（计算机软件与理论专业论文）业务流程装配平台的设计与实现.pdf

摘要 随着社会的发展，越来越多的企业和政府部门都在寻求跨部门和 跨企业的合作。但由于各企业和部门之间应用系统存在着异构性，造 成的数据孤岛现象，部门间数据无法有效整合并及时传输，给决策部 门带来重大影响。企业和政府部门一方面需要降低成本，另方面也 要对灵活多变的市场做出敏捷的且正确的反应，那么就必须要最大程 度的利用自己的和其他已有的应用系统，并且需要尽量缩短系统开发 的周期。w e bs e r v i c e s 技术从根本上解决了部门之间及部门内部异构 系统之间的互操作和互通信的问题，但是仅仅有w e bs e r v i c e s 技术是 不够的，要缩短软件开发周期，实时对变化的需求做出及时的反应， 还必须要业务流程装配平台的支持。 本文在w e bs e r v i c e s 技术的基础上研究了业务流程装配机制，并 在该机制的基础上设计并实现了业务流程装配平台w e b j e t 。本文的主 要工作包括以下几个方面： 1 ) 提出了业务流程的装配机制和业务流程装配平台的设计，阐 述了w e bs e r v i c e s 协议栈中s o a p 、u d d i 、b p e l 4 w s 协议在w e b j e t 中的组织结构及实现； 2 ) 建立了服务q o s 的认证机制和非功能属性存储结构，通过格 式化的文件对服务的非功能属性值进行存储，并通过q o s 认证中心对 服务的q o s 进行检测和认证； 3 ) 对执行引擎的设计与具体实现，实现了b p e l 4 w s 规范，并实 现了比较复杂的死路删除机制； 4 、) 对服务代理的设计与实现，使用服务代理对具体服务进行动 态选择和调用：应用多目标决策方法( m u l t i o b j e c t i v ed e c i s i o n m a k i n g ) 计算服务q o s 综合评分值，使系统对哪个具体服务进行调 用的决定延迟到调用时刻。 关键字：w e bs e r v i c e s ，业务流程装配，服务质量，b p e l 4 w s 执行引擎、 服务代理 a b s t r a c t a st h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t y , m o r ea n dm o r ee n t e r p r i s e sa n d g o v e r m n e n td e p a r t m e n t a r e s e e k i n gt r a n s d e p a r t m e n t a l l y a n dt r a n s - - e n t e r p r i s ec o o p e r a t i o n h o w e v e r , s i n c et h ed i f f e r e n tc o n s t r u c t i n go ft h e - a p p l i c a t i o ns y s t e me x i s t s ，d a t a si n t e g r a t i o na n dt r a n s m i s s i o nc a n t b e p r o c e s s e de f f i c i e n t l ya n db e t i m e s ，s o i t b r i n g sb i gi n f l u e n c et o t h e d e c i s i o n m a k i n gd e p a r t m e n t t h ee n t e r p r i s e s a n dt h e g o v e r n m e n t d e p a r t m e n t s ，o no n es i d e ，w a n tt or e d u c et h ec o s t ，a n do nt h eo t h e rs i d e ， m u s tp u tf o r w a r dr i g h tr e a c t i o nq u i c k l yf o rt h ef l e x i b l em a r k e t ，s h o u l d u s et h el e g a c y s y s t e m sh e a v i l y ，a n dt r y h a r dt os h o r t e nd e v e l o p m e n t c y c l e t h et e c h n o l o g yo fw e b s e r v i c e sc a i ls o l v ep r o b l e mo fi n t e r a c t i o n a n di n t e r c o m m u n i c a t i o ni na n db e t w e e nd e p a r t m e n t st h a tc a u s e db yt h e d i f f e r e n tc o n s t r u c t i n ga p p l i c a t i o ns y s t e m b u tt h a ti sn o te n o u g h ，a b u s i n e s sp r o c e s sa s s e m b l e sp l a t f o r mi sn e c e s s a r yt os h o r t e nt h ec y c l eo f l 。 d e v e l o p m e n ta n d d e a lw i t ht h ev a r i a b l er e q u e s t s i nt h i sp a p e r , w er e s e a r c ht h em e c h a n i s mo f b u s i n e s sp r o c e s s a s s e m b l e so nt h eb a s i so ft h ew e bs e r v i c e s ，a n dh a v ed e s i g n e da n d r e a l i z e do nt h eb a s i so ft h i sm e c h a n i s mt h eb u s i n e s sp r o c e s sa s s e m b l y p l a t f o r m - - w e b j e t t h em a i nw o r ki nt h ep a p e ra r ea sf o l l o w ： p u tf o r w a r dt h em e c h a n i s mo fb u s i n e s sp r o c e s sa s s e m b l a g ea n d t h ed e s i g no ft h eb u s i n e s sp r o c e s sa s s e m b l yp l a t f o r m ，a n de x p o s i th o w t h ep r o t o c o l si nt h ew e bs e r v i c e s ，s u c ha su d d i ，s o a p , b p e l 4 w s ，b e c o n s t r u c t e di nw - e b j e t 2 ) e s t a b l i s h e dt h em e c h a n i s mo fw e bs e r v i c e sq o s sa u t h e n t i c a t i o n a n dt h es a v i n gc o n s t r u c t i o no ft h en o n f u n c t i o n a lp r o p e r t i e so fw e b s e r v i c e i nw e b j e t ，w eu s ef o r m a t t e df i l et os a v et h en o n - f u n c t i o n a l i i i p r o p e r t i e s ，a n dt h r o u g ht h eq o sa u t h e n t i c a t i o nc e n t r et od e t e c ta n dc a r r y o na u t h e n t i c a t i o nt ot h eq o so ft h ew e bs e r v i c e 3 ) d e s i g n e da n dr e a l i z e dt h ee x e c u t i n ge n g i n ef o rb p e l 4 w s ， s p e c i a l l yr e a l i z e dt h em e c h a n i s mo ft h e “d e a d p a t h - e l i m i n a t i o n w h i c hi s c o m p l i c a t ei nb p e l 4 w s 4 ) d e s i g n e da n dr e a l i z e dt h e w e bs e r v i c ea g e n t w h i c hc a nb e u s e dt oc h o o s ea n di n v o k et h ew e bs e r v i c ed y n a m i c a l l y i nt h e w e b s e r v i c e a g e n t ”，w er a n kt h es y n t h e t i c a l l yg r a d i n gv a l u ew h i c hi s c a l c u l a t e db yt h em e t h o do f m u l t i - o b je c t i v ed e c i s i o nm a k i n g ，a n d c h o o s et h ew e bse r v i c ew i t hh i g h e s ts c o r et oi n v o k e ，s ot h a tt h ed e c i s i o n a b o u ti n v o k i n gw h i c hc o n c r e t es e r v ei s d e l a y e d t ot h em o m e n to f i n v o k i n g k e y w o r d ：w e bs e r v i c e s 、b u s i n e s sp r o c e s sa s s e m b l e s 、q u a l i t yo f 气 se r v i c e ( q o s ) 、e x e c u t i n ge n g i n ef o rb p e l 4 w s 、w e bs e r v i c e a g e n t i v 矗 j 让 业务流程装配平台的设计与实现 1 1 课题背景 第一章绪论弟一早瑁t 匕 随着社会的发展，越来越多的企业和政府部门都在寻求跨部门和 跨企业的合作。但由于各企业和部门之间应用系统存在着的异构性， 很多企业和政府部门在自己的信息系统开发过程中采用“独立解决的 方案”，开发者和企业逻辑相结合，在特定的数据表达格式，进行特 定应用的软件系统开发，很少考虑应用的可集成性、可重用性、可定 制性和可移植性，造成了数据孤岛现象，使部门间数据无法有效整合 并及时传输，给决策部门带来重大影响。而且即使是在部门的内部， 这种异构性也是存在的，企业中的各个子系统，如办公自动化系统、 e r p 系统、c r m 系统等也都存在着异构性。而对上述问题的解决，现 在很多企业和政府部门都选择了在原有的子系统上做二次开发，有时 甚至是重新开发，这样在人力和物力上都造成了巨大的浪费，而且这 样集成的应用系统的扩展性和健壮性都比较弱。企业和政府部门一方 面需要降低成本，另一方面也要对灵活多变的市场做出敏捷的且正确 的反应，那么就必须要最大程度的利用自己的和其他已有的应用系 统，并且需要尽量缩短系统开发的周期，这就迫使部门之间必须进行 联合，采用统一的标准，按需求动态的把各个部门中已有的应用系统 组合起来形成一个新的应用系统。w e bs e r v i c e s 技术从根本上解决 了部门之间及部门内部异构系统之间的互操作和互通信的问题，但是 仅仅有w e bs e r v ic e s 技术是不够的，要缩短软件开发周期，实时对 变化的需求做出及时的反应，还需要软件装配平台的支持。w e b j e t 是一个业务流程装配平台，该平台将企业和政府部门已有的业务系统 以接口的形式对外提供，而且提供了类似于黄页的注册中心，让用户 发布自己的业务系统和查找已有的和潜在的合作伙伴；该平台还帮助 硕士学位论文 企业和政府部门快速的查找到自己需要的应用系统，并根据需要直接 将找到的业务系统组成一个具有新功能的业务系统，并且平台保证了 新的业务系统使用时的稳定行。w e b j e t 抹平了各企业和各政府部门 中业务系统的差异性，解决跨企业跨部门之间的信息共享问题，使企 业和政府部门及时掌握最新动态，并帮助企业和政府部门针对最新动 态及时做出决策，改变其业务流程以适应在当前环境下。 1 2 研究现状 目前，国外一些大公司，如i b m 、b e a 、m i c r o s o f t 等正在做这 方面的产品，如i b m 的w e b s p h e r e n l ，m i c r o s o f t 的b i z t a l k 乜1 、b e a 提出并由a p a c h e 进行实施的蜂巢计划 b 3 ，都是在向业务流程装 配方面发展，并取的了一定的成果。w e b s p h e r e 和b i z t a l k 已经产品 化。蜂巢计划，是2 0 0 4 刚刚提出的，为基于j 2 e e 和s o a 的应用程序 提供第一个跨容器的、易于使用的编程模型和应用框架。它基于b e a w o r k s h o p 应用框架，但不包括集成开发环境，必须依靠其他的集成开 发环境进行开发。上述的这些软件与业务流程的动态装配还有一些差 距，对软件的装配过程基本上是通过手工编写代码来完成。 国外知名度较高的业务流程装配研究项目主要包括h p 实验室的 e f l o w n 5 1 、斯坦福大学的s w o r d 1 、澳大利亚新南威尔士大学与昆斯 兰科技大学联合研制的s e l f s e r v n 8 1 、美国乔治亚大学的m e t e o r - s 凹3 以及i b m 印度实验室的s y m p h o n y n 0 1 1 1 。 国内对于服务组合的研究与国际基本同时起步，目前从事该领域 研究的主要单位包括北京航空航天大学、国防科大、中科院软件所等 单位，其中北京航空航天大学研制的w e b s a s e n 2 3 是完成较早影响较 大的一个支持服务组合的w e b 服务运行平台：中科院软件研究所提出 的“基于w e b 服务组合的工作流模型”n3 i ，用查询与元模型同类型的 流程元素实现服务( 流程、活动) 发现，用反射机制实现动态流程重构， 业务流程装配平台的设计与实现 在服务组合方法上作了有益探讨。但其对流程控制语法在动态流程重 构中的实现未给出；流程结构动态重构过程中，流程的转换需要查找 替代的流程和活动，流程和活动缺乏语义描述，匹配将是不准确的， 所以只能实现手工重构。没有一个完整的流程建模g u i 工具，使用和 推广困难。中科院计算技术研究所提出了“支持w e b 服务组合的可视 化编程语言v i n c a ”n 划，用类似流程建模工具建模，但其业务流程的 图符结构用目录树来组织，难以表示复杂的软件业务流程和结构，其 中间映射过程采用非标准协议，如采用x m l 格式的v i n c a 语言，通过 聚合部件转换成b p e l 4 w s 可执行软件层，这一软件结构能力有限，只 能实现手工查找w e b 服务。 本文工作 本文从实际应用出发，在s o a ( s e r v i c e 一0 r i e n t e da r c h it e c t u r e ) 的基础上提出了业务流程装配平台w e b j e t 的装配机制和设计，并对 w e b j e t 中执行引擎和服务代理的实现进行了详细的阐述，主要工作 体现在一下几个方面： 1 )提出了业务流程的装配机制和业务流程装配平台的设计， 阐述了w e bs e r v i c e s 协议栈中s o a p 、u d d i 、b p e l 4 w s 协议在w e b j e t 中的组织结构及实现； 2 )建立了服务q o s 的认证机制和非功能属性存储结构，通过 格式化的文件对服务的非功能属性值进行存储，并通过q o s 认证中心 对服务的q o s 进行检测和认证； 3 )对执行引擎的设计与具体实现，实现了b p e l 4 w s 规范，并 实现了比较复杂的死路删除机制； 4 )对服务代理的设计与实现，使用服务代理对具体服务进行 动态选择和调用：应用多目标决策方法( m u l t i o b j e c t i v ed e c i s i o n m a k i n g ) 计算服务q o s 综合评分值，使系统对哪个具体服务进行调用 硕士学位论文 的决定延迟到调用时刻。 1 。4 论文结构 本文共分为五章 第一章，绪论，主要介绍课题的背景、研究现状、本课题的研究 内容与目标、及论文的组织情况； 第二章，w e b j e t 设计，介绍了s o a 的基本概念，w e b j e t 的业务 流程装配机制，q o s 属性的认证和服务非功能属性存储机制及w e b j e t 的设计； 第三章，执行引擎的设计与实现，介绍了基于b p e l 4 w s 规范的工 作流执行引擎的工作原理及具体的实现； 第四章，服务代理的实现，介绍了动态选择服务进行调用的实 现； 第五章，使用一个例子说明在w e b j e t 进行业务流程装配的过 程。 第六章，下一步工作和结束语，对现有工作的总结和下一步工 作的展望。 业务流程装配平台的设计与实现 第二章w e b j e t 设计 应用服务器技术是传统中间件技术的自然延伸，经过多年的发 展，应用服务器己成为支持分布式应用业务逻辑开发的核心基础软件 设施。随着在企业计算走向企业间的开放异构环境，已有的集成技术 在跨组织的互操作、资源重用和集成等方面都表现出明显的不足。s o a 的提出矛d w e bs e r v i c e s 技术的不断成熟使得基于i n t e r n e t 进行跨 组织的资源聚合与应用集成进入一个新的阶段，越来越多的企业需要 在s o a 体系结构和w e bs e r v i c e s 技术框架下将企业已有应用以w e b 服务的形式发布，并整合业务伙伴的w e b 服务以提供功能强大的新的 业务。将传统的企业计算模式平滑地过渡到s o a 体系结构，支持快速 的服务提供、有效的服务重用与灵活的服务组合成为应用服务器技术 发展的新趋势。w e b j e t 的研制工作正是在这一技术趋势下开展。 w e b j e t 的设计目的是，面向跨组织资源聚合与应用集成需求， 针对i n t e r n e t 开放网络环境特点，遵循w 3 c 、o a s i s 、o m g 等标准化 组织的国际规范，基于w e bs e r v i c e s 技术框架，为企业应用资源的服 务化封装与发布以及基于业务流程服务组合提供有效的支撑平台。本 章介绍t w e b j e t 中提出的业务流程装配机制，并对w e b j e t 总体结构进 行了阐述。 2 1 相关知识介绍 2 1 1 面向服务的软件体系结构( s e r v ic e - o rie n t e da r c hi t e c t u r e s o a ) s o a 是基于w e b 服务提供者、w e b 服务请求者和w e b 服务中介者 三个角色和发布、发现、绑定三个动作构建的( 如图2 1 所示) 。w e b 服务提供者设计实现w e b 服务，并将调试正确后的w e b 服务通过 硕士学位论文 w e b 服务中介者发布，并在u d d i 注册中心注册；w e b 服务请求者向 w e b 服务中介者请求特定的服务，中介者根据请求要求查询u d d i 注 册中心，为请求者查找到满足请求的服务；w e b 服务中介者向w e b 服 务请求者返回满足条件的w e b 服务描述信息，该描述信息用w e b 服 务写成各种支持w e b 服务的机器都能阅读。w e b 服务是构件技术和 w e b 技术的融合，实现w e b 上可调用的构件、实现构件功能不是问题， 问题在于怎样对服务进行描述和注册、怎样发现服务、定义调用服务 的消息格式，等等。x m l 技术及x m l 技术与其它协议之间的绑定，构 成w e bs e r v i c e s 发展的技术核心。 图2 - is o a 结构 w e bs e r v i c e s 技术提供了一种不同机群之间在跨平台的应用程 序下的数据共享能力，使所有的计算机群相关设备( 例如手机、p d a 等) 和服务协同工作，提供更广泛和多样的服务，解决了目前信息孤岛的 问题。 w e bs e r v i c e s 以x m l 为技术核心，在此基础上定义了相关的协议。 s o a p 和w s d l 是w e bs e r v i c e s 的基础协议。在不同的应用中，x m l 可以定义不同的s c h e m a 。s o a p 的一部分就是x m l 的一个s c h e m a 。 w s d l 是由i b m 和微软推出的技术，它是一个通用的描述w e b s e r v i c e s 的x m l 框架，w s d l 文件中的描述信息包括：数据类型定义、 服务所支持的操作、输入输出信息格式、网络地址以及协议绑定等 x m l 是一个与平台无关的中性的数据表示协议，利用h t t p 承载信息， 业务流程装配平台的设计与实现 x m l 把数据序列化成一个可以传递的形式，使它能够容易地在任何平 台上被解码，实现网上异构平台之间的数据交换。 2 1 2w e bs e r vic e s 协议栈 w e bs e r v i c e s 协议栈是作为解决软件互操作问题而提出的。w e b s e r v i c e s 是一系列标准的综合，这些标准包括x m l n5 1 、s o a p n 5 | 、 w s d l 1 引、u d d i 1 5 3 和b p e l 4 w s 1 6 1 ( 如图2 2 所示) 。 图2 2w e bs e r v i c e s 协议栈 w e bs e r v i c e s 利用这些标准提供了一个松散耦合的分布式环境。 因为w e bs e r v i c e s 协议基于x m l ，所以w e bs e r v i c e s 提供了不同应 用之间的互操作的可能性。w e bs e r v i c e s 的自描述元数据模型是与 平台和语言无关的，这样就简化了异构系统的整合。 2 2w e b d e t 的业务流程装配机制 2 2 1 装配机制 一般的s o a 的运行机制是对服务发布、发现和调用的简单应用 ( 如图2 1 所示) ，使用b p e l 4 w s 规范可以进一步将多个服务组合 成流程。但是简单的运用s o a 的运行机制会出现些问题： 硕士学位论文 1 ) 服务分布在i n t e r n e t 上的任意位置，由于网络的不稳定性以及 服务提供者本身的原因( 如，网络中断，病毒，服务端服务器 停机等) ，使得对事先绑定好的服务进行调用的成功率得不到 保证。 2 ) 服务提供的q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 的可靠性得不到保证。 3 ) b p e l 4 w s 语法比较复杂，直接编写x m l 形式的b p e l 4 w s 流程比较复杂、速度慢、很容易出错，而且难以检查。 在w e b j e t 中，我们建立了一套业务流程装配机制( 如图2 3 所 示) ：我们使用服务代理这一中间层，并建立了服务非功能属性的存 储和q o s 认证机制。服务代理通过对q o s 属性的属性值综合评分的 计算动态的选择最佳的服务进行调用，将对具体服务的选择延迟到执 行的时刻，并通过对q o s 的保证，使得对服务调用成功率大大提高。 对业务流程的装配，我们使用目前业界广泛使用的b p e l 4 w s 规范， 在业务流程装配界面上服务代理作为装配基本单位供装配时使用。为 了使流程编写者快速准确的编写b p e l 4 w s 流程，我们使用图形来表 示b p e l 4 w s 中的各种语法，以此来屏蔽了b p e l 4 w s 的复杂性。装 配中的配置通过用户指定和平台默认相结合的方式，用户在装配界面 上拖拉形成的业务流程图将直接映射到b p e l 4 w s ，然后通过执行引 擎进行执行。 业务流程装配平台的设计与实现 图2 3 业务流程装配机制 根据对服务的处理，我们将业务流程装配机制的主要流程分为以 下几步：服务的聚合( 服务代理) 、服务代理的发布( u d d i 注册中 心) 、服务代理查询和组装业务流程( 装配平台) 、业务流程的执行( 执 行引擎) 、服务的动态选择和调用( 服务代理) ，如图2 - 4 所示： 图2 4 业务流程装配机制的主要流程 硕士学位论文 在下面的章节中，我们将从下面的三个方面来介绍业务流程装配 平台：服务非功能属性的存储和q o s 认证机制、服务的聚合和动态选 择调用( 服务代理) 、组装业务流程。在下面的小节中将对这几部分 进行介绍。 2 2 2 服务的非功能属性值存储与q o s 认证 w e b j e t 的装配机制很大程度上依赖于服务的非功能属性。服务非 功能属性值的存储以及对服务q o s 属性值的检测认证对保证w e b j e t 组装流程的正确率和成功率十分的重要。 我们在w e b j e t 中我们建立了一套对服务的非功能属性值进行存 储和对服务q o s 认证的机制：使用q o s 认证服务来对服务提供的服 务q o s 进行检测和认证；由于在w e b j e t 中对服务的选择的过程移到 服务代理中执行，所以服务的非功能属性值只存储在服务端，服务提 供者向外提供了相应的查询和获取非功能属性值的服务( 如图2 。5 所 示) 。 查询获取q o s 图2 - 5 服务非功能属性的存储和q o s 认证 2 。2 2 1 服务的非功能属性 服务的非功能属性在保证服务的质量中扮演关键角色。但是现在 对服务( 软件系统) 的非功能属性的定义并没有一个统一的定义n 8 i 。 我们在w e b j e t 中定义服务的非功能属性由两部分组成：服务的q o s 业务流程装配平台的设计与实现 属性和服务的商品属性。 服务的q o s 主要包括以下几个方面： 1 ) 可用性：可用性是质量的一个方面，指w e b 服务是否存在或 是否已就绪可供立即使用。可用性表示服务可用的可能性。较 大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。 2 ) 可访问性：可访问性是服务质量的一个方面，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 来表示在某个时间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可能存在的。可以通过 构建一个可高度伸缩的系统使w e b 服务得至i 吖z 艮高的可访问， 性。可鲈微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。 3 ) 完整性：完整性是质量的一个方面，指w e b 服务如何维护交 互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。一个事努是指一系列将被当作单个工作单元 的活动。要使事务成功，必须完成所有的活动。如果一个事务 未完成，那么所做的全部更改都被回滚。 4 ) 性能：性能是w e b 服务质量的一个方面，可以根据吞吐量和 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 月艮务性台彦良好。 5 ) 可靠性：可靠性是w e b 服务质量的一个方面，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 和服务提供者发送和接收的消息的有保证和有序的传送。 6 ) 常规性：常规性是质量的一个方面，指w e b 服务与规则、法 律一致，遵循标准和已建立的服务级别协议。w e b 服务使用许 硕士学位论文 多标准，例如s o a p 、u d d i 和w s d l 。要正确调用服务请求者 请求的服务，就必须严格遵守服务提供者所提供的正确版本的 标准( 例如，s o a p 版本1 2 ) 。 7 ) 安全性：安全性是w e b 服务质量的一个方面，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 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。 在w e b j e t 中，依赖服务的非功能属性值进行动态选择分为两 部分：通过商品属性匹配用户的要求匹配服务；对通过商品属性 匹配到的多个服务通过对q o s 属性值的量化并进行评分排序排序 最终选择出最优的服务。我们选择了可以进行量化的以下4 个q o s 属性作为评分排序的元素： 1 ) 执行的响应时间 给定服务、s 的一个方法，执行的响应时间g 幽( j ，o p ) 等于服务请求 发出和该请求结果收到之间的时间延迟。执行的响应时间使用表达式 计算： g 出0 ，o p ) = l r o c e s s ( s ，o p ) + 丁。0 ，o p ) o p )o p ) ，g 。缸l s ，口【s ，+ 呦s ( s ， ， 这意味着执行的响应时间是处理时间和传送时间之和。服务发 布它们的处理时间或提供的获得它们的手段。这个传送时间是根据过 去的服务方法的实现的基础上来估算的，如： r , r - - ( 卿) _ 三趣型 这里是一个过去观察到的传送时间，r l 是观察到的过去执行次数 的数量。 2 ) 。声誉 业务流程装配平台的设计与实现 服务s 的声誉g 。( s ) 是它的可信度的度量。它主要依赖于使用 服务s 的终端用户的经验。声誉的值定义为如平均等级等是由使用服 务的终端用户给出的。如 妒擎 这里是关于服务声誉的终端的用户的评分等级，r l 是服务被评分 的次数。通常，终端用户被给定了可以的对w e b 服务打分的范围。例 如，在a m a z o n c o m ，它的范围是 0 ，5 详细的讨论声誉等级级别的适 度情况超出了本文的范围，在这里不做讨论。 3 ) 执行的成功率 服务s 执行的成功率是请求在w e b 服务表示中指出的最大期望时 间范围内正确响应的概率( 如，方法的完成并且服务请求者会收到一 个消息指出这个执行动作已经成功的完成) 。执行的成功率( 短期的成 功率) 是度量相关的硬件和( 或者) w e b 服务软件结构和服务请求者和 提供者间的网络联接成功率的值是来自使用表达式g 删( s ) = n 。( s ) l x 计算过去调用的服务的数据，其中，( s ) 是服务s 在最大期望时间内 成功完成的次数，k 是调用的总次数。 4 ) 可靠率 服务s 的可靠率q 。( s ) 是服务可用的概率。服务s 可靠率的值使用 表达式q 。，( j ) = l ( s ) e 来计算，其中r o 是全部时间的总量( 单位：秒) ， 在这里服务s 在最近的口秒内是可靠的( 0 由服务实体的管理员设 为常量) 。0 的值根据特殊的应用而改变。例如，在应用中服务越频 繁的被访问( 股票交易) ，对于一个值小的0 就能更精确的逼近服务 的可靠率。如果这个服务没有被频繁的访问( 在线书店) ，使用一个 值大的护更合理。这里我们假设w e b 服务把它们的运行状态通过通 告发送给系统。换句话说，如果一个己给的w e b 服务不支持系统运行 状态的通告，组合服务的管理者能以一定的时间间隔( 由系统管理员 确定) 来探查这个服务或者是通过一个监控服务来获得正常运行时间 硕士学位论文 的信息。然而这个方面的具体计算超出了本文的范围，在这里不做讨 论。 根据以上的情况，可以把服务s 的方法的质量向量可定义为 q ( s ，o p ) = ( q 如( s ，o p ) ，q 肿( s ) ，q 阳，( s ) ，g 聊( s ) ) 对于不同的服务来说，提供的商品属性是不一样的，需要根 据具体情况而定；在w r e b j e t 中，服务的非功能属性与服务代理中 定义的非功能属性是一致的。 因为我们主要是通过q o s 属性值对服务进行选择，需要的是 一些可以量化的属性，而对于其他一些q o s 属性如安全性、常规 性等属性在这里不考虑。 2 2 2 2 服务非功能属性的存储和查询匹配 2 2 2 2 1 非功能属性的存储 w e b j e t 中对服务的选择的过程移到服务代理中执行，服务的非功 能属性值只存储在服务端。根据上节对w e b j e t 中服务非功能属性的 描述，我们将非功能属性在服务端的存储分为两部分：默认属性和扩 展的属性。默认属性是w e b j e t 中每个服务都需要具备的属性，包括 价格、响应时间、声誉、执行成功率、可靠率；扩展的属性主要是服 务的商品属性，这些属性会因服务而异。根据以上要求我们定义了服 务非功能属性的存储的x l v l ls c h e m a ( ! t n 图2 - 6 所示) 业务流程装配平台的设计与实现 d 垂f l n 】t 1 0 n d e f a 虹t t e = “。1 _ 1 竺：! ! f 一5 r e s p 。n e n t i - e 一d e f a 吐t q o s 自_ f 0 ；j 鲁一s u c e e s s _ r a t ei v 一5 r e p u t a t i o ni f o 争 一5 r e l ia b i l it yi l = ：乏，l 1 n t n 习i | l 叫e z t e n d q o s 拿弋- 归jt i t 蛆硼。s e n t r ! 自_ ：三争- 4 喜d e s e r i p t i o a1 1 “ “一”。= _ 。_ 。0 1 一q o 二”= 2 = = 7 i j = 一 图2 6w e b 服务非功能属性存储文件的s c h e m a w s 元素表示了在服务端非功能属性的存储格式。qosd e f a u l t q o s 元素定义了服务所固有的属性，服务提供者可以使用e x t e n d q o s 元素 来定义更多的商品属性以满足服务查询的需要。 2 2 2 2 2 服务非功能属性的查询 为了配合服务的动态选择，服务提供者发布了非功能属性查询匹 配服务，通过对查询匹配服务的调用来确定该服务是否符合服务代理 的选择要求。对非功能属性的查询，我们也定义了统一的查询语法： 硕士学位论文 图2 - 7 对服务非功能属性查询结构的s c h e m a 图2 - 8q u e r y s t r u c t r u e 元素的结构 图2 7 、图2 8 表示了我们定义了查询语法，d e f a u l t q o s q u e r y 元 素定义了对默认的属性的查询结构，其中q u e r y s t r u c t r u e 元素表示查 询条件，该结构允许多个条件的联合查询。e x t e n d q o s q u e r y 元素定 义了对服务的其他属性的查询结构，由于扩展属性名称和数量的不 确定性，e x t e n d q o s q u e r y 元素定义了两部分内容：属性名称和描述， 这主要是用于找到相应的q o s 属性；查询条件，这部分与 d e f a u l t q o s q u e r y 中的q u e r y s t r u c t r u e 元素的结构是一样的。 2 2 2 3 服务q o s 属性值认证 为了保证服务提供者提供的q o s 属性值的客观性，w e b j e t 中使 业务流程装配平台的设计与实现 用了q o s 属性值认证服务来对服务的q o s 属性值进行检测。认证服 务主要由三部分组成：服务注册、属性值检验、接收客户端对所要调 用的服务的q o s 属性的属性值进行确认的调用消息。 i + 越釜戳溢i 越越汹鹾+ 1 腿务消叠壹 i 。一一一。i 4 确认后进缔绑定调用 f 1 ， 一i 一一- 一 r 【， j ” l j 图2 - 9q o s 属性值认证机制时序图 图2 9 描述了服务q o s 属性认证结构的运行过程。服务生成后服务提 供者首先通过测试得到服务性能方面的属性值( 如响应时间、成功率 等) ，然后服务将向q o s 认证服务注册，注册过程中服务将测试得到 的q o s 属性值一起提交到q o s 认证服务中，注册完毕后q o s 认证服 务会对刚注册的服务的q o s 属性值进行第一次检测，若检测的结果与 服务注册时提交的q o s 属性值吻合，则将该服务标记为检测通过，若 不吻合则标记不通过。服务消费者选择到了一个最优服务后，将到 q o s 认证服务中查找它所要调用的服务，确认其q o s 属性值已通过验 证，确认通过检测后才进行调用。服务提供者对服务进行的测试和 q o s 认证对服务q o s 属性值进行的检测都牵涉到了对服务的监控，然 而详细讨论这部分的内容超出了本文的工作范围。 舞。 册 濂 注 测 l 检 硕士学位论文 2 2 3 服务代理 在调用服务的过程中，我们引入了“服务代理”，一个服务代理 就是一个服务，它聚集了几个可相互替代的服务，这些服务直接或通 过中间映射提供相同的能力( 如图2 4 所示) 。服务代理本身是这样 的服务，它们被创建、发布、发现、调用，它们的存在与所聚集的服 务无关。特别在我们的方法里，在组合服务中的原子活动调用服务代 理，而不是基本或复合服务操作。这种方式使得可以动态选择服务提 供者，系统把应对哪一个特定服务进行调用的决定延迟到调用时刻。 本节中主要介绍服务代理的原理。 2 2 。3 1 服务代理的主要功能 w - e b j e t 中，服务代理位于执行引擎和具体服务之间，执行引擎通 过服务代理来调用具体的服务。 服务代理的工作可以分为三个部分：聚集服务、动态选择服务、 调用具体服务。 聚集服务：服务代理聚集了多个具有相同功能的具体服务。 具体服务在发布到u d d i 的同时，也将自己注册 到与其对应的服务代理中，注册的内容主要是服 务的接口信息、服务端提供的非功能属性查询地 址以及服务与服务代理的映射信息。 动态选择服务：具体服务将自己注册到服务代理中时，将本身非 功能获取的地址提供给服务代理。客户端对服务 代理进行调用，服务代理到具体服务提供的非功 能属性值获取的地址上取得服务的q o s 属性值， 然后调用评分服务对每一个具体服务的q o s 属 性进行综合评分，从中选择出最佳的服务进行调 业务流程装配平台的设计与实现 用。 调用服务：由于服务代理本身是一个服务，客户端在进行绑 定时看到的也是服务代理的接口描述( w s d l ) ， 所以向服务代理发送的调用消息并不是调用具 体服务所需要的消息，服务代理在选择了一个用 户需要的最优服务后需要将客户端发送过来的 调用消息转换成调用具体服务所需要的消息进 行发送；在服务调用完后也需要将服务端发送过 来的返回消息转换成服务代理的返回消息，并返 回给用户。 2 2 3 2 选择服务 对服务的选择不仅需要从服务的性能上考虑，还需要考虑用户的 需求。用户的选择需求一般为两种：准确选择，用户给出的条件可以 确定一个最佳服务，比如选择某一非功能属性最低或最高的服务( 如 价格最低，响应时间最短) ，这种类型的选择只需要进行一次查询匹 配即可；模糊选择，用户给出的选择条件将查询出多个服务，需要进 行再次选择才能选出最佳服务。根据上述用户不同的选择需求，服务 代理提供了两种的选择策略。 图2 - 1 0 通过简单排序选择 图2 1 0 描述了对第一种情况的处理，服务代理到服务端查询用 硕士学位论文 户需求中指定的非功能属性值，然后对收集到的非功能属性值进行排 序选择出最佳服务。 对于模糊选择，选择过程比较复杂，首先根据用户需求中指定的 非功能属性值要求来选择符合要求的服务，并取得这些服务的q o s 属性值，然后调用评分服务对选中的服务的q o s 属性进行评分，选择 评分最高的服务进行调用( 如图2 1 1 所示) 。 匡困 图2 一l l 通过评分服务选择 配合服务代理的运行，服务端提供了相应的对服务q o s 属性值进 行查询和匹配的服务供服务代理调用，这部分内容在2 2 3 中做了详 细的说明。 2 。2 。3 。3 对服务q o s 属性值的评分 在模糊选择中，经过初步选择匹配，服务代理收集到了符合用户 要求的服务的q o s 属性的属性值，每个服务的q o s 属性的属性值将 形成一个质量向量，并且基于这些质量向量系统应用多目标决策方法 ( m c d m ) 【1 7