（计算机应用技术专业论文）可动态演化的通知服务系统的设计与实现.pdf

可动态演化的通知服务系统的设计与实现中文摘要 可动态演化的通知服务系统的设计与实现 中文摘要 如今 信息系统已经深入应用到社会生活的各个方面 帮助人们处理各种信息事 务 信息系统的运行时常需要人工干预 比如在出现异常的时候 在信息系统需要干 预的时候 管理员需要及时获知详情并做出相应处理 因此通知服务系统对于信息系 统的正常运行就显得尤为重要了 为了使通知服务系统本身具有更好的可维护性 如何设计其本身的体系结构 采 用何种软件设计模型成为相关的研究热点 本文针对这些问题做了一些工作 具体研 究内容如下 首先 本文分析了目前信息系统的开发平台 运行平台的现状 根据环境各异的 特点设计了一个可动态演化的通知服务系统 该系统基于s o a 架构 可以通过短信 把一些需要人工干预的信息通知到管理员 管理员则通过移动设备调用通知服务系统 中的各种处理机制调整信息系统的运行 该系统可以在分布式环境下为各种异构的系 统提供服务 其次 本文设计了一个支持动态需求集的软件设计模型e d s m 该模型通过反射 机制 e d s m 将软件的功能实现和非功能实现分离 可以降低软件的耦合度 e d s m 可以形式化描述需求的有限子集 并且可以使软件功能在该子集的范围内动态演化 最后 本文介绍了通知服务系统的实现 并介绍了e d s m 在通知服务系统中的 应用 综上所述 本文基于s o a 架构和移动通信平台设计并实现了一个可动态演化的 通知服务系统 该系统可根据不同信息系统的实际需要动态调整软件功能 使用通知 服务的信息系统支持管理员远程获取有关系统运行的信息并做出相应处理 上述工作 对通知服务系统 软件动态演化技术和s o a 架构的研究与应用具有积极的意义 关键词通知服务 s o a 移动计算 动态演化 e d s m 作者 骆乾 导师 杨季文 a b s t r a c t d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fd y n a m i ce v o l u t i o n a ln o t i f i c a t i o ns e r v i c es y s t e m d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fd y n a m i c e v o l u t i o n a l n o t i f i c a t i o ns e r v i c es y s t e m a b s t r a c t n o w a d a y s i n f o r m a t i o ns y s t e m sh a v eb e e na p p l i e dt oa l la s p e c t so fh u m a nl i f et oh e l p p e o p l ed e a lw i t ha l lk i n d so fi n f o r m a t i o n i ti si m p o s s i b l et oe x p e c tt h a tt h ei n f o r m a t i o n s y s t e m sa l w a y s r u n n i n gw i t h o u tp r o b l e m s i ft h eh a r d w a r eo rs o f t w a r ei sn o te n o u g h s t a b l e t h ee x c e p t i o n sw i l lo c c u r u n d e rt h i ss i t u a t i o n i ti sn e c e s s a r yt ol e tt h ea d m i n i s t r a t o r l e a r nt h ed e t a i l sq u i c k l y m e a n w h i l et h ea d m i n i s t r a t o rs h o u l dh a n d l et h ep r o b l e ma ss o o na s p o s s i b l e i n s o m ee m e r g e n c y s i t u a t i o n s r a p i de x c e p t i o n n o t i f i c a t i o ni s p a r t i c u l a r l y i m p o r t a n t i no r d e rt og e tb e t t e rm a i n t a i n a b i l i t y h o wt oc h o o s et h ea r c h i t e c t u r ea n ds o f t w a r e d e s i g nm o d e lf o rt h em o b i l ee x c e p t i o nn o t i f i c a t i o ns e r v i c ei sah o ts p o t t h i sp a p e rh a s d o n es o m e h e l p f u lr e s e a r c ho ns u c hp r o b l e m d e t a i l sa sf o l l o w s t h i sp a p e ra n a l y z e st h ec u r r e n td i f f e r e n td e v e l o p m e n tp l a t f o r ma n do p e r a t i n gs y s t e m p l a t f o r mo fi n f o r m a t i o ns y s t e m s a n dt h e nd e s i g n sad y n a m i ce v o l u t i o n a ln o t i f i c a t i o n s e r v i c eb a s e do ns o a a c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n te n v i r o n m e n t h ec l i e n t sa r ep o s e dn o t o n l yo np c b u ta l s oo nm o b i l ed e v i c e s s ot h a tt h ei n f o r m a t i o ns y s t e mc a nn o t i f yt h e e x c e p t i o nb ys e n d i n gs m s t oa d m i n i s t r a t o r s w e bs e r v i c ec a nb ec a l l e db ym o b i l ec l i e n t s ot h ea d m i n i s t r a t o rc a nu s em o b i l ed e v i c e st od e a lw i t ht h ep r o b l e mo fi n f o r m a t i o n s y s t e m s s u c hk i n do fs e r v i c ec a nb eu s e db yv a r i e t yo fh e t e r o g e n e o u ss y s t e m si n a d i s t r i b u t e de n v i r o n m e n t t h i sp a p e ra l s od e s i g n sae v o l u t i o n a r yd y n a m i cs o f t w a r em o d e l e d s m a n dt h e e x c e p i t o nn o t i f i c a t i o ns e r v i c et a k e se d s ma si t ss o f t w a r em o d e l s u c hm o d e lc a nb eu s e d i nd y n a m i cs o f t w a r ed e v e l o p m e n t t os u mu p t h i sp a p e rs t u d i e dt h em o b i l ee x c e p t i o nn o t i f i c a t i o ns e r v i c ea n di t s a p p l i c a t i o n s u c hs e r v i c ee n a b l e st h es y s t e mt on o t i f yt h ep r o b l e mo ft h es y s t e me v e nt h e a d m i n i s t r a t o rl e a v ef a ra w a y t h ea d m i n i s t r a t o ra l s oc a np r o c e s st h ee x c e p t i o ni m m e d i a t e l y b ym o b i l ed e v i c e s ot h a tt h el o s sc a u s e db yt h ee x c e p t i o nc a nb ec o n t r o l l e d a l s o t h i s p a p e rd i ds o m ej o bo nt h et o p i co fd y n a m i ce v o l u t i o nb yu s i n ge d s m k e yw o r d s n o t i f i c a t i o ns e r v i c e s o a m o b i l ec o m p u t i n g d y n a m i ce v o l u t i o n e d s m w r i t t e nb yl u oq i a n s u p e r v i s e db yy a n gj i w e n 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明 所提交的学位论文是本人在导师的指导下 独立进 行研究工作所取得的成果 除文中已经注明引用的内容外 本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果 也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料 对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本人承担本声明的法律 责任 研究生签名 妲日期 牡 学位论文使用授权声明 苏州大学 中国科学技术信息研究所 国家图书馆 清华大学论文 合作部 中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档 可以采用影印 缩印或其他复制手段保存论文 本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 除在保密期内的保密论文 外 允许论文被查阅和借阅 可以公布 包括刊登 论文的全部或部分 内容 论文的公布 包括刊登 授权苏州大学学位办办理 研究生签名 鳢 重型日期 垄翌 兰 导师签名 豫日期 j 壁世 可动态演化的通知服务系统的设计与实现第1 章绪论 1 1 课题背景 第1 章绪论 如今 人们的社会生活经历了巨大变革 人类社会已经进入了一个 信息爆炸 的时代 如何管理好身边的信息成为了一项挑战 随着计算机的普及和信息科技的不 断发展 管理信息系统 m i s 开始介入到人们的生活中 帮助人们来管理周边纷繁 复杂的信息 管理信息系统已经涵盖了政府 交通 军事 金融 通信和传媒等诸多 领域 于是对信息系统的研究 开发和维护也成为信息工作者的重要工作之一 计算机系统的目的是方便人们对信息进行自动化处理 但限于目前的信息系统发 展水平 完全的自动化还是难以实现 在某些情况下计算机系统需要人工干预来处理 相应的问题 例如 系统发生异常就是一种典型的需要人工干预的情况 信息系统出 现异常在所难免 一旦系统出现异常 理想的情况应该是管理员立即得知系统的异常 情况 并迅速做出处理 但按照目前的做法 人们通过类似入侵检测 1 1 访问控制等 安全机制发现系统的异常后只是将运行情况写入系统日志 具体发生了什么异常 要 等到损失已经造成 管理员检查日志内容时才能发现 此时再去干预系统就滞后并且 被动了 因此本文做了通知服务系统的研究 以此来丰富人工干预系统运行的方法 人工干预信息系统目前还存在着两方面的困难 首先是时间上的困难 系统将运 行状态汇报给管理员的时间要越短越好 显然 目前日志记录的方式难以达到这种实 时性的要求 其次就是空间上的困难 管理员不可能始终值守在主机旁关注系统的运 行状态 在管理员不在现场的情况下 系统需要管理员可以远程发出干预指令 因此 人工干预信息系统有实时性和远程性的要求 这两方面的需求在现有的有线网络接入 方式中并不能满足 而近年来发展迅速的移动通信平台恰好可以弥补有线网络在这两 方面的不足 首先 移动设备方便随身携带 且始终接入在无线网络内 所以可以随 时获得需要的信息 因此信息系统可以第一时间将状态信息发送至管理员处 其次 目前的无线通信网络 g s m c d m a 覆盖范围广 包括有线网络难以到达的区域 所以 第1 章绪论可动态演化的通知服务系统的设计与实现 管理员无论在何处都可以方便接入移动通信网络 获取信息或发出干预指令 这就解 决了空间上的难题 基于上述两点考虑本课题的通知服务系统将在移动通信平台上构 建 通知服务系统与它所服务的信息系统之间有着较强的耦合性 受信息系统本身的 变化影响较大 因为信息系统需要汇报哪些运行状态以及管理员可以给出哪些干预指 令都是不确定的 在运行期 通知服务系统的功能还将不断改变 比如有新的状态需 要汇报或者是针对某些情况的干预指令发生了变化 这种变化会引起整个系统的再次 开发 这就加大了通知服务系统的开发和维护成本 因此 通知服务系统需要一种特 殊的具有动态演化特性的软件设计模型来指导设计和开发 以此使系统具备动态演化 能力 可以动态演化的软件在架构方式上需要具备一定的特点 需要具有松耦合 易集 成 基于标准的规范接口 可透明替换等条件 近年来兴起的s o a s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e 面向服务架构 正是一种符合上述条件的新型体系架构方案 s o a 是计 算环境变迁的产物 在早期的集中式主机时代 绝大多数的计算机功能和系统的组成 部分 都包含在一台机器里 随着p c 普及 通过局域网连接的主机之间构成了客户 服务器计算环境 接着 多层架构出现 计算资源和数据资源的分布多样化 系统 也具备了更好的柔性 如今 随着互联网的发展 开放和标准的网络协议被普遍支持 出现了基于标准 开放的互联网技术 以服务为中心的计算环境 称为 面向服务的 计算环境1 2 s o a 也就是在这样的计算环境之下被提出并发挥其作用 s o a 本质上 是一种面向企业级开发的系统架构 是目前系统开发的新的体系架构 在基于s o a 架构的系统中 具体应用程序的功能是由一些松耦合的并且具有统一接口定义方式的 构件 也就是s e r v i c e 组合构建起来的 s o a 架构本质上体现了一种复合的概念 它不仅为一个企业中商业流程的组织和实现提供了一种指导模式 同时也为具体的底 层s e r v i c e 开发提供了指导 s o a 采用松散耦合的服务 反映业务真实需求的粗粒度 的服务以及位置和传输协议透明的服务 消除了信息集成的障碍 这些特点很好地满 足了企业级系统开发的需求 也因此s o a 成为企业级系统开发普遍支持的架构方式 本课题希望为信息系统开发一种具备实时和远程性的通知服务系统 方便管理员 对信息系统做出干预 在实现手段上通知服务系统是基于s o a 和移动计算平台 并 且采用了具备动态演化能力的软件设计模型 具备动态演化性 2 可动态演化的通知服务系统的设计与实现第1 章绪论 1 2 课题研究现状 本节将介绍与课题相关的研究现状 主要包括基于g s m 网络并通过s m s 的方 式进行通知 告警等应用的研究 以及具备动态演化能力的软件设计模型的研究 1 2 1 基于无线通信网络的通知系统的构建和应用 如今的移动设备 如手机 p d a 等已经具备了一定的运算能力 许多设备的主 频以及存储空间甚至都超过了过去的p c 因此 移动设备逐渐成为了i t 研究不可忽 视的一个领域 移动设备之间的通信需要网络的支持 而且已经可以作为信息系统的 终端使用 并且 移动设备可以借助其无线网络覆盖广 随时随地得获取信息的优势 通过无线网络进行数据的传输通信 再通过移动设备对其进行处理 可以将过去需要 在计算机上借助有线网络才能完成的任务移植到移动设备上来 移动设备更贴近终端 用户的特点能使应用服务的距离更远 与用户交互的时间缩短 围绕这两点 目前已 有许多相关研究 主要是集中在通过g s m 网络利用s m s 消息的形式进行远程控制 远程报警 远程数据采集等等 具体的有 1 智能家居系统 随着科技的发展 家庭中的设备也越来越电气化 数字化 文献 3 通过嵌入式 技术 在家庭中安装微控制单元 m c u 通过控制芯片来控制家庭中的家电及其他相 关设备的运行 家居控制中心将通过g s m 网络用短消息的方式 s m s 和户主进行交 互 这样可以通过对家庭中的各种情况的监控 将家居设备的运行情况报告给户主 户主也可以通过短信回复的方式来控制各种设备的运行 比如电源的开关 提前打开 冷暖设备调节温度等 2 无线通知告警 对于汽车等个人重大财物 油田户外设备 仓库物资以及一般的住宅房屋等都有 加入防盗报警器的需求来防止个人及国家的财产流失 文献 4 5 6 7 分析比较了目 前的一些常规报警装置 比如通过发声来引起周围注意起到威慑作用的方式等 这种 方式能起作用的范围小 距离近 而且易于破坏 偷盗行为已经发生之后就无能为力 了 所以 文献中采用基于g s m 的短息告警模块 将监测到的偷盗行为通过g s m 第1 章绪论可动态演化的通知服务系统的设计与实现 网络向物主发送移动短消息 这种告警方式更加直接快速 而且 这种方式并不是简 单的进行通知 还可以让物主通过发送短信的方式指导通知告警模块进行相应的应急 操作 比如可以将g s m 防盗告警模块与汽车电路相结合 车主可以通过发送短信给 防盗告警模块直接中断发动机的运行 文献 8 提出了一种针对火灾等紧急灾害情况 的通知告警方式 对于这种紧急情况 需要的是能快速通知 发生灾害到相关部门得 知灾害的时间差越短越好 于是g s m 短信通知告警的方式能起到很好的作用 文献 8 还提出了将g s m 短信通知与g i s 相结合 这样可以定位发生灾害的位置 方便处 理 3 无线数据采集 在一些比较危险恶劣的环境下 进行数据采集是一项比较困难的事 文献 9 根 据g s m 网络覆盖面广的特点 设计了基于短信的远程数据采集系统 可以监测对人 体有害的环保数据 这种无线数据采集方式适合于在人类不能适应的环境下工作 4 无线远程控制 远程控制在有线网络环境下的应用已经比较成熟 操作系统以及一些应用软件都 提供了相应的支持 但是有线网络仍然有空间上的限制 因此文献 1 0 1 1 设计并实 现了基于g s m 的远程监控控制系统 原理同样是通过g s m 短消息的方式 用手机 向g s mm o d e m 发送消息 g s mm o d e m 通过串口向计算机发出具体指令 文献 1 2 提出了一种基于g s m 的远程网络防御系统 该系统将网络内的资源进行集中防御 出现问题时通过g s mm o d e m 发送短信给系统管理员 管理员通过远程的方式进行处 理 这样即使是在管理员不在位时也可以进行处理 综上所述 目前基于g s m 网络的s m s 相关应用研究比较有针对性 方式上主 要是通过收发短消息的方式来实现和最终用户的交互 就目前的研究看 还存在着一 些问题 具体有以下这些 首先 目前这些系统都是将g s mm o d e m 通过串口与计算机相连 计算机对g s m m o d e m 的控制是通过a t 命令来实现的 这种方式较为陈旧 难以进行复杂内容的通 讯 而如今的移动设备 比如智能手机 都带有专门的操作系统 比如s y m b i a no s t l 3 j w i n d o w sm o b i l e 等 有了操作系统的支持 就可以直接在该平台上进行程序开发 并且通过专门的手机平台的程序设计语言 可以像在普通p c 平台上 样 进行面向 对象的程序设计 这样才有利于建立复杂的应用 4 可动态演化的通知服务系统的设计与实现第l 章绪论 其次 通过短信的方式进行远程控制的方式还是能力有限 因为短信能表达的信 息有限 因此当终端用户需要远程操作信息系统以实现某些应用时 短信可以提供的 操作是有限的 固定的 而且短消息内容的正确性并不能很好得保证 因此短信作为 通知的形式还是可以起到相应的作用 但终端用户需要一种更有效的方式来和系统交 互 第三 目前的这些应用系统多是与单个系统紧密结合 而且大部分是面向硬件的 应用 在软件系统上并没有类似的系统可以使用 并且目前的基于g s m 短信的应用 系统还难以应用在分布式的计算环境下 分布式环境下的信息系统是异构的 目前还 是缺乏一个可以在分布式环境下通用的通知服务系统 1 2 2 可动态演化的软件设计模型 在软件动态演化模型方面 目前也已经有不少研究 提出了各具特色 基于不同 演化层次考虑的模型平台 文献 1 4 提出的c a f i s ef r a m e w o r k 是一个可复用 可扩展的软件框架 它基于 o a s a r m o p e na d a p t i v es o f t w a r ea r c h i t e c t u r er e f e r e n c em o d e l 模型 主要针对信息系统 需求动态变化引起的适应性问题 在体系结构层次上为面向服务的开发提供大粒度的 复用支持 基于该框架 可以构造可动态扩展可持续演化的面向服务应用 在体系结 构的设计上 c a f i s e 将用户的功能性需求和非功能需求分开考虑 分别将其设计为 计算结构和控制结构 计算结构用于直接实现功能性需求 控制结构能够根据环境变 化及计算结构内部状态变化 文献 1 5 提出的p k u a s 是基于j 2 e e 的构件演化平台 支持a b c 方法 是面向 电力领域的一个成功案例 p k u a s 借鉴了操作系统微内核思想 p k u a s 通过抽取一 组最基本功能形成一个内核 将平台内部的其他功能封装在各个相对独立的模块内 允许用户根据领域特征定制和扩展这些功能模块 在系统启动阶段由内核装配成领域 特定的构件运行支撑平台 p k u a s 将平台自身的计算实体划分为四种系统构件 容 器系统 服务 可通过微内核动态增加 更换 删除 并结合元编程机制可进行服务 功能的动态调用机制 工具和微内核 文献 1 6 提出的a r t e m i s a r c 是为了适应底层因特网计算环境和用户需求的变 第1 章绪论可动态演化的通知服务系统的设计与实现 化 作为一种面向服务的动态协同架构 它引入内置的运行时体系结构对象来解耦系 统中的各个服务构件 并通过该对象以体系结构的视角来重解释服务部件之间的引用 和交互 这样就把体系结构这一抽象概念具体化为可直接操控的对象 从而可以利用 面向对象程序设计语言的继承和多态等整套机制 导出 种面向体系结构的系统动态 演化技术 文献 1 7 为了使面向服务的架构更适应动态演化的需求 提出了基于体系结构空 间 支持动态演化的软件模型s a s m s a s m 是使用反射技术 通过具有因果相联 的基层和元层来构造 基层由可运行的服务形成 元层是一个具备树形层次 层间存 在求精关系的体系结构空间 该空间反映了需求的层次性 提供给用户不同抽象级别 的视图和管理手段 通过对体系结构空间的在线调整可实现对基层的修改进而实现系 统的非预设动态演化 而空间中不同层次之间的求精关系保证了应用的完整性和演化 的一致性 综合上述的多种模型来看 目标都是为了适应i n t e m e t 环境下 复杂和多变的需 求 基于这些研究本文给出的支持动态需求集的软件设计模型 e d s m 采用了与 p k u a s 相似的微内核的思想 但与p k u a s 不同 e d s m 抽象出来的功能是服务层 次的 e d s m 也从体系结构的方法入手 面向服务 通过分离需求的功能属性和非功 能属性来提供一种手段描述需求 e d s m 同样采用了反射机制 在元层支持需求的动 态演变 最终达到面向服务的动态演化的目的 1 3 课题研究内容 本课题的主要内容是设计并实现了一个针对信息系统的通知服务系统 该系统采 用了面向服务的架构 s o a 方式 并基于移动计算平台 同时本课题还给出了一个支 持动态需求集的软件设计模型 e d s m 通知服务系统的设计与开发也是采用了该模 型 具体的工作如下 1 设计并实现了基于s o a 和移动计算平台的通知服务系统 通知服务系统并不是为某一信息系统而专门设计 而是向网络内的多个信息系统 同时开放的 即通知服务系统需要在i n t e m e t 环境下具备通用性 因此本文在设计和 实现通知服务系统时采用了s o a 架构 将系统的具体功能封装为服务 这样网络内 6 可动态演化的通知服务系统的设计与实现 第l 章绪论 的所有平台异构的系统都可以使用该系统 通知服务系统的主旨是要在信息系统发生特定事件时主动将消息传递给管理员 尽可能缩短事件发生 发现和处理这三者之间的时间 通知服务的具体功能是在系统 需要人工干预时 通过手机短信的方式将信息发送给系统管理员 管理员收到通知消 息后 通过手机端的客户端调用通知服务中的方法给出干预指令 无线通信网络 g s m c d m a 等 有着覆盖范围广的优势 而移动设备又具有良好 的便携性以及一定的计算 存储能力 因此利用移动设备和无线网络的通信可以实现 远程的快速通知和处理 2 给出了一个支持动态需求集的软件设计模型 e d s m 每个信息系统需要人工干预的事件都不一样 并且这些事件也会增加 变化 同 时针对不同事件下达的干预指令也都不相同 所以 通知服务系统的服务对象具有不 确定性 这就需要通知服务系统可以做到动态演化 为了设计并实现可动态演化的通知服务系统 本文给出了一个支持动态需求集的 软件设计模型 该模型通过对需求的有限子集进行形式化的描述 使软件系统可以在 一个可控的范围内进行演化 并且 由于该模型采用了反射机制 所以可以使软件的 行为在运行时才被决定 因此e d s m 是一个具备动态演化能力的软件设计模型 在 通知服务系统的设计和开发中应用了e d s m e d s m 会将功能实现和非功能实现 如需求描述1 进行分离 通过一个基于反射 的中间层将这两者联系起来 因此采用e d s m 实现的系统具有低耦合的特点 可以 减少软件开发和维护的工作量 e d s m 可以在软件的执行期动态调用相应的功能 从 而实现软件功能的动态改变 在基于s o a 架构的软件中 e d s m 同样适用 e d s m 可以在执行期动态执行某个服务或动态组合服务来改变软件的功能 3 研究并实现了w e bs e r v i c e 技术在移动设备上的应用 移动设备的发展十分迅速 移动设备已经具备了相当的计算能力再加上无线通信 网络覆盖范围广泛 通过移动设备 人们可以随时随地得获得信息 这就给w e b s e r v i c e 的调用提供了一种新的客户端形式 通过移动设备客户端 管理员可以远程 调用w e bs e r v i c e 从而起到远程管理的目的 本文对移动设备上进行开发的相关技术进行了研究 特别是j 2 m e 平台以及通过 j 2 m e 程序调用w e bs e r v i c e 的技术规范j s r 1 7 2 1 1 8 并将j s r 1 7 2 应用于移动设备客 7 第1 章绪论可动态演化的通知服务系统的设计与实现 户端程序的构建中 为了满足通知服务系统的动态性需求 本文还对移动设备调用 w e bs e r v i c e 的方式做了扩展 即在服务主机上为移动设备客户端设置了服务调用代 理作为中介 移动设备客户端通过j s r 1 7 2 的s t u b 来调用代理服务 由这个代理来 调用或组合其他服务 服务调用代理的设置使通知服务系统的改变不会影响到移动设 备客户端的代码 减少了系统维护和部署的工作量 同时也为移动设备客户端动态干 预系统运行提供了支持 在通知服务系统中有两类移动客户端 一种是短信通知机 该设备与服务主机相 连负责将需要通知的系统状态以短信的方式发送给管理员的手持设备 另一种就是管 理员手持设备上的客户端 该客户端负责调用代理服务 给出需要调用的具体服务 并给出参数值 从而下达干预指令 4 研究并实现了服务的动态组合技术 s o a 架构具备良好的系统集成的能力 因为基于s o a 的软件系统是以服务为粒 度进行装配的 并不是系统中的每个业务功能都需要实现为一个服务 因为s o a 的 目标是实现最大限度的复用 所以有些功能可以是通过将现有的服务组合而获得 这 样就减少了开发和维护的成本 本文研究了目前w e b 服务的组合方法 特别是在不停止服务的情况下使用的动 态组合技术 目前的w e b 服务组合技术主要有机遇工作流的组合 基于人工智能规 划的自动服务组合 基于中间件的服务组合和基于图搜索的自动服务组合等 在 e d s m 中采用了一种易于实现 自动化程度高并且可以适应动态需求的动态组合方 法 即通过描述语言形式化指明用户需要调用的服务 并以此描述文件来指导服务组 合 e d s m 中的服务组合具体体现为服务中的操作函数的交叉调用 由于服务的接口 规则是透明的 所以用户可以根据具体服务操作的输入和输出来组合服务 而且借助 e d s m 的动态执行单元 这种服务组合易于在执行期动态执行 1 4 课题研究意义 目前还没有成型的基于s o a 和移动计算平台的软件设计模型 本文给出了 e d s m 并将其应用到一个通知服务系统的设计与实现中 e d s m 是实现该系统的关 键 是本文的核心内容 因此 本课题的研究意义主要体现在e s d m 的设计与实现 8 可动态演化的通知服务系统的设计与实现 第1 章绪论 上 具体如下 1 本课题的研究是对基于移动计算平台的信息服务系统建设的有益尝试 无论 是单机计算平台 网络计算平台还是移动计算平台 软件的动态性是共同的要求 而 目前在移动平台上建设信息系统特别是具备动态性的信息系统仍然缺乏有效的手段 本课题针对该问题 采用s o a 架构方式 将e d s m 应用在基于移动计算平台的信息 系统开发上 以一个通知服务系统作为实例 验证了e d s m 应用于移动计算平台 建设具备动态性的信息系统的可能性 2 e d s m 是对软件动态适应性研究的一个重要补充 需求复杂而多变是现代软 件的一个重要特征 所以软件的动态自适应能力是十分重要的 特别是如今s o a 架 构方式在企业级开发领域的流行 使软件动态性研究同时面临着挑战和机遇 e d s m 模型的给出正是为了迎合面向服务计算的潮流 为设计具备动态自适应能力的基于 s o a 架构的软件提供方法和参考 3 e d s m 的给出拓展了s o a 架构在移动计算领域中的应用 s o a 的优势是可 以迎合多种平台 其中也包括移动计算平台 而s o a 在移动计算领域的应用主要体 现在通过移动设备上的客户端来远程调用服务 这不仅使移动设备上的计算压力得到 分散 保障了效率 同时还可以通过移动设备提供动态组合服务的能力 应用e d s m 的通知服务可以借助移动计算平台 具备主动 快速和远程通知的特点 1 5 文章组织结构 本文的组织如下 第一章介绍了课题提出的背景 课题的研究意义 研究现状 课题的研究内容与 文章的组织结构 第二章介绍课题的相关背景知识概念 其中包括s o a 的概念 优势 意义以及 实施s o a 的关键技术和方法 同时还介绍软件演化的相关概念以及分类 第三章介绍通知服务系统的总体设计 分析了当前软件系统设计中的人工干预方 式 给出了通知服务系统的设计目标以及采用的软硬件环境 特别是所要用到的 e d s m 的特点 第四章介绍e d s m 及其平台的设计与实现 详细介绍模型的总体设计目标 结 构以及如何实现模型的各个部分 并介绍模型的演化能力 开发方法以及模型使用的 9 第1 章绪论可动态演化的通知服务系统的设计与实现 场景 第五章介绍系统通知服务系统的实现 介绍e d s m 在整个系统中如何应用 并 介绍由此带来的优势 第六章对所做的工作进行总结 并提出进一步研究的问题 l o 可动态演化的通知服务系统的设计与实现第2 章相关技术介绍 第2 章相关技术介绍 通知服务系统需要能够适应i n t e m e t 的开放异构环境 同时还需要能够为多种客 户端服务 特别是移动计算平台 并且通知服务系统面对的是一个需求多变的软件环 境 因此需要软件动态演化技术的支撑 本章将阐述通知服务系统所采用的s o a 架 构以及软件演化的相关背景 技术等 2 1s o a 概述 s o a s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e 面向服务的体系结构 自从1 9 9 6 年由g a r t n e r g r o u p 提出以来 其内涵也在不断充实中 g a r t n e r 在1 9 9 6 年 w e bs e r v i c e 技术还没 有出现的情况下 先提出s o a 但当时这只是作为一种架构理念 2 0 0 2 年1 2 月 g a r t n e r 又提出s o a 是 现代应用开发领域最重要的课题 并预测到2 0 0 8 年 s o a 将逐步成为占有绝对优势的软件工程实践方法 g a r t n e r 为s o a 描述的远景目标是 在于让i t 变得更有弹性 以更快地响应业务单位的需求 实现实时企业 r e a l t i m e e n t e r p r i s e 2 0 0 2 年1 0 月 i b m 在全球首次提出 电子商务随需应变 e b u s i n e s s o nd e m a n d 的理念 也是对s o a 思想的进一步丰富 2 1 1 s o a 作为新一代的软件构架 将对整个软件产业带来一种革命性的变革 2 l l 在 s o a 的时代 任何一个大的应用软件系统 都不再由一个软件开发商独立完成 而 是更注重系统的集成 即通过订立开放的标准接口 使软件模块进行组合 实现最大 程度的复用 到时会出现各种消息通信 内容管理系统 工作流引擎 身份认证提供 者 整合应用和门户服务器等不同类型的中间件厂商 如今 越来越多的软件开发者 开始接纳并使用s o a s o a 的协议栈结构如图2 1 所示 第2 章相关拉术舟绍w 动态演化的通知服务系统的世计与实现 2 1 1s o a 的定义 图2 1s o a 协议栈 虽然s o a 作为一种体系结构被大多数企业开发者认同 但对s o a 的具体定义 业界却有着不同的理解 不同的解释 s e r v i c e a r c h i t e c t u r ec o r n 将s o a 定义为 本质上是服务的集舍 服务间彼此通 信 这种通信可能是简单的数据传送 也可能是两个或更多的服务协调进行某些活动 服务问需要某些方法进行连接 所谓服务就是精确定义 封装完善 独立于其他服务 所处环境和状态的函数 l o o s e l y e o u p l e dc o r n 将s o a 定义为 按需连接资源的系统 在s o a 中 资源被 作为可通过标准方式访问的独立服务 提供给网络中的其他成员 与传统的系统结构 相比 s o a 规定了资源间更为灵活的松散耦合关系 g a r t n e r 则将s o a 描述为 客户端 服务器的软件设计方法 一项应用由软件服 务和软件服务使用者组成 s o a 与大多数通用的客户端 服务器模型的不同之处 在于它着重强调软件组件的松散耦合 并使用独立的标准接口 虽然对s o a 到底是什么 众说纷纭 意见并不统一 但是仍然可以从上述的定 义中看到s o a 的几个关键特性 一种粗粒度 松耦合服务架构 服务之间通过简单 可动态演化的通知服务系统的设计与实现第2 章相关技术介绍 精确定义接口进行通讯 不涉及底层编程接口和通讯模型 需要注意的是s o a 代表的仅仅是一种思想 而不是具体的实现技术 它是如今 以服务为导向的新的i t 时代 的一种思想导向 2 l 不能仅仅按照s o a 的字面释义 去理解 它并不仅仅是一个方法学上的概念 它还具有管理上的优点 例如 现在管 理员可直接管理开发人员所构建的相同服务 这远胜于以往管理单个应用的方式 通 过分析服务间的交互 s o a 可以帮助企业了解何时以及为什么业务逻辑被执行了 这使管理员或分析师能够有针对性的优化业务流程 2 l 目前 s o a 作为一种新的企业级的架构方式 已经在诸多领域被应用 2 1 2 构成s o a 的相关技术标准 s o a 的核心是服务 整个s o a 的框架都是围绕着服务在做文章 就像面向对象 的软件开发关注的是对象一样 因此实现s o a 的核心技术是w e bs e r v i c e w e bs e r v i c e 是一种面向服务的架构的技术 通过标准的w e b 协议提供服务 目的是保证异构平 台的应用服务可以互操作 根据w 3 c 的定义 w e bs e r v i c e 应当是一个软件系统 用以支持网络间不同机 器的互操作 由其定义可以看出 w e bs e r v i c e 是一种 大颗粒 的软件 它是为了 满足网络条件下 软件平台异构的挑战而应运而生的 w e bs e r v i c e 一般是由许多应 用程序接口 a p i 所组成的 在i n t e m e t 环境下 客户通过网络向远端的服务器提 交请求 执行w e bs e r v i c e 以获得所需的结果 如今 在i n t e m e t 环境下应用程序的 平台十分复杂 要区分列举清楚非常不易 所以w 3 c 的定义涵盖了诸多异构的平台 但一般认为 w 3 c 的定义指的是在主从式架构 c l i e n v s e r v e r 的系统之间 根据s o a p 协议进行消息传递 所传递的内容以x m l 作为数据格式 无论定义还是实现 系统 中会由服务器为w e bs e r v i c e 提供一个机器可读的描述文件 通常是w s d l 文件 以 辨识服务器所提供的w e bs e r v i c e 虽然w s d l 不是s o a p 协议所必须提供的 但目 前j a v a n e t 等主流的w e bs e r v i c e 开发框架往往都需要w s d l 文件来为生成一个调 用服务的客户端源代码 在一些工业界的标准组织中 比如w s i 就在w e bs e r v i c e 定义中强制包含s o a p 和w s d l w e bs e r v i c e 的结构如图2 2 所示 第2 章相关技术介绍 可动态演化的通知服务系统的设计与实现 d d l 圆 巴 哩 4 服务提供者 图2 2 w e bs e r v i c e 结构图 w e bs e r v i c e 并不是实现s o a 的唯一手段 因为s o a 提出时w e bs e r v i c e 标准还 并没有形成 但无疑 由于两者概念上的相通之处 w e bs e r v i c e 成为了目前事实上 实施s o a 的主流方式 因此w e bs e r v i c e 的相关技术标准都是实施s o a 需要的 具 体的有立u 下四种最基本的技术标准 1 x m l w 3 c 对x m l 可扩展标记语言 e x t e n s i b l e m a r k u p l a n g u a g e 圳的描述是这样的 可扩展标记语言是s g m l 的子集 其目标是允许普通的s g m l 在w e b 上以目前 h t m l 的方式被服务 接收和处理 x m l 被设计成易于实现 且可以在s g m l 和 h t m l 之间相互操作 同样是标记语言 x m l 与h t m l 有着不同的侧重点 h t m l 的设计目的以网页 的形式显示数据 所以h t m l 的侧重点是数据显示 且h t m l 的标签是固定的 用 户不能自行定义 而x m l 的目的是为了描述数据 侧重点是用格式化的进行数据描 述 并且其最大的优势是使用者可以自行扩展标签 如今x m l 被业界广泛采用 成 为了w e b 系统之间数据交换的一种流行数据格式 2 s o a p s o a p 简单对象访问协议 s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c 0 1 1 2 3 1 是一个在分布式环境 下交换信息的轻量级协议 它是基于x m l 格式的 s o a p 的协议结构如图2 3 所示 w 动态演化的通目服务系统 设 o 实现第2 章相关技术卉镕 s o a p 刚产生时是基于为了实现远过程调用 侧重于远程对象的访问 在面向对 象编程流行的环境中 请求对象可以在提供的对象上执行远程方法调用 而如今它在 面向服务架构中被广泛应用 其定义也已经较过去更加广泛 成为了一种基于x m l 的消息传递框架 w e bs e r v i c e 的提供供者和消费者之间正是采用s o a p 作为通信的 消息机制 使服务的消费者可以访问到服务提供者 尽管s o a 并不必须使用s o a p 但s o a p 的优点在于它完全和厂商无关 相对 于平台 操作系统 目标模型和编程语言可以独立实现 另外 传输和语言绑定以及 数据编码的参数选择都是由实现决定的 所以在分布式的异构环境下s o a p 仍然是支 持服务调用的最好方法 w 3 cs o a pl 2 规范在服务请求者和服务提供者之间定义使用x m l 格式的消息 进行通信 将应用程序请求放八s o a p 信封中 并从请求者到提供者发送应用程序请 求 提供者发回的响应也采用相同的形式 如今s o a p 的也被称为面向服务的