（计算机应用技术专业论文）基于web+services的异地协同设计集成系统的研究.pdf

中山大学硕士学位论文基于铀s c r v i 潞的异地协同设计集成系统的研究 论文题目：基于髓bs e r v i c e s 的异地协同设计集成系统的研究 专业：计算机应用技术 硕士生：林华聪 指导教师：成良玉教授 摘要 随着i n t e r n e t 技术的发展，各种网络应用层出不穷，迫切需要一种全新的 分布计算模式。w e bs e r v i c e s 就是这样一个适应要求的分布计算模式，它利用 了x m l 数据格式和通用的网络协议h t t p 、s o a p 等，构建了一个与平台无关的服 务技术层，应用程序根据该服务技术层的接口信息就可以调用进而获得所需的服 务，完成自身的工作。 计算机异地协同设计是信息化网络化时代计算机的一种重要应用。它通过利 用计算机高速的计算能力，协同和辅助人们设计生产上复杂的产品，具有减少设 计时间、提高生产效率和降低成本的优点。但是由于异地协同设计的平台各异和 软件种类繁多，同时应用集成困难，制约了协同设计的发展，而w e bs e r v i c e s 就能很好地解决这些问题，促进异地协同设计的发展。 本文主要针对w e bs e r v i c e s 技术及其在计算机异地协同设计集成系统中的 应用进行了研究，在现有的一系列电机异地协同设计软件系统的条件下，提出了 基于w e bs e r v i c e s 的异地协同设计集成系统的解决方案，并且构建了一个异地 协同设计集成系统的示意模型。本文首先简介了以往分布式系统的特点及其与 w e bs e r v i c e s 的比较，接着讨论了w e bs e r v i c e s 的技术特征、相关协议及其 在n e t 下的实现平台，最后提出了基于w e bs e r v i c e s 的异地协同设计集成系统 的解决方案及实现其模型的演示程序。 【关键字】：设计优化集成系统w e b 服务s o a p 协议u 叩i 协议 中山大学硕士学位论文 基于、b & 州o 的异地挤同设计集成系统的研究 t i t l e ：r e s e a r c ho nh bs e r v i c e s - b a s e dc 0 1 1 b b o r a t i y ed e s i g ni n t e g r 8 t e ds y s t 衄 m a j o r ：c h n p u t e ra p p l i c a t i o n s n a m e ：l i nh u o 飕 s u p e r v i s o r ：c t 塘n gl i 出l g y u 如r o f e s s o r ) a b s t r a c t w i t ht e c h n i c a l d e v e l o p m e n to fi n t e r n e t t h e r ea r ea 1 1k i n d so f n e t w o r k i n ga p p l i c a t i o n st 0a p p e a r i t i si ng r e a tn e e do fan e wt y p eo f d i s t r i b u t e dc o m p u t i n gm o d e w e bs e r v i c e si sj u s tas u i t a b l eo n e i tm a k e s u s eo fx m ld a t af o r 魄ta n dn e t w o r k i n gp r o t o c o l s ， s u c ha sh t t pa n ds o a p e t c ，t oc o n s t r u c tas e r v i c et e c h n i c a l1 a y e r a p p l i c a t i o n sc a ni n v o k et h e w e bs e r v i c e st oa c c o m p l i s ht h e i rj o b sa c c o r d i n gt ot h ei n t e r f a c e s i n f o r a t i o no ft h es e r v i c et e c h n i c a ll a y e r c o m p u t e rc 0 1 l a b o r a t i v ed e s i g ni sa ni 珥p o r t a n ta p p l i c a t i o ni nt h e e p o c ho fi n f o r m a t j o na n dn e t o r k i n g i tm a k e su s eo ft h eh i g h s p e e d c o 叩u t i n ga b i l i t yo fc o m p u t e rt oa i da n dc o o p e r a t ew i t hp e o p l ew h od e s i g n c o l i l p l i c a t e dp r o d u c t s i th e l p st o d e c r e a s i n gd e s i g nt i m ea n dc o s t ， i n c r e a s i n ge f f i c i e n c yi nd e s i g n i n gp r o d u c t s b u tt h e r ea r es o m ef a c t o r s ， s u c ha sd i f f e r e n t p l a t f o r m s ， d i f f e r e n ts o f t w a r ea n d d i f f i c u l t vo f a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，t h a tr e s t r i c t st h ed e v e l o 硼e n to fc 0 1 l a b o r a t i v e d e s i g n w e bs e r v i c e sc a ns 0 1 v et h e s ep r o b l e m sa b o v ea n dc a np r o m o t et h e d e v e l o p m e n to fc 0 11 a b o r a ti v ed e s i g n t h i sp a p e rm a i n l ym a k e sr e s e a r c ho nw e bs e r v i c e sa n di t sa p p l i c a t i o n i nw e bs e r v i c e s b a 童e dc o l l a b o r a t i v e d e s i g ni n t e g r a t e ds y s t e m 工t i n t r o d u c e st h es 0 1 u t i o no fw e bs e r v i c e s b a s e dc o l l a b o r a t i v e d e s i g n i n t e g r a t e ds y s t e mi nt h ec o n d i t i o n so fe x i s t i n gd i f f e r e n tm o t o rs o f t w a r e s y s t e m so nc 0 1 1 a b o r a t i v ed e s i g n a n di ta l s oc o n s t r u c t sad e m op r o g r a m o fc 0 1 l a b o r a t i v ed e s i g ni n t e g r a t e ds y s t e m f i r s t ， t h ep a p e ri n t r o d u c e s 中山大学硕士学位论文基于w 曲s c r v ；o 皓的异地协扁设计集成系统的研究 c h a r a c t e ro fo t h e rd i s t r i b u t e ds y s t e m si nb r i e f ，c 伽p a r i n gt ow e bs e r v i c e s s e c o n d ， i ti n t r o d u c e st h et e c h n i c a l c h a r a c t e r ，p r o t o c o l s a n d i m p l e m e n t a t i o np l a t f o r mo fw e bs e r v i c e s t h i r d ， i ti n t r o d u c e st h e s o l u t i o no fw e bs e r v i c e s b a s e dc o l l a b o r a t i v ed e s i g ni n t e g r a t e ds y s t e ma n d ad e m op r o g r 鲫o fc 0 1 1 a b o r a t i v ed e s i g ni n t e g r a t e ds y s t e m k e yw o r d s ：c o l l a b o r a t i v ed e s i g ni n t e g r a t e ds y s t e m w e bs e r v i c e s s o a pp r o t o c o l皿d ip r o t o c o l m 中山大学硕士学位论文 基于w 如s e f v i s 的异地协同设计集成系统的研究 第1 章绪论 1 1 研究背景与意义 当今，随着全球互连网的进一步深入发展，网络硬件设备性能的提升和软件 技术的进展，促进了各种基于信息技术的应用，改变了原有的应用设计观念和方 法。 异地协同设计是一种设计者分布在各个不同地方，借助于计算机和网络技 术，共同协作完成设计任务的一种设计模式“1 。与一般的设计相比，异地协同设 计有以下三点主要不同： 1 设计者分布在大的范围内，沟通不便： 2 新设计方案难以及时与其他设计者共享、比较和优化，且容易重复设计， 造成人力资源浪费； 3 难于把握设计的进度和设计方案的总观。 4 不同领域的异地协同设计系统没有关联和共享资源 因此，异地协同设计必须很好地解决以上问题，才能使设计工作高效高质地 完成。 基于w e bs e r v i c e s 的异地协同设计就能很好地解决以上四个问题。w e b s e r v i c e s 技术是一种全新的网络应用技术，它基于分布式的计算模式和面向服 务的体系结构( s e r v i c e 一0 r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) ，通过向客户端计算机 提供关键应用服务，使客户端计算机能完成自身的任务。w e bs e r v i c e s 革新了 商业协作模式，使工作能方便和高效地完成。 基于w e bs e r v i c e s 的异地协同设计不但对单个设计任务可以很好地完成， 而且还因为w e bs e r v i c e s 是基于分布式的网络化的计算模式和松散耦合的服务 架构，因此还可以方便地把一系列相关的设计集成为一个有机的集成系统，使多 个关联的设计工作能协调高效地完成，大大地提高设计效率，降低设计成本，减 少设计周期。 中山大学硕士学位论文基于w 曲s e 耐o b 的异地协同设计集成系统的研究 1 2 研究内容 本文的研究任务是针对全新的分布计算模式w e bs e r v i c e s 来实现异地协同 设计集成系统的研究，提出了基于w e bs e r v i c e s 的异地协同设计集成系统的解 决方案，在此基础上，采用了先进的n e t 技术，成功地把w e bs e r v i c e s 应用到 异地协同设计集成系统中，并且在原有的“电机异地协同设计系统”项目的基础 上进行了基于w e bs e r v i c e s 的改造，开发出异地协同设计集成系统的模型演示 软件。 本文首先比较了三种分布式技术，详细论述了w e bs e r v i c e s 的技术起源、 技术关键点、安全性及其解决方案，介绍了n e t 框架技术；然后，应用所研究 的理论、技术和方法，提出了基于w e bs e r v i c e s 的异地协同设计集成系统的解 决方案，实现异地协同设计集成系统的模型演示软件。 1 3 论文结构 本文共分七章，又分为两个大的部分：背景和理论介绍部分、论文核心论述 部分。其中，第1 章到第3 章是背景和理论介绍部分，第4 章到第7 章是论文核 心论述部分。 首先是背景和理论介绍部分： 第1 章绪论 介绍了本文研究工作的背景、意义、研究的内容及本文的结构。 第2 章分布式系统概述 首先介绍了主机终端、客户端月匣务器和浏览器服务器三种分布式系统体 系结构，以及c o r b a 、c o m d c 0 m 和j a v ar m i 三种分布对象技术，接着了介绍当 前流行的全新的分布计算模式w e bs e r v i c e s ，并且比较了w e bs e r v i c e s 与上述 提到的分布技术的优缺点，指出了w e bs e r v i c e s 体系结构在构建分布式系统时 的优越性，为后面利用w e bs e r v i c e s 构建异地协同设计集成系统提供依据。 第3 章w e bs e r v i c e s 技术特征 首先介绍了e bs e r v i c e s 的起源、定义、特点、体系结构及工作原理，接 中山大学硕士学位论文基于靴bs e 州o 的异地协同设计集成系统的研究 着详细介绍了w e bs e r v i c e s 协议栈：) ( m l 语言、s o a p 协议、w e bs e r v i c e s 描述 语言w s d l 和统一描述、发现和集成协议u 叩i 。这一章详细介绍了w e bs e r v i c e s 的技术特征，进一步从w e bs e r v i c e s 内在的优秀特点来说明利用w e bs e r v i c e s 构建异地协同设计集成系统的优越性。 第2 章和第3 章分别从体系结构和内在特点这两个角度论述了利用w e b s e r v i c e s 构建异地协同设计集成系统的优越性，接着下来的四章是论文核心论 述部分，将论述基于双层w e bs e r v i c e s 的异地协同设计集成系统的模型架构，同 时演示了一个在n e t 平台下的w e bs e r v i c e s 程序。 第4 章异地协同设计集成系统的基础：n e t 下的w e bs e r v i c e s 本章论述了m i c r o s o f t n e t 技术是一种优秀的构建异地协同设计集成系统 的技术，它能很好地把许多构建于不同平台的软件系统高效和安全集成到一个软 件体系里，接着介绍了n e t 技术的核心：n e t 框架和m i c r o s o f t 中间语言，最 后假设异地协同设计集成系统中有一个“转华氏温度为摄氏温度”的服务，然后 具体地论述该服务如何在n e t 环境下利用w e bs e r v i c e s 来编程实现。本章的目 的是介绍一下异地协同设计集成系统构建的软件环境。 第5 章电机异地协同设计系统项目简介及原有方案 简介电机异地协同设计系统项目的背景和原有方案。 第6 章应用w e bs e r v i c e s 构建异地协同设计系统集成系统 本章首先简介了构建该集成系统已有的软件系统，接着详细介绍基于双层 w e bs e r v i c e s 的异地协同设计集成系统的模型架构，并且指出该集成系统的优 点，最后以一个简单的示意程序来初步实现该模型架构。 第7 章结束语 本章是对全文的总结以及指出为改善和发展该系统未来所要做的工作。 3 中山大学硕士学位论文基于bs c 耐。瞄的异地协同设计集成系统的研究 第2 章分布式系统概述 从1 9 4 6 年，世界上第一台电子数字计算机e n i a c 在美国诞生起，计算机的 发展极其迅速，硬件性能和速度不断快速提升，软件技术和理论不断地突破。从 最初单机单一功能的运算发展到网络化共享和网络化计算，其标志性事件是六十 年代末七十年代初美国国防部高级研究计划局( a r p a ，a d v a n c e dr e s e a r c h p r o j e c t sa g e n c y ) 建立的计算机网络a r p a 网。此后一系列的技术和理论进展为 分布式技术的产生提供了必要的基础。 分布式技术是一种在不断发展的技术，它是多台自主的计算机连接在同一个 网络，形成一个集成的计算系统，以实现资源共享和协同计算的功能。对用户来 说这些计算机的集合如同一台单一的计算机，但是计算能力、效能和应用层次远 远高于单一的计算机，而且有其自身的特点翻： 1 数据交换的时间不能忽略 由于分布式计算机系统是连接在计算机网络上的，网络数据的发送和接收需 要时间。 2 可以同时接受多个用户对计算的请求 允许多个系统进程和用户进程，允许的数目取决于特定分布式系统的性能。 3 系统内的资源共享 4 体系模块结构化 5 在某种总体调度和调控功能下能使系统内的计算机进行协同工作 分布式系统具有强大的计算性能和适应性，使其应用范围和广度都非常大， 受到很高的关注。 2 1 分布式系统体系结构 2 1 1 主机终端结构【3 】 4 中山大学硕士学位论文基于w 曲s e r v i s 的异地协同设计集成系统的研究 主机( s t ) 和终端( t e r m i n a l ) 这两个概念是出现在计算机网络的初期，与现 在的概念不同，当时的主机一般是指计算性能比较好的机器，例如大型机或功能 较强的小型机；终端是一种计算机外围设备，它没有自己的中央处理单元( c p u ) 和内存，主要功能是把从输入设备键盘输入的数据发送到主机并在主机上显示出 来。其中主机提供了几乎所有的计算和实现功能，终端只是简单地输入输出，是 典型的胖主机和瘦终端的模型。这种计算模式便于集中控制，缺点是适用性差， 扩展能力不强，并且过度依赖主机。这种结构目前已很少应用了。 图2 一l 主机终端结构 2 1 2 客户端服务器( c li e n t s e r v e r ) 结构【4 嗣 随着计算机应用的进一步发展，主机终端计算模式难以胜任计算需求的日 益增长。上世纪九十年代出现了一种新的分布计算模式客户端服务器 ( c l i e n t s e r v e r ) 结构。这种客户端服务器模式主要由两个部分组成：一个是客 户端，另一个是服务器端，它的最大特点是可以充分利用双方的硬件和计算能力， 将任务合理地分配到客户端和服务器端实现。一般而言服务器端负责多个客户端 的数据管理，而客户端负责处理从服务器端接受到的数据，包括向服务器端发送 请求、接收所需数据和分析接受数据，进而完成工作任务。 客户端服务器模式的出现，大大地满足了计算性能提高的要求，得到了比 较广泛的应用。不过这样的体系存在着一些比较大的缺点： 1 客户端直接连到服务器，然后进入服务器的数据库里，有可能会造成破 坏数据库里数据的安全问题。 2 随着业务的扩大，客户端越来越大和越来越复杂，会造成客户端部署困 中山大学硕士学位论文基于1 bs c 而。瞄的异地协同设计集成系统的研究 难。 3 当多个客户端同时连到服务器，会造成服务器端网络阻塞和服务器处理 延时，影响任务的完成。 数据库数据显示 发送请求 数据管理业务处理 发送数据 服务器 ( s e r v 盯) 图2 2 客户端服务器计算模型【5 l 2 i 3 浏览器服务器( b r 呷s e r s e r 、r e r ，结构 客户端 ( a i e n t ) 由于c l i e n t s e r v e r 结构存在难于克服的诸多弊端，因此迫切需要出现一种 新的分布计算结构来适应迅速增长的应用要求。上世纪九十年代中期随着网络技 术的普及化，出现了浏览器服务器( b r o w s e r s e r v e r ) 分布计算结构。与以前主 机终端结构和客户端服务器结构不同的是：主机终端结构和客户端服务器结 构都是二层结构的，而浏览器服务器结构是基于三层结构的，这是一个很大的 进步，不但克服以往分布计算结构的主要缺点，还具有很多新的优点。 浏览器服务器计算模式的主要工作过程： 1 用户浏览器基于h t t p 协议发送网页请求，以获取所需的信息或网页； 2 1 j e b 服务器收到用户的请求，如果需要用到数据库里的数据，就向数据 库服务器提出数据操作请求； 3 数据库服务器接到w e b 服务器的请求后，基于本身的策略对数据进行相 应操作，然后把结果送给w e b 服务器； 4 w e b 服务器接收到数据库服务器传来的数据后，进行相关的业务计算和 操作，把最后的结果通过h t t p 协议发送给请求的用户； 5 用户收到w e b 服务器发回的信息，完成自身的任务； 中山大学硕士学位论文基于黜s c r v i s 的异地协同设计集成系统的研究 6 流程结束。 图2 3 浏览器服务器计算模式 浏览器服务器计算模式通过三层结构，很好地完成了计算任务。下面分别 分析这三层的特点： 1 第一层是用户层。用户通过普通的浏览器可以方便地访问w e b 服务器。 2 第二层是业务层。业务层的角色主要由w e b 服务器担当，负责处理用户 的请求和进行主要的业务计算，是浏览器服务器计算模式核心的一层，要求由 性能较好的机器来承担。 3 第三层是数据库层，是由处于后台的数据库服务器来承担，主要任务是 按w e b 服务器的请求并且根据自身的策略对数据库进行操作，然后把数据返回第 二层，由第二层经处理后传回给用户。 从上面对浏览器服务器计算模式的分析，可以很容易地看到这个分布计算 结构的优点：首先是客户端基本不用部署，只要有一个普通的浏览器就可以进行 操作：其次有专门的数据库服务器，使得核心的w e b 服务器可以专心于业务的计 算，从而可以为更多的用户服务；最后用户对数据库不能直接操作，提高了数据 库的安全性。 2 2 分布对象技术 分布对象技术是在分布式异构环境下建立起来的一种系统应用框架。它是面 向对象的多层客户服务器计算模型，把网络上的所有资源都看作对象，每个对 7 中山大学硕士学位论文基于w 曲s c i o 的异地协同设计集成系统的研究 象都有明确的接口，以供用户调用。一个对象可以分布在不同的地方和不同的计 算机上，对用户是透明的。 有三种主要的分布对象技术：c o r b a ，c 伽d c o m ，j a v a 跚i 。 2 2 1c 吣a 川【8 l c 0 f h 3 a 是指通用对象请求代理体系，是c o 珊n o n0 b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e 的缩写。1 9 9 1 年国际对象管理组织伽g 颁布了c o b r a1 0 标准。 c 0 r b a 的一个特点是大而全，开放性和互操作性比较好。c o r b a 的标准主要分为 三个部分： 1 o r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) ，对象请求代理 o r b 是这三个部分中的最底层，规定了分布对象的接口和语言映射，主 要负责把分布式系统中的应用和对象连接起来，如同一条总线b u s 。 2 对象服务。 定义在o r b 之上的一系列系统级服务，例如事务服务、名字服务、并发 服务等。 3 公共设施 定义了为业务对象使用的服务和工具，例如e _ m a i l 服务。数据库服务 等 图2 4c o r b a0 r b 示意图 客户端应用程序通过向o r b 提出请求，0 r b 为该客户端应用程序选择合适的 代码和服务器，然后把请求提交到被选到的服务器，选到的服务器执行完毕再把 结果和数据返回o r b ，然后再由o r b 送回给客户端应用程序。 c 0 r b a 大而全的特点是优点的同时也是一个较大的缺点：庞大而复杂，因此 不是太适合在大规模应用系统中采用。 中山大学硕士学位论文基于w 曲s c 州s 的异地协同设计集成系统的研究 2 2 2c o m d c o m 【9 l 【1 0 】 对象组件模型c o m 是c o m p o n e n t0 b j e c tm o d e l 的简称，是由m i c r o s o f t 公 司制定一种组件标准。c 叫可以用多种语言或工具实现，只要符合c 0 m 的规范和 接口即可。c o m 规范的提出主要是为了解决日益增长的软件规模和代码重用、容 易维护的矛盾。一般来说，可以把c 0 m 看作一些对象的集合，这些对象的集合共 同实现一个和多个相关的功能，并且对外有统一的接口。 c 嗍包括组件代码( c o p o n e n tc o d e ) 、接口( i n t e r f a c e ) 和全局唯一标识符 ( g 1 0 b a l l yu n i q u ei d e n t i f i e r ) 。组件代码是实现组件实际功能的代码；接口是 一组对外的公用功能定义，为程序或其他组件调用该组件提供接入点；全局唯一 标识符是向其他软件和操作系统唯一标识该组件，当组件被修改时，全局唯一标 识符也会发生变化。 图2 5 是组件置换示意图。软件系统x 有四个组件a 、b 、c 和d ，当需要 修改的部分只涉及组件b ，只需将组件b 替换成与b 接口相同的组件b 即可。 从这个示意图可以看到c o m 组件技术使软件修改和维护方便，有利于软件的复 用。 c 删也存在一些比较大的缺点，例如c o m 版本管理非常麻烦，在构建组件接 口的时候需要谨慎规划，另外c 叫是毗c r o s o f t 公司独家出品的，跨平台性较差， 如何与第三方厂家实现互操作性是一个比较大的问题。 置换前置换后 田田 把b 置换成b 团口 园田田曰 软件系统x软件系统x 图2 5 组件置换示意图 d c 0 m 是d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l 的缩写，即分布式c o m 。d c o m 是在c o m 的基础上增加了分布式应用的功能，使其能支持网络上不同计算机之间 的通讯。 9 中山大学硬士学位论文基于呦s e 州。髓的异地协同设计集成系统的研究 2 2 3j a v a 蹦i 【1 1 1 【1 2 1 j a v a 是一种很流行的语言，它具有跨平台性，安全可靠性和代码移植方便 等众多良好特性。j a v a 语言在分布式下的应用主要是j a v a 跚i ，即j a v a 远程方 法调用( j a v ar e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ) 。 图2 6 是j a v a 跚i 的调用结构图。客户端要求调用远程对象b 的方法a ， 对象b 的存根通过j a v a 远程方法调用和蹦i 协议找到对象b 的骨干，对象b 的 骨干负责管理和分配相应的请求实现给远程调用。 j a v ar m i 的主要缺点在于把分布式对象模型内嵌进j a v a 语言内部，难于实 现与非j a v a 语言编写的对象之间实现互操作。 客户端服务器端 图2 6j a v ar m i 调用结构 2 3 分布计算发展历程与w e bs e r v i c e s 的出现 分布计算技术是多个自主计算机通过计算机通讯网络连接起来的，互相协作 完成事务计算的一种技术。从最初的主机终端结构和客户端服务器( c s ) 结 构发展到浏览器朋艮务器( b s ) 结构，体系结构不断地趋向合理和完善，计算能 力不断地增强。在体系结构的演化和完善的过程中，在分布计算软件层面上还出 现了一些全新的特点：分布对象技术( c o r b a ，c o m d c 0 m ，j a v ar m i ) 。应用分布 1 0 中山大学硕士学位论文 基于w 曲s c 州。瞄的异地协同设计集成系统的研究 对象技术的自主计算机增强了协同能力和简化了互相沟通的机制，大大促进了分 布计算的能力，使分布计算系统更易于部署、管理、维护和重用。 随着网络技术的进一步发展和网络应用要求的不断提高，原有的分布计算架 构和计算能力已经不是太适应当前的发展需要，迫切要求出现一种新的分布计算 技术和解决方案。w e bs e r v i c e s 的出现很好地满足了这种需求，它是一种在以 往技术基础上发展起来的全新的分布计算技术。 与分布对象技术不同，w e bs e r v i c e s 是面向服务的一种架构，把一定的功能 实体整合成服务，然后发布到互连网上，供有需要的客户端调用。在网络底层上， w e bs e r v i c e s 采用了广泛使用的h t t p 协议、轻量级的s 0 a p 协议和流行的x 札 语言标准。h t t p 协议可阻穿透防火墙；s o a p 协议为服务请求和消息格式定义了 简单的规则； ( 1 d l 则是一种很有前途的网络沟通语言，使得信息的传递可以脱离 平台、程序语言的限制。 w e bs e r v i c e s 体系结构比较精简，优于c o r b a 臃肿、大而全的结构：w e b s e r v i c e s 的版本管理简单，优于c o m d c 0 m 复杂的版本管理要求；w e bs e r v i c e s 是一个开发的标准，可以用绝大多数语言工具实现，优于j a v ar m l 只能较好支 持j a v a 语言。w e bs e r v i c e s 是面向服务的架构，不同于b s 三层架构，而是在 三层的基础上增加一个独立的服务提供层。 图2 7 分布计算发展历程示意图 1 1 中山大学硕士学位论文 基于、bs e 州o 的异地协同设计集成系统的研究 第3 章w e bs e r v ic e s 技术特征 3 1w e bs e r v i c e s 的起源、定义和特点 近十多年来，网络基础设施和网络软件技术发展迅猛，各种基于网络的应用 层出不穷。各种网络应用的综合表现为以下一些特点【1 3 】： 1 信息容量庞大 整个网络就如同一个信息量超大的图书馆，几乎所有常用的信息都可以被检 索到，对信息共享产生了巨大应用。 2 网络商业交流和合作盛行 有两种主要的网上电子商务形式：b 2 c 和b 2 b 。b 2 c 是指b u s i n e s st o c u s t o m e r ，是指企业对一般消费者的商业模式，例如一般的网上书城应用；b 2 b 是指b u s i n e s st ob u s i n e s s ，是指企业对企业的商业模式。 3 信息沟通频繁 个人与个人，企业与企业和个人与企业的沟通与联系大量存在，沟通的方式 多种多样。 基于以上网络应用的特点衍生出的一系列深化应用的需求：网络化的商业处 理集成和应用、资源共享和分布计算的应用。基于深化应用的需求以及现有的技 术不能完全满足需要的情况下，迫切需要一种系统化应用和交互的计算模式。w e b s e r v i c e s 就是在这样的背景下产生的，它是一种全新的分布计算模式，以其良 好的特点能很好地迎合当前需求。下面是w e bs e r v i c e s 的定义： w e bs e r v i c e s 是松散耦合的、可复用的软件模块，它封装了离散的功能， 在i n t e r n e t 上发布后能够通过标准的i n t e r n e t 协议在程序中访问【1 4 1 。 w e bs e r v i c e s 其实就是一些应用程序组成的服务，具有特定的功能，对外 只暴露一些供给其他程序或客户端调用的接口，而内部的实现被隐藏起来。当其 它程序或客户端需要调用w e bs e r v i c e s 的时候，可以通过一些途径( 后面说到 的u d d i ) 找到w e bs e r v i c e s 的调用接口，然后通过普遍使用的) 【m l 语言、网络 中山大学硕士学位论文 基于w l bs e i o 皓的异地协同设计集成系统的研究 协议h t t p 和轻量级的s o a p 协议来请求服务，最后的结果由w e bs e r v i c e s 返回 到其他程序或客户端。 下面介绍一下w e bs e r v i c e s 的特点【1 5 】： 1 松散耦合性 w e bs e r v i c e s 松散耦合性是指在定义w e bs e r v i c e s 中，采用一些被广泛接 受和开放的标准，有统一的接口和规范。当w e bs e r v i c e s 需要修改和维护的时 候，只要对外接口和调用参数不改变，调用该w e bs e r v i c e s 的外部程序或远程 客户端无需做相应的变化。松散耦合性使w e bs e r v i c e s 具有健壮性、可修改性 和可伸缩性等一系列良好的软件特性。 2 可复用性 w e bs e r v i c e s 是由一些服务或模块组成的，各个服务之间的耦合比较松散， 因此服务模块的复用性非常好。 3 跨平台跨语言性 w e bs e r v i c e s 采用了标准的网络协议和各平台通用的x 地语言，使它能在 不同的平台和不同的环境下运行和被调用。另步 ，还可以利用多种编程语言和工 具实现w e bs e r v i c e s 。 4 自包含、自描述性 w e bs e r v i c e s 通过一系列协议s o a p ，w s d l ，u d d i 等来使w e bs e r v i c e s 能被 发布，描述，查找和调用。 3 2 bs e r v i c e s 体系结构及工作原理 前面讲述了w e bs e r v i c e s 是一些松散耦合的、可复用的软件模块，能在 i n t e r n e t 上发布后能够通过标准的i n t e r n e t 协议在程序中访问。下面介绍一下 w e bs e r v i c e s 的体系结构和工作原理。 中山大学硕士学位论文 基于w 曲s c 州s 的异地协同设计集成系统的研究 图3 一1w e bs e r v i c e s 的体系结构【1 6 l 图3 一l 描述了w e bs e r v i c e s 的体系结构。w e bs e r v i c e s 的体系结构由三个 实体组成，他们分别是客户端、服务器端和u d d i 注册中心；同时还有三种动作， 他们分别是发布( p u b l i s h ) 、查找( f i n d ) 和绑定( b i n d ) 。下面分别说明这三 种动作的含义： 1 发布( p u b l i s h ) 发布是指部署在服务器端的w e bs e r v i c e s 为了让客户端知道本服务所在的 位置和相关的调用接口，通过w e bs e r v i c e s 描述语言w s d l 把服务在u d d i 注册 中心注册。 2 查找( f i n d ) 查找是指当客户端需要某种服务的时候，就向u 叩i 注册中心注册、询问和查 找是否存在所需的服务；如果某服务器端以前已经在u 叩i 注册中心注册了该服 务，则u d d i 注册中心通过w s d l 语言把本服务所在的位置和相关的调用接口返回 给客户端，接着客户端就可以进行下一步工作了。 3 绑定( b i n d ) 当客户端已经从u d d i 注册中心得知该种服务所在的位置和相关的调用接 口，就可以把该种服务与本机绑定起来。 w e bs e r v i c e s 的工作原理：首先服务器已经在u d d i 注册中心注册了w e b 服 务，然后客户端在u d d i 注册中心查找到所需的服务，最后客户端与服务器端的 w e b 服务绑定起来，客户端就可以利用w e b 服务了。 1 4 中山大学硕士学位论文基于恬bs c i o 酷的异地协同设计集成系统的研究 3 3w e bs e r v i c e s 协议栈 w e bs e r v i c e s 是基于网络平台的分布计算技术，为了实现松散耦合性、跨 平台跨语言性、自包含和自描述性等特点，应用了一系列网络协议。下图是w e b s e r v i c e s 协议栈示意图【1 7 l ： 图3 2w e bs e r v i c e s 协议栈示意图 w e bs e r v i c e s 协议栈可以分为五层，由下往上分别是通讯层、数据表示层、 消息层、描述层和应用层。通讯层的协议是一些很基本的计算机网络通讯协议 h t t p 、s m t p 、f t p 等，用以完成基本的网络通讯任务；数据表示层的协议主要是 ( m l ，扩展标记语言，是一种可以很方便被不同平台处理的语言，用于表示数据； 消息层协议主要是s 0 a p ，简单对象访问协议，是一种基于 ( m l 的消息机制，用 于通过远程过程调用来调用w e bs e r v i c e s ；描述层的协议是w s d l ，w e bs e r v i c e s 描述语言，用于描述w e bs e r v i c e s ，它是基于x m l 的，可以为机器识别和理解； 应用层主要协议是u d d i ，统一描述、发现和集成协议，使得w e bs e r v i c e s 可以 被服务端发布和被客户端发现，客户端从而可以调用。另外，贯穿这五层有安全 和管理的机制。 中山大学硕士学位论文基于w 曲& 州s 的异地协同设计集成系统的研究 3 4 】叽语言 x m l 语言是指e x t e n s i b l e 妞k u pl a n g u a g e ，即扩展标记语言，它是对s g m l 语言( s t a n d a r dg e n e r a lm a r k u pl a n g u a g e ，标准通用标记语言) 的一个子集， 既继承了s g m l 可扩展功能，不规定多少数量的标记，又不同于h t m l 有固定的标 记，使它的灵活性大大增加。因此瑚l 可以作为信息存储的工具，而根据x m l 数据里的数据可对数据进行各种的表示，即数据与数据的表示分离。同时x m l 很容易被各种平台处理，实现了在各个平台中良好交流信息的能力。 3 。4 。1x 甩的标记【1 8 】 ( m l 有一些用来介定文档各部分的标记，这些标记称为元素。元素必须有一 个开始标记和一个对应的结束标记，开始标记和结束标记都以“ ”符号结束，但是结束标记的开始符号要在“ 计算机网络 ”。 一般来说，在x m l 文档的开始会有一些表明硼l 版本和编码方式等的一行。例如 “ ” 瑚l 还支持标记嵌套，例如， 3 4 2x 皿的命名空间f 1 8 j 【1 9 j ) ( m l 的命名空间主要是为了解决名字冲突和多义性的问题，用来表示一个物 理资源或抽象资源。命名空间用u r i ( u n i f o r mr e s o u r c ei d e n t i f i e r ，统一资 源表示符) 来标识。通常用u r l ( u n i f o r mr e s o u r c el o c a t o r ，统一定位嚣) 来 表示u r i ，例如 。 中山大学硕士学位论文 基于w r 曲s e 州。髂的异地协同设计集成系统的研究 下面一个例子说明u r i 的作用。 上面例子是一个名叫“c o m p a n ya b c ”的公司，它有两个部门b r a n c h a 和 b r a n c h b ，n u m 表示部门的人数。如果没有部门b r a n c h a 和b r a n c h b 的命名空间， 将不能区分这两种称为n u m 的元素。 3 4 3x 札d r r d 与x 虬s c h e 髓刚 】( m ld t d 是x m l l 0 提供的一种机制，它的全名是文档类型定义( d o c u m e n t t y p ed e f i n i t i o n ) ，它使用一定的语法来定义x m l 文档的结构、属性值及其取值 范围，能够详细对文档结构规则进行描述。d t d 既可在】( m l 文档内定义，也可以 在】( h i l 文档外定义。d t d 在文档内定义的例子见附录a 1 。 附录a 1 所示的) ( m l 文件f 锄i l i e s x m l 中，以“ ” 结束的部分是d t d 的定义：定义了一个两层的结构复数家庭f 绷i l i e s 为根，单 数家庭f a i l y 为一个结构，里面包括f a t h e r ，m o t h e r ，b r o t h e r ，s i s t e r ；) ( h i l 文件里有两组单数家庭f 锄i l y 的数据。下图是文档f a m i l i e s x m l 在i e 中运行 的截图。 图3 3d t d 在文档内定义示例截图 1 7 中山大学硕士学位论文基于w bs e 州s 的异地协同设计集成系统的研究 d t d 在文档外定义就是把) ( m l 的结构和格式定义分离到另外一个文件( 后缀 名为d t d ) 。例如下面的f 锄i l i e s 2 d t d 。 以f a l i l i l i e s 2 d t d 为结构和格式的) ( m l 文件只需在“ ? 姗l ”开始的行的下 一行加入“ ”就可以引用 f a m i l i e s 2 d t d 。 x m ls c h e 腿的作用与删ld t d 差不多，都是对x 儿文档的结构、属性值及 属性值的取值范围进行描述。不过与d t d 不同的