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教育部 IBM精品课程 服务计算与SOA开发服务计算基础概念 西安电子科技大学软件学院主讲人 鲍亮 课程内容 Web服务高级特性Web服务扩展框架及协议IBMWebSphere中实现高级特性的方式本次课程总结 Web服务高级特性 Web服务高级特性 事务事务是构建可靠的分布式应用程序中的基本概念 事务是一种用来确保应用程序中的所有参与者都能达到彼此已达成协定的输出结果的机制 事务有一个开头和一个结尾 它们指定了事务的边界 事务边界内的所有资源都参与同一个事务 要维护事务边界内资源间的一致性 传统事务都共同具有以下被称作ACID的属性 Web服务高级特性 事务1 原子性 Atomicity 事务所有的操作必须作为一个整体 要么全部成功 要么全部失败 2 一致性 Consistency 事务的成功完成将使一个一致状态转变为另一个一致状态 3 隔离性 Isolation 执行事务时产生的中间状态 对其他事务是不可见的 即并发执行的各个事务间不会相互干扰 4 持续性 Durability 一旦事务提交 那么它的影响将是持久的 无论发生任何机器和系统故障 Web服务高级特性 Web服务的事务处理针对Web服务中的事务处理 已经制定了一些规范 如OASIS的BTP IBM和BEA Microsoft联合提交的WS Coordination WS AtomicTransaction和WS BussinessActivity规范等 Web服务高级特性 Web服务的事务处理1 WS Coordination WS Coordination定义了一个可扩展框架 利用协调器 Coordinator 和一系列协调协议 CoordinationProtocols 来协调活动 使得参与者就分布式活动的输出能够达成一致 协调协议支持多种活动 包括简单的短期操作和复杂的长时间运行的业务活动 Web服务高级特性 Web服务的事务处理1 WS Coordination该框架使参与者对分布式活动的结果达成一致的意见 协调协议可以在框架中定义 框架可以容纳很多活动 包括简单 短暂 操作的协议和复杂 长期 交易活动的协议 包括下列服务 一个激活服务 一个注册服务 一个协调类型 Web服务高级特性 Web服务的事务处理1 WS Coordination Web服务高级特性 Web服务的事务处理1 WS Coordination 1 激活服务 协调者提供激活服务 定义一个CreateCoordinationContext操作 允许创建CoordinationContext Web服务高级特性 Web服务的事务处理1 WS Coordination 2 注册服务 协调者提供注册服务 允许参与者注册自己的地址 协调协议等参与到协调中 参与者可以通过发出多个注册操作 注册到多个协调协议 Web服务高级特性 Web服务的事务处理2 WS AtomicTransaction 原子事务 AtomicTransaction AT 具有 全做或全不做 allornothing 的特性 也就是说要么所有的操作全部成功 要么所有的操作失败并终止 WS AtomicTransaction用于协调持续时间短并且只能在有限的信任域内执行的原子事务 它给出了原子事务协调类型的定义 将与WS Coordination中的可扩展协调框架一起使用 也就是说它是WS Coordination协调框架的扩展 Web服务高级特性 Web服务的事务处理2 WS AtomicTransactionWS AtomicTransaction为原子事务定义了下列协调协议 1 完成 Completion 用于提交或放弃原子事务的情形 2 两阶段提交 2PC 两阶段提交协议是一个协调有多个参与者参与的原子事务的协议 Web服务高级特性 Web服务的事务处理2 WS AtomicTransaction原子事务支持两阶段提交协议 两阶段提交协议是指参与者例如资源管理着注册 因此在所有资源管理着中 协调者可以管理提交放弃决定 若包含多于一个的两阶段提交协议的参与者 先执行PhaseOne后执行PhaseTwo 若只有一个2PC参与者 OnePhaseCommit被用来代表参与者的提交放弃决定 Web服务高级特性 Web服务的事务处理2 WS AtomicTransaction它包括两种2PC协议 A 易失的两阶段提交 volatile2PC 用于那些管理着易失资源 例如缓存 内存 的参与者 B 持久的两阶段提交 durable2PC 用于那些管理着持久的资源 例如磁盘 数据库 的参与者 Web服务高级特性 Web服务的事务处理3 WS BussinessActivity 业务活动 BusinessActivity BA 会长时间使用很多资源 并且涉及相当多的原子事务 WS BusinessActivity引入了故障处理机制和补偿处理机制 以将前面已经完成的业务活动的效果恢复成原来的样子 在长期运行的业务活动完成前 嵌入的原子事务的动作就被提交并且成为可见的 万一长期运行的业务活动失败了 则需要对这些原子事务的效果进行补偿 Web服务高级特性 Web服务的事务处理3 WS BussinessActivityWS BusinessActivity支持两种协调协议 指示参与者如何在业务活动中进行活动 1 参与者完成业务协定 BusinessAgreementWithParticipantCompletion 参与者自己就知道它什么时候可以完成它在业务活动中的所有工作 Web服务高级特性 Web服务的事务处理3 WS BussinessActivityWS BusinessActivity支持两种协调协议 指示参与者如何在业务活动中进行活动 2 协调器完成业务协定 BusinessAgreementWithCoordinatorCompletion 参与者要依赖业务活动的协调器来告诉它什么时候已经接收完业务活动中的所有请求 Web服务高级特性 Web服务的安全Web作为一个公开的网络环境和基于标准协议的架构 如果没有安全控制 Web上的所有信息 包括传输中的消息和节点上的内容都将被轻易的获取 所以Web安全的重要性不言而喻 最初的Web内容只是为了给所有的使用者浏览 后来为了加强对传输通道的保护 出现了基于IP协议的VPN客户端和服务端 及安全通道协议TLS Web服务高级特性 Web服务的安全Web作为一个公开的网络环境和基于标准协议的架构 如果没有安全控制 Web上的所有信息 包括传输中的消息和节点上的内容都将被轻易的获取 所以Web安全的重要性不言而喻 最初的Web内容只是为了给所有的使用者浏览 后来为了加强对传输通道的保护 出现了基于IP协议的VPN客户端和服务端 及安全通道协议TLS Web服务高级特性 Web服务的安全这些安全协议的基础是密码学 包括加密解密算法 各种密钥交换和保存的协议及其他围绕这些算法和协议的内容 在密码学的基础上 一个 有效 没有绝对安全的概念 因此只能成为有效 的安全解决方案应该满足以下条件 Web服务高级特性 Web服务的安全1 可识别性 安全系统应该可以识别对受控系统的访问者 如我们使用身份证号或者独一无二的名字被他人识别 2 可鉴定性 在识别访问者的身份后 安全系统应该可以鉴定访问者是否有能力登陆系统 可鉴定性的典型例子是用户名 密码登陆系统 Web服务高级特性 Web服务的安全3 访问控制 是指访问者对于特定资源的访问是否是合法的 4 完整性 指的是保护数据防止被恶意或意外删除或篡改的能力 5 保密性 意味着请求者与提供者之间的通信信息是对攻击者隐藏的 Web服务高级特性 Web服务的安全6 可审计性 是指记录所有的安全相关事件 收集成功的或失败的请求信息 7 不可否认性 不可否认性 non repudiation 是一种技术 它提供行为发生的证据以防止当事人否认已发生的事务 Web服务高级特性 Web服务安全协议介绍Web服务的应用安全是其很重要的一个特征 故OASIS在2002年开始定义WebServiceSecurity WSS 的1 0版本协议 现在最新的WSS版本是1 1WSS并不能解决所有的安全相关问题 它必须和其他协议一起来使得整个安全系统是 有效的 如下图所示 整个安全模型是基于SOAP和WSS的 Web服务高级特性 Web服务安全协议介绍 Web服务高级特性 Web服务安全协议介绍 1 WS Policy WS Policy代表了一套规范 它们描述了中间点和端点 例如 需要安全令牌 支持加密算法 隐私规则 上的安全 和其他业务 策略的功能和约束 以及如何将策略与服务和端点关联起来 2 WS Trust WS Trust描述了一个用于信任模型的框架 它使Web服务能够通过请求 发布和交换安全令牌安全地互操作 Web服务高级特性 Web服务安全协议介绍 3 WS Privacy WS Privacy将描述一个模型 该模型用于描述Web服务和请求者如何宣称隐私偏好和组织隐私实践声明 4 WS SecurityConversation WS SecurityConversation描述Web服务如何认证请求者消息 请求者如何认证服务以及如何互相建立认证的安全性上下文 Web服务高级特性 Web服务安全协议介绍 5 WS Federation WS Federation描述了如何在一个异构的联合环境中管理和代理信任关系 包括对联合身份 属性共享和假名管理的支持 6 WS Authorization WS Authorization将描述如何指定和管理Web服务的访问策略 它将特别描述如何在安全性令牌内指定声明 以及这些声明在端点处将如何被解释 Web服务高级特性 Web服务安全协议介绍这些协议都是可被组合和裁剪的 以适应于特定的需求场合 包括 1 不同的WebService消息的使用者需要被隔离 从而使得它们可以消费同一个被保密的消息 2 需要消息中介处理的场景 3 传输SOAP消息的平台不是HTTP 4 在消息体重需要附加多个用户的登灵信息 Web服务高级特性 Web服务安全协议介绍这些协议都是可被组合和裁剪的 以适应于特定的需求场合 包括 1 不同的WebService消息的使用者需要被隔离 从而使得它们可以消费同一个被保密的消息 2 需要消息中介处理的场景 3 传输SOAP消息的平台不是HTTP 4 在消息体重需要附加多个用户的登记信息 Web服务高级特性 Web服务安全协议介绍1 WS SecuritySOAP消息这个规范描述加强SOAP消息传递 通过消息完整性和消息机密性提供保护质量 还定义了如何在SOAP消息内附加并包含安全性令牌 最后 提供一种用于指定二进制编码的安全性令牌的机制 这些机制可以独立使用也可以组合在一起使用来提供许多种安全性模型和加密技术 Web服务高级特性 Web服务安全协议介绍2 完整性完整性是指安全控制的信息是完整的 没有被修改 没有丢失 现实中通常使用安全摘要和签名来实现消息完整性 所以 在SOAP消息传递中 如果内容被修改或者丢失 那么SOAP消息经过验证XML签名和摘要后 就可以被确认为完整性被破坏 Web服务高级特性 Web服务安全协议介绍3 保密性SOAP消息的保密是通过对SOAP消息体的加密来完成的 在WebSphere的实现中 可以使用多个加密密钥对消息进行分段加密 所以只有知道相应的解密密钥的接受者才可以看到解密后的信息 Web服务扩展框架及协议 Web服务扩展框架及协议 WS ResourceFrameworkWebService本身无状态 大多数情况下 Web服务通过HTTP传输 每个请求独立于前一个请求 随着应用的发展 WebService内部常常操作有状态的资源 而且多个请求之间具有逻辑关系 这需要WebService能够维持资源的状态并识别不同的请求 WSRF由一系列技术规范组成 表达了有状态的资源和Web服务的关系 允许编程者用标准接口宣称和实现WebService和一个或多个有状态资源的关联 WSRF定义了WebServicemessage的交互及相关XML定义 Web服务扩展框架及协议 WS ResourceFramework 1 WebService和与之关联的有状态资源组成成为WS Resource 2 WS ResourceLifetime定义了WS Resource的生命周期管理 3 WS ServiceGroup定义了一种方法可以让WebService活WS Resource为了某个领域的特定目的而聚集或组合在一起 Web服务扩展框架及协议 WS ResourceFramework 4 WS BaseFaults定义了一种标准的方法 用于定义基于WSRF的应用程序中的错误 Web服务扩展框架及协议 WS ResourceFramework1 WS ResourcePropertiesWS Resource是一个有状态资源和它与之交互的Web服务的组合 使用WSRF通过WebService接口的方式可以访问或者操作资源的状态 WSRF定义了描述这些操作的WSDL文件的结构 该WSDL可用任何语言实现 WSRF定义了标准的消息模式和方法来请求或者更改属性的值 Web服务扩展框架及协议 WS ResourceFramework2 端点引用EndpointReferenceWS Addressing提供一种方式来指定关于位置的信息 而不只是一个URI或URL 端点引用是一个方式 用于制定让消息到达适当的位置并带有适应的相关信息所需的信息 该端点包括WebService的地址并可能包含一个资源标志符 我们在请求创建新的WS Resource时 响应将包含一个指向它的端点引用 Web服务扩展框架及协议 WS ResourceFramework3 资源属性文档有状态资源是由资源属性文档类型定义的 该关联是WSDLportType声明的 资源属性文档表示一些资源属性元素的逻辑组合 资源属性元素包含一个资源属性元素的属性及属性值 资源属性可以包含以下操作 Web服务扩展框架及协议 WS ResourceFramework3 资源属性文档 1 GetResourceProperty 查询单个资源属性值 2 GetMultipleResourceProperties 查询多个资源属性值 3 SetResourceProperties 调整多个资源属性值 包括Insert Update Delete等操作 4 QueryResourceProperties 使用查询表达式 Web服务扩展框架及协议 WS ResourceFramework4 WS ResourceLifetimeWS ResourceLifetime定义了WS Resource是如何销毁的 有两种销毁方式 1 请求者或者客户端直接发送请求要求销毁Resource WS Resource接收请求后 在内部销毁有状态的resource并发送DestroyResponse相应消息进行回复 如果出错则发送Fault消息进行说明 Web服务扩展框架及协议 WS ResourceFramework4 WS ResourceLifetime 2 预订销毁 在分布式环境下 请求者在网络中断的情况下或不愿意主动发送消息要求销毁资源 WS Resource存在一个与之关联的销毁时间 经过一段时间的间隔后 WS Resource会自行销毁 Web服务扩展框架及协议 WS ResourceFramework5 WS ServiceGroup分布式环境中 若应用程序足够大而复杂 WebService和WS Resource可以在某个特定领域内被聚合或者分组在一起 称之为WS ServiceGroup ServiceGroup是一个WS Resource 具有WS Resource的所有特性 可以通过端点引用来使用ServiceGroup 并可以执行在任何其他WS Resource上执行的操作 Web服务扩展框架及协议 WS ResourceFramework5 WS ServiceGroupServiceGroup的资源文档主要结构如下 Entry元素表示没一个成员 MembershipContentRule元素定义了ServiceGroup中的entry聚合在一起的规则 ServiceGroup可以像普通的WS Resource一样 对资源属性进行查询 添加 删除或者修改 ServiceGroupRegistration接口扩充了ServiceGroup接口 允许请求者显示地实现group添加servicegroupentry Web服务扩展框架及协议 WS ResourceFramework6 WS BaseFaultsWS BaseFaults提供了在WSRF中统一的错误消息机制 定义了基本错误的XMLSchema类型 并提出了WebService如何处理错误的规则 在定义WSDL时 可以在基本错误消息类型基础上自定义错误消息类型 并在portType内定义operation的时候指定该operation的错误消息类型 Web服务扩展框架及协议 WS Notification事件驱动的或者基于通知 Notification 的交互机制是对象间的通信非常常见的一种模式 消息中间件一般提供了对发布订阅模式的支持 如IBM的MQ WebService下也需要越来越多的通知模式的支持 WS Notification就是为了支持在WebService领域使用通知和制定的一系列规范 根据规范内容 本系列规范分为三个规范 Web服务扩展框架及协议 WS NotificationWS Notification描述了基本的角色 概念和通知模式 允许订阅者注册感兴趣的通知消息 通知消息产生者可以向感兴趣的订阅者发布消息 WS Topics定义了topic的Metadata和XML描述 WS BrokeredNotification定义了通知代理的角色和接口 它实现一个中介服务以管理订阅 Web服务扩展框架及协议 WS Notification1 WS BaseNotification这个文档的目标是解决基本的功能 通知和订阅 WS BaseNotification定义了两个主要角色 通知生产者 NotificationProducers 和通知消费者 NotificationConsumers 并将它们融合在一起 它还描述了暂停订阅和恢复订阅的过程 以及控制订阅的长度的方法 Web服务扩展框架及协议 WS Notification2 WS Topics当用户订阅一个NotificationProducer时 该订阅就与一个特定的主题或多个主题关联在一起 这个文档就解释了用来定义和创建多个主题所使用的结构 为了避免命名冲突 所有的主题都被赋予名称空间 在一个给定的名称空间洗啊的一组主题称为TopicSpace Web服务扩展框架及协议 WS Notification2 WS Topics使用Topic表达式可以引用Topic 表达式有多种 WS Topics规范推荐使用3个预订义的表达式 1 SimpleTopicExpression 允许按名称简单指定根主题 2 ConcreteTopicPathExpressions 允许指定一个到主题的路径 与 1 相同 只允许制定单个主题 Web服务扩展框架及协议 WS Notification2 WS Topics 3 FullTopicPathExpressions 允许指定后代 子孙 主题 并可使用 等通配符来选择多个特定主题 Web服务扩展框架及协议 WS Notification3 WS BrokeredNotification在有些情况下 创建通知的实体并不能管理各种订阅 这个文档定义了创建一个发布者的过程 发布者可以简单地创建一些消息 并通过一个单独的NotificationBroker来发布这些消息 WS BrokeredNotification规范定义了通知代理的Webservice接口和标准的消息交互 Web服务扩展框架及协议 WS ReliabilityMessageWS Reliability很好的覆盖了协议层上关于可靠性的问题 但没有涉及到应用层上的可靠性问题 WS ReliabilityMessaging的目的在于使Web服务能够确保在不可靠的通信网络上的消息传递 Web服务扩展框架及协议 WS ReliabilityMessageReliabilityMessaging是基于SOAP的协议 能够提升可靠消息传输的服务质量 具有以下两点重要特征 1 它是一种有线协议 包括特定的消息头和消息格式 链接发送方和接收方 2 它具有很好的服务质量 Qos Web服务扩展框架及协议 WS ReliabilityMessageReliabilityMessaging规定了是闲着需要定义并强制执行以下两种类型的契约 1 怎样处理发送和接收的消息 关于连接协议的契约 2 消息服务的提供者和消息服务的用户 关于服务质量的契约 Web服务扩展框架及协议 WS ReliabilityMessageReliabilityMessaging定义了如下的可靠性特征 1 保证消息被发送而且至少发送一次的语义 2 保证消除重复我消息或最多发送一次的语义 3 保证消息的发送和重复消除 确实发送一次的语义 4 保证Group消息内的消息顺序 Web服务扩展框架及协议 WS ReliabilityMessage规范在可靠性消息处理器 RMP 和它的用户之间定义了四个操作 Submit Deliver Response Notify来实现可靠性模型 一个消息被以下信息唯一标识 1 组ID是全局唯一的标识符 每个消息组中只有一个消息时 组ID标识该Message 2 消息组有多个ID时 消息被组ID合顺序号唯一标识 Web服务扩展框架及协议 WS ReliabilityMessage可靠消息需要发送方RMP能够识别规范中定义的一系列RM协定参数值 接收方RMP能够识别消息头部传输来的RM协定项 其可靠性特征主要表现如下 1 传输保证 2 消息唯一性保证 3 消息顺序保证 IBMWebSphere中实现高级特性的方式 IBMWebSphere中实现高级特性的方式 IBMWebSphere中实现事务处理的方式WS ATforWebSphere为部署在WebSphere中的Web服务提供了食物特性 在WebSphere6 0中 WS AT事务是建立在J2EE事务之上的 事务的底层实现如XAResource