（检测技术与自动化装置专业论文）基于soa的智能小区综合信息管理系统的研究与应用.pdf

摘要 摘要 随着智能小区的发展，小区智能化水平不断提高，人们对智能小区综合信息 管理业务的要求也越来越高。目前，传统的智能小区信息管理系统的构建模式已 经无法满足这些要求。如何通过i n t e r n e t 将物业公司信息管理系统与其所管辖的 智能小区内部子系统进行集成，使得智能小区物业管理部门可以通过i n t e m e t 对 小区综合信息进行管理是当今智能小区综合信息管理系统所面临的一个重要问 题。 面向服务架构( s o a ) 的不断发展，特别是s o a 的实现技术w 曲s e r v i c e 技术的不断发展完善，为智能小区的综合信息管理提供了一个很好的解决方案。 s o a 是一种崭新的设计方式，它是将商业中的业务直接转换成服务的开发思想， 缩短了开发时问，而且有着很强的业务灵活性、松耦合性、高度可集成性和规范 性。基于s o a 架构的智能小区综合信息管理系统能够很好的解决目前所存在的 问题。 本文首先分析了智能小区的发展对传统模式下的智能小区信息管理系统的 影响，简单的探讨了面向过程、面对对象、和面向组件开发方法的不足。在对 s o a 相关的理论和实现技术w 曲服务的相关概念的深入研究基础上，根据 智能小区系统的需求，对s o a 模型进行了改进，提出了基于s o a 的智能小区综 合信息管理系统的总体设计方案。 然后着重讨论了基于s o a 的智能小区综合信息管理系统中三个关键的环 节：服务发现、服务组合以及服务安全。服务发现采用了基于框架( f r a m e - l i n e d ) 的方法，它实现了系统设计的松耦舍：针对服务组合环节，根据智能小区业务特 点提出了“随需而变服务”的设计思想，该技术适应了系统业务的灵活变化；在 服务安全方面，采用了基于角色的w e b 服务访问控制，保证了智能小区信息的 安全性。此外，给出了系统部分功能模块的具体实现。 最后，总结了本文的研究内容，指出了其中存在的不足和问题，提出了对未 来的展望和今后的工作重点。 关键词智能小区；s o a ：随需而变服务；服务发现；w e b 服务访i 匈控制 北京工业大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to f t h ei n t e l l i g e n te o m m t m i t y , t h el e v e lo fi n t e l l i g e n te n h a n c e d c o n t i n u a l l y t h e r e 哦s t r o n gr e q u i r e m e n t so ft h ei n t e l l i g e n tc o m m u n i t yi n t e g r a t i v e m a 皿g c m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( i c i m s ) n o w a d a y s ，t r a d i t i o n a la r e l a i t e e t u r e so f m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mt o w a r d si n t e l l i g e n tc o m m u n i t ya 聆n o ts u i tf o ri t i ti s 8 1 1 i m p o r t a n tp r o b l e m f o ru st o i n t e g r a t et h e e s t a t e c o m p a n ym a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ( e c m i s ) w i t ht h ec o m m u n i t ym a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( c m i s ) t l l r o u g hh t 黜l t h cd e v e l o p m e n to fs 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 s p e c i a l l yw e bs e r v i c e t e e l m o l o g y , l 阻 o v i d e sa b e t t e rs o l u t i o nt oc m i s s o ai san 俐w a yw h i e l af o c u s e s0 1 3 f i e f v i c ei n s t e a do fo p e r a t i o nt od e s i g ns y s t e m b e c a l l o ft h ef l e x i b i l i t y , l o o s e l y e o u p l i n g ，h i g hi n t e g r a b i l i t ya n ds p e c i f i c a t i o n , t h ei c i m i sb a s e do ns o a a r e l a i t e e t u r e 锄s o l v et h ep r o b l e m s f i r s to fa l l , t h ea f f e c t so ft l a ei n t e l l i g e n te o m m t m i t ym a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m w h i c ht r a d e rt h et r a d i t i o n a la r e l a i t e e t u r e sb i n 铲b yt h ed e v e l o p m e n t 哪a n a l y z e d t h e s h o r t a g e s o fp r o c e s s - o r i c - l x t e da r c h i t e c t u r e , o b j c e t - o r i e m e da r c h i t e c t u r ea n d c o m p o n e n t - o r i e n t e da r c h i t e c t u r e 躺d i s c u s s e d a f t e rd 。e pr e s e a r c ha n ds y n t h e s i z e t h er e l a t i v eb a s i ct l 硷o r ya n dt e e l m o l o g ya b o u ts o & as o l , i o nt ot h ei c i m i sb a s e d o i ls o ai sp r o v i d e d 3 h e n , t h es e i v i c a ：d i s c , o v c r y , s a v i c ec o m p o s i t i o na n ds e r v i s e c u r i t ya st h em o s t i m p o r t a n tk ：yt e e h n o l o g i e sa 坤d i s c u s s e d t h ef r a m e - b a s e ds e r v i c ed i s e o v o r y m e e h a n i m li st a k e nt om a k ec o u p l el o o s e l y s e r v i c eo n - d e m a n dw l f i e hd e a l sw i t ht h e c h a n g e so ft h eo p e r a t i o ni sp r e s e n t c dt of i n i s h 翻州c cc o m p o s i t i o l l w e bs e r v i c e a c c e s sc o n t r o lb a s e do u tr o l e s 蜘蛸t h es e c u r i t y f u r t h e r m o r e ，t h ei m p l e m e n to f ! l o l n cm o d u l e s 毗p r o v i d e d f i n a l l y , t h er e s e a r c h e si nt h ep a l 毙r 雠s u m m a r i z e da n dt h e 矗衄w o t k s 哪 弘髑既n e 正 k e yw o r d l 8i n t e l l i g e n tc o m m u n i t y ；s o a ；s e l v i c , l eo n - d e m a n d ；s c i v i c a 。d i s c o v e r y ； w 曲s c l v i l a c c e s sc o n l a - 0 1 一 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个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的地方外，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工业大学或其它教育机构 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。 签名： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：当口：马导师签名：! 盆f 筮日期：丝z 乏： 第l 章绪论 第1 章绪论 随着科学技术的发展和人们生活水平的不断提高，人类进入了一个智能化、 信息化的时代，智能小区就是在这种智能化的社会背景下应运而生。早在1 9 7 9 年，美国斯坦福研究所就提出了将在建筑物内的家用电器、电气设备的控制线统 一为家庭总线的概念。之后，在美国又成立了现代住宅研究会，专门从事这一领 域的研究。1 9 8 3 年，美国电子工业协会开始制定家庭电气设计标准。1 9 8 4 年， 美国住宅建筑者协会成立了现代住宅开发公司，开展有关基础性研究工作。 虽然我国对智能住宅的研究刚刚起步，但已经引起有关部门的高度重视。 1 9 9 4 年，国家科委立项资助重大科技项目“2 0 0 0 年小康型城住宅产业工程”项 目，其目标是以科技为先导，以示范住宅小区建设为载体，推进我国住宅产业现 代化，构建新一代住宅产业。2 0 0 0 年，建设部组织有关单位制定了全国住宅 小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则( 试行稿) ，对住宅小区设计的基 本要求做出了规定。 近年来，在嵌入式技术、自动化管理技术等i t 行业的带动下以及房地产建 设热潮的推动下，智能小区在我国得到了更加迅猛的发展。智能小区依托先进的 科学技术，实现了小区物业运行的高效化、节能化和环保化。它不仅已经成为一 个国家经济实力和科学技术水平的综合标志之一，而且也是人类社会住宅发展的 必然趋势。 1 1 研究背景与意义 所谓的智能小区综合信息管理系统是指在小区中利用先进的计算机技术、自 动控制技术、通信与信息处理技术实现智能小区中的物业管理、住宅自动化以及 家庭信息服务等方面的信息管理的集中化、自动化。小区的信息管理设计从低到 高经历了三个阶段：第一个阶段为单项数据处理，模仿手工管理方式，多用于简 单的事务性工作；第二个阶段是数据综合处理，此时计算机应用呈现出网络化和 实时处理的特点；第三个阶段则是管理信息系统，此时信息论、控制论、系统工 程等优化理论在软件程序中得以运用，计算机网络和数据库的建立，使计算机由 管理某个单一系统发展成全面的管理系统，而且具备了较高程度的智能化决策的 能力【” 当前和未来的智能小区综合信息管理是一个涵盖多方面现代技术的系统工 程，它包含了管理、服务、工程、财务等多个职能系统。但是目前很多物业公司 所使用的管理软件功能比较单一，是只具备数据处理功能的单机版的物业管理系 统。这与现在智能小区的要求是不相符的。随着智能小区的发展及现代住宅小区 北京工业大学工学硕士学位论文 信息化、网络化的提高，人们对信息管理软件的要求也越来越高。与此同时，物 业管理的市场化、规范化、法制化进程，使得物业公司的系统结构日益庞大，成 本控制、内部沟通、管理难度也在不断地增加，迫切要求采用网络化的信息传输 机制，提高资源的共享利用率和物业管理的效率。因此智能小区的发展对智能小 区综合管理系统提出了越来越高的要求。 1 1 r 产业不断的发展，给智能小区物业信息管理提供了更强大的支持，然而 不断改进的智能小区物业管理模式同时也为构建智能化小区综合信息管理系统 带来了许多新的问题。 完善的智能小区由很多子系统组成，包括自动抄表、智能监控、停车场管理 等。这些子系统虽然同时布设在小区内，但各子系统有自己的管理软件和数据， 它们之间是相互独立的，缺乏一个统一高效的中央集成管理系统【2 j 从物业管理公司的规模来看，对一个物业公司来说，往往管辖的不止一个小 区，而是对多个小区同时进行物业管理。各个小区和物业公司所在地可能相距很 远，所以小区和物业管理公司之间只能通过m t e m e t 进行通信。而物业管理公司 要对各个小区的物业进行统一的管理，就必须对各个小区的情况有一个准确地把 握，这就要求物业管理公司能够及时、方便、准确的获得各个小区子系统的信息， 并利用这些信息进行有效的管理。如何通过l - n t e m e t 在智能小区综合信息管理系 与各个小区内部的信息管理系统之同进行高效、准确、安全的信息传输也是智能 化小区信息管理所需要解决的问题。 物业管理的业务是不断发展和完善的，许多的智能化的设备不断的应用到小 区安全、小区自动化等领域。系统中信息的种类越来越多，信息量不断增加，信 息表达形式的差异性加大。智能小区综合信息管理系统如何能很快的适应这种变 化，扩展原系统的处理或者是管理能力，将一些新的信息或者是管理的方式集成 到系统中，而不是对原来系统的完全抛弃，这也是目前迫切需要解决的问题。 综上所述，要实现对物业公司所有的信息进行统一、有效的管理，需要解决 以下几个方面的问题： ( 1 ) 将智能小区的信息纳入什么平台下，可以很好的实现各种信息的共享和 交互物业管理公司如何通过远程调用来获得各个小区内部系统的数据，这种远 程调用需要通过i n t e r n n 与几个相隔较远的小区进行信息的传输。物业管理公司 下辖的各个小区如何向上级物业管理公司提供接口，使得上级物业管理公司的信 息管理系统可以得到小区内部系统的数据。同时在小区内部如何将各个子系统进 行集成，通过小区内部的局域网迸行信息的传输与共享。 ( 2 ) 由于小区物业管理的业务是不断增加的，因此如何使得信息管理系统具 第1 章绪论 有良好的可扩展性也是智能化小区信息管理系统需要解决的问题。 计算机技术的发展，特别是s o a 的发展与不断完善，为以上问题提供了一 个较好的解决方案。通过建立基于s o a 的分布式的小区信息管理系统可以很好 的解决目前管理系统所面临的问题。 1 2 研究现状 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交得日益庞大和复杂。 同样，在智能小区的信息化建设中也是如此，各种系统内各个子系统常常用不同 的语言开发采用不同的技术，并建立在不同的平台之上的。这些系统之间有很多 功能属于重复开发，既浪费资源又不便于管理，而且各系统之间也很难进行信息 共享。 此外，由于传统的软件开发使用的平台、开发工具、操作系统在结构上的紧 耦合，以致这些位置上分散的独立系统逐渐形成了所谓的“信息孤岛【3 l ”。为了 更好的重用己有模块、加快软件开发速度，使这种重用可以不用考虑各自运行平 台和开发环境的差异，并使被重用的模块可以方便地由旧系统纳入新系统，需要 一种新的软件开发方法来达到以上目的。 从软件发展史上来看，软件的开发方法己经历了面向过程、面向对象和面向 组件等几个阶段【4 5 6 1 面向过程的设计方法在实现系统底层的功能方面体出很强的性能优势，但是 由于它的高度耦合。不能很好的应用于较大规模的软件系统的开发。在面向对象 的分析过程中，对象是用问题域来标识和描述的，而后被转变成逻辑软件对象， 这些对象最终将用面向对象的编程语言来实现。通过面向对象的分析和设计，可 以封装对象( 或对象组) 的某些方面，以简化复杂业务场景的分析。然而面向对 象只能采用单一语言实现，有着很强的局限性。而面向组件的设计方法实现了基 于完全独立的功能组件的完备体系结构。她将支持企业的应用程序划分成一组粒 度越来越大的组件。分布式组件技术( 如d o o m ，j a v a b e a n s ) 在软件功能复用 和远程访婀的开发上都很成功。但是组件技术的致命缺点是它不能跨平台调用， 比如w m d o w s 平台无法调用j a v a 组件 ， 因此，一种称为面向服务的体系结构( s e r v i c c o r i e n t e d a r c h i t e c t t m o ，s o a ) 的软件设计方法被提了出来，这种通过对服务流程化的组织来构建分布式系统的 方法，既是体系结构模型，又是编程模型。在面向服务的体系架构中，业务流程 被封装成为服务，服务是可被发现的软件实体，服务使用者可以基于标准的通信 协议跨平台调用服务。人们不再需要购买、发布和安装组件，而是把组件封装成 3 北京工业大学工学硕士学位论文 服务并发布它。 在智能小区中，如何整合异构平台，增加系统弹性，更好地适应不断变化的 小区需求，是本课题要解决的主要问题。面向服务的体系架构被i t 业界认为是 解决这一问题的优异方案1 7 。其松散耦合的结构模型、模块化和流程化的设计理 念，保证了系统的灵活性和可重用性。 s o a 体系结构是基于。软件变服务”思想，是一种新的解决软件重用和软 件集成的方案。通过采用s o a 体系结构，企业能够迅速便捷的构建开放的、模 块化的、可重用、与平台无关、可扩展的应用系统。作为s o a 的一种实现手段， w e b 服务提供了基于x m l 标准接口的若干中间件，具有完好的封装性、松散的 耦合性、协议规范的标准性、以及高度的可集成性等特点。能够很好的满足s o a 应用模式需求。传统的中间件厂商对w e b 服务的支持也是不遗余力。m m 公司 很早就推出了w c b s p h e r e 产品，支持各种有关的w e b 服务标准；j a v a 技术的创 立者s u n 公司新提出了开放式软件架构s u no n e ，力图融合j a v a 和x m l ，而 m i c r o s o f t 公司的n e t 战略即以咀，为基础，其新发布的v i s u a ls t u d i o n e t 将 成为w e b 服务的主要产品。针对业己公布的标准，许多大型企业( i b m , m i e r o s o r , s u n , b e a 等等) 开始着手对基于w e b 服务的面向服务的体系架构予以实现和推 广 伴随着面向服务架构应用的稳健步伐各个公司在实现各种w e bs e r v i s 和将已有应用转换成面向服务架构上取得了重大的进展嗍在面向服务架构的研 究中，研究有着眼于整个架构设计的原则与模型的讨论，也有针对具体的服务细 节进行讨论。国内外己经有一些案例，将s o a 的设计思想应用到医疗、电信、 金融等各个行业怫峨1 1 】目前s o a 主要应用到上述这些大型系统的构建。由于 其存在着降低系统的性能、增加了系统复杂度和自身的不完善等缺点，在中小型 系统中的应用还很少见到 1 3 研究内容 本课题首先从智能小区的发展以及智能小区综合信息管理系统存在的问题 进行分析，提出构建基于s o a 的智能小区综合信息管理系统来解决这些问题。 之后深入研究了s o a 架构，以及实现s o a 架构的方法眠b 服务的协议。根 据智能小区的需求，对$ o a 模型进行了改进，搭建了基于s o a 的智能小区综合 信息管理系统的系统结构，研究和讨论了该系统的s o a 架构中的三个关键环节 的实现技术：基于框架的服务发现，“随需而变服务”的服务组合设计思想，以 及基于角色的服务访问控制。最后给出了智能小区综合信息管理系统的具体实 现 4 第1 章绪论 本课题的创新点是：提出了“随需而变服务”的设计思想，根据中小型信息 管理系统的具体需求对s o a 模型进行了改进，将s o a 技术应用到构建智能小区 信息管理系统中。此外，改进了传统的角色访问控制方式，实现了能够很好的适 应系统安全的面向服务的基于角色的访问控制。 1 4 论文的组织结构 第l 章绪论部分，简要的介绍了本课题研究背景和意义，指出了智能小区发 展给小区信息管理系统带来的挑战以及小区信息管理系统实现中所存在问题，分 析了不同软件开发方法在分布式智能小区系统设计中存在不足之处。介绍了课题 研究内容与创新点。 第2 章介绍了s o a 的基本的理论基础及s o a 架构中实现方式w 曲服务 以及相关协议。 第3 章分析了当前智能小区综合信息管理系统的总体需求，在此基础上提出 了基于s o a 体系结构的智能小区综合信息管理系统的解决方案。 第4 章根据基于$ o a 的智能小区综合信息管理系统的总体解决方案，对 s o a 体系结构下的三个关键技术：基于框架的u d d i 服务发现机制，随需而变 服务模型和基于角色的服务访问控制的研究成果与具体实现分别做出了详细的 讨论。 第5 章在前几章的基础上，介绍了基于$ o a 体系结构的智能小区综合信息 管理系统的部分实现。包括：基于s o a 体系中服务注册中心的实现，自动抄表 系统数据获取的实现。最后，简要介绍了系统的三层结构 结论部分对本文所做的工作进行了总结，并对智能小区综合信息管理系统下 一步需要进行的工作进行了展望与设想。 北京工业大学工学硕士学位论文 第2 章相关理论基础 2 1 面向服务的架构 2 1 1 介绍 面向服务设计是一种将服务作为开发应用解决方案的功能元素的范仞服 务是自我描述的，与平台无关的可计算元素。它支持快速的、低成本的分布式应 用开发。服务所能实现的功能可以是简单的需求，也可以是复杂的商业过程。想 要构建整合的应用，这种服务模型依靠于面向服务架构。面向服务的架构是一个 组件模型，它将应用程序的不同功能单元( 称为服务) 通过这些服务之间定义良 好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，应该独立于实现 服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务 可以以一种统一和通用的方式进行交互【叼。服务包含了一个接1 3 ，这个接口是按 照传统的机制实现的，所以不需要做任何其他的工作就能够使服务消费者适应它 的实现机制。服务运行在一种契约t b 议之下，它体现了服务所能实现的功能和 一个详细的能够影响自身语义的本体论观点l l 硼。 圈2 - is o a 模型 f 嘻2 - im o d e lo f s o a 如图2 一l 所示，面向服务的体系结构中的角色包括f l q ： ( 1 ) 服务使用者：服务使用者是一个应用程序、一个软件模块或需要一个服 务的另一个服务。它发起对注册中心中的服务的查询，通过传输绑定服务，执行 服务功能。服务使用者根据接口契约来执行服务。 第2 章相关理论基础 ， ( 2 ) 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 来自使用者的请求。它将自己的服务和接口契约发布到服务注册中心，以便服务 使用者可以发现和访问该服务。 ( 3 ) 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使用者查找服务提供者接口。 面向服务的架构中的每个实体都扮演着服务提供者、使用者和注册中心这三 种角色中的某一种或多种。面向服务的体系结构中的操作包括： ( 1 ) 发布：为了使服务可访问，需要发布服务描述以使服务使用者可以发现 和调用它。 ( 2 ) 发现：服务请求者定位服务，方法是查询服务注册中心来找到满足其标 准的服务。 ( 3 ) 绑定和调用：在检索完服务描述之后，服务使用者继续根据服务描述中 的信息来调用服务。 面向服务的架构中的构件包括： ( 1 ) 服务：可以通过已发布接口使用服务，并且允许服务使用者调用服务。 ( 2 ) 服务描述：服务描述指定服务使用者与服务提供者交互的方式。它指定 来自服务的请求和响应的格式。 2 1 2 特点 s o a 是一种粗粒度、松耦合的软件架构，其服务之间通过简单、精确定义 接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型。这种架构具有下面几个特征【1 5 垧a ( 1 ) 松散耦合 服务请求者到服务提供者的绑定与服务之间是松耦合的。松散藕合旨在将服 务使用者和服务提供者在服务实现和客户如何使用服务方面隔离开来。服务接口 作为与服务实现分离的实体而存在，服务请求者不知道提供者实现的技术细节， 比如程序设计语言、部署平台等等。服务请求者往往通过消息调用操作请求 消息和响应而不是通过使用a p i 和文件格式。服务实现的修改完全不会影响 到服务的使用者。 ( 2 ) 粗粒度服务 服务粒度( s e r v i o eg r a n u i a r i t y ) 指的是服务所公开功能的范围，一般分为细粒 北京工业大学工学硕士学位论文 度( f i n e g r a i n e ds e r v i c e ) 和粗粒度( c o a r s e - g r a i n e ds e r v i a ) 。其中，细粒度服务是那 些能够提供少量商业流程可用性的服务。粗粒度服务是那些能够提供高层商业逻 辑的可用性服务。粗粒度服务可以灵活组合稳定性强、重用性高的细粒度服务， 而快速形成新的业务逻辑。 虽然细粒度的接口为请求者应用程序提供了更多的灵活性，它同样也意味着 交互的模式可能随着不同的服务请求者而不同。这可能使对于服务提供者的支持 更加困难。粗粒度接口保证服务请求者将以一致的方式使用服务。面向服务的架 构( s o a ) 不要求使用耜粒度接口，但是推荐使用它们作为外部集成的最佳实践。 服务编排可以用来创建运行由细粒度操作组成的业务流程的粗粒度接口 ( 3 ) 标准化的接口 服务描述的重点在于几部分交互所用的操作：服务、调用操作的消息、构造 这种消息的细节和关于向何处发送用于构造这种消息的处理细节的消息s o a 通过服务接口的标准化描述，使得该服务可以提供给任何异构平台和任何用户接 口使用。该接口隐藏了实现服务的细节，允许独立于服务基于的硬件或软件平台 和编写服务所用的编程语言使用服务。 ( 町无状态服务 服务应该是独立的、自包含的请求，在实现时它不需要从一个请求到另一个 请求的信息或状态服务不应该依赖于其他服务的上下文和状态当需要依赖时， 它们最好定义成通用业务流程、函数和数据模型，而不是实现构件当然，请求 者应用程序需要服务调用之间的持久状态，但是这不应该与服务提供者分开 2 2 实现技术- w 曲服务 2 2 1w e b 服务介绍 w e b 服务是一段位于i u t e r n e t 上的业务逻辑。可以通过基于标准的i n t e r n e t 协议( 如m t p 或s m t p ) 访问【1 7 1 。w e b 服务技术己经掀起了1 1 r 业的浪潮，无 论是平台供应商、解决方案供应商，还是服务提供商都纷纷在自己的平台、解决 方案以及服务中加入了w e bs e r v i c e 。以m i c r o s o i i ，i b m ，o r a c l e ，h p , b e 气s a p 等 为首的计算机业巨头们无一例外地将自己的软件产品解决方案全面支持w e b s e r v l c e ，同时，他们共同成立了w s i ( w e bs e i i n t e r o p e r a b l i t yo r g a n z a t i o n ) ， 致力于推广w e bs e r v i 的全面应用【l 耵。 w e b 服务技术的目标是实现一种更高层次的分布式计算环境，在这个环境 中，业务逻辑能够以与平台和语言无关的方式进行无缝交互。 第2 苹相关理论基础 w e b 服务的出现为实现这种以人为本的业务端编程思想提供了更便利的条 件。w e b 服务作为一种基于开放标准的新型分布式应用构件，一方面为构造松耦 合应用提供了支持，另一方面由于服务在满足用户需求的能力方面具有优势，使 得用户直接参与软件构造只需组合服务而不必重写代码【1 9 1 。 2 2 2w 曲服务中的相关技术 w e b 服务技术建立在一组成熟的标准的技术基础之上，以x m l 技术为基础， 通过基于x m l 技术的w e b 服务描述语言( 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 w s d l ) 对提供的服务进行封装，然后通过统一描述、发现和集成( u n i v e r s a l d e s c r i p t i o n , d i s c o v e r y , a n di n t e g r a t i o n , u d d l ) 在l m e m e t 发布该服务及提供服务的 企业和组织的相关信息，w e b 服务的请求者通过基于h t r p 的简单对象访问协议 ( s i m p l eo b j e c t a c c e s s p r o t o c o l 。s o a p ) 访问所需的w e b 服务。 x m l 是一种用于能够在i n t e m e t 环境下描述数据和交换数据的标准方式 2 0 1 。 x m l 是从s g m l 演化而来，继承了s g m l 的强大功能而消除了s g m l 的繁琐 定义。x m l 弥补了h t m l 的不足，已经开始被广泛采用，并且得到越来越多的 数据库、i n t e m e t 厂商的支持。 x m l 文档有三个部分组成： ( 1 ) 一个可选的序言 ( 2 ) 文档的主体，由一个或者多个元素组成，其形式为层次树状结构，其中 可能也包含了一些字符数据 ( 3 ) 可选的信息，包括注释、处理指令和紧跟在元素树后面的空白 其主要特点【2 ”如下： ( 1 ) 自描述性：这个特性是差异性可以存在，使计算机可以在没有人为干涉 的情况下，理解数据的含义。 ( 2 ) 可扩展性：文档通过d t d 或x m ls c h e m a 来定义文档结构，使其他信 息系统自动了解文档的内容 ( 3 ) 可校验性；用户可以通过d t d 或x m ls c h e m a 来校验x m l 文档的格式 是否满足d t d 或) m 几s c h e m a 的约束 ( 4 ) 层次结构：能够保证信息的层次性描述。 ( 5 ) 丰富的链接定义：对应于h t m l 单一的单向单通道链接，x m l 提供各 9 北京工业大学工学硕士学位论文 种不同的链接，如对多、多对一和双向链接。 旧多样的样式表支持：x m l 把数据内容与它们的表现形式分开。这样既 可以只关心数据的逻辑结构，也可以通过样式表来格式化数据的表现。甚至可以 定义自己的个人样式表来显示各种不同的x m l 数据。 2 2 2 2w s d l 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 ) 是一种基于x m l 、用来描述w e b 服务所提供的方法、以及方法如何调用的语言这也正是w e b 服务具有自描述 性特点的原因 w s d l 文档描述了服务的功能、服务在w e b 上的位置，以及一些有关如何 对服务进行访问的指令。w e b 服务所发送和接收的消息的结构也在w s d l 文档 中进行了描述通过使用这些信息，w e b 服务的请求者可以对w s d l 文档进行 分析，从而调用所需的w e b 服务 w s d l 规定了如何组织文档结构，以便使w e b 服务通信能够自动化每个 w s d l 文档都包含对一个w e b 服务的特性和功能进行定义的x m l 元素。主要元 素可分为两类：抽象定义和具体定义抽象定义定义了一些能应用于多个实例的 一般概念，而具体实例则定义了应用于实际交互的特定示例。 w s d l 文档在w e bs e r v i c e 的定义中使用下列元素阎。，如图2 - 2 所示： ( 1 ) t y p e s ：数据类型定义的容器，它包含了在与实际的w e bs e r v i c e 交互中 使用的消息相关的数据类型定义。 ( 2 ) 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。 ( 3 ) o p e r a t i o n ：对服务中所支持的操作的抽象描述，一般单个唧删i 帆描述 了一个访问入口的请求响应消息对。 ( 4 ) p o r tt y p e - 对于某个访问入口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。 ( 5 ) b i d d i n g ：特定端口类型的具体协议和数据格式规范绑定 ( 6 ) 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。 仍s e r v i c e ：相关服务访问点的集合 w s d l 是一种让应用程序阅读、而不是让人来阅读的语言。计算机能够处理 第2 章相关理论基础 图2 - 2w s d l 文档的元素结构 f 嘻2 - 2e l e m e n t ss t m c t m o f w s d l w s d l 文档，并抽取出需要的信息。大多数的w 曲服务开发工具可以自动生成 w s d l 文档。在建立和部属w 曲服务的过程中，软件开发人员不需要完全理解 w s d l 的语法。 2 2 2 3s o a p s o a p 为在一个松散的、分布的环境中使用x m l 对等地交换结构化的和类 型化的信息提供了一个简单且轻量级的机制。s o a p 本身并不定义任何应用语 义，如编程模型或特定语义实现，它只是定义了一种简单的机制，通过一个模块 化的包装模型和对模块中特定格式编码的数据的重编码机制来表示应用语义 s o a p 规范圆包含四个主要部分： 第一部分是s o a p 信封，它描述s o a p 消息的格式，它是s o a p 消息的沮， 文档的最顶层或者根元素，其包含两层信息：一层是有关该消息的信息、供接收 消息的结点所使用的解析指令以及安全信息。另一层是有关该消息的目的，即为 接收应用程序而准备的数据或者指令 第二部分定义了一组对数据类型进行编码的规则。数据类型即消息中所发送 的信息的结构或者表示。s o a p 规范提供了一些规则，描述在s o a p 消息中特定 种类的数据可以如何表示。这些规则就是s o a p 编码，它使接收s o a p 消息的应 北京工业大学工学碗士学位论文 用程序能够识别消息中数据的格式，然后对其加以处理。 第三部分定义了s o a p 消息如何执行远程过程调用( r p c ) 。s o a p 消息的一 个目标是跨网络执行一个过程，因此向w e b 服务发送的一条s 0 a p 消息即代表 一个r p c 请求。当使用传统的r p c 调用规则时，s o a p 规范要求s o a p 消息主 体包含要调用的w e b 服务方法、该方法的参数以及目标过程的u r l 。当r p c 执 行完后，该w e b 服务可以向调用程序传递信息。于是，它向应用程序发送另一 条包含有过程调用结果的s o a p 消息。应用程序既可以同步传送s 伪蟑消息，又 可以异步传送s o a p 消息，不同的应用背景可以选择不同的传送方式。 第四部分涉及到s o a p 绑定框架，它定义向应用程序传送s o a p 消息是通过 何种协议。只要发送和接收应用程序能够理解的协议，就可以用来交换s o a 消 息。h t r p 是在因特网上传送数据最常用的协议，绝大多数的计算机系统都可以 接收和处理h r r p 传送，因此它成为了s o a p 消息的主要传输机制刚 2 2 2 4u d d i 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 y , a n di n t e g r a d o n ) 是一套基于w e b 的、 分布式的、为w e b 服务提供的信息注册中心的实现标准规范，同时也包含一组 使企业能将自身提供的w e b 服务注册以使得别的企业能够发现的访问协议的实 现标准i 2 q 。u d d i 提供了一组基于标准的规范用于描述和发现服务。还提供了一 组基于因特网的实现。 u d d i 中把企业与服务的注册信息分成以下三组：白页、黄页和绿页 白页表示有关企业的基本信息，如企业名称、经营范围的描述、联系信息等 等。它还包括该企业一种标识符。 黄页信息通过支持使用多种具有分类功能的分类法系统产生的类别划分使 您能够在更大的范围内查找在注册中心注册的企业或服务。这样的类别划分不仅 可以关联企业及其服务，还可以关联t m o d e l 只提供白页和黄页中的一种或者 这两种都提供，那么对于通过程序发现和使用服务，注册中心的条目的价值就很 有限。为此，有关怎样、哪里能通过程序的方式调用服务的信息就很有必要了， 而绿页就提供了这样的信息 绿页是指与服务相关联的绑定集，并提供了指向这些服务所实现的技术规范 的引用和指向基于文件的u r l 的不同发现机制的指针 u d d i 注册中心里的数据从概念上可以分为四类，分别为技术模型( t e c h n i c a l m o d e l ) 、商业实体( b u s i n e 船e n t i t y ) 、商业服务( b u s i n e 鹳船 r v i c e ) 和服务绑定 ( s e r v i b i n d i n g ) 。图2 3 中给出了u d d i 信息模型结构图。 一 第2 章相关理论基础 图2 - 3u d d i 信息模型结构图 f 培2 - 3i n f o r m a t i o nm o d e ls m 】c t u r eo f u d d i b u s i n e s s e n t i t y 提供了关于商家的信息，可以包含一个或多个b u s 酶s s e r v i c e 。 这个商家是服务提供者。w e b 服务的技术和业务描述在b u s i n e s s s e r v i c e 和其 b i n d i n g t e m p l a t e 中被定义。每个b i n d i n g t e m p l a t e 包含一个对一个或多个t m o d e l 的引用。t m o d e l 被用于定义服务的技术规范。 在商业领域内，合作伙伴和潜在的合作伙伴都期望能准确地定位到商业实体 所能提供的服务或产品的相关信息，并把这些信息作为了解你们企业的开始。而 在技术领域，技术人员、程序员或应用程序都期望能知道他们需要集成的商业实 体的名称和一些关键性的标识以及该商业实体是属于哪个具体工业分类之类的 分类信息，以及联络方法( 包括e m a i l 、电话、u r l ) 等。支持对u d d i 商业注 册的商业信息发布和发现的核心元素都包含在。b u s i n e s s e n t i t y ”结构中。这个结 构是商业实体专属信息集的最高层的数据容器，位于整个信息结构的最上层。所 有。b u s i n e s s e n f i t y ”中的信息支持“黄页”分类法。 b u s i n e s s s e r v i c e 结构将一系列有关商业流程或分类目录的w e b 服务的描述组 合到一起b u s i n e s s s e r v i c e 和下面要提到的b i n d i n g t e m p l a t e 一起构成了“绿页” 信息。其中，一个可能的商业流程的例子是一组相关的w e b 服务信息，包括采 购服务、运输服务和其它的高层商业流程。这些服务都将是提供这些商业流程服 务的商业实体所需要注册的w e b 服务。 这些b u s i n e s s s e r v i c e 的信息集合可以再次加以分类，使w e b 应用服务的描 述可以按不同的行业、产品、服务类型或是地域划分来进行。分类的方法的机制 与b u s i n e s s e n t i t y 是类似的。 对于每一个b u s i n e s s s e r v i c e ，存在一个或多个w e b 服务的技术描述 b i n d i n g t e m p l a t e 。这些技术描述包括应用程序连接远程w e b 服务并与之通讯所必 须的信息。这些信息包括w e b 应用服务的地址、应用服务宿主和调用服务前必 须调用的附加应用服务等。另外，通过附加的特性还可以实现一些复杂的路由选 择，诸如负载平衡等。 北京工业大学工学硕士学位论文 t m o d e 结构是w e b 服务描述的元数据。一个w e b 服务所包含的t m o d e l 的全 体构成了这个w e b 服务的技术指纹。通过对这个技术指纹的分析，我们就可以 很方便地了解该w e b 服务是符合那些技术规范的，采用怎样的调用界面的，以 及其分类和标识的信息等。它代表了u d d i 的“绿页”信息。 所有的u d d i 商业注册信息封装成u d d i 数据类型的实例存