s t 0 2 。 1 1 1w e b 服务简介 w e b 服务的定义目前，尽管对w e b 服务的定义有多种，但尚不存在一个 统一的定义。如文献 e t h 0 2 a 指出，一个w e b 服务是一些可以通过x m l 在i n t e m e t 上进行调用的小软件；f j o h n 认为w e b 服务是在网络上、以标准化x m l 消息的 方式访问、用以描述一个操作集合的接口 j o h 0 2 。在 e t h 0 2 b 中，作者指出 一个w e b 服务是一个软件组件，这个软件组件具有以下几个特征：i ) 可以通过 h n t e m e t 或专用网络进行访问；i i ) 使用标准化的x m l 消息系统交换信息；i i i ) 独立于操作系统和编程语言；i v ) 通过标准的x m l 文档进行描述；v ) 可以使用 简单的查找机制来发现。基于上述特征，作者提出，w e b 服务是那些可以使用一 些基于x m l 的标准，如s o a pe u r l e 、u d d i u r l c 及w s d l c m r + 0 6 ， 在i n t e m e t 上进行描述、发布、定位及调用的独立模块化组件。b o u c h 6 在文献 b o u 0 2 中将w e b 服务定义为w e b 服务是依赖于松散、动态的w e b 组件，服 务请求者只需利用己发布的服务行为、绑定及输入输出参数等接口信息，通过 标准化的x m l 消息机制进行调用，而不需清楚服务实现的具体细节。 基于上述定义，本文认为w e b 服务是与操作系统、编程语言无关的、由服务 提供者按照规定标准、以x m l 格式将有关接口信息在指定地址进行发布，服务 调用者可以利用这些发布的信息来发现和调用的操作集合。 w e b 服务基础架构在文献 s h r n 0 1 ，u r l a 所描述的w e b 服务基础架构 ( 如图1 1 ) ，包括三个参与者和三个基本操作。三个参与者分别是服务提供者、 服务请求者和服务代理；三个基本操作是发布( p u b l i s h ) 、查找( f i n d ) 和绑定 第一章绪论 ( b i n d ) ，或称为发布( p u b l i s h ) 、发现( d i s c o v e r ) 和调用( i n v o k e ) 。一个w e b 服务的实现过程如下：服务提供者首先创建w 曲服务，并将服务中可被请求调 用的方法接口定义及服务有效期按指定标准格式，发布到服务代理的一个目录 上；当服务请求者需要调用该服务时，首先利用服务代理提供的目录去搜索该服 务，得到如何调用该服务的有关信息；利用这些调用信息，服务请求者去调用服 务提供者发布的服务。当服务请求者从服务代理得到调用所需服务的调用信息之 后，通信是在服务请求者和提供者之间直接进行，而不需经过服务代理。w 3 c 通过了一系列标准和协议来保证w e b 服务的实现，这些标准和协议包括：用来 描述服务的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 ) c m r + 0 6 、用以发布 和查找服务的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 ) u r l c 以及用来执行服务调用的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 ) u i 也f 。 图1 - 1 w e b 服务基础架构 f i g1 - 1w e bs e r v i c ea r c h i t e c t u r e w e b 服务技术栈w e b 服务的一个最大好处是互操作性。在实现w e b 服务时采 用了包含五个层次的技术栈来确保服务互操作性( 如图1 2 ) i - k t + 0 2 。网络层 ( n e t w o r kl a y e r ) 负责基本通信、寻址及路由，可采用t c p 、u d p 或其它协议实 现通信。传输层( t r a n s p o r tl a y e r ) 负责在两个或多个网络地址间传输数据。尽 管已有许多同步或非同步的通信协议，如s m t p 、f t p 、j a b b e r 、i b mm q s e r i e s 及j m s ( j a v a m a i ls e r v i c e ) 等等，但由于h t t p 的普遍性和简单性，使其成为w e b 服务传输层所使用的协议。包装层( p a c k a g i n gl a y e r ) 是采用一些数据包装协议 将所有进行交换的数据包装成统一标准模式，这些包装协议多数是基于x m l 的， 虫i x m l r p c 、w d d x ( w e bd i s t r i b u t e dd a t ae x c h a n g e ) 及s o a p 等。在这些协议 中，由于s o a p 的简单性、可扩展性及方便性使其成为w 曲服务数据包装层事实 上的协议。数据包装的目的是使得应用程序问可以自由地共享信息，而不必关心 2 第一章绪论 操作系统、编程语言及服务实现细节。在确定了w 曲服务网络层、传输层及包装 层所采用的协议之后，为了使服务请求者方便地调用服务，在描述层，采用相应 标准对上述协议进行描述，这些标准包括r d f ( r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ) 、 w s d l 等，其中w s d l 已成为最为流行的、v e b 服务描述标准。服务发布发现层 负责向服务提供者提供w e b 服务发布场所，同时向服务请求者提供查找和检索服 务描述信息方法，这一层主要由u d d i 、w s i l 及e b x m l 等协议来( 或服务代理) 来完成。目前，u d d i 处于主导地位。 p u b l i s h i n d i c o v e r i n g( u d d i w s i i j e b x m lr e g i s t r i e s ) d e s c r i p t i o n ( w s d l r d f ) p a c k a g i n g ( s o a p ，x m i j r p c ) t r a n s p o r t ( n x t p s m t p f t p j a b b e r ) n e t w o r k ( t c p h p ，u d p ) 图1 2w e b 服务技术栈 f i g 1 2w e bs e r v i c et e c h n o l o g ys t a c k w e b 服务关键技术及协议h t t p ( h y p e r t e x tt r a n s f c rp r o t o c 0 1 ) h t t p 1 佩i _ d 是i n t e m e t 上最常用的协议，它是一种无状态协议，可以通过扩展其请 求方法、错误代码及h t t p 头，将其应用到名字服务器、对象管理系统及其它任 务系统中，而不仅仅用在超文本中。h t t p 的一个重要特征是h t t p j 艮务器知道怎 样识别文件类型，并通过线路在传输之前告诉客户端应用程序将要传来什么样的 文件，以便使客户端应用程序决定如何对待，这一特征可以使h t t p 协议的系统 统独立于所传输的数据。 x m l 和x m l 模式x m l u r l b 是w e b 上结构化文档和数据的统一格式， 在w 曲服务中担当最重要的角色，是w e b 服务的建模、描述、发现、发布、查找 等基本操作的载体。因此，有时w 曲服务也称作x m l w 曲服务。与h t m l 不同的， x m l 将数据结构和数据表现相分离，并使用与平台和语言无关的文本方式来表 达数据。) 0 v i l 很适合定义w 曲服务的高层协议如s o a p 、u d d i 及w s d l 等。因此， w e b 服务接口的数据类型和交换的消息都是采用x m l 模式进行描述的。 w s d l w s d l c m r + 0 6 是由a r i b a 、i n t e l 、m 和微软等开发商提出并 交由w 3 c 审批的，用来描述w 曲服务的标准x m l 格式。目前，其最高版本为 第一章绪论 w s d l 2 0 。w s d l 将w 曲服务定义为一个能够进行消息交换的通讯端口( p o r t s ) 集合，并将这些端口的抽象定义和消息从具体的数据格式绑定中分离出来。这种 分离使消息( m e s s a g e s ) 和端口类型( p o r t t y p e ) ，这两个抽象定义得以重用，其 中消息是用来进行交换的数据抽象描述，端口类型是方法( o p e r a t i o n s ) 的抽象 集合。对特定端口类型的具体协议和数据格式的说明称为绑定( b i n d i n g ) 。通过 可重用的绑定和网络地址相关联来定义端口( p o n ) ，端口的集合又定义了服务。 u d d i u d d i 是用来实现服务技术栈中的发布发现层，目前最高版本是2 0 t m , l c 。在w 曲服务基础架构中扮演服务代理角色，其核心组件是企业注册条 目( b u s i n e s sr e g i s t r a t i o ne n t r y ) ，它是一个用来描述企业实体及其所发布的w e b 服务的x m l 文档。在u d d i 的商业注册包括四个组成部分：企业实体( b u s i n e s s e m i t y ) 、企业服务( b u s i n e s ss e r v i c e ) 、绑定模板( b i n d i n g t e m p l a t e ) 及t m o d e l 。 企业实体用来表达企业有关信息，如标识码、企业名称、描述、联系信息、可以 用来检索x m l 描述的企业注册信息的u r l 、标识及企业所属类别等；企业服务 指每个企业实体所包含的服务( o 个或多个) ，一个服务表示一组w e b j 服务，它有 标识码、一个服务名称、描述、服务的所有者及每个w e b 服务绑定的模板；t m o d e l 有时称为技术模型，它是服务类型的技术说明摘要，其说明的信息包括t m o d e l 的名称、发布t m o d e l 的企业或组织、指向服务类型的技术规范( 如接口定义、消 息格式、消息协议及安全协议等) 的指针，不同企业可以提供由t m o d e l 定义的相 同类型的服务：绑定模板与w s d l 中的服务元素有点类似，一个绑定模板表示一 个基于某个具体t m o d e l 服务的实现，包括标识码、指向w 曲服务规范和技术信息 的指针。在u d d i 中的一个w 曲服务可以有多个绑定模板。 s o a ps o a p 切u e 是为分布式环境下的信息交换制定的一个轻量级的基 于x m l 的协议。前面提到，s o a p 是w e b 服务技术栈中一个重要的协议，它采用 了x m l 模式，从而可以建立与平台和编程语言无关的通信。s o a p 之所以可以用 作包装协议，是因为它可以处理数据序列。一个s o a p 规范说明包括三个组成部 分：用一个“信封”来定义一个用来描述消息的内容和如何处理消息框架；一套 编码规则来表达应用定义的数据类型；一个用以表达远程过程调用和响应的协 定。 w e b 服务的特征由于w e b 服务采用了上述协议，使其在支持w e b 信息集成上， 有其它组件技术( 如c o r b a 、d c o m 等) 无法替代的优势：( 一) 应用的分布式。 为适应网络应用中分布式的数据源和服务提供者，分布式的服务响应、松散耦合 是w 曲服务必需具备的特征。应用中，服务请求者不必关心服务提供者的数据源 格式是什么，某一服务请求需调用哪些服务，服务请求在w e b 上怎样被执行等， 即w 曲服务对用户具有分布透明性。( 二) 应用到应用的交互。在分布式环境中， 4 第一章绪论 若采用集中控制方式，服务器有较大的负荷，并且系统不具有健壮性。因此，应 用到应用的交互使得w 曲服务更具可伸缩性。( 3 ) 平台无关性。w 曲服务的接口、 跨w e b 服务的事务、工作流、消息认证、安全机制均采用规范的协议和约定；由 于w 曲服务采用简单，易理解的标准w e b 协议作为组件接口和协同描述的规范， 完全屏蔽了不同软件平台的差异，因此具有强的可集成能力 f s t 0 2 1 1 2w e b 服务管理和检索问题 在w 曲服务技术出现的初期，很多组织( 女h w 3 c 、w s i 等) 和国际知名的软 件企业( 如m m 、b e a 、i t p 、m i c r o s o f t 等) 都致力于相关技术标准制定和支持平 台的开发。现在，诸! i h x m l 、w s d l 、s o a p 和u d d i 等标准已经成熟并成功应用 到w e b 服务中，很多中间件和开发环境，女n i b mw e b s p h e r e 、m i c r o s o f t n e t 、b e a w e b l o g i c 等都提供了对w e b 服务的支持。w 曲服务技术为整合第三方组件提供了 良好的解决方案，使用w 曲服务极大地加速了商业应用的开发，并且提高了软件 的模块化、灵活性和可配置性 b c p + 0 5 。 但是，随着、e b 服务应用的不断普遍，w e b 服务数量和所支持业务类型也越 来越多，在这种环境下，要使w 曲服务满足不断增长的应用需求，就对w e b 服务 管理提出了新的要求 b 1 0 0 2 ：除了要提供一个开放、安全的环境来支持服务提 供者按可编程的方式描述业务和服务之外，还要提供在i n t e m e t 范围内的w 曲服务 的查找机制。此外，w 曲服务的管理问题还涉及如何适应发生的变化，当某个 w 曲服务发生故障时如何找到相应的替代w e b 服务，以保证请求者的应用程序连 续运行以及服务间关系发现与管理等等。 可以将w 曲服务管理和检索技术的研究归结到两方面：一方面是通过研究和 利用w 曲服务之间的潜在语义关系，采用合理的结构对w 曲服务进行组织，以实 现高效而准确的w 曲服务检索；另一方面由于i n t e m e t 是个开放的、动态环境， w 曲服务数量和支持的业务种类也在不断增加，因此，w 曲服务管理应该是支持 动态的、增量式管理技术。w 曲服务的检索技术研究的是如何在给定的w 曲服务 描述信息库中快速而准确地找到满足用户需求的w e b 服务，并将结果反馈给用 户。不难发现，有效的w 曲服务管理技术可以保证服务检索效率。 1 2 研究现状 1 2 1w e b 服务管理 作为w 曲服务技术的关键环节，随着w 曲服务数量和种类的增加，已经到得 第一章绪论 到了研究者们的重视。w 曲服务管理可看成三个层次：基础结构层、应用层和业 务层 c s d + 0 3 。基础结构层重点是保证对来自于不同种类平台的w e b 服务的操 作在可接受的性能内完成，其重心是w 曲服务平台；应用层指的是w 曲服务自身 管理，如服务信息的组织、数据管理、质量管理和访问控制管理( 如状态变化时， 特别是当服务发生故障而不可用时如何处理) 等。业务层指的是将w 曲服务按照 业务逻辑进行组织以完成预期的商业任务，也就是w e b 服务组合。对于基础结 构层的研究，工业界关注的比学术界要多，并且在工业界发展相当迅速，已有相 关成果形成，并开发出了相关的软件系统，比较著名的有h p 公司的o p e n v i e w 、 c a 公司及其o a s i s 的u n i c e n t e r w s d m ( w e bs e r v i c e s d i s t r i b u t e d m a n a g e m e m ) - u r l j 0 6 及w e b m e t h o d s 提出了o m i ( o p e nm a n a g e m e n ti n t e r f a c e ) b u l 0 1 ，还有其它大 公司，女1 m i c r o s o f t 、b e a 、s u n 、c o l l a x a 、d a t a p o w e r 、j b o s s 、s y s t i n e t 等厂商也 都已经宣布支持w s d m 。 业务层 ( 服务组合及对业务流的支持) 应用层 ( 服务自身管理) 基础结构层 ( 服务管理平台) 图1 0w e b 服务管理架构 f i g 1 - 3w e bs e r v i c em a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r e 对应用层研究，包括w c b 服务的分类管理、数据管理、服务质量( q o s ) 及 访问控制几方面。w e b 服务的分类管理的研究多数是从文本分类或语义w e b 的角 度出发，如文献 h k 0 3 ，采用n a i v eb a y e s 矛 1 支持向量机相结合的方法对w e b 服务进行分类，同时，还采用分层聚类法来发现w c b 服务的语义分类。在文献 m s z 0 1 中也采用了s v m 和信息检索的向量空间的方面将w e b 服务在领域 ( d o m a i n ) 内进行分类。w l i u 等人从语义w e b 角度，能通在w 曲服务注册分类 信息中加入本体( o n t o l o g i e s ) ，并采用o w l 进行描述，通过注册分类模型( r c m ) 来管理从e b x m i _ f r m a k 0 4 ，l h l 0 5 中抽象出的注册分类信息 u r l f 。有 一些研究是通过在u d d i 中增加语义描述信息，以实现w 曲服务的自然检索和查 找 p k p + 0 2 a ，v o s 0 4 ，s w g + 0 5 ；文献 s a b 0 4 ，p a 9 1 采用本体学习的方法， 从服务描述信息中得到领域知识，并利用所得领域知识对服务进行分类。 在w e b 服务数据管理上，最典型的是s a b i t e b o u l 等人提出的a x m l a b c + 0 3 ，a b m 0 4 ，f b 9 2 。它是p 2 p 平台上w 曲服务应用的一个实例。其采用 的是“轻量级”的p 2 p 架构，系统的实现中对各p e e r 之间的交互作了大量的简化， 第一章绪论 并采用了相应的等价策略。a x m l 中，w 曲服务的数据源是一系苑 x m l 文档作为 分布在各p e e r 上的服务提供者，这些x m l 文档中嵌入了w 幽服务的调用请求，这 些请求以特殊的x m l 标签标明，服务的请求中给出该服务的提供者的p e e r 标识。 每个服务提供者对应一个p e e r ，这些p e e r 之间通过x m l 格式的s o a p 消息进行通 信，实现了嵌入在x m l 文档中的w c b 服务请求的执行。文献 m a t + 0 3 通过对 w s d l 进行扩展，中间层采用w c b 服务架构，实现了大文件x m l 的数据交换。 t m a l i k 等人利用w 曲服务，开发出了个可以支持复杂联邦查询的s k y q u e r y 原型 r a n 0 3 ，并说明采用w e b 服务来实现查询交叉匹配具有较大的灵活性。 在服务质量( q o s ) 管理方面，文献 f c 0 3 ，y l 0 4 对q o s 的进行了初步 的研究，定义了q o s 的指标并研究了这些指标对服务发现问题的影响，其中文 献 y l 0 4 将u d d i 进行扩展以支持描述q o s 的信息。工y u 等人在服务提供者 和请求者之间建立q o s 代理，实现基于请求者需求和服务器负载的服务准入和 资源分配 - h l r 0 1 。为改进w e b 服务质量，文献 u u g 提出了一些q o s 的 优化算法来最小化服务的不稳定性。其它q o s 方面的研究见文献 c k d + 0 2 ， z b n + 0 4 ，t g r + 0 4 ，o b 0 4 。 表1 - 1 现有的访问控制技术比较 t a b l e1 - 1c o m p a r i s o no f e x i s t i n g a c c e s sc o n t r o lt e c h n o g l o g i e s 访问控制技术策略基本特征可靠 性 基于主机( h o s t - b a s e d )基于发起客户请求的主机标识。不能控制针对对具体用户低 的访问 基本的认证 为对基本认证信息，如用户名和基本论证信息通过h t t p t # 一般 ( b a s i ca u t h e n t i c a t i o n )密码