（计算机软件与理论专业论文）面向服务计算的若干关键技术研究.pdf

中国科学技术大学博十学位论文面向服务计算的若干关键技术研究 l o 插图目录 图l 按需服务示意图15 图2 面向服务体系结构1 7 图3 按需服务的解决流程18 图4w 曲服务的组合结构2 4 图5w | e b 服务组合子结构2 5 图6 组合服务流程示例2 8 图7a 和发现可行性服务集概率关系图3l 图8q o s 约束个数影响下的计算时间比较3 4 图9q o s 约束个数影响下的精度比较3 5 图1 0 调节因子a 影响下的计算时间比较3 5 图1 1 调节因子a 影响下的精度比较3 5 图1 2 候选服务个数影响下的计算时间比较3 6 图1 3 候选服务个数影响下的精度比较3 6 图1 4 服务语义关联对性能的影响3 7 图1 5 服务语义关联对精度的影响3 7 图1 6u d d i 工作原理图。3 9 图1 7 研究路线图4 0 图1 8w 曲服务语义信息分布图4 l 图1 9 语义标注内容与w s d l 元素对应关系4 2 图2 0 功能基因抽取示意图4 6 图2 l 服务功能基因序列示意图4 7 图2 2 服务注册选择系统软件系统结构4 8 插图目录 图2 3o n c e s e r v i c e s c o u t 系统结构图4 9 图2 4 查全率变化图5l 图2 5 查准率变化图5 l 图2 6c o n f i m e d - c l l a l i e n g e 消息交换模式序列图5 3 图2 7 消息交换模式自动实施框架体系结构图6 2 图2 8 网驰s o a p 引擎客户端体系结构图6 3 图2 9m e p m 的图形表示6 5 图3 0s o a p 消息处理流程图6 8 图3ls o a p 消息处理性能分析图6 9 图3 2e m p l o y e e s e r v i c e 例子7l 图3 3 加入s m p 后的s o a p 引擎处理流程。7 l 图3 4 标签匹配自动机示意图7 3 图3 5s m p 基本结构图7 6 图3 6s o a p 消息处理器执行流程示例7 7 图3 7 对象栈在执行过程中的变化图7 7 图3 8 服务器平均响应时间图7 8 图3 9 平均每秒请求处理数7 9 图4 0 消息长度对性能的影响图8 0 图4 l 性能比较图8 l 图4 2 请求重复概率对处理性能的影响8 2 图4 3s o a p 消息处理器的内存使用情况8 3 图4 4 缓存在服务器端s o a p 消息处理流程中的位置8 5 图4 5 关联邻接表9 0 中国科学技术大学博士学位论文 面向服务计算的若干关键技术研究 1 2 图4 6v a l i d a 幻r 组件工作流程图9 l 图4 7 缓存原型结构框图9 2 图4 8 命中率和服务器处理时间的关系图9 3 图4 9 性能比较图9 3 图5 0 消息大小对服务器处理时间的影响9 4 图5 1 缓存内容对处理时间的影响9 4 图5 2s o a p 消息结构1 0 1 图5 3 基于拦截器模式处理链模型1 0 4 图5 4q o s 保障技术在网驰s o a p e x p r e s s 中的位置10 8 图5 5 无效调用的平均发生几率1 0 9 图5 6 无失效发生时请求平均响应时间1 0 9 图5 7 失效发生时请求平均响应时间1 0 9 表格目录 表格目录 表1 候选服务集2 7 表2 不同方法的比较3 7 表3w e a t h e r f o r c a s t 服务w s d l 文档4 2 表4 语义标注后的w s d l 4 3 表5 用户需求模板定义4 3 表6 门票预定的用户需求模板。4 4 表7 服务发现实验对比结果5 0 表8 服务发现查全率和查准率对比结果5 0 表9 符号定义表5 4 表1 0 消息交换模式描述语言的x m l 表示5 6 表1 1 缺省属性元素表5 7 表1 2 函数表。5 9 表1 3 消息交换模式x m l 表示形式6 4 表1 4s o a p 消息处理阶段性能比较表6 9 表1 5 特殊含义字符定义表。7 2 表1 6 ) ( 1 l 开始标签文法7 2 表1 7s t d f a 的6 函数7 2 表18x m l 结束标签文法7 3 表19e t d f a 的6 函数7 3 表2 0g s 功能逻辑伪代码7 5 表2 lg c 功能逻辑伪代码7 5 1 3 中国科学技术大学博士学位论文面向服务计算的若干关键技术研究 1 4 表2 2g o 功能逻辑伪代码7 6 表2 3s m p 文法结构图7 6 表2 4 服务调用过程参数8 6 表2 5d e p e n d e n c y x m l 关联配置文件片段8 9 表2 6q o s 特性分类表。1 0 0 表2 7 安全q o s 信息在s o a p 消息中的表示形式1 0 l 表2 8q o s h a n d l e r 配置文件1 0 7 中国科学技术大学学位论文原创性和授权使用声明 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。 本人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。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 作者签名拯 乙矽g 年只罗黾 摘要 摘要 i n t e m e t 的发展与普及为软件技术带来了新的思路与挑战，继推动人与人间、 人与应用间交互模式的革新后，正日益成为软件实体间互连互通的重要媒介。 i n t e m e t 技术的革新对软件工程的发展起到了有力的推动作用，而软件工程的发 展带来了软件商业模式的变化。传统软件商业模式，即出售软件使用权( “c e n s e ) 的模式已经难以满足未来的需求。以产品为中心向互联网客户为中心模式转变引 发了下一代软件商业模式，即按需服务的模式。这种软件商业模式得到了工业界 和学术界的高度重视。按需服务理念在工业界中的应用需要与之相配的计算范型 的支撑。而传统计算范型面对的是相对静态、封闭的计算环境，难以应对i n t e m e t 计算环境和业务敏捷性需求带来的新挑战。 面向服务计算( s e r v i c eo r i e n t e dc o m p u t i n g ，s o c ) 正在成为新一代计算范型， s o c 描绘了服务以开放、自主的方式运行在分布节点上，通过跨i n t e m e t 的互联、 互通、协同、联盟构造应用，系统能够根据环境变化和业务需求动态适应的新型 应用图景。s o c 利用服务作为基本构造单元，支持分布式应用的快速、低成本 的组合式开发。众多良好特性使得s o c 成为解决按需服务理想的关键技术。在 用户需求的解决过程中，整个业务流程对用户应该是透明，用户不关心后台逻辑 是如何组织、如何执行的，而仅要求自动高效的返回正确的解决方案。可以说业 务流程的自动高效完成对实现按需服务的商业模式具有重要意义，是按需服务的 商业模式能够在实际中应用的技术基础。然而，目前存在着很多关键技术问题制 约着流程的自动完成，降低了解决方案的求解性能，使得用户需求无法得到自动 高效的回应。而业务流程的自动高效对于应用逻辑提供商在商业领域的成功具有 非常关键的作用，如果不能提供有效的保障机制，可能会造成服务不能满足预期 需求，最终导致客户满意度下降。尤其在军事、金融、医疗等对性能要求较高的 应用场景中，如果无法高效完成用户需求将会造成难以估计的损失。因此，研究 自动高效的服务计算技术具有重要的学术和工业应用意义，本文针对面向服务计 算中存在的若干关键技术问题进行了分析和研究。 首先，在服务查找阶段。多q o s 约束的组合服务选择问题是n p 难解问题， 其研究难点在于解空间过于庞大，无法在多项式时间内完成搜索。这导致了多 q o s 约束的组合服务选择无法在时间紧迫的应用中使用。本文提出了基于w 曲 服务语义关联信息构建组合服务选择约束模型的方法。该约束模型能够有效的降 低搜索空间，提高算法性能，并能够使得所选组合服务集有着良好的协作性。最 后本文设计了高性能的启发式算法，能够高效的求得可行性组合服务集。此外， 现有的单个服务发现方法的灵活性较差、匹配效率较低、实用性不强，且选择过 程需要用户参与，无法做到自动执行。在实际应用中，用户迫切需要的是轻量级 的、可以灵活有效的支持基于功能语义服务搜索的服务发现方法。本文提出了基 于基因序列的服务匹配算法，以及主动式用户需求语义抽取技术，支持语义级匹 配，有效保障了服务选择的精度。并提出了新式的服务注册选择的5 层软件体系 结构，为服务注册选择系统的设计提供了一种新的思路。 a b s t r a c t a b s t r a c t w i mt l l ed e v e l o p m e mo fi i l t e m e t ，m o r e 锄dm o r es o 胁a r et e c l l i l o l o g i e sa r e n e e d e dt 0r e s e a r c h e n t e r p r i s e 印p l i c a t i o i l ss h o u l dr e s p o n dr a p i d l yt oc l m g e ，t 0 i n t e 掣a t i o na l l dr e o 删z a t i o no ft h ew a yt 0a d a p tt 0t l l ei l e 、b u s i r l e s sm o d e t h e d e v e l o p m e n to f l es o r w a r ee n g i n e e r i n gh 嬲p l a y e das t 】r o n gr o l ei l lp r o m o t i n gt i l i s t h et r a d i t i o n a js o 腑a r eb u s i n e s sm o d e ，n 锄e l 矾t l l es a l eo fs o r w a i i el i c e n s ei s d i m c u l tt om e e t如t u r ed e m a n d c e n t e rf o rt h ep r o d u c l sl ot h ei n t e m e t c u s t o m e r c e n t r i cp a r a d i g ms h i rt r i g g e r e da 眦x t - g e n e r a t i o ns o f h a r eb u s i n e s sm o d e l ， t h a ti s o n d e n l a n ds e i c em o d e l t h es o 胁a r eb u s i n e s sm o d e lh a sb e e nt h ei n d u s t r i a l a i l dt h ea c a d e m i ai sh i 曲l yv a l u e d b u tt h e 蚋d i t i o n a lc o m p u t i n gp a r a d i g mi s r e l a t i v e l ys t a t i c ， c l o s e dc o m p u t i n ge n v i r o 姗e n t ，雏l dc 锄n o tm a t c ht h e鹏w c h a u e n g e s s e n r i c e - o r i e n t e dc o m p u t i n g ( s e i c eo r i e n t e dc o m p u t i n g ，s o c ) i sb e c o m i n gt h e n e x tg e n e r a t i o no fc o m p u t i n gp a r a d i g m s o cu s eo fas e r v i c e 嬲b 嬲i c 鳓m c t u r a lu n i t s ， d i s t r i b u t e da p p l i c a t i o ns u p p o nt h er a p i d ，l o w c o s tm o d u l a rd e v e l o p m e n t w e b s e i c e s ( w 曲s e r v i c e s ) i sm em o s tp r o m i s i n gt e c l m o l o g i e st 0r e a l i z es o c w c b s e r v i c e sh a v el o t so fa d v a m a g e s ，s u c ha st h eu s eo fxmll a n 霉m a g et od e s c r i b es e r v i c e i n t e r f a c e sa i l ds e r v i c ec a l l s ，u s i n gi i l t e m e ts t 姐d a r d ss u c h 觞h t t pc o m m u i l i c a t i o n p r o t o c o l 订a 1 1 s m i s s i o n t h ed b o v eg o o df e a t u r e se n a b l es o c 圮k e yc o r et e c l l i l o l o g i e s t os o l v eo n d e m 觚ds e i c e 1 1 1a no nd e m 锄db u s i n e s s ，p r o c e s ss h o u l db et r a n s p 锄e m t ou s e r s ，u s e r sd on o tc a r ed b o u tt h eb a c k g r o u n do fl o g i ci sh o wt 0o r g a n i z e ，h o wt 0 i m p l e m e n t ，a l l dt l l e0 1 1 l yr e q u i r e m e n ti sa u t o m a t i c a l l yg e tt l l ec o r r e c t 锄de m c i e n t s o l u t i o n a tp r e s e n t ，t l l e r ea r em a n yk e yt e c i l i l i c a lp r o b l e m sc o n s 俩n i n gt l 圮p r o c e s s a u t o m a t i c a l l y ，e 伍c i e n t l ys o l v e d a u t o m a t i ca i l de m c i e mb u s i n e s sp r o c e s s e si sv e r y i m p o n a n tf o r 印p l i c a t i o nl o g i cp r o v i d e r i fn o tp r 0 v i d ee f r e c t i v em e c h a n i s m ，m a y r e s u l ti ns e r v i c e st i l a tf a i lt 0m e e t 锄t i c i p a t e dd e m a i l d ，w h i c he v e n t u a l l yl e dt 0 d e c l i n i n gc u s t o m e rs a t i s f a c t i o n e s p e c i a l l yi nt h em i l i 讫i r y ；f i i 埘l c i a l ，m e d i c a la n d o t h e rh i g hp e 疵m a n c er e q u i r e m e n t so ft 1 1 ea p p l i c a t i o ns c e n e s ，i fn o te 伍c i e n t c o m p l e t i o no fu s e rn e e d sw i l lc a u s ei 1 1 c a j c u l a b l el o s s e s t h e r e f o r e ，t h es t u d yo f a u t o m a l i ca n de 行i c i e n ts e r v i c et e c h n o l o g yi sv e r yi m p o r t 龇1 tt oa c a d e m i ca n d i n d u s t r i a l i i lt h i sp a p e r w ed os o m er e s e a r c ho nt h ea r e ao fa u t o m a t i c 锄dk g l l p e o m a i l c es e i c e - o r i e n t e dc o m p u t i n g f i r s t ， i nm es e n ，i c es e l e c t i o ns t a g e ， m u l t i - q o sc o n s t r a i n e dw | e b s e r v i c e s s e l e c t i o ni san ph a r dp r o b l e ma n di t sd i m c u l t ) ，l i e si nt h eh u g es o l u t i o ns p a c e t h c n ph a r dp r o b l e mc a nn o tb e s o l v e di np o l y n o m i a lt i m e ，w h i c hr e s u l t si i la c o m b i n a t i o no fm u l t i - s e r v i c eq o sc o n s 仃a i n t sc 锄n o tc h o o s et l l et i m eo ft t l eu r g e m 印p l i c a t i o ni nu s e i n “sp a p e r ，w ep r o p o s eal l i g hp e r f o 肋a n c e 印p r o a c hf o r 3 中国科学技术大学博士学位论文 面向服务计算的若干关键技术研究 m u l t i q o sc o n s t r a i n e dw 色bs e r v i c e sc o m p o s i t i o n t h ec o r r e l a t i o n so fa l lt h e c a n d i d a t es e r v i c e sa r ec o l l e c t e dt oc o n s t l l j c tac o n s t r a i n e dm o d e l w h i c hc a nr e d u c e t h es e a r c hs p a c ee 伍c i e n t l y b yu s i n gt h ec o n s t r a i n e dm o d e l ，ah e u r i s t i ca l g o r i t h r l li s p r o p o s e dt 0f i n dt h ef e a s i b l es o l u t i o n 、) ，i t hl l i 出p e r f o r n l a n c ea i l dh i g hp r e c i s i o n w e p e m 加e de x p e r i m e n t st 0e v a l u a t et h ev a l i d i t ya n de m c i e n c yo ft h em o d e l t h e r e s u l t ss h o wt l l a tt 1 1 es a m el e v e lo fs u c c e s sr a t i o ，o u ra p p r o a c hc a l la c h i e v eal o w e r l e v e lo fc o m p u l - a t i o n a jc o m p l e x i 何i na d d i t i o n ，m ee x i s t i n gs i n g l es e r v i c ed i s c o v e r y m e t l l o d sh a v el o t so fp r o b l e m sa 1 1 dc o u l dn o tb ee x e c u t e da u t o m a t i c a l l y i nm i sp a p e r b a s e do nt h eg e n es e q u e n c eo fs e i c e sm a t c h i n ga l g o r i t ，嬲w e na l sa c t i v es e m a i l t i c e x t r a c t i o nt e c l u l o l o g y ，w ep r o p o s e dan o v e ls e r v i c es e l e c t i o na p p r o a c ht 0s u p p o n s e m a n t i cl e v e lm a t c h s e c o n d l y ，i nt h ec l i e n tg e n e r a t i o ns t a g e ，m e s s a g ee x c h a n g ep a t t e m ( m e p ) i sa c h a l i e n g i n gp r o b l e mi nt h ei n t e r a c t i o no fw 曲s e r v i c e s h o w e v e r ，i ti sd i m c u l tt o e n a c tt h em e p sa u t o m a t i c a l l y ，w h i c hm e a n st h ew 曲s e i c e si n f a s t m c t u r eh 嬲t 0 h a r d - c o d et h es u p p o r tf o rv a r i o u sm e p sa n di ti sa l s od i m c u l tt oe x t e n d i nt h i sp a p e r w ep r o p o s ea na u t o m a t i ce n a c t m e n to fm e p sf o rw 曲s e 九，i c e s t h ee n a c t m e n t c o n s i s t so ft 、v op a r t s i h ef i r s tp a ni st h ef o r m 2 l ld e s c r i p t i o nm e t h o df o rm e p s ，w h i c h i su s e dt 0d e f i n em e pa c c u r a t e l yw i t hn o 锄b i g u i t i e s t h es e c o n dp a r ti st 1 1 e a u t o m a t i ce n a c n n e n t 仔龇n e 、o r k ，w l l i c hw i l la u t o m a t i c a l l ye n a c tan e wm e pt h r o u 吐 am e pp r o c e s sm a c h i n et h a ti sg e n e r a t e da c c o r d i n gt ot h em e pd e f i l l i t i o n n e wm e p s w o u l db e c o m ee a s yt ob ee n g a g e di nw e bs e i c e s f i n a l l y ，i nt h es e r v i c el o g i ce x e c u t e dp h a s e s o a p ，b 雏e do ne x t e n s i b l em 盯k u d l a n g u a g e ( x m l ) ，i r 岫r i t sn o to i l l yt 1 1 ea d v 锄t a g e so fx m l ，b u ti t sr e l a t i v e l yp o o r p e r f o 玎n a n c e t h i sm a k e ss o a pap o o rc h o i c ef o rm a n yh i g h p e r f o m l a r l c e 、m e b s e r v i c e s i nt h i sp a p e r ，、v e p r o p o s ean e wa p p r o a c ht oi m p r o v ew e bs e i c e s p e r f o n n a n c e f o c u s i n go na v o i d i n gt r a d i t i o n a lx m lp a r s i n g 锄dj a v ar e f l e c t i o na t m n t i m e ，、v ec r e a t eas e r v i c e - s p e c i f i cs o a pp r o c e s s o rt oa c c e l e r a t ee x e c u t i o n t h r o u 曲o u re x p e r i m e n t si nt h i sp a p e r w eo b s e r v e dt h a to u ra p p r o a c ho b t a i n e da b o u t at r e b l ep e r f o r m a n c eg a i n ( m a x i m 啪) b yi n c o r p o r a t i n gt h es o a p p r o c e s s o ri n t ot h e a x i ss o a pe n g i n e i na d d i t i o n 、i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fw 曲s e i c e s ， p r o v i d i n gq u a l i t yo fs e r v i c e ( q o s ) b e c o m e sak e yf a c t o rt 0a c h i e v es u c c e s si n b u s i n e s s a tp r e s e n t ，al o to fe m e r p r i s e ss y s t e m sd on o tp r o v i d eo o s e n a b l e dw 曲 s e n ，i c e s h o w e v e r ，m o d i 母i n gt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h o s es y s t e m st os a t i s 句m e r e q u i r e m e n t so fc o n s 啪e r si se x o r b i t a n t t bs o l v em i sp r o b l e m ，t l l i sp a p e rp r o p o s e da d y n 锄i cq o s 星r u a _ r a n t e ea p p r o a c h ，w h i c hc a i lp r o v i d ean e x i b l em e c h a n i s mf o r m a n a g i n g2 u l dd e p l o y i n gq o sh a i l d l e r 孤dm a k e sl e g a c ys y s t e m sp r o v i d eq o s o n - d e m a n dw e bs e r v i c et oc o n s u 】【1 1 e r sw i t i l o u tc h a n g i n gt h ei m p l e m e n t a t i o n k e y w o r d s ：o n - d e m a n ds e i c e ，h i 曲一p e r f o r r r l a l l c e ，w 曲s e i c e s ，w 曲s e i c e s s e l e c t i o n ，q 训时o fs e i c e ，s o a p ，h i 曲- p e 墒n n a i l c ec a c h e 4 中国科学技术大学博士学位论文面向服务计算的若干关键技术研究 的高度重视：i b m 首先提出了o nd e m a n d 的思想 i b m o0 6 】，g o o g l e 、s a p 、o r a c l e 等公司纷纷提出自己的解决方案，微软更是指出按需服务将是未来软件商业的主 流模式：学术界主要关注于按需服务的运行支撑平台和核心关键技术的研究上。 然而，按需服务的理念离实际应用还有很长的过程，其中涉及了很多核心技 术问题目前还没有得到很好的解决，大致来说包括如下关键问题：如何是程序正 确理解用户提出的需求，如何根据用户需求选择软件实体，如何将所选软件实体 集成为最终的应用逻辑，如何能够自动高效的生成调用代码以及如何能够高效准 确的执行应用逻辑等。总的来说按需服务理念的实现需要与之相配的计算范型的 支持。而传统计算范型面对的是相对静态、封闭的计算环境，难以应对i n t e m e t 计算环境和业务敏捷性需求带来的新挑战 y m l0 2 】，无法满足按需服务对技术的 要求。具体而言，在体系结构上，传统计算范型难以刻画计算单元的分布、自治 特征，交互的开放、松散耦合特性，以及应用的敏捷特质。而面向服务计算范型 的出现，为解决按需服务提供了一个新的思路。 1 1 2 面向服务计算 面向服务计算( s e i c eo r i e m e dc o m p u t i n g ，s o c ) 正在成为新一代计算范 型，s o c 描绘了服务以开放、自主的方式运行在分布节点上，通过跨i n t e m e t 的 互联、互通、协同、联盟构造应用，系统能够根据环境变化和业务需求动态适应 的新型应用图景【m p p0 3 】。 s o c 利用服务作为基本构造单元，支持分布式应用的快速、低成本的组合 式开发。服务是自治的、平台独立的计算实体，支持以平台无关的方式进行使用。 通过服务的描述、发布、发现和动态组合能够开发分布式的、支持互操作和动态 演化的应用系统。 w 曲服务( w 曲s e i c e s ) 是当前实现s o c 计算范型最有前景的技术。w 曲 服务是由w 3 c 组织的w 曲s e i c e s 架构工作组( w 曲s e r v i c e sa r c h i t e c t u r e w b r k i n gg r o u p ) 开发的一种s o c 系统的实例。w 曲s e r v i c e s 架构工作组对w 曲 s e r v i c e s 的定义如下：w e b 服务是由u r i 标识的软件应用程序，其接口和绑定可 以通过x m l 构件进行定义、描述和发现，w 曲服务支持通过基于因特网的协议 使用基于x m l 的消息与其他软件应用程序直接交互。本质上，w 曲服务是一系 列标准的综合，这些标准包括x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 【x m l9 7 】， s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 【s o a p0 0 】，u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o l l d i s c o v e 巧a n di n t e 铲a t i o n ) u d d iol 】，w s d l ( w 曲s e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) w s d l0 1 和w s f l ( w 曲s e r v i c e sf l o wl a n g u a g e ) 【w s f l0 1 】等，这些标准中许多 还不成熟，仍处于发展之中。w 曲服务利用这些标准提供了一个松散耦合的分布 式计算环境。在w | e b 服务的模型中，厂商将其服务封装成一个个相对独立的w 曲 服务，每个服务提供某类功能。客户( 或是其他厂商) 可以通过绑定到h t t p 的 s o a p 协议来访问w 曲服务。 w 曲服务的最大优势是采用开放技术标准，例如采用x m l 语言描述服务接 口和服务调用，采用h t t p 等i n t e m e t 标准通信协议进行传输等。这些开放标准 的使用，也使得w | e b 服务成为跨异构系统集成的最佳技术选择。除此之外，w 曲 1 6 第一章 引言 服务还具有以下优点： 良好的封装性。w | e b 服务既然是一种部署在w r e b 上的对象，自然具备对 象的良好封装性。对于消费者而言，用户能且仅能看到该对象提供的功能 列表。 标准协议性。这一特征从对象而来，但相比一般对象，其接口规范更加 规范化和易于机器理解。首先，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 ) ；其次，由标准描述语言描 述的服务界面应当是能够被发现的，因此这一描述文档需要被存储在私有 的或公共的注册库里面。 松散耦合性。这一特征也源于对象组件技术。当一个w r 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 曲 服务的调用接口不变，w 曲服务实现的任何变更对他们来说都是透明的， 甚至是当w 曲服务的实现平台从j 2 e e 【j 2 e e0 5 】迁移到了n e t n e t0 6 】或 者是相反的迁移流程。 高度集成性。由于w 曲服务采取简单的、易理解的标准w e b 协议作为组 件接口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 现了在当前环境下最好的可集成性。 w r e b 服务技术的发展进一步推动了s o c 在工业界中的应用。s o c 应用的基 本体系结构是面向服务体系结构( s e n r i c eo r i e n t e d 心c h i t e c t u r e ，s o a ) ，如下图所 示，s o a 具备服务自治、松散耦合、面向重用、基于契约的特性，支持面向业 务的应用封装。 ， s e f v c 孽一趣 ! 融 g i 或r y 字 百! 鎏 图2 面向服务体系结构 从上图中可以看出，s o a 中的角色包括： 服务消费者：服务消费者可以是应用程序、软件模块或需要其它服务的 服务。它发起对注册中心中的服务的查询，然后绑定查询获得的服务，并 且执行服务功能。服务消费者根据接口规约来执行服务。 服务提供者：服务提供者是一个可通过网络寻址的实体，它接受和执行 来自消费者的请求。它将自己的服务和接口规约发布到服务注册中心，以 便服务消费者可以发现和访问该服务。 1 7 中国科学技术大学博士学位论文面向服务计算的若干关键技术研究 服务注册中心：服务注册中心是服务发现的支持者。它包含一个可用服 务的存储库，并允许感兴趣的服务消费者查找服务提供者接口。 s o a 中的每个组件都具有服务提供者、服务消费者和服务注册中心这三种 角色中的某一种( 或多种) ，并使用如下的三种操作： 发布：为了使服务可访问，需要发布服务描述以便服务消费者可以发现 和调用它： 发现：使服务消费者能够定位服务，方法是查询服务注册中心来找到满 足其标准的服务； 绑定和调用：在检索获取服务描述之后，服务消费者继续根据服务描述 中的信息来生成调用客户端，并进行服务的绑定和调用。 对比传统计算范型，面向服务计算范型引入了更具柔性和适应i n t e m e t 计算 环境特征的软件体系结构。服务自治、松散耦合、面向重用、基于契约的特点能 够很好地适应i n t e m e t 计算环境特征。总的来说，s o c 为按需服务提供了一个良 好的软件架构和技术上的支撑。在面向服务计算范型下，按需服务的解决流程如 下图所示： 返回解决方案 应用逻辑提供商 、 用户需求 国畸圆嘲剧 图3 按需服务的解决流程 从上图中可以看出，在用户提出需求之后，应用逻辑提供商的后台系统需要 查找相应服务，得到的可能是单个服务，也可能是组合服务，然后根据服务描述 信息生成并配置调用框架，最后调用服务得到最终解。整个业务流程对用户是透 明的，可以看出，s o c 为按需服务提供了良好的技术支撑，这使得随需而变的 理念成为了可能。 1 1 3 问题分析 在按需服务的解决过程中，业务流程对用户是透明，用户不关心后台逻辑是 如何组织、如何执行的，而是要求自动高效的返回正确的解决方案。然而，目前 存在着很多关键技术问题制约着流程的自动完成，降低了解决方案的求解性能， 使得用户需求无法得到自动高效的回应。这些问题存在于业务流程的各个阶段， 如下所述： 服务查找选择阶段 多q o s 约束的组合服务选择问题是n p 难解问题，其研究难点在于解空间