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面向方面的网格服务开发 计算机软件与理论黄楚伟 指导老师：李文军副教授 摘要 网格是近年来兴起的一个研究热点，被称为是下一代的互联网。网格计算是基于 网格的问题求解，当前的研究内容主要集中在底层支撑软件以及大规模的科学应 用，出现了一些重要的研究成果，如标准网格中间件g l o b u st o o l k i t 。目前，网 格技术的发展呈现出一种标准化的趋势，通过与w e b 服务的融合，正逐步走向 商业应用领域。然而缺乏方便快速的网格应用开发环境，阻碍了商业应用的推广。 另一方面g l o b u st o o l k i t 不断地推出新版本，导致网格应用的维护和迁移困难。 针对这些问题，本文在已有研究成果的基础上，综合了模型驱动开发与面向方面 编程等技术，提出了一个适合开发网格应用的框架，称之为模型驱动的方面框架 ( m d a f ) 。传统的模型驱动开发技术，虽然能够在模型层面上分离业务逻辑与 技术平台，但是到了代码层面，这些内容又纠缠在一起。本文利用面向方面编程 技术来弥补上述缺陷，使得与平台相关的代码能够被模块化。这样会带来队下的 一些好处： 1 开发人员只需集中精力解决业务模型的设计及其功能实现，框架会根据模型 来自动生成与网格平台相关的代码，从而简化了网格应用的开发过程。 2 无论是模型还是代码，都实现了业务逻辑与技术平台分离，使得业务逻辑具 有更好的可重用性，并能够很容易进行单元测试。同时在不影响业务逻辑的 情况下，能够方便地更改平台代码，从而具有良好的可移植性。 本文还详细地探讨了框架实现过程中的一些关键技术问题，并给出了原型系统的 设计方案和具体实现。本文最后利用该原型系统开发了一个全文检索服务，从而 验证了框架的有效性。 关键字：开放式网格服务基础设施，w e b 服务资源框架，模型驱动架构，面向方 面编程 a s p e c t - - o r i e n t e dg r i ds e r v i c e sd e v e l o p m e n t c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r yh u a n gc h u w e i s u p e r v i s o r ：l iw e n - j u n ，a s s o c i a t e dp r o f e s s o r a bs t r a c t g r i di se m e r g e da sah o tr e s e a r c ha r e ai nr e c e n ty e a r s ，w h i c hi sc o i l s i d e r e dt ob et h e n e x tg e n e r a t i o ni n t e r n e t g r i dc o m p u t i n gm e a n sp r o b l e m ss o l v i n gu s i n gt h eg r i d p r e s e n t l ym o s to ft h er e s e a r c h e sa r ef o c u so nt h ef u n d a m e n t a lf a c i l i t ya n dl a r g e s c a l e s c i e n t i f i ca p p l i c a t i o n s s o m eo fr e s e a r c h e se v e nb r i n gu pi n n o v a t i v er e s u l t s ，s u c ha s t h es t a n d a r dg r i dm i d d l e w a r eg 1 0 b u st o o l k i t n o w 研di sm o v i n gi t sw a yt o w a r d s b e i n gs t a n d a r d i z e d c o n v e r g i n gw i t hw e bs e r v i c e st e c h n o l o g ym a k e st h eg r i d a v a i l a b l ef o rc o m m e r c i a lu s e h o w e v e r , t h el a c ko fr a p i dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t p r e v e n t st h eg r i dt e c h n 0 1 0 9 yf r o mw i d e l yc o m m e r c i a lu s e f u r t h e r m o r e ，t h eg l o b u s t o o l k i tk e e p so np u b l i s h i n gn e wv e r s i o nv e r yf r e q u e n t l y , w h i c hm a k e si td i f f i c u l tt o m a i n t a i no rm i g r a t et h e 研da p p f i c a t i o n s t oo v e r c o m et h e s ed i f f i c u l t i e s 。t h i sp a p e rp r o p o s e san e wm e t h o db a s e do nc u r r e n t r e s e a r c h e s w h i c hc o m b i n e sm o d e ld r i v e na r c h i t e c t u r ew i t ha s p e c to d e n t e d p r o g r a m m i n g t h ep a p e rp r e s e n t san e wf r a m e w o r kf o rt h ed e v e l o p m e n to fg r i d a p p l i c a t i o n w h i c hi sc a h e dm o d e ld r i v e na s p e c tf r a m e w o r k ( m d a f ) t h et r a d i t i o n a l m o d e ld r i v e nt e c h n o l o g yi sa b l et os e p a r a t et h eb u s i n e s st o g i cf r o mas p e c i f i c t e c h n o l o g yp l a t f o r i l la tm o d e ll e v e l ，b u tw h e ni tc o m e st ot h ec o d el e v e lt h e ya r e m i x e du pa g a i n t h i sp a p e ru s e sa s p e c to r i e n t e dp r o g r a m m i n gt oo v e r c o m et h i s l i m i t a t i o n w h i c hi sa b l et om o d u l a r i z ep l a t f o r ms p e c i f i cd e t a i l t h i sn e wa p p r o a c h h a sm a n yb e n e f i t s f i r s t l y , d e v e l o p e r sc a nf o c u so nt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f b u s i n e s sm o d e l ，a n dt h ef r a m e w o r kw i l la u t o m a t i c a l l yg e n e r a t ea l lt h ep l a t f o l r m s p e c i f i cc o d e s t h j sw i l ls i m p l i f yt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s sa n di m p r o v ep r o d u c t i v i t y s e c o n d l y , b u s i n e s sl o g i ci ss e p a r a t ef r o mt h ep l a t f o r md e t a i la tm o d e la n da l s oc o d e l e v e l w h i c hm a k e si te a s yt ot e s ta n dr e u s et h eb u s i n e s sl o g i c w r ec a ne a s i l yc h a n g e t h ep l a t f o i nc o d e w h i c hm e a n sb e t t e rp o r t a b i l i t y n i sp a p e ra l s od i s c u s s e st h ek e y t e c h n o l o g i e sc o n c e r n e dw i t hf r a m e w o r ka n dp r e s e n t st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n o ft h ep r o t o t y p es y s t e m a tl a s t ，t h i sp a p e rd e v e l o p saf u l lt e x ts e a r c he x a m p l ew i t h t h ep r o t o t y p et op r o v ei t sa v a i l a b i l i t y k e yw o r d s ：o p e ng r i ds e r v i c e si n f r a s t r u c t u r e ( o g s i ) ，w e bs e r v i c e sr e s o u r c ef r a m e w o r k ( w s r d ，m o d e ld r i v e na r c h i t e c t u r e ( i d a ) ，a s p e c t - o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ( a o p ) 硕士学位论文 丛1 立 弟l 覃 土上- - j - 日i j 吾 1 1 论文的研究背景 1 1 1 网格应用开发的复杂性 网格计算【m l 主要研究动态的、多机构的虚拟组织中协同资源共享与问题求解。 因而网格计算平台同样需要解决分布式计算所面临的一些问题，如异构资源的 定位、管理、通信、访问控制、故障恢复等等。并且在网格的环境下，这些问 题显得更加突出；因为网格关注的是高性能计算和大规模资源共享，而且资源 是动态变化的，可以随时地加入或退出虚拟组织。 这种复杂性使得长期以来，网格计算的研究与应用只停留在科研领域。为了改 变这种局面，2 0 0 2 年2 月，在加拿大多伦多市召开的全球网格论坛( g l o b a lg r i d f o r u m ，g g f ) 会议上，t ；i o b u s 项目组和i b m 共同倡议了一个全新的网格标准 “开放网格服务体系结柯”( o p e ng r i ds e r v i c e s a r c h i t e c t u r e ，o g s a ) 6 - 7 l ，它 把g l o b u s 标准和以商业应用为主的w e b 服务标准结合起来，统一以网格服务 的形式对外发布。o g s a 的诞生，标志着网格已经从学术界的象牙塔延伸到了 商业世界中，而且从封闭的环境走向开放的世界。然而在网格计算实现大规模 的商业应用之前，还有很多的问题需要解决。其中一个关键的问题是缺乏直观 易用的网格编程环境支持网格应用的快速开发。 开发人员要掌握网格平台的具体技术细节有一定的难度，同时由于缺乏集成开 发环境的支持，从开发到部署的每一个步骤都需要开发人员亲自解决，导致开 发效率十分低下。另外开发出来的模块由于和网格平台紧密耦合，无法脱离网 格平台进行单元测试，从而加大了测试的难度，使得软件质量难以保证。 硕士学位论文 a s p e c t - - o r i e n t e dg r i ds e r v i c e sd e v e l o p m e n t 1 1 2网格开发平台的不断演变 g l o b u s 项引8 l 由美国a r g o n n e 国家实验室、芝加哥大学、南加州大学等科研单 位共同研发，是目前国际上最有影响力的网格计算项目之一。g l o b u s 对信息安 全、资源管理、信息服务、数据管理以及应用开发环境等网格计算的关键理论 和技术进行了广泛的研究，开发出能在多种平台上运行的网格计算工具包软件 ( g l o b u st o o l k i t ) ，能够用来帮助规划和组建大型的网格试验和应用平台，开发 大型的网格应用程序。g l o b u st o o l k i t 是g l o b u s 最重要的实践成果，g l o b u s t o o l k i t 针对g l o b u s 项目中提出的各种协议，提供了一系列的服务、软件库、编 程接口( a p i ) 。目前g l o b u s t o o l k i t 已成为了事实上的网格标准，得到众多的软 件企业支持，同时已经有大量成功的网格应用项目。 然而从1 9 9 8 年发布第一个版本至今短短的几年内，g l o b u st o o l k i t 已经推出了4 个版本。每一个版本都包含了体系结构的重大转变，这意味着它们的编程接口 存在巨大的差异。另一方面，这些不同版本的工具所提供服务基本相同，其核 心组件都涵盖了资源管理、信息安全、信息发现、数据管理等领域。 开发平台的不断演变，导致网格应用的维护和移植困难。已有的网格应用不能 直接运行在新的平台上，同时不同平台的网格应用无法进行互操作。如果在新 的网格平台重新开发应用，将会使前期投资失去价值，而且还要做许多重复的 工作。此外，新技术本身也在不断变化( 网格正逐步与w e b 服务技术融合，而 w e b 服务也在不断地发展) ，因而还会存在兼容性的问题。这与网格所要达到的 目标：资源共享、协同问题求解是矛盾的。也就是说由于网格平台的缘故，我 们的资源被孤立起来，无法有效地实现共享。 1 1 3 问题的根源 上述问题归根结底是由于缺乏一种有效的网格服务开发手段和工具，而传统的 网格服务开发方式不能够有效地隔离平台特性，导致核心的业务逻辑代码与平 台服务调用交织在一起。这种紧密耦合的关系，使得业务模型被绑定到特定的 网格平台，从而无法在不同的网格平台之间进行移植，同时这些功能模块也不 能够脱离网格平台进行单元测试。 硕士学位论文 面向方面的网格服务开发 1 2 论文的研究思路 我们的目标是要提高网格应用的开发效率和可移植性，这与对象管理组织 ( o b j e c tm a n a g eg r o u p ，o m g ) 提出的模型驱动体系结构( m o d e ld r i v e n a r c h i t e c t u r e ，m d a ) 所要达到的目标是一致的。然而纯粹的m d a 实现存在一 定的局限性：虽然m d a 能够在模型层分离业务模型与具体的平台细节，但是 到了代码层，这些内容又相互交织在一起，使得代码难以测试、维护、重复利 用。 面向方面编程技术有助于解决代码混乱和代码分散的困境，从而能够在代码层 实现业务模型与平台实现的分离。这不但使代码更加模块化，具有更好的可重 用性，而且业务模型能够脱离平台进行单元测试，从而简化了测试过程。 因此，将模型驱动架构和面向方面编程结合起来，能够保持模型与代码的致 性，有效地实现业务模型与平台细节的分离，从而解决网格应用开发所面临的 困境。 此外，元数据也是一个关键的技术，它与面向方面编程结合起来，能够实现互 补，有利于形成更简单、更容易测试的面向对象应用程序。一方面，元数据进 一步扩充了面向方面语言的语义，并提高了方面代码的可重用性。元数据还能 在编织的过程中充当粘合剂，使得方面代码能够以一种即插即用的方式自动地 链接到系统当中。另一方面，面向方面编程技术则可以简化元数据的使用，并 将声明性的元数据转化成运行时的程序行为。 1 3国内外相关研究成果 德国m a r b u r g 大学的m a t t h e ws m i t h 等人【9 j 设计了一个代码生成工具用于简化 g l o b u st o o l k i t4 下的网格应用开发。该工具采用了元数据和代码生成相结合的 方式，其主要思想是在已有的代码基础上添加元数据( 例如在某个方法上添加 g r i d m e t h o d 标记表示该方法将作为网格接口_ 的一部分，而在某个属性上添加 g r i d a t t r i b u t e 标记表示该属性是网格资源的一个成员) ，然后将这些标记了元 数据的源代码交给一个代码生成工具来处理，生成与网格平台相关的代码和文 硕士学位论文 a s p e c t - - o r i e n t e dg r i ds e r v i c e sd e v e l o p m e n t 档，如网格服务的实现类，w s d l 接口描述文件，w s d d 部署描述文件等。该 工具还提供了配置文件用于指定代码生成过程中的一些选项，如带有元数据的 j a v a 类，命名空间( n a m e s p a c e ) 和j a v a 包名之间的映射，以及是否使用工厂 模式等等。 美国芝加哥大学的博士生b o r j as o t o m a y o r 主持了一个开放源代码项目g t 4 i d e ( 芝加哥大学参与了g l o b u s 项目的研究与开发，b o r j as o t o m a y o r 则编写了 g l o b u st o o l k i t3 0 和4 0 的电子教程i m l l j ，并于2 0 0 6 年1 月出版了g l o b u st o o l k i t 4 ：p r o g r a m m i n gj a v as e r v i c e s 1 2 l ，这些都是最早的也是最全面的、介绍网格服务 编程的资料) 。g t 4 1 d e 项目于2 0 0 4 年底启动，目前最新的版本为0 2 5 。该项 目的前身g t 3 1 d e 则是在2 0 0 3 年底的时候启动。g t 4 i d e 的目标是要开发一个 基于e c l i p s e 平台的插件，提供一个开发环境来无缝地集成从编码到部署的整个 过程，从而简化网格服务的开发。g t 4 i d e 使得开发人员能够专注于网格服务 实现类的开发( 该实现类会调用网格平台的一些a p l ) ，而其它的接口描述文件， 配置和部署文件等可以通过i d e 来自动生成。 南京大学计算机软件新技术国家重点实验室王汝传教授等人承担了“网格计算 开发平台g b u i l d e r 研究”项引”】( 江苏省科技发展计划高技术研究项目) 。 g b u i l d e r 是一种网格计算辅助开发和部署的软件，其主要目标是利用先进的软 件技术开发一个适合于各种网格计算工具箱，并提供网格应用建模、调试、部 署和测试功能的通用辅助软件平台，最大限度地降低开发网格应用的难度，从 而加速网格应用的开发过程。与g t 3 1 d e 类似，g b u i l d e r 同样以插件的形式运 行在e c l i p s e 平台之上。所不同的是，g b u i l d e r 通过一组接i z l 和适配器( 负责调 用和封装网格计算中间件如g l o b u s 工具箱等) 隔离了上层应用对网格计算工具 箱的依赖，从而能够适应不同的工具箱，就像选择不同的j 2 e e 应用服务器一样 方便。 日本h o s e i 大学的s a c h i om i z u t a 和r u n h eh u a n g 在开源工具a n d r o m d a 的基础 上开发了一新的c a r t r i d g e ( a n d r o m d a 的插件) ，称之为a n d r o m d a g t 3 1 1 4 1 。 a n d r o m d a 是一个遵循模型驱动架构的代码生成框架( 其前身是u m l 2 e j b ) ， 它从c a s e 工具中读入x m i 格式的u m l 模型，然后利用模板技术生成源代码 和其他组件。a n d r o m d a 具有良好的扩展能力，提供了一个称为c a r t r i d g e 的扩 展机制。一个c a r t r i d g e 通常由v e l o c i t y 模板文件，j a v a 类( 可选) 和部署描述 文件( a n d r o m d a c a r t r i d g e x m l ，将u m l 构造型映射到相应的模板文件) 组成。 该项目的主要工作是针对g t 3 平台( o g s i 规范) 开发一个新的c a r t r i d g e ，采 硕士学位论文面向方面的网格服务开发 用的是纯粹的模型驱动技术。而本文则是在模型驱动架构的基础上引入了面向 方面编程技术，并且针对的是g t 3 和g t 4 ( w s r f 规范) ，此外本文还实现了 一个基本的m d a 框架。 1 4 论文的主要创新点 论文提出了一个模型驱动开发与面向方面编程相结合的框架，并开发了一个简 单的原型系统，实现从模型到方面代码的自动映射。利用该框架，我们能够在 模型以及代码层次上实现业务逻辑与平台技术细节的分离，有效地解决网格应 用所面临的开发、测试、。移植等难题。 论文提出了将模型的辅助信息映射成标准的代码元数据的思路。通过p r o f i l e 机 制，我们能够对u m l 进行扩充，以便在建模阶段表达应用领域的概念。这些 概念将作为模型语义的辅助信息，指导模型变换以及代码生成。将这些辅助信 息映射成代码中的元数据，可用于进一步的代码生成以及运行时反射 ( r e f l e c t i o n ) ，并在方面代码的编织过程( w e a v i n g ) 中充当粘合剂。 一一1 5 论文工作的意义 1 5 1 有利于提高网格服务的可移植性 通过p r o f i l e 机制对u m l 进行扩充，我们能够在建模阶段描述网格平台的特性。 这些特性是不同网格平台所共有的，并且不包含任何具体的技术细节。当模型 建立好之后，代码生成工具能够自动地根据模型生成与网格平台相关的文件。 通过这种方式，我们有效地实现了应用模型与具体的技术实现的分离。 对于新的网格平台，我们只需要增加相应的代码生成模块，就能够将现有的网 格应用移植到新的平台之上。这些代码生成模块能够被特定平台的所有应用重 复使用。因而能够简化网格服务的移植工作，使得应用模型能够在多个平台进 行复用，从而有效地保护了已有的投资，并节约了成本。 硕士学位论文 a s p e c t - - o r i e n t e dg r i ds e r v i c e sd e v e l o p m e n t 1 5 2有利于简化网格服务的开发与测试 开发人员只需在建模阶段描述所需要的网格特性，而不需要了解具体的技术细 节；只需使用统一的建模工具，而不是多个网格平台。因而能够简化网格平台 的学习和开发过程，并提高软件生产率。 另一方面，面向方面编程技术能够很好地模块化平台特性，使得我们能够在代 码层次上，有效地分离应用模型与平台技术细节。因而系统的核心功能模块能 够脱离网格平台，被单独运行或重复利用，并能很方便地进行单元测试，从而 有效地保证软件质量。 1 5 3 研究思路可以应用到其他领域 虽然本文的切入点是网格服务，但是本文提出了一种解决平台移植问题的思路 将模型驱动开发与面向方面编程相结合，利用面向方面技术来描述平台相 关特性。这种思路同样可以运用到其它的中间件平台或者分布式计算环境中， 如c o r b a 、j 2 e e 、w e bs e r v i c e s 等。 1 6 论文的结构 论文结构安排如下： 第一章简要地介绍了论文的研究背景、相关研究成果、选题的意义以及论 文主要的研究工作。 第二章对论文所涉及的网格服务、模型驱动体系结构以及面向方面编程这 三大领域进行了综述。 第三章深入地分析了论文所涉及的一些关键技术问题。 第四章详细描述了模型驱动的面向方面框架( m d a f ) 的设计和实现。 第五章给出了m d a f 的一个具体应用实例。 第六章对论文工作进行了总结，并提出进一步的研究方向。 硕士学位论文 面向方面的网格服务开发 第2 章相关领域综述 2 1 网格服务 2 1 1 开放式网格服务基础设施 开放式网格服务基础设施( o p e ng r i ds e r v i c e si n f r a s t r u c t u r e ，o g s i ) d s i 是作为 o g s a 的核心规范提出来的，其1 0 版于2 0 0 3 年7 月正式发布。 o g s i 定义了一种被称为网格服务的实体的创建、管理和信息交换的机制。网格 服务简单来说就是一种遵循一系列特殊约定的w e b 服务，这些约定实际上是一 些定义了客户程序如何与网格服务进行交互的接口和行为。 lo g s i 的内容 o g s i 规范定义了客户程序如何发现、创建网格服务以及如何与网格服务进行交 互。具体分以下三个部分： ( 1 ) 说明了如何命名和引用网格服务实例。 ( 2 ) 指明了所有网格服务必须实现的基本的接口和相应行为。 ( 3 ) 其它与工厂和服务组( s e r v i c eg r o u p ) 相关的可选择实现的接口和行为。 网格服务实例句柄( g r i ds e r v i c ei n s t a n c eh a n d l e ，g s h ) 。该句柄唯一地标识了 网格服务实例，并在服务实例的整个生命周期中都是有效的。g s h 的形式通常 是标准的u r l ，但是句柄所携带的信息不足以使客户机与服务实例直接通信。 网格服务引用( g r i ds e r v i c er e f e r e n c e ，g s r ) 。客户机可以通过g s r 访问网格 服务，g s r 可以看作是指向特定网格服务实例的指针。g s r 的格式特定于客 户机用来与服务通信的绑定机制。例如在使用s o a p 绑定时g s r 就是w s d l 文档，而使用r m i i l o p 绑定时g s r 就会是i o r ( c o r b a 的可互操作对象引 用) 。g s r 的生存期是有限的，当期限过了之后就必须重新解释g s h 得到新的 g s r 进行调用。 硕士学位论文 a s p e c t - - o r i e n t e dg r i ds e r v i c e sd e v e l o p m e n t o g s i 针对网格服务定义了一套标准化的接口，主要包括：服务实例的创建、命 名和生命期管理，服务状态数据的声明和查询，服务数据的异步通知，服务实 例集合的表达和管理，以及一般的服务调用错误的处理等。 表2 - 1o g s i 的主要接口 端口类型操作 描述 g r i d s e r v i c ef i n d s e r v i c e d a t a 查询网格服务实例的各种信息。 s e t t e r m i n a t i o n 币m e 设置并获取网格服务实例的终止时间。 d e s t o r y 终止网格服务实例。 n o t i f i c a t i o n s o u r c e s u b s c r i b e t o n o t i f i c a t i o n t o p i c 向通知发送者订阅感兴趣的消息内容。 u n s u b s c r i b e t o n o t i f i c a t i o n t o p i c 取消订阅。 n o t i f i c a t i o n s i n kd e l i v e r n o t i f i c a t i o n实现通知消息的异步传输。 f a c t o r y c r e a t e s e r v i c e 创建新的网格服务实例。 h a n d l e m a pf i n d b y h a n d l e 返同与网格服务旬柄相关联的网格服 务实例。 2o g s i 对w e b 服务的扩展 o g s i 通过在以下两个方面引入接口和约定来扩展w r e b 服务： ( 1 ) w r e b 服务是持久的，而网格服务则需要具备动态和可能瞬变的特性。服务 实例会随着工作的分派、资源的配置与供给状况以及系统状态的变化而不 断地产生和销毁。因此，网格服务需要接口来管理实例的创建、销毁以及 生命周期。 ( 2 ) w r e b 服务是无状态的，而网格服务可以拥有与自身相关的属性和数据，称 为服务数据。 o g s i 扩展了w s d l 的模型，称之为g w s d l 。该模型的特点主要体现在： ( 1 ) 描述接口继承的能力 ( 2 ) 在接口定义中描述服务数据的能力 30 6 s i 存在的不足 o g s i 的实践表明尚存在以下不足： ( 1 ) o g s i 把繁杂的技术内容全部集中在一个规范中，没有清晰的功能划分，不 利于对各个部分的灵活运用和增量式扩展。许多接口和操作都与服务数据 相关，缺乏通用性。 7 ( 2 ) 不能很好的兼容现有的w e b 服务和x m l 工具。o g s i 为了对w s d l 进行 硕士学位论文面向方面的网格服务开发 扩展，大量使用了x m l s c h e m a 的一些高级特性，如通配符元素x s d ：a n y ， 造成可移植性差。 ( 3 ) o g s i 将具有状态的资源建模为w e b 服务，这种做法引起了“w r e b 服务没有 状态和实例”的争议，同时某些w e b 服务的实现不能适应网格服务的动态创 建和销毁。 2 1 2w e b 服务资源框架 2 0 0 4 年1 月由i b m 、g l o b u s 联盟和h p 共同提出w e b 服务资源框架( w e bs e r v i c e s r e s o u r c ef r a m e w o r k ，w s r f ) 1 1 6 j 和w e b 服务通知( w e bs e r v i c e sn o t i f i c a t i o n ， w s n ) 作为对o g s i 的重构和发展【r ”，其目标是实现网格技术与w e b 服务的融 合l l 引。w s r f 规范是针对o g s i 规范的主要接口和操作来定义的，它基本上保 留了o g s i 中的所有功能，只是更改了某些语法( 例如，为了使用w e b 服务 寻址w s a d d r e s s i n g 而更改的语法) ，并且使用了不同的术语进行表达。 w s r f 推出的目的在于：定义一个通用、开放的架构，利用w e b 服务对具有状 态属性的资源进行存取，并且提供描述状态属性的机制，以及如何将该机制延 伸到w e b 服务中的方式。 w s r f 针对o g s i 的不足之处进行了相应的改进和完善，主要体现在以下几个 方面： ( 1 ) w s r f 把o g s i 的功能分解成一系列规范，这样就可以灵活地使用各个部分 ( 2 ) w s r f 使用w s d l1 1 定义o g s i 中的各项功能，避免对扩展工具的要求 ( 3 ) w s r f 明确地区分了服务以及服务所作用的有状态资源，使得w e b 服务不 具有状态信息 1w e b 服务资源 w s r f 采用了与o g s i 不同的定义方式：资源是有状态的，而服务是无状态的。 w s r f 把有状态的实体统称为有状态资源( s t a t e f u lr e s o u r c e ) ，有状态资源具有 特定的生命周期和一组状态数据，可以被一个或多个w e b 服务访问。 w e b 服务资源( w s r e s o u r c e ) 1 9 】是一组有状态的资源和与之进行交互的w e b 服务的组合。w s r e s o u r c e 具有以下的一些特点： ( 1 ) 资源的状态数据使用x m l 文档来描述，通过对x m l 文档的操作来访问资 源的状态。客户端通过w e b 服务接口来得到资源的x m l 文档，该文档用 硕士学位论文 a s p e c t - - o r i e n t e dg r i d s e r v i c e sd e v e l o p m e n t 来充当w e b 服务资源实际状态的视图或投影。 ( 2 _ ) 通过隐式资源模式( i m p l i e d r e s o u r c ep a t t e r n ) 来寻址和访问有状态资源。隐 式资源模式是一组关于w e b 服务技术( x m l , w s d l 和w s a d d r e s s i n g ) 的约定( c o n v e n t i o n ) ，这些约定使得资源的状态可以被定义，并与w e b 服 务的接口描述相关联，有状态资源被当作由w e b 服务所实现的消息交换处 理过程的隐式输入。在隐式资源模式中，有状态资源标识符被封装在端点 引用( e n d p o i n tr e f e r e n c e ，s o a p 消息头的一个结构) 中，用来识别在执行 w e b 服务消息交换的过程中所使用的有状态资源。对于客户端来说，不需 要了解有状态资源标识符的内容。 2w s r f 的内容 表2 2 w s r f 相关协议 协议描述 w s - r e s o u r c e p r o p e r t i e s 定义了w s r e s o u r c e 如何与w e b 服务的接口描述相关联，以及 检索、更改或删除w s r e s o u r c e 属性的消息交换过程 w s r e s o u r c e l i f e t i m e 定义了w s r e s o u r c e 的生命周期管理方法，包括创建，标识， 销毁。该规范提供了两种撤销w e b 服务资源的方式：立即的 ( i m m e d i a t e ) 和计划的( s c h e d u l e d ) 。 w s r e n e w a b l e r e f e r e n c e s 定义了一种机制| i = l 来更新已经失效的端点引用。 w s - s e r v i c e g r o u p 定义了一种方法，使得w e b 服务和w e b 服务资源可以为了某 。 - i 个领域的特定目的而聚集或组合在一起。 w s b a s e f a u l t 为基本故障定义了x m l s c h e m a 类型以及w e b 服务如何使h j 这 些故障类型的规则。 w s n o t i f i c a t i o n 虽然不属于w s r f 系列规范，但也是从o g s l 分离出来的，它 通过基于主题( t o p i c ) 的发布订阅模式定义了事件的订阅和通知机制。该规范 为事件通知定义了代理、发布者、订阅者和消费者等角色，提供了直接发布 ( w s b a s e n o t i f i c a t i o n ) 和代理发布( w s b r o k e r e d n o t i f i c a t i o n ) 两种模式，标准化了 发布、订阅和通知传递的w e b 服务消息交换，定义了用于分类和组织通知消息 的t o p i c s 和t o p i c s p a c e s 。 2 1 3o g s i 与w s r f 的比较 表2 3o g s i 的各项功能与w s r f 规范的映射关系 o g s iw s r f lll 硕士学位论文面向方面的网格服务开发 g r i ds e r v i c er e f e r e n c e w s - a d d r e s s i n ge n d p o i n tr e f e r e n c e g r i ds e r v i c eh a n d i e w s - a d d r e s s i n ge n d p o i n tr e f e r e n c e w s r e s o u r c e p r o p e r t i e s h a n d l e r e s o l v e rp o r t t y p ew s r e n e w a b l e r e f e r e n c e s s e r v i c ed a t ad e f t n i t i o n & a c c e s s w s - r e s o u r c e p r o p e r t i e s g r i d s e r v i c el i f e t i m em a n a g e m e n t w s - r e s o u r c e l i f e c y c l e n o t i f i c a t i o np o r t t y p e sw s n o t i f i c a t i o n f a c t o r yp o r t t y p e t r e a t e da sap a t t e r n s e r v i c e g r o u pp o r t t y p e sw s - s e r v i c e g r o u p b a s ef a u l tt y p ew s b a s e f a u l t s 两者的相同点体现在：它们的核心都是w e b 服务所缺少的关键功能：创建、使 用、查询、发现和管理有状态资源。虽然术语变了，但需求、概念和机制并没 有改变。o g s i 和w s r f 都定义了规范所要求的机制，并建立在o g s a 之上。 这些变化对o g s a 的影响很小。 两者的不同点体现在：w s r f 通过不同的结构模型来表达状态资源和w e b 服务， 使得资源和服务的关系变得更加灵活，同时兼容已有的w e b 服务标准和工具。 而o g s i 则采用同一种结构模型来表达资源和服务( g r i d s e r v i c e 接口) ，资源和 服务是一对一的关系，并且o g s i 对w s d l 进行了扩充，使用g w s d l 来描述 服务的接口。 2 2 模型驱动体系结构 中间件的不断发展以及难以形成统一的标准，使得新旧系统之间的集成或系统 的演化面临不同的实现技术，如何保证已有投资并驱动整个系统的技术升级成 为不可避免、但又难以解决的挑战。为此，o m g 于2 0 0 1 年7 月提出模型驱动 的体系结构( m o d e ld r i v e na r c h i t e c t u r e ，m d a ) 1 2 0 2 3 1 所谓模型驱动指的是使 用模型的方法来指导软件的分析、设计、构建、部署、维护等活动。m d a 的主 要目标是实现可移植性，互操作性，可重用性。 硕士学位论文 a s p e c t - - o r i e n t e dg r i ds e r v i c e sd e v e l o p m e n t 2 2 1m d a 的主要思想 m d a 的主要思想是将模型作为软件开发过程的核心制品，严格区分系统的功能 规约与实现的技术细节，从而将技术平台变化对系统的影响降低到最小程度， 极大地加强了应用模型和领域模型在整个软件生命周期中的复用。 m d a 按照模型的抽象级别，将模型分为两类： 1 平台独立模型( p l a t f o r mi n d e p e n d e n tm o d e l ，p i m ) ，它是描述系统功能和结 构的模型，不包括系统的实现平台上的技术细节。 2 平台相关模型( p l a t f o r md e p e n d e n tm o d e l ，p s m ) ，它是在特定技术平台上 描述系统的模型，依赖于该平台所提供的功能和服务，涉及系统在该平台 的实现细节。 所谓平台是指在特定的硬件技术下实现某种技术的基础结构，如u n i x 平台、 c o r b a 平台、j 2 e e 平台等等。平台通过接口和特定的使用模式向搭建在平台 之上的各种应用提供功能和服务，而这些平台上的应用则不需要关心平台所提 供的功能和服务是如何实现的。 m d a 将p i m 抽象出来，针对不同的实现技术平台制订多个映射规则，然后通 过这些映射规则及辅助工具将p i m 转换成p s m ，再将p s m 不断求精直至形成 最终代码。 一一一 2 2 2m d a 的优点 m d a 会带来如下的一些好处： 1 生产率和软件质量。m d a 将开发人员的注意力集中到开发p i m 上，转换规 则需要由高水平的软件架构师来完成，但只需定义一次。大量的开发人员 不需要设计和撰写平台相关的技术细节，从而减少了工作量。另一方面大 部分的框架代码自动地从模型中产生，开发人员仅需编写少量的代码，从 而能够保证代码质量。 2 可移植性。m d a 关注的是平台独立模型，通过定义转换规则，由工具实现 p i m 到p s m 的转换。 3 互操作性。从p i m 中生成的多个p s m 之间可能存在一定的关系，通过使用 工