（计算机科学与技术专业论文）基于用户偏好的启发式web服务组合的研究与实现.pdf

北京邮电大学硕士论文摘要 基于用户偏好的启发式w e b 服务组合的研究与实现 摘要 随着互联网技术与应用的迅速发展，w e b 服务作为部署在互联网上的 组件，展现出良好的封装性、松耦合性以及跨平台性。因此，w e b 服务迅 速成为了人们关注的焦点。近年来，互联网上出现的w e b 服务越来越多， 但是单一的w e b 服务所提供的功能毕竟有限，因此需要把已有的w e b 服 务组合起来创建新的功能，生成满足用户需求的组合服务。在w e b 服务 组合过程中，如何根据用户提供的信息快速找出相关w e b 服务生成组合 服务，以及如何提高w e b 服务组合的效率都成为了组合服务的关键问题。 通过采集和分析用户历史信息，本文提出一种基于用户偏好的启发 式w e b 服务组合策略。该策略能够利用用户的偏好信息，分析出用户可 能提供的潜在信息，从而减少了与用户交互的次数，降低了服务组合的 成本，能够更快的找出满足用户请求的w e b 服务组合。同时本策略利用 w e b 服务模板库的管理技术，将w e b 服务组合抽象为模板加以管理，在处 理相似的用户服务请求时，能够提高w e b 服务组合的效率。 在基于用户偏好的启发式w e b 服务组合策略基础上，本文提供了一 套w e b 服务组合系统的设计和实现方案，该系统具备一套松耦合的系统 架构，因此可以灵活的更换不同w e b 服务组合策略。基于该系统，本文 通过原型实验对相关的w e b 服务组合策略进行了分析比较，验证了基于 用户偏好的启发式w e b 服务组合策略在提高w e b 服务组合成功率、降低 w e b 服务组合的平均执行时间以及减少用户交互次数等方面都具有良好 效果。 关键字：w e b 服务；语义w e b ；语义w e b 服务；w e b 服务组合；用户偏好； 启发式；模板 北京邮电大学硕士论文 t h es t u d ya n di m p l e m e n t a t i o no fh e u r i s t i c w e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o ns t r a t e g yb a s e do n t h eu s e rp r e f e r e n c e a b s t r a c t w i t hr a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e r n e tt e c h n o l o g ya n da p p l i c a t i o n ，w e b s e r v i c e sa sak i n do fc o m p o n e n td e p l o y e do nt h ei n t e r n e th a st h ee x c e l l e n t c a p a b i l i t i e so fw e l l - e n c a p s u l a t i o n ，l o o s e c o u p l i n ga n dc r o s s - p l a t f o r m s o ，i t h a sa l r e a d yb e e nt h ef o c u so fc u r r e n tr e s e a r c h r e c e n t l y , a st h e r ea r em o r ea n d m o r es e r v i c e sa p p e a r i n go nt h ei n t e m e t ，s i n g l ew e bs e r v i c ec a n n o ts a t i s f ya l l t h eu s e rr e q u i r e m e n t s t h u s ，i t sv e r yn e c e s s a r yt om a k et h ee x i s t i n gw e b s e r v i c e sc o m p o s e dt o g e t h e ra n dw o r kf o rt h en e wf u n c t i o n sd e s i r e db yu s e r s i nt h ep r o c e s so fw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o n ，i ti sa ni m p e r a t i v et a s kt os t u d y h o wt oe f f e c t i v e l yf i n dt h er e l a t e dw e bs e r v i c e sf o rt h ec o m p o s i t i o nw i t hu s e r i n f o r m a t i o n ，a n d h o wt o i m p r o v et h ee f f i c i e n c y o ft h ew e bs e r v i c e s c o m p o s i t i o n w i t ht h ec o l l e c t i o na n da n a l y s i so fu s e ri n f o r m a t i o n ，t h i sp a p e rp r e s e n t s ah e u r i s t i cw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o ns t r a t e g yb a s e do nt h eu s e rp r e f e r e n c e t h i ss t r a t e g yc a na n a l y z et h ep o t e n t i a li n f o r m a t i o nw h i c hc o u l db ep r o v i d e d b yu s e r s s oi t sv e r yh e l p f u lt ol e s s e nt h et i m e so fh u m a n - m a c h i n ei n t e r a c t i o n a n dr e d u c et h ec o s to fw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o n ，t h e nt h es u i t a b l er e s u l to f w e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o nw i l lb ef o u n dq u i c k l y a tt h es a m et i m e ，t h i s s t r a t e g yc a na b s t r a c tt h o s er e s u l t so fw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o ni n t om a n y t e m p l a t e s t h es i m i l a ru s e rr e q u i r e m e n tc a nb eh a n d l e dq u i c k l yw h e nu s i n g t h o s et e m p l a t e s i t sag r e a ti m p r o v e m e n tf o rt h ee f f i c i e n c yo fw e bs e r v i c e s c o m p o s i t i o n a c c o r d i n gt ot h i ss t r a t e g y , t h i sp a p e rp r o v i d e sas o l u t i o nt of a c i l i t a t et h e d e s i g na n dr e a l i z a t i o no fw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o ns y s t e m t h i ss y s t e mh a s b e e nd e s i g n e dw i t hal o o s e - c o u p l i n ga r c h i t e c t u r e ，i no r d e rt oc h a n g ed i f f e r e n t s t r a t e g yo fw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o nm o r ef l e x i b l e c o m p a r e dw i t ho t h e r s t r a t e g yo fw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o n ，t h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tt h e h e u r i s t i cw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o ns t r a t e g yb a s e do nt h eu s e rp r e f e r e n c eh a sa h i g h e rs u c c e s sr a t i o ，as h o r t e ra v e r a g et i m ea n dal e s sh u m a n m a c h i n e 北京邮电大学硕士论文 i n t e r a c t i o nt i m e si nt h ep r o c e s so fw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o n k e yw o r d s ：w e bs e r v i c e s ，s e m a n t i cw e b ，s e m a n t i cw e bs e r v i c e s ，w e b s e r v i c e sc o m p o s i t i o n ，u s e rp r e f e r e n c e ，h e u r i s t i c ，t e m p l a t e 北京邮电大学硕士论文声明 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电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。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 垒垭 日期：趔望：! ：三 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以 公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇 编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注 释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名：日期： 北京邮电人学硕士论文第一章 1 1 研究背景 第一章绪论 随着互联网的发展，w e b 服务作为一种新技术受到越来越多人的关注，其高度 的互操作性，跨平台性和松耦合的特点使其受到广泛应用。w e b 服务的接口是采用中 立的方式进行定义的，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 建在这样的系统中的各种服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。因此，业务的 提供和业务的开发都可以建立在这些w e b 服务的基础上，这种面向服务的体系结构 ( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r es o a ! l j l 带来了机遇的同时也带来了巨大的挑战。 首先，用户对服务的要求越来越高，甚至希望能够定制、生成满足自身需求的业 务。但是，单个的w e b 服务提供的功能非常有限，而且仅仅依靠服务提供商来设计开 发新的服务已经远远不能满足广大用户的需求。因此，需要将单个的w e b 服务进行组 合，才能满足用户丰富的需求，最大化地提高服务利用率。 其次，由于w e b 服务的数量众多，面对不断涌现出来的w e b 服务，如何高效、正 确地选出合适的w e b 服务，并将这些w c b 服务动态的组合起来仍然是有待解决的问 题。 因此，用户需求的不确定性以及w e b 服务组合的效率是本文主要研究的两个重 点。基于这两个重点，解决w e b 服务组合过程中满足不同用户的个性化需求，创建个 性化应用和提高w e b 服务组合的效率以及成功率是本文研究工作中试图解决的问题。 本文的研究工作正是上述背景和需求下进行的有意义的尝试。 1 2 论文主要工作 本文的研究工作主要体现在对w e b 服务组合的研究，找出目前在该领域还存在 的一些问题，并加以解决。 本文作者在硕士研究生期间，主要从事“i p 多媒体子系统的多媒体业务”以及 “w e b 服务组合”的研究开发工作，参加的相关课题包括： 1 “基于i p 多媒体子系统的多媒体会议业务” 2 “口多媒体服务器连接中间件” 3 “基于p 2 p 的智能语义w e b 服务中间件”( 国家8 6 3 项目“智能化的面向网络服 务计算的关键技术研究，项目编号：2 0 0 6 a a 0 1 2 1 6 4 ) 一第1 页一 北京邮电大学硕士论文第一章 在对w e b 服务组合的研究期间主要工作有： 1 深入研究w e b 服务组合的相关技术以及研究现状，分析目前该领域存在的问 题，并提出解决方案；完成w e b 服务组合的设计，并编码实现。通过最终的 测试，验证了解决方案的实际可用性。 2 在项目进展过程中完成的文档有： w 曲组合服务技术路线 基于p 2 p 的智能语义w e b 服务中间件需求分析文档w e b 组合服务 基于p 2 p 的智能语义w e b 服务中间件一详细设计文档j v e b 组合服务 基于p 2 p 的智能语义w e b 服务中间件测试文档一w 色b 组合服务 基于p 2 p 的智能语义w e b 服务中自j 件系统部署文档等。 限于篇幅和内容的一致性，本文主要给出作者针对w e b 服务组合以及w e b 服务 组合的相关问题等方面的研究成果，其他研发工作在论文中没有涉及。 1 3 论文的结构和安排 本论文的主要研究内容是对w e b 服务组合以及在w e b 服务组合中出现的相关 技术的研究，论文总共包括六章，第一章作为全文的绪论，说明论文的结构和研究背 景，第六章是论文结束语，总结全文，给出进一步的研究工作与问题思考。其它四章 的内容如下： 第二章：w e b 服务与w e b 服务组合技术综述 本章较为全面的介绍了w e b 服务、语义w e b 服务以及w e b 服务组合的相关概 念、技术和方法。并且介绍了当前比较有代表性的几种w e b 服务组合策略的研究现 状，第二章是本文后面章节的基础。 第三章：基于用户偏好的启发式w e b 服务组合策略 本章提出了一种基于用户偏好的启发式w e b 服务组合策略。在本章中，对该策 略所涉及的相关技术和公式进行了详细说明和分析，然后阐述了基于用户偏好的启发 式w e b 服务组合策略的相关概念以及基本思想和原理，最后，本章通过一个应用场 景对该策略进行说明。 第四章：w e b 服务组合系统的设计与实现 本章介绍了w e b 服务组合系统的设计与实现。详细介绍了w e b 服务组合系统的 系统结构以及模块划分，并对基于用户偏好的启发式w e b 服务组合策略的设计与实 吼进行重点阐述。 一第2 页一 北京邮电大学硕士论文第一章 第五章：原型实验及结果分析 本章通过对基于模板的w e b 服务组合策略、b f 幸启发式w e b 服务组合策略、采 用遍历方式的w e b 服务组合策略以及本文所提出的基于用户偏好的启发式w e b 服务 组合策略的原型实验结果进行分析和比较，证实本文所提出的w e b 服务组合策略的 优越性。 一第3 页一 北京邮电大学硕上论文第二章 2 1 引言 第二章w e b 服务与w e b 服务组合技术综述 本章将对w e b 服务的相关技术和核心协议，语义w e b 和语义w e b 服务以及w e b 服务组合技术进行介绍。本文的所有研究都是建立在这些理论知识的基础之上。 2 2 w r e b 服务 2 2 1 w e b 服务概述 w 3 c 对w e b 服列2 】的定义如下：w e b , i 艮务是f l ：i u r i1 3 1 标识的软件系统，其接1 2 1 和 绑定可以通过x m l 进行定义，其定义可以被其它的w e b 服务软件系统发现，这些w e b 服务通过基于互联网的协议并使用基于x m l 【4 】的消息交互。从定义可以看出，w e b 服务有以下几个显著的特点。 基于x m l ，包括其接口描述、外界交互数据格式等。 基于消息，而不是面向对象的方法调用。 采用u r i 标识，并且基于互联网的协议，如超文本传输协议( h 1 曙) 。 与外界的交互需要与具体协议绑定，并且一般绑定的是互联网协议，是在互联 网范围内。 作为一种软件系统，内部实现平台、编程语言等对外是不可见的，外界通过接 口了解系统。 可以被外界发现。 因此，w e b 服务的出现改变了计算机软件和网络交互的方式。商业和团体组织可 以将这些过程封装在一个w e b 服务中并且发布在互联网上。一旦发布了服务，那么 它就可以被找到并且由全世界的使用者来使用它。 2 2 2 w 曲服务架构 通常的，一个最基本的w e b 服务架构由服务提供者、服务请求者和服务代理这 三种不同的角色组成，三种角色之间的关系如图2 - 1 所示。 服务提供者创建一个w e b 服务，将他安装在一个应用服务器上，并且通过w e b 服务接1 2 1 描述语言w s d l 5 l 描述接口和访问信息，然后发布在服务注册器上。 一第4 页一 北京邮电大学硕士论文第二章 服务代理运行一个u d d i 6 l 注册器，在这里提供服务者发布他们的w e b 服务并 且以便请求者找到w e b 服务，任何可能的服务请求者可以使用这些从w e b 服 务接口和实现访问信息。 服务请求者编写客户端应用程序，用来调用w e b 服务，用各种发现机制找到 服务代理然后绑定到服务提供者，服务提供者和服务请求者通过s o a p 协议【7 】 进行交互。 2 2 3 w e b 服务的关键技术 2 1 3 1 w s d l 图2 - 1 ：w e b 服务基本架构 在应用程序调用一个w e b 服务之前，必须知道其调用接口。w e b 服务具有松散耦 合和自动集成的特点，要求接口描述方式能够被机器自动识别。w e b 服务采用w s d l ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 来描述其服务接e l 。w s d l ：x 黾一个基于x m l 的 接口描述语言，在2 0 0 0 年由i b m 公司的n a s s l ( n e t w o r k a p p l i c a t i o n s e r v i c e s p e c i f i c a t i o nl a n g u a g e ) 与微软公司的s d l ( s e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 合并而来。 w s d l 实质上是由一套用于描述服务的x m l i 百- 汇构成的，它为服务提供者提供了 一种简单的方法，用来描述请求的基本格式，而不用在乎底层的运行的实现。w s d l 文档描述了w e b h 艮务部署位置，以及服务可提供的操作。w s d l 文档允许开发人员暴 露他们的应用为网络中可访问的服务。 w s d l f i 己许服务提供者说明一个w e b 服务的如下特征： t y p e s ：数据类型定义的容器，一般使用x m l s c h e m a 中的类型系统。 m e s s a g e ：通信消息的数据结构的抽象类型化定义。使用t y p e s 所定义的类型 来定义整个消息的数据结构。 一第5 页一 【疋郭 布 黼 北京邮电大学硕上论文 第二章 o p e r a t i o n ：对服务中所支持的操作的抽象描述，一般单个o p e r a t i o n 描述了一 个访问入口的请求相应消息。 p o r t t y p e ：对于某个访问入1 2 1 点类型所支持的操作的抽象集合，这些操作可以 由一个或多个服务访问点来支持。 b i n d i n g ：特定端口类型的具体协议和数据格式规范的绑定。 p o r t ：定义为协议数据格式绑定与具体w e b 访问地址组合的单个服务访问点。 s e r v i c e ：相关服务访问点的集合。 2 1 3 2 s o a p 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 ) 是在x m l 的基础上，提供了在一个松散的、 分布的环境中对等地通过交换结构化、类型化的调用信息描述而完成远程过程对象 调用的一个简单机制。 s o a p 可以用来调用w e b 服务，以及发布和定位在u d d i 注册器中的w e b 服务。 更加毫无疑问地被用来实现服务请求和提供服务。这就意味着一个服务请求者只需要 创建一个s o a p 的请求，将这个请求发送到一个服务提供者那里，然后再返回s o a p 响j 直。 使用s o a p 的主要优点有以下三个方面：首先，所有的数据都以x m l 方式来转 换，这其中包括用于函数调用的参数，以及结果数据，因此其数据结构便于统一和理 解。其次，s o a p 使用互联网的架构来作为其底层协议，具有很强的开发性与互通性。 最后，这也是最主要的一点就是s o a p 是与协议，平台，操作系统，开发语言是无关 的，因此，s o a p 协议的通用性非常良好。 s o a p 协议还规定了s o a p 消息的定义方式，主要部分包括三大块分别是信封， 消息头和消息内容，如图2 2 所示，同时s o a p 消息还有其它的一些组成部分包括附 件，p r c 交互，以及编码。 一第6 页一 北京邮电大学硕士论文第二章 图2 2s o a p 消息格式 信封主要是用来标识一个s o a p 消息的开始和结尾的。 消息头是可选的，可以包括一个或者多个消息头，在这些消息头中的内容可以 包含消息的一些属性或者定义消息服务的质量。消息头可以用来携带内容或者 任何与消息相关的其它应用信息，例如有安全标志，消息关联机制等。 消息体主要是用来表示消息本身的实际内容的。 附件主要有一个或多个粘贴在消息中的文档组成。 r p c 交互定义如何对与s o a p 交互建立r p c 形式的模型。 编码定义了如何表示传递消息的简单和复杂的数据。 2 1 3 3 u d d i u d d i 是分布式w e b 服务的信息注册规范。w e b 服务可以根据这一规范进行注册， 以便被其它需要该服务的用户发现。u d d i 规范描述了w e b 服务的概念，同时也定义 了一种编程接口，这种编程接口提供了描述各种w e b 服务的简单框架。规范包括几 份相关的文档和一份x m ls c h e m a ，用来定义基于s o a p 的注册和发现w e b 服务的 标准。u d d i 真正实现了w e b 服务信息访问的“一次注册，到处发布”。 u d d i 的核心组件是u d d i 商业注册，它使用一个x m l 文档来描述企业及其提 供的w e b 服务。从概念上来说，u d d i 商业注册所提供的信息包含三个部分： 白页包含有关公司的一般信息，比如公司的名称、地址、联系信息及标识符。 标识符是惟一区分公司的值( 字母或数字) 。 一第7 页一 北京邮电大学硕士论文第二章 黄页在各公司产品或服务的基础上将公司分成各种不同的类别。比如，一家软 件公司可能会被归为计算机软件或软件工程这一类。黄页允许注册中心用户查 找符合某个类别( 比如销售、旅游或书籍) 的公司或服务。 绿页包含有关公司产品、服务及w e b 服务的技术信息。这些数据使服务客户 可以与一个w e b 服务进行绑定( 即建立一个通信渠道) ，因为该信息定义了如 何调用此w e b 服务。绿页通常包含对w e b 服务的w s d l 文档的引用，其中包 含关于如何与w e b 服务进行交互的信息。 2 3 语义w e b 和语义w e b 服务 要对w e b 服务进行组合，首先必须对w e b 服务进行充分的描述，w e b 服务的基 本描述语言是w s d l 和u d d i ，w s d l 描述了w e b 服务的消息结构和定义，u d d i 则描述了发布w e b 服务的商业公司，联系信息以及按照地理，产品等方式对w e b 服 务的分类。然而w s d l 并没有对w e b 服务的明确语义进行规定。故而，人们l & 1 2 j 提 出了基于语义w e b 的服务描述。 作为语义w e b 服务的基础，语义w e b 是由互联网的创始人t i mb e r n e r s k e i l 3 】 在2 0 0 1 年提出。其体系结构如图2 - 3 所示： t r u s t p r o o f l o g i c o n t o l o g yv o c a b u l a r y r d f + r d f s c h e m a x m l + n s + x m l s c h e m a u n i c o d eu i u 图2 3 ：语义w e b 体系结构 在其体系结构中，第一层是u n i c o d e 和u r i ，它是整个语义w e b 的基础，u n i c o d e ( 统一编码) 处理资源的编码，u r i ( 统一资源定位器) 负责标识资源；第二层是 x m l + 名空间+ x m l 模式，用于表示数据的内容和结构；第三层是r d f + r d f 模式 1 1 4 】，用于描述资源及其类型；第四层是本体词汇，用于描述各种资源之间的联系；第 一第8 页一 北京邮电大学硕士论文第二章 五层是逻辑，在下面四层的基础上进行逻辑推理操作；第六层是验证，根据逻辑陈述 进行验证以得出结论；第七层是信任，在用户问建立信任关系。 第二、三、四层是语义w e b 的关键层，用于表示w e b 信息的语义，也是现在语 义w e b 研究的热点所在。可扩展标记语言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 ) 让每个 人都能创建自己的标签，来对网页或页面的部分文字进行注释。脚本，或者说是程 序，可以将这些标签运用到复杂的应用中，不过程序编写者必须知道网页作者是如何 使用每一个标签的。简而言之，x m l 允许用户在文档中加入任意的结构。资源描述 框架r d f ( r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ) 的基本结构是对象属性值三元组，也 就相当于句子中的主语、动词和宾语。这些三元组可以用x m l 语法来表示。用这种 结构描述由机器处理的大量数据，是非常自然的方法。r d f 模式是一个描述r d f 资源的属性( p r o p e r t y ) 和类( c l a s s ) 的词汇表，提供了关于这些属性和类的层次结 构的语义。 因为两个系统可能采用不同的标识符表示同一概念，也可能用一个标识符表示不 同的含义，程序若要在两个数据库之间进行信息的比较和合并，就必须了解某些标识 符表示的是否是同一事物。对该问题的一个解决方法就是本体论( o n t o l o g y ) 。本体是 概念化的显式说明，包括分类和一套推理规则。分类定义对象的类别及其之间的关系， 使我们能够表达实体之间的大量关系，而根据推理规则，程序可以进行自动推理。简 单地说，就是在不同的系统间定义一本字典或者度量表，使它们对实体及其之间的关 系达成共识，以便交流和共享。 在语义w e b 的基础上，出现了语义w e b 服务，其目的是为了让计算机不但能够 理解w e b 服务描述的语法，而且能够明确地解释并执行任务，这为解决w e b 服务合 成的自动化实现提供了基础。实现语义w e b 的一个关键因素是要开发一种语义丰富 的，能够很好地编码和描述w e b 内容的语言，这种语言必须能够定义良好的语义， 对描述w e b 服务合成中复杂的交互和对象之间的制约关系有充分的表达能力，这种 描述语言除了对w e b 内容与功能进行标记，提供计算机可理解的功能外，还为w e b 服 务的数据、内容、功能以及服务合成逻辑提供了语义标记，即服务能做什么、如何使 用、产生的影响是什么以及合成过程中要满足的语义约束，同时在可接受的时间和资 源的限制下有哪些服务可用，能够对这些w e b 服务自动操作和推理。 2 3 1 0 w l - s o w l - s 1 5 1 是一种基于o w l t l 6 l 的w e b 服务描述语言，而o w l 本质上是一种描述 逻辑，描述了概念和概念之间的关系，也称之为本体，目前已经有大量的推理引擎可 以对描述逻辑进行推理，如r a c e r l l 7 1 ，而o w l - s 建筑在o w l 之上，提供了一系 列本体用于描述w e b 服务的能力和属性。 一第9 页一 北京邮电人学硕上论文第二章 o w l - s 其顶层结构分为如下3 个部分，如图2 4 所示： 图2 _ 4o w l s 顶层结构 s e r v i c ep r o f i l e ：用于描述服务的功能，即服务“做什么”。服务发布者通过s e r v i c e p r o f i l e 描述服务的发布信息，服务的使用者通过s e r v i c ep r o f i l e 信息来选择和 定位服务，s e r v i c ep r o f i l e 信息里面最重要的部分是服务的输入，输出，前提 条件和后置条件。 s e r v i c em o d e l ：对服务的流程进行建模，它定义了客户端与服务的交互模式， 即说明服务是“如何工作的”。s e r v i c em o d e l 包含了对于服务参数的完整描述， 同时还包含对于服务的抽象流程的描述，抽象流程包含两种，原子服务和复合 服务。在原子服务中，服务使用者和服务之间只有单一的服务调用和返回，而 复合服务则拥有状念，服务使用者和服务之间包含多次消息交互，包含了顺序 ( s e q u e n c e ) ，分支( s p l i t ) 合并( s p l i t - j o i n ) ，选择( c h o i c e ) 和l 任意顺序( a n yo r d e r ) 等控制结构。复合服务通过这些控制结构来描述服务的抽象流程。 s e r v i c eg r o u n d i n g ：用来描述与编程相关的传输层的消息和信息。包括如何访 问服务，序列化消息，如何传输消息等。目前的o w l - s 标准提供了o w l - s 描述的服务到w s d l 描述的服务的绑定。 2 2 1 1s e r v i c ep r o f i l e w e b 服务“市场”的一次“交易”涉及到三方：服务的请求者、服务的提供者和服务 中介。服务的请求者寻找服务来完成自己的工作。服务的提供者提供服务并供请求者 查找。在互联网这样一个开放的环境中，服务的请求者事先可能不知道服务提供者的 存在，因此请求者通过类似注册中心的服务中介来查找合适的服务。注册中心的作用 就是匹配服务请求和提供的服务，并确定最佳匹配。在o w l 广s 模型中，s e r v i c e p r o f i l e 一第1 0 页一 北京邮电大学硕士论文第二章 既可描述提供者提供的服务，又可描述请求者所需的服务。 o w l - s 将服务描述成三类基本信息( 提供服务的组织、服务完成的功能、服务 的特征) 的函数。具体来说，p r o f i l e 本体模型分为以下四个部分： 描述连接s e r v i c e p r o f i l e 类、s e r v i c e 类以及p r o c e s s m o d e l 类的属性。 s e r v i c e p r o f i l e 类是服务各种高层描述的超类。属性p r e s e n t s 和p r e s e n t e d b y 这 一对互逆的属性描述了s e r v i c e 和s e r v i c e p r o f i l e 的关系。 描述服务名、服务提供者的联系信息和其它供人阅读的信息。 描述服务的功能。服务功能包括两个方面：信息转化( 从输入到输出) 、状态 变化( 从前提到结果) 。p r o f l e 本体通过h a s i n p u t 、h a s o u t p u t 、h a s p r e c o n d i t i o n 、 h a s e f f e c t 等属性来描述服务的输入、输出、前提和结果( i n p u t 、o u t p u t 、 p r e c o n d i t i o n 、e f f e c t ，缩写为i o p e ) 。但所有l o p e 的实例都在p r o c e s s 部分创 建，p r o f i l e 的实例只是简单地指向这些实例。 描述服务的特性。通过s e r v i c e p a r a m e t e r 、s e r v i c e c a t e g o r y 等属性来描述服务承 诺的质量等级、服务所属的分类以及其它可能会描述的参数( 如服务响应时间、 覆盖地域范围等) 。 p r o f l e 为注册中心提供了服务的精简描述，但一旦服务被选中，p r o f i l e 就没有用 了。这时服将使用p r o c e s s 模型来控制p r o f i l e 与服务的交互。尽管p r o f i l e 和p r o c e s s 模型在服务交易中发挥不同的作用，但它们都是同一个服务的不同表示。 2 2 1 2s e r v i c em o d e l 为了详细描述一个服务是如何操作的，o w l - s 把每个服务堪称是一个过程。为 此，o w l 广s1 0 定义了s e r v i c e m o d e l 的一个字类p r o c e s s m o d e l ，吸收了多个研究领域 的成果，包括领域中关于规划语言的标准化工作p d d l l l 8 l 、编程语言和分布式系 统的工作、过程建模和工作流技术( 例如n i s t 的p s l ，p r o c e s ss p e c i f i c a t i o nl a n g u a g e ， 过程描述语言) 、工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ) 关于动词语义和 事件结构的工作、m 领域关于复杂性为的建模工作，以及智能主体通讯语言方面的 工作等。 s e r v i c e m o d e l 中最基本的类是p r o c e s s ，它有两种视图： p r o c e s s 是由一组输入到一组输出的数据转变过程； 也是由一种状态到另一种状态的转变过程( 通过过程的前提和结果来描述) 。 p r o c e s s 类通过h a s p a r a m e t e r 、h a s i n p u t 、h a s o u t p u t 、h a s p r e c o n d i t i o n 和h a s e f f e c t 等属性来描述l o p e ，这些属性的值分别属于p a r a m e t e r 、i n p u t 、c o n d i t i o n o u t p u t 、 p r e c o n d i t i o n 和c o n d i t i o n a l e f f e c t 等类： 一第1 1 页一 北京邮电大学硕士论文第二章 输入和输出：输入输出描述了过程引起的数据转化。输入描述过程执行所需的 信息，类似于编程语言中函数的变量。根据g r o u n d i n g 中对过程的描述和 p r o c e s s 模型中的数据流，输入可以由过程模型中的其它过程提供，也可以由 w e b 服务的客户通过消息传递来提供。同样的，输出可以传给其它过程或w e b 服务。 前提和效果：过程的执行还可能导致真实世界的状态发生变化。典型的例子就 是从信用卡付款的过程，其执行的结果是银行帐号上的钱减少了。结果和输出 有本质的不同，结果描述真实世界的情形，而输出描述信息世界。前提描述一 个过程要正确执行必须满足的条件，比如，一张信用卡必须是有效的等等。 条件输出和效果：o w l - s 并没有假设对于某个过程的每一次执行，其输出和 结果都是一样的。而是可以描述影响输出和结果的各种条件。为此，它定义了 c o n d i f i o n a l o u t p u t 和c o n d i t i o n a l e f f e , c t 类。这两个类可以把条件和输出、结果 分别对应。定义无条件的输出和结果时，可以把条件列表置空，表示条件总为 真。 p r o c e s s 模型中有三种过程：原子过程、简单过程和复合过程。如图2 5 所示。 _ _ - r “一一一一； | l 曼! 1 2 9 1 。一一 图2 - 5p r o c e s s 本体的组成结构图 原子过程可以直接调用，没有子过程。从服务请求者的角度来看，一步就可以 一第1 2 页一 北京邮电大学硕士论文 第二章 完成。它们接收一个输入消息、执行、然后返回输出消息。服务的执行对服务 请求者来说是透明的。对于每一个原子过程，必须提供一个g r o u n d i n g ，使得 服务请求者可以构造这些消息。 简单过程不可直接调用，也没有对应的g r o u n d i n g 。但是它们可以看成像原子 过程一样是一步执行的过程。简单过程用于抽象，可以用来提供原子过程的视 图或复合过程的简化表示( 复合过程看成黑盒，用于规划和推理) 。这时，简 单过程由原子过程实现或展开为复合过程。 复合过程可以由其它的原子或复合过程通过一些控制构造符来组合而成。 2 2 1 3s e r v i c eg r o u n d i n g s e r v i c e g r o u n d i n g 描述访问服务的细节，主要是和协议、消息格式、序列化、传 输、寻址等相关的细节。g r o u n d i n g 可以看成是从调用服务所需元素( 特别是原子过 程的输入和输出) 的抽象描述到具体描述的映射。 由于w s d l 是已有的工业界广泛采用和支持的消息格式规范，0 w i 厂s 选择利用 w s d l 作为g r o u n d i n g 机制的基础。w s d l 基于x m l 格式，将网络服务描述为一系 列操作和消息的端点，消息可以包含文档信息或是过程信息。定义一个端点时，先抽 象地描述操作和消息，然后绑定到具体的网络协议和消息格式。一组相关的具体端点 合并成抽象的端点，即w e b 服务。 可以利用o w l - s 和w s d l 这两种语言规范互补的优势来描述服务。一方面，用 o w l - s 的过程模型来表示服务的抽象描述，以充分利用o w l 类型机制的丰富表达 力。另一方面，用w s d l 来表示服务的具体描述，以重用w s d l 及相关语言( 如s o a p ) 的工作及基于这些规范的支持消息交换的软件。这样，o w l - s w s d lg r o u n d i n g 用 o w l 类来描述消息的抽象类型，然后通过w s d l 绑定来描述消息的格式。 o w l s 和w s d l 的联系表现为如下三个方面，如图2 - 6 示： 一第1 3 页一 北京邮电大学硕士论文 第二章 ”“”毛o w l sj u “”“”- - - - - - - - - - - - j ；p r o c e s sm o d e ld l b a s e dt y p e s ； 厂一+ 一一一一 - 一一i 觚m 宇眦咄螂u 乜f 咖山 l ll l l - - k q v a , - - w 弋u i l i l i l l l i 1 i 瑚砌n g t os o 蛆肿p e t c ： 一一一广一而- l 一一 图2 6o w l - s 和w s d l 之间的映射 o w i , - s 的原子过程对应于w s d l 的操作。它们大多数时候是一一对应的，也 可以是对多的关系。 o w l - s 原子过程的输入和输出分别对应于w s d l 输入和输出消息的概念。 o w l - s 原子过程中输入、输出的类型( 即o w l 的类) 对应于w s d l 抽象类 型的表示。 在o w l s 中，s e r v i c e p r o f i l e 和s e r v i c e m o d e l 都是抽象的表示，只有 s e r v i c e g r o u n d i n g 是具体的描述。 2