（计算机应用技术专业论文）基于SOA的电力企业信息系统的研究与应用.pdf

华北电力大学硕士学位论文 摘要 经过多年的信息化建设，电力企业内部已经形成了大大小小数量众多的信息系 统，这些系统“各自为战 ，数据孤岛和信息孤岛的现象非常严重。如何对这些系 统进行整合是目前电力企业急需解决的问题。在这种背景下，采用新一代的软件体 系结构一一面向服务的体系结构( s o a ) 是一个很好的选择。 本文深入研究了s o a 的先进架构理念、设计原理及实现技术等。对多层体系 结构的w e b 应用系统及基于s o a 的w e b 应用系统进行了分析和研究。以电力企 业的人力资源系统的研究开发为背景i 采用基于j 2 e e 的面向服务体系结构思想， 分析、设计并构建了基于s o a 的电力企业人力资源系统。同时对基于s o a 的电力 企业信息系统集成以及s o a 中w e b 服务的安全性问题进行了研究。论文的最后对 本文进行总结，分析了有待改进的方面，同时展望了该体系结构的进步研究方向。 关键词：面向服务体系结构，s o a ，电力企业，信息系统，w e bs e r v i c e s a b s t r a c t w i t hs e v e r a ly e a r si n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o n ，m o s tp o w e rc o m p a n i e sh a v eb u i l t t h e i ro w ni n f o r m a t i o ns y s t e m s ，h o w e v e lal o to f ”i n f o r m a t i o ni s l a n d s ”a p p e a r i ti s n e c e s s a r yt oi n t e g r a t ev a r i o u sh e t e r o g e n e o u ss u b s y s t e m sa n di n f o r m a t i o nt os h a r e b u s i n e s sw o r ke a c ho t h e r i nt h i sc o n t e x t ，i ti sag o o dc h o i c et oa d o p tan e wg e n e r a t i o n o fs o f t w a r ea r c h i t e c t u r et h a ti ss 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 t h et h e s i sr e s e a r c ht h ea d v a n c e di d e a s ，d e s i g np r i n c i p l ea n da p p l i e dt e c h n o l o g yo f s o a i tc a r r i e so u ta n a l y z i n ga n ds t u d y i n go nm u l t i l a y e rs y s t e ms t r u c t u r eo rb a s e do n s o a i tu s e dr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fh u m a nr e s o u r c em a n a g e m e n to fp o w e r e n t e r p r i s ea sb a c k g r o u n da n db u i l dt h es y s t e mb a s e do nj 2 e e t h e ni t r e s e a r c ht h e e l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e mi n t e g r a t i o n a n di tp r o v i d eaw e bs e r v i c e s s e c u r i t ym o d e lf o rt h es a f e t yo fs o aw e bs e r v i c e s f i n a l l y , ac o n c l u s i o ni sh a di nt h e e n do ft h et h e s i s ，a n da n a l y z e st h ea s p e c t sw h i c hn e e dt ob ei m p r o v e d i ta l s op o i n t st h e f u t u r er e s e a r c hd i r e c t i o n w a n gc h u n ( a p p l i c a t i o no fc o m p u t e rs c i e n c e ) d i r e c t e db yp r o f x ur u z h i k e yw o r d s ：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 ，e l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s e ， i n f o r m a t i o ns y s t e m ，w e bs e r v i c e s 华北电力大学硕士学位论文 摘要 经过多年的信息化建设，电力企业内部已经形成了大大小小数量众多的信息系 统，这些系统“各自为战 ，数据孤岛和信息孤岛的现象非常严重。如何对这些系 统进行整合是目前电力企业急需解决的问题。在这种背景下，采用新一代的软件体 系结构一一面向服务的体系结构( s o a ) 是一个很好的选择。 本文深入研究了s o a 的先进架构理念、设计原理及实现技术等。对多层体系 结构的w e b 应用系统及基于s o a 的w e b 应用系统进行了分析和研究。以电力企 业的人力资源系统的研究开发为背景i 采用基于j 2 e e 的面向服务体系结构思想， 分析、设计并构建了基于s o a 的电力企业人力资源系统。同时对基于s o a 的电力 企业信息系统集成以及s o a 中w e b 服务的安全性问题进行了研究。论文的最后对 本文进行总结，分析了有待改进的方面，同时展望了该体系结构的进一步研究方向。 关键词：面向服务体系结构，s o a ，电力企业，信息系统，w e bs e r v i c e s a b s t r a c t w i t hs e v e r a ly e a r si n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o n ，m o s tp o w e rc o m p a n i e sh a v eb u i l t t h e i ro w ni n f o r m a t i o ns y s t e m s ，h o w e v e lal o to f ”i n f o r m a t i o ni s l a n d s ”a p p e a r i ti s n e c e s s a r yt oi n t e g r a t ev a r i o u sh e t e r o g e n e o u ss u b s y s t e m s a n di n f o r m a t i o nt os h a r e b u s i n e s sw o r ke a c ho t h e r i nt h i sc o n t e x t ，i ti sag o o dc h o i c et oa d o p tan e wg e n e r a i o n o fs o f t w a r ea r c h i t e c t u r et h a ti ss 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 t h et h e s i sr e s e a r c ht h ea d v a n c e di d e a s ，d e s i g np r i n c i p l ea n da p p l i e dt e c h n o l o g yo f s o a i tc a r r i e so u ta n a l y z i n ga n ds t u d y i n go nm u l t i l a y e rs y s t e ms t r u c t u r eo rb a s e do n s o a i tu s e dr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fh u m a nr e s o u r c em a n a g e m e n to fp o w e r e n t e r p r i s e a sb a c k g r o u n da n db u i l dt h es y s t e mb a s e do nj 2 e e t h e ni tr e s e a r c ht h e e l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e mi n t e g r a t i o n a n di tp r o v i d eaw e bs e r v i c e s s e c u r i t ym o d e lf o r t h es a f e t yo fs o a w e b s e r v i c e s f i n a l l y , ac o n c l u s i o ni sh a d i nt h e e n do ft h et h e s i s ，a n da n a l y z e st h ea s p e c t sw h i c hn e e dt ob ei m p r o v e d i ta l s op o i n t st h e f u t u r er e s e a r c hd i r e c t i o n w a n gc h u n ( a p p l i c a t i o no fc o m p u t e rs c i e n c e ) d i r e c t e db yp r o f x ur u z h i k e yw o r d s ： 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 ，e l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s e ， i n f o r m a t i o ns y s t e m ，w e bs e r v i c e s 声i 一了：j尸 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于s o a 的电力企业信息系统的研究 与应用，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和 取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学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：羔匿 日 期： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播 学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期： 导师签名： 澍良 华北电力大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章引言 随着电力体制改革，电力行业实现了“厂网分离、竞价上网 ，在引入市场竞 争机制后，电力成为真正的商品。因此要求电力企业提高管理水平，加强信息反馈， 提高决策的科学性和准确性，提高企业的综合能力，具备适应市场经济要求和电力 生产的能力。当电力行业引入新的竞争机制一一竞价上网之后，对信息能否及时、 快速地传达到所需位置的要求更为迫切。市场经济大潮下的电力企业，长期以来有 着“重发、轻供、不管用 的倾向，使电力营销一直处于较低的水平，而且导致了 在营销的过程中一些电能的无端浪费。 而实现电力业务的信息化是改变这一现状的有效捷径。电力信息化是指信息技 术在电力工业中的应用，是电力工业在信息技术的驱动下由传统工业向高度集约 化、高度知识化、高度技术化工业转变的过程。电力工业信息化的核心是电力工业 管理信息系统的建设，主要内容是各级电力企业信息化的实现，包括生产过程自动 化和管理信息化。只有通过信息化的手段，提高用电营销的管理水平，才能让电力 行业更有效地为客户提供服务。 1 1 1 国际电力信息技术发展趋势 发达国家电力信息化水平尤以美国、德国和日本电力信息化水平为代表。美国 在电力信息化领域的基础网络、自动化系统、管理信息系统等方面处于世界领先水 平，几乎1 0 0 电力企业都已应用大型管理信息系统，基本实现了s c a d a ( 数据 采集与监视控制系统) 与管理信息系统、电网分析系统的完全集成，在电子商务方 面也实现了网上招标、b 2 b 电力交易等。德国在电力市场放开后，传统经营管理方 式已不适应，因此通过电力电子商务、企业资源管理的全面自动化系统建设有效地 提高了管理效率，在基础网络建设方面也走在世界前列。日本电力信息化水平与我 国相近，但管理信息化应用方面较我国全面和深入。实践表明，电力信息化，尤其 是电力管理信息化，在降低成本、提高管理效率、适应市场变化、增强决策水平等 方面发挥出了巨大的综合性作用。 1 1 2 国内信息技术发展趋势 信息技术在我国电力工业的应用始于2 0 世纪6 0 年代初，到目前为止，电力系 统的规划设计、基建、发电、输电、供电等各环节都有信息技术的应用。在电力行 华北电力大学硕士学位论文 业信息化的发展过程中，电力企业相继建立了以经济效益为核心的销售技术支持系 统、以安全生产为核心的生产管理技术支持系统、以客户服务为中心的c r m 系统、 提高企业内部管理效率和降低成本的e r p 系统与e a m 系统、全面提高价值链竞争 效率的s c m 、送配电管理的d m s e m s 、s c a d a 等等应用业务系统。这些信息系 统的开发和实施大大提高了电力企业的竞争力，缩短了业务执行的周期，提高了业 务交互的效率，为公司的发展和决策提供了强有力的数据分析。 尽管我国电力信息化建设取得了很大成绩，信息化水平有了很大提高，但应当 看到，目前的信息化建设还仅仅是开始。目前的许多应用系统在改革后将不适应新 的环境。各电力企业的m i s 建设率、o a 建设率、广域网覆盖率还不能满足电力市 场化运行的需要；整个企业信息系统没有统一的信息平台，财务系统、人力资源系统、 生产管理系统、调度管理系统、电力营销系统、物质设备管理系统、电力负荷管理 系统、安全监督管理系统、计划统计和综合指标系统等业务系统没有实现整合，形 成很多数据孤岛，信息资源不能共享；电力企业还有待进一步优化管理流程；进一 步提高信息收集的完整性和准确性，以适应市场化运作。 与国外相比，当前我国电力行业在基础网络和自动化技术等方面虽存在差距， 但已基本相当，而在管理信息化和应用集成领域却存在明显差距，需重点突破。 1 2s o a 在电力企业信息系统中应用的意义 随着软件开发方法研究的发展和分布式技术应用的深入，基于多种开发平台和 工具的软件系统得到大量应用，使得企业中的软件系统变得日益庞大和复杂。同样， 在电力企业的i t 系统建设也是如此。经过多年的信息化建设，电力企业内部已经 形成了大大小小数量众多的信息系统，这些系统“各自为战 ，数据孤岛和信息孤 岛的现象非常严重。如何对这些系统进行整合是目前电力企业急需解决的问题。 因此，在建立电力信息系统中原有的软件系统架构很难满足应用的需求，在这 种背景下，采用新一代的软件体系结构一面向服务的体系结构是一个很好的选 择。 面向服务的体系结构( s o a ) 是应用程序体系结构，它发布可被其它应用程序 发现的服务接口。在s o a 中，所有功能都定义为独立的服务，服务就像“黑匣子 一样运行：外部组件既不知道也不用关心服务功能是如何实现的，而仅仅关心他们 是否返回期望的结果。这些服务明确定义了可调用的接口，其它的应用程序通过网 络调用这些接口来使用服务，并可以根据定义好的顺序来调用这些服务，形成业务 流程。 s o a 改变了过去开发应用的模式，将软件按照业务需求定义成“组件 ，作为 共享资源，提供以服务为中心的应用软件设计方法。这种方法，能够提高i t 对业 2 华北电力大学硕士学位论文 务的响应能力，使企业得以实时支持业务的变化，最终帮助企业转变为服务驱动型 企业。 s o a 架构定义了搭建企业软件架构的一种新方法，它的出现使所有应用在交换 数据处理过程中，不需要考虑应用软件是用什么编程语言开发的或在什么操作系统 下运行。在这种模式下，一个应用或应用的一部分其实是一种服务，其他的应用和 客户都可以在无需编写大量代码的情况下使用这些服务，这一切都使一些大企业或 在地理上分布范围比较广的开发队伍能够更好地合作，因为这些s o a 架构下的中 间件业务模块都能够被重新配置或以新方式优化来满足新的需求。正是s o a 的重 用性和互操作性所带来的灵活性实现了企业i t 资源整合，使企业i t 资源真正面向 于服务。 因此，在电力企业信息系统一体化的建设过程中，s o a 的运用是一个很好的选 择。 1 3s o a 在国内外的发展和应用 面向服务架构( s o a ) 是当今i t 界备受关注的主题，也是未来的发展趋势。 早在2 0 0 2 年g a r t n e rg r o u p 就预测，到2 0 0 8 年，s o a 将成为占有绝对优势的软件 工程实践方法，它将结束传统的整体软件体系架构长达4 0 年的统治地位，届时， 将有7 0 的企业在进行企业i t 建设时会转向s o a 。从技术上讲，s o a 并不是一个 新概念，早在2 0 世纪9 0 年代中期，g a r t n e r 就提出了s o a 的概念，但当时的软件 技术发展和信息化水平还不足以使它走入实用阶段。进入2 1 世纪，随着w e b 服务 等相关标准的出现和成熟，s o a 开始从概念走向实用。 1 3 1 国外研究现状 目前世界级的i t 公司均已推出实质性的s o a 产品，原来s o a 缺乏工具和平 台的状况已经不存在了。使用这些工具，企业可以方便地实施s o a 战略，例如， 截至到2 0 0 6 年4 月，i b m 公司已经推出了1 1 款新产品、2 0 款增强性产品以及8 款增强性服务，这些都集中整合了面向服务构架进程。而b e a ，微软和甲骨文等公 司也在相继推出新的产品和服务以图在新兴的s o a 市场中取得一定的市场份额。 主要国外企业s o a 的相关产品和信息如表1 1 所示。 表1 1 主要国外企业s o a 的相关产品和信息 公司主要产品最新动态意义 i b m w e b s p h e r e i b m2 0 0 6 年1 1 月6 号i b m 公标志着m m 的s o a 实施能力已经发 3 华北电力大学硕士学位论文 司( n y s e ：i b m ) 在北展到进入行业深层、全面落地的产业 京与印度普纳共同成立 化阶段。受益于该中心，未来更多全 一个全新的整合的i b m 球行业客户将以更快速、更经济、更 s o a 全球方案中心，用 有效的方式接受s o a 转型服务，实现 于开发、管理和执行深入 行业的s o a 企业业务服 其迫切寻求的业务模式创新。 务方案。 b e a w e b l o g i c s u nj a v a 6 的发布支持x m l & w e b s e r v i c e ，使得j d k 直接支持w e bs e r v i c e s 。 1 3 2 国内研究状况 2 0 0 6 年4 月s o a 登陆中国，基于s o a 的解决方案，在全球各行业中应用已经 屡见不鲜，目前，在中国已出现s o a 的成功应用，这些成功案例的主要解决方案 提供商是b e a 和m m 。 包括广州国税、浙江烟草、卓望科技、长沙卷烟厂、重庆电力等在内的企业， 通过实施b e as o a 解决方案，实现了企业应用集成，很好地提升了企业应用平台 的功能和内涵，建立了更为高效的客户服务平台，为今后系统的进一步建设提供了 完善的平台支撑能力。 1 3 3s o a 在国内电力企业应用的成功案例 湖北省电网营销信息系统整合是s o a 在电力企业信息系统中应用的一个成功 案例，整合主要情况如表1 2 所示。 表1 2 湖北省电网营销信息系统整合主要情况 整合的系统整合后实现的功能 用电营销系统 从多个应用系统提取数据，为各级管理层供了自上而下、更加全 9 5 5 9 8 客户服务系统 面的业务监控范围。 负荷管理系统 基于地图和指标树导航模式，提供了直观的、图形化的信息组织 合同管理系统 方式。 银电联网代收系统 分级的信息管理，统一的访问界面，个性化的内容展现。 远程抄表系统 对集成后的数据进行跨系统、跨地域的分析，为领导决策提供更 有力地支持。 信息覆盖面包括：业务受理、抄表核算、电费回收、用电检查、 计量管理、线损管理、客户服务、负荷控制、合同管理、银电联 网。 4 华北电力大学硕士学位论文 湖北省电网营销信息系统整合是行业内第一个使用w e b 服务进行整合的项目， 而且实现得非常彻底。所有系统功能都可以通过w e b 服务标准技术提供给外界应 用，而外界应用的功能也可以通过w e b 服务接进来。各种报表、图表整合在一个 门户之内，结合了地图和指标树管理，有很大的商业智能价值。比之专业的商业智 能软件，如b u s i n e s so b j e c t s ，c o g n o s ，系统提供的功能深度不及，但是易用性和 适用性大大超过。应用通过全浏览器的方式提供给用户，降低了运行维护的复杂度。 因为指标、报表类的新功能新需求层出不穷，如果采用传统的c s 方式，则系统维 护的工作量很大。 1 4 本文的主要内容和工作 面向服务体系结构是一种新型的软件体系结构，它实现了在w e b 上分发少的 应用程序逻辑，解决了w e b 数据集中、冗余、无法共享的缺陷，屏蔽了后台技术 的复杂性。通过采用s o a 框架，企业可以最大程度地减少系统间的耦合，从而提 高可重用性。本文深入研究了s o a 的先进架构理念，以及用j 2 e e 去实现s o a 的相 关技术，为电力企业现代应用系统开发提供了一种实现面向服务的可操作的技术框 架。并在实际应用系统的开发中加以应用。同时对电力企业的系统集成进行了研究， 在w e b 服务的安全性方面也进行了相应的研究。本文的主要工作如下： ( 1 ) 分析了当前电力企业信息系统所面临的问题； ( 2 ) 针对存在的问题提出了面向服务架构的解决方案； ( 3 ) 深入研究了面向服务体系结构的设计原理和实现技术； ( 4 ) 设计并实现了基于s o a 的电力企业人力资源系统； ( 5 ) 对基于s o a 的电力企业信息系统集成进行了研究； ( 6 ) 对s o a 中w e b 服务的安全性问题进行了研究。 1 5 论文的组织结构 本论文由五章组成，各章的主要内容如下： 第一部分：主要阐述了研究背景，。国内外研究状况，本文的主要内容和本文的 组织结构。 第二部分：论述了本文所依赖的理论技术基础，包括面向服务的软件体系结构 的基本概念和原理，w e b 服务的几个规范标注，包括x m l ，w s d l ，u d d i 标准。 第三部分：研究了多层体系结构的w e b 应用系统和基于s o a 的w e b 系统。 第四部分：基于s o a 电力企业人力资源系统的设计与实现。从具体实现的角 度，结合j 2 e e 相关的开发技术将面向服务体系架构应用于电力企业人力资源系统 5 华北电力大学硕士学位论文 中。 第五部分：对系统集成和w e b 服务安全问题进行了研究。 第六部分：对全文进行总结，论述了论文中所做的工作，以及今后需要进一步 研究和完善的问题。 论文最后是“致谢 和“参考文献。 6 华北电力大学硕士学位论文 2 is o a 综述 第二章s o a 及相关技术综述 面向服务的体系结构( 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 ) 是一个组件模型。面 向服务的体系结构将应用程序中的不同功能单元称为服务，并通过对这些服务之间 定义良好的接口而将其联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，也就是说它 应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种各样的 系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。 这种具有中立的接口定义( 没有强制绑定到特定的实现上) 的特征称为服务之 间的松耦合。松耦合系统的好处有两点，一是它的灵活性，另一点是，当组成整个应 用程序的每个服务的内部结构和实现逐渐地发生改变时，它能够继续存在。而另一 方面，紧耦合意味着应用程序的不同组件之间的接口与其功能和结构是紧密相连 的，因而当需要对部分或整个应用程序进行某种形式的更改时，系统就显的非常脆 弱。对松耦合系统的需求来源于应用程序需要根据业务的需要更加灵活的变化，以 适应不断变化的环境。比如经常改变的政策、上级部门的规定、产品报价、各部门 或单位之间关系、以及其他与业务有关的因素。这些因素甚至会影响业务的性质， 因此就有这样的需求，即一旦需要就可以对完成或执行任务的方式进行必要的更 改。 面向对象的模型是紧耦合的，已经存在二十多年了。虽然基于s o a 的系统并 不排除使用面向对象的设计来构建单个服务，但是其整体设计却是面向服务的。由 于考虑到了系统内的对象，所以虽然s o a 是基于对象的，但是作为一个整体却不 是面向对象的。不同之处在于接口本身。s o a 系统原型的一个典型例子是通用对象 请求代理体系结构( c o r b a ) ，它已经出现很长时间了，其定义的概念与s o a 相 似。 然而，现在的s o a 因为基于一些更新的软件技术已经有所不同了，这些技术 是以可扩展标记语言( x m l ) 为基础的。通过使用w e b 服务描述语言( w e bs e r v i c e s d e f i n i t i o nl a n g u a g e ，w s d l ) ，这种基于x m l 的语言来描述接口，服务已经转到更 动态且更灵活的接口系统中，非以前c o r b a 中的接口描述语言可比了【l 】。 2 1 1s o a 的概念 目前，面向服务系统架构( s o a ) 还没有一个公认的定义。许多组织从不同角 度和不同侧面对s o a 进行了描述。g a r t n e r 认为：“s o a 是一种客户端服务器的软 7 华北电力大学硕士学位论文 件设计方式，一项应用由软件服务和软件服务使用者组成，s o a 与大多数通用的客 户端j l 及务器模型的不同之处，在于它着重强调软件组件的松散耦合，并使用独立的 标注接口。w 3 c 则将s o a 定义为：“一种应用程序体系结构，在这种体系结构中， 所有功能都定义为独立的服务，这些服务有定义明确的可调用接口，可以定义好的 顺序调用这些服务来形成业务流程 。 s e r v i c e a r c h i t e c t u r e c o r n 将s o a 定义为：“本质上是服务的集合。服务间彼此 通信，这种通信可能是简单的数据传送，也可能是两个或更多的服务协调进行某些 活动。服务间需要某些方法进行连接 。s o a 的关键是“服务的概念，所谓服务 就是精确定义、封装完善、独立于其他服务所处环境和状态的函数。w 3 c 将服务定 义为：“服务提供者完成一组工作，为服务使用者交付所需的最终结果。 2 1 2s o a 的组成元素 面向服务的体系结构如图2 1 所示，主要包括三个主题：服务提供者、服务注 册中心、服务请求者。 ( 1 ) 服务提供者：从企业的角度看，这是服务的所有者。从体系结构的角度 看，这是托管访问服务的平台。服务提供者创建w e b 服务并可以把其接口和访问 信息发布到服务注册表。每个提供者必须确定陈列哪些服务，如何取得安全性和易用 性之间的平衡，如何为服务定价，或者如果服务是免费的，如何开发它们的其他价值。 提供者还必须确定对于给定的代理服务应该把服务列入什么类别，以及使用服务，需 要何种贸易伙伴协议。 ( 2 ) 服务请求者。从企业的角度看，这是要求满足特定功能的企业。从体系 结构的角度看，这是寻找并调用服务，或启动与服务的交互的应用程序。服务请求 者角色可以由浏览器来担当，由人或无用户界面的程序( 例如，另外一个w e b 服务) 来控制它。 ( 3 ) 服务注册中心。这是可搜索的服务描述注册中心，服务提供者在此发布 他们的服务描述。在静态绑定开发或动态绑定执行期间，服务请求者查找服务并获 得服务的绑定信息( 在服务描述中) 。对于静态绑定的服务请求者，服务注册中心 是体系结构中的可选角色，因为服务提供者可以把描述直接发送给服务请求者。 在典型情况下，服务提供者托管可通过网络访问的软件模块( w e b 服务的一个 实现) 。服务提供者定义w e b 服务的服务描述并把它发布到服务注册中心。服务请 求者使用查找操作来从本地或服务注册中心检索服务描述，然后使用服务描述与服 务提供者进行绑定并调用w e b 服务实现或同它交互。服务提供者和服务请求者角色 是逻辑结构，因而服务可以表现两种特性。 8 华北电力大学硕士学位论文 2 1 3s o a 的优点 图2 1s o a 架构的体系结构图 面向服务体系架构以其高度的抽象性和灵活性，无论是从软件开发企业的开发 技术角度还是从客户原有资源的整合角度，都有着诸多的优势。 ( 1 ) 从技术开发角度讲，服务体系架构提供了一个更加灵活的企业开发架构 模式，使得软件企业无论是开发方法、实现技术还是开发的效率都得到了革命性的 变革。服务架构开发的采用从技术上有以下一些优点： 1 ) 屏蔽了业务逻辑组件的复杂性：服务架构通过服务提供者和服务使用者的 松散耦合关系，屏蔽了系统内部复杂的业务逻辑。对于系统的表示层而言， 只能看到服务接口，至于接口内部的具体实现细节不需要关心。 2 ) 跨平台和重用性：通过标注接口，不同服务之间可以自由的引用，而不必 考虑所要引用的服务在什么地方，处于什么平台，或者是由什么语言开发 的。从而实现了真正意义上的远程、跨平台和跨语言。服务架构的核心思 想是通过松散耦合的服务组合来完成系统，因此实现了更高层次的重用。 3 ) 易维护和良好的伸缩性t 依靠服务设计、开发和部署所采用的架构模型实 现了伸缩性。服务提供者可以独立调整服务以满足新的需求，服务使用者 则可以通过组合变化的服务来实现新的需求。服务提供者和服务使用者的 松散耦合关系及对开放标准的采用确保了系统的易维护性和良好的伸缩 性。 4 ) 开发角色更加明确：服务架构要求应用程序分层，业务流程组织人员只专 注于高层的服务组织来实现业务，服务组件开发人员只负责服务组件的实 现，而客户端开发人员则只根据自己熟悉的平台去开发自己的界面。在项 目中，不同层的开发小组的专业分工，提高了开发的效率，使得大规模流 水线生产成为可能。 9 华北电力大学硕士学位论文 5 ) 支持更多的客户端类型：只要遵循标准的协议，客户端的开发可以使用任 何平台以及任何开发语言。通过精确定义的服务接口和对x m l 、w e b s e r v i c e 标注的支持，可以支持多种客户类型，甚至包括p d a 、手机等新型 访问渠道。 ( 2 ) 从资源的整合角度讲【2 】，面向服务的体系结构可以基于现有的系统投资来 发展，而不需要彻底重新创建系统。如果组织将开发力量集中在创建服务、利用现 有的技术、结合基于组件的方法来开发软件上，将获得如下几个方面好处： 1 l 利用现有资源：通过使用适当的s o a 框架并使其可用于整个企业，可以将 业务服务构造成现有组件服务的集合。使用这种新的服务只需要知道它的 接口和名称。服务的内部细节以及在组成服务的组件之间传送的数据的复 杂性都对外界隐藏了。这种组件的匿名性使组织能够利用现有的投资，从 而可以通过合并构建在不同的平台上、运行在不同的操作系统中、用不同 的编程语言开发的组件来创建服务。原有系统可以通过w e bs e r v i c e 接口来 封装和访问。 2 ) 商品化基础架构：在所有不同的企业应用程序之间，基础架构的开发和部 署将变得更加一致。现有的组件和从厂商购买的组件可以合并在一个定义 良好的s o a 框架内。这样的组件整合将被作为服务部署在现有的基础架构 中，从而使得可以更多地将基础架构作为一种商品化元素来加以考虑。 3 ) 更快的产品上市速度和较低的成本：易组织的服务库将成为采用s o a 框架 组织的核心资产，s o a 通过对现有服务和组件的重用，从而缩短了设计、 开发、测试和部署产品的时间，加快了产品的上市速度。同时，通过采用 s o a 框架和服务库，组织现有的服务来增强或创建新服务的成本也大大地 减少了。 2 2w r e b 服务 2 2 1w e b 服务定义 w e bs e r v i c e ( w e b 服务架构) 是由w 3 c ( w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m ，万维网 联盟) 制定的一套开放的标准的技术规范，w 3 c 对w e bs e r v i c e 的定义如下：“一 个w e b 服务是为提供机器与机器间跨越网络的互操作而设计的一套软件系统，它 有一个用机器能处理的格式( 特别是w s d l ) 来定义的接口，其他系统使用s o a p 消息且以一种被这个w e b 服务预先指定的方式来与这个w e b 服务交互，一般情况 下，这些消息使用h t t p 协议进行传输，在传输前这些消息使用基于w e b 的相关标 准来进行x m l 的序列化【5 】。 w e bs e r v i c e 的目的是让不同的软件应用程序能互相 1 0 华北电力大学硕士学位论文 操作，无论这些程序是用什么程序语言实现、运行在什么样的操作平台或架构技术 上。强大的互操作性和可扩展性是w e bs e r v i c e 的表现特征，这一切都归功于具有 强大自描述能力的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 ，可扩展标志语言) 。w e b s e r v i c e s 能使应用程序以一种松散耦合的方式组合起来，并实现复杂的交互。 2 2 2 、bs e r v i c e s 协议栈 w e bs e r v i c e s 是由一套标准协议规范组成，如表2 1 所示。 表2 1w e bs e r v i c e s 协议栈 协议层 工具 服务发布发现 u d d i 服务描述w s d l 消息协议 s o a p 传输协议 h t r p 、s m t p 、f r p 、j m s 数据表现数据模型x m es c h e m a 、d t d 数据x m l ( 1 ) 传输协议。w e bs e r v i c e s 协议栈的基础是网络传输协议，h t t p ( h y p e r t e x t t r a n s f e rp r o t o c o l ，超文本传输协议) 凭借其普遍性成为了i n t e r n e t 环境下w e b s e r v i c e s 使用的标准网络协议。同时在某些扩展应用领域，也支持s m t p ( s a m p l e m a i lt r a n s f e rp r o t o c o l ，简单邮件传输协议) 和f t p ( f i l et r a n s f e rp r o t o c o l ，文件传 输协议) 1 6 1 。 ( 2 ) 数据表现。x m l 是w e bs e r v i c e s 数据交换的标准，同时也是w e bs e r v i c e s 全部规范、技术的底层核心和基础。s o a p 、w s d l 、u d d i 和s c h e m a 都是使用x m l 作为信息描述和交换的标准手段。x m l 是独立于程序语言和操作平台的，使得它 的应用范围更加广泛。 ( 3 ) 数据模型。s c h e m a 是描述x m l 数据结构的数据模型( 也称为元数据) ， 它同样也是一种数据。因此s c h e m a 也是使用x m l 为基础的数据表现方式。s c h e m a 是x m l 世界中的标准建模语言s o a p 、w s d l 和u d d i 的x m l 语法都是采用 s c h e m a 进行定义和描述的。 ( 4 ) 消息协议。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 o l ，简单对象访问协议) 是基于x m l 的消息协议，它能使在分布式环境下的程序相互交换结构化的事先定 义好的消息。s o a p 是独立于编程语言和操作平台的消息协议，能使在议购环境下 的应用程序相互通讯和操作【7 1 。 ( 5 ) 服务描述。w s d l ( w e bs 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 e b 服务描述语 华北电力大学硕士学位论文 言) 是基于x m l 格式的网络服务描述语言，它将w e bs e r v i c e s 中的服务描述成一 组服务访问点，客户端可以通过使用面向文档或面向过程的消息来访问这些网络服 务。w s d l 将这些操作和消息以一种抽象的方式进行描述，然后将具体的网络协议 和消息格式绑定来定义一个服务访问点，它是独立于服务消息格式和具体的网络通 讯协议的标准【8 j 。w s d l 文档主要包含6 个重要元素： 1 ) t y p e s ( 数据类型) ：t y p e s 是一个数据类型定义的容器，它包含了w s d l 文档 中要用到的所有信息的类型。一般情况下会使用x m ls c h e m a 来定义数据 类型。 2 ) m e s s a g e ( 消息) ：m e s s a g e 表示被传输数据的抽象定义，m e s s a g e 的定义包含 了几个逻辑部分，每一部分都关联了在 q h 定义的数据类型。 3 ) p o r t t y p e ( n 艮务访问接口) ：p o r t t y p e 定义了服务组件的抽象接口和抽象的操 作方法( o p e r a t i o n ) ，p o r t t y p e 中的每个o p e r a t i o n 都代表了服务使用者与 服务组件的一个互操作。每个o p e r a t i o n 中定义了服务组件能够发送( o u t p u t ) 和接收( i n p u t ) 的消息类型和可能发生的错误异常。o p e r a t i o n 中也定义了 消息互换的模式和发送接收消息的顺序。 4 ) b i n d i n g ( 接口与具体的协议绑定) ：b i n d i n g 是定义服务使用者与服务间的 消息是如何交换的，它说明了服务接口( p o r t t y p e ) 中每个操作的消息的具 体格式和交换消息使用的具体传输协议。 5 ) p o r t ( 访问端口) ：一个p o r t 为一个b i n d i n g 说明服务访问地址，这样就定义 了一个通讯端点。 6 ) s e r v i c e ( n 艮务) ：s e r v i c e 是p o r t 的集合。 ( 6 ) 服务发布发现。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 ， 统一描述、发现与集成) 是由o a s i s ( o r g a n i z a t i o nf o r t h ea d v a n c e m e n t o fs t r u c t u r e d i n f o r m a t i o ns t a n d a r d s ，结构化信息标准促进组织) 制定的一套关于w e bs e r v i c e 注册、 发布、查询、发现和访问服务接口时要用技术的标准规范。u d d i 是基于一套开放 的工业标准，包括：h t t p 、x m l 、x m ls c h e m a 和s o a p ，u d d i 为公开发布的 服务和只在公司内部使用的服务提供一个可互操作的基于w e b 服务的软件基础架 构【9 1 。 2 2 3w e b 服务的操作 对于利用w e b 服务的应用程序，必须发生以下三个行为：发布服务描述、查询 或查找服务描述以及根据服务描述绑定或调用服务。这些操作可以单次或反复出 现。这些操作具体为： ( 1 ) 发布( p u b l i s h ) ：只有可以被用户发现并使用的服务才能真正发挥其作用， 因此服务提供者首先需要将服务进行一定描述并发布到注册服务器上。在发布操作 1 2 华北电力大学硕士学位论文 中，服务提供者需要通过注册服务器的身份验证，才能对服务描述信息进行发布和 修改。 ( 2 ) 查找( f i n d ) ：服务发布之后，需要解决的问题是如何使服务能够被发现， 服务请求者根据注册服务器提供的规范接口发现查询请求，以获取绑定服务所需的 相关信息。在查找操作中，一般包含两种查找模式：一