Web服务组合研究综述

1、web服务组合研究综述近年來，随着web服务相关标准的持续完善和支持web服务的企业级软件平台的不 断成熟，越来越多的稳定易用web服务共享在网络上。然而单个web服务的功能冇限，难以 满足实际应用屮的多种多样的需求，因此为了更加充分地利用共亨的血b服务，有必要将共 享的web服务组合起来，捉供功能更为强人的服务。web服务组合的研究正是在这种背景 下被提出来，并吸引了工业界和学术界的广泛关注。1. 基本概念1.1 web服务web服务是基于网络的、分布式的、口描述的、模块化的组件，它执行特定的任务，遵 循一定的技术规范，提供了面向internet应川的统一服务发布、发现、调用和合成机制。现

2、在它已经成为广域环境下实现互操作的一种主要机制，得到产业界和学术界的广泛认可。1.2 web服务组合由于目前尚未有统一的定义，不同的研究人员从不同的角度对web服务组合问题进行 定义。我们对web服务组合提出一个更为通用和完整的定义：利用internet ±分布的现有 web服务，根据用户的应用需求，把相对简单的服务按照一定的逻辑方式组合起來，从而组 合成更强人、更完整的服务的过程。web服务组合可以利用较小的、较简单的、且易于执行 的轻量级服务來创建功能更为丰富、更易于用户定制的复杂服务，从而能够将松散耦合的、 分散在internet ±的各类相关web服务有机地组织成一

3、个更为可用的系统，支持企业内、 外部的企业应用集成和电子商务等网络应用。web服务组合方法从组合方案生成方式來分冇两大类：静态组合和动态组合。静态组 合意味着请求者应在组合计划实施前就创建一个抽象的过程模型。抽象的过程模型包括任务 的集合以及任务间的数据依赖关系，每个任务包含一个查询的子句，用來查找完成任务的其 正的web服务。而动态组合不仅自动地选择、绑定web服务，同时更重要的是自动地创建 过程模型。2. web服务相关技术web服务的主要思想，就是未来的应用将山一组应用了网络的服务组合而成，只要求两 个等同的服务使用统一标准和方法描述口己；web服务另外一个重要的思想就是：所有东西 都是

4、服务，这些服务发彳|j一个api (application programming interface)供网络中的其它服 务使用，并且封装了实现细节。web服务的体系结构如下图所示。从上图看出，在web服务的体系结构屮共有3种角色：(1) service provider：服务提供者,负责向服务代理发布自己提供的web服务,并且 对使用自身服务的请求进行响应，它是wdb服务的实际执行者；(2) service broker:服务代理，负责web服务的注册和对外发布功能，并对已注册的服 务进行分类和查找；(3) service requester：服务请求者，利用service broker提供

5、的服务查找功能，得到 所需的服务信息，然后调用service provider提供的服务。在这些角色之间进行的操作有：(1) publish：使service provider可以向service broker注册自己提供的web服务的功 能描述信息及访问接口；(2) find：使service requester可以通过service broker杳找满足要求的服务：(3) bind：使service requester能够真正调用scrviceprovidor提供的服务。为支持上述3种操作，首先需要对服务进行一定的描述。血b服务描述语awsdl(web service descriptio

6、n language)就是用人和机器能阅读的方式提供的一种描述语言，用于 描述web服务的功能，地址信息，以及函数，参数和返回值。l'ddt (universal description, discovery and integration)可以支持对服务的组织 和查找，它是一套基于血b的、分布式的、为web服务提供的信息注册小心的实现标准规范。soap (simple object access protocol) js供了标准的远程调用来访问web服务,它完 全继承了 xml的开放性和描述的可扩展性。总zweb服务体系中使用了一系列标准和i办议來实现相关功能。使用wsdl來描述服务

7、,使用uddi来发布、杳找服务，使用soap来调用服务。3国内外研究现状简单來说，web服务组合就是把相对简单的服务按照一定的逻辑方式组合起來，从而组合成 更强大、更完整的服务的过程。当今主要的web服务组合方法有：基于流程的web服务组合，基 于ai规划的web服务组合，基于形式化方法的web服务组合等。3.1基于流程的web服务组合基于流程的web服务组合主要是从功能执行和数据控制的角度来进行组合，它有两种方 式：编制和编排。编制需要一个总过程來控制所涉及到的web服务，并协调web服务不同操作 的执行。所涉及到的web服务并不知道它们是组合服务过程的一部分，只有中央的控制过程 知道它们是

8、如何组织和协调。相比z下编排并不依赖中央的总控制过程，其中涉及到的每个 b服务都知道何时执行自己的操作，以及与谁交互。编排方式集中在消息的交换，所冇的编 排参与者都需要知道业务流程，要执行的操作，要交互的消息以及交换消息的时机。其中bpel4ws （bus i ness process execut i on language for web serv i ces , web服务的商 业流程执行语言）是专为组合web服务而制定的一项标准的流程语言。bpel4ws的作用是将一 组现有的服务组合起来，从而定义一个新的web服务。它能够将web服务调用、操作数据、抛 出故障或终止一个流程等不同的活动

9、连接起來，从而创造出复杂的流程，这些活动可以嵌套 到结构化活动屮，结构化活动定义了活动的运行方式和控制流程。3.2基于ai规划的web服务组合owl-s的出现为基于ai规划的组合方法捉供了可能，将web服务看成ai中的动作，通过 输入输出参数、而提和结果等来描述web服务。并门只耍将web服务的这些描述映射为动作 形式化描述，在web服务空间中以构造web服务组合为冃标，根据形式化验证后的模型，动 态的选择服务。基于ai的规划方法包括情景演算规划法、层次任务网规划法和基于规则的 规划法。3.2.1情景演算情景演算是一种用一阶谓词逻辑描述变化的世界的方法，是描述状态变化和动态推理的 形式化方法，

10、其冃的是捉供一种逻辑语言为活动建模。它假定世界的变化都是由动作产生， 在一个情景执行特定的动作将达到另外一个情景。mcllraith于2002年提出了一个形式化的方法，将服务组合问题转换为一个满足目标属性 要求的程序执行问题，通过提供高层次的通用进程和口定义的用八约束来说明web服务组合 问题，使用golog来表示和推理。golog是一种建立在情景演算基础z上的逻辑编程语言，适用于机器人和工业过程的高级控制，智能软件agent编程和任务规划。它利用情景演算的推 理机制将复杂行为分解为一组对执行的原子动作序列，然后通过外部执行器逐步该动作序列 屮的各原子动作序列。3. 2.2层次任务网规划法hi

11、erarchical task network（htn） planning利用0wl-s作为web服务的描述语言，通过任 务分解的方法來组建组合服务。与其他规划方法不同的是,htn的核心不是状态，而是任务。 一个基于htn的规划系统将冃标任务分解为子任务的集合，这些子任务再分解成更小的子 任务，一直循环这个过，直到所有的子任务仅包含原子web服务，即现有的web服务。在每 -轮任务的分解过程中，都会检验是否违反给定的条件（如子任务数不能超过一定数目）。如 果目标任务在不违反任何给定的条件下，能够被成功分解成原子任务集，则规划问题成功求 解。3. 2. 3 rule-based规划medjahe

12、d捉出了一种从高层次声明描述产生组合服务的技术，这一方法使用组合规则來 决定两个服务是否可以组合。sword就是利用基于规则服务组合方法的一个组合服务的开发 工具集。它不依赖于服务描述标准如wsdl、soap、uddi和daml-s,它使用er图对web服务建 模。它将-个web服务表示成一个hom规则，代表如果前提为真，结呆可以达到。创建组合服 务时，请求者只需要指定组合服务的初始和最终状态，就町以通过一个基于规则的专家系统, 來判断使川现冇的服务是否能够实现所需的服务组合，并产生相应的组合方案，经确认后形 成执行的组合服务表示。3.3基于形式化方法的web服务组合形式化方法提供了以系统的方

13、式，描述、开发和验证系统的框架结构，能够帮助发现系 统描述的不致,不明确或不完整，因此成为了提高软件系统的安全性与可靠性的重要手段。 在服务组合领域，对形式化方法研究的主要目标是在服务组合的规划阶段，对组合的方案进 行检查，解决对服务冃标的可达性验证、调用过程中的死锁检查、流程的正确性检验等问题。 在web服务组合的应用中，利川不同的形式化方法，可以得到不同的解决方案。比较冇代表 的形式化方法是petri网方法。petri网具冇异步、并发的特点，在执行、分析和检验服务组合 方而，是目前研究者使用较多的工具。具体说來，基于petri网的web服务建模研究集中于： 服务组合的形式化表述（库所表达服

14、务状态，变迁表示服务活动），服务组合的逻辑关系（如 顺序、并行、选择、循环、合并、分支等），服务纟r合建立和执行的算法，可表示纟r合服务 内部及输入、输出数据类型的有色petri网模型。研究也包括利用pewi网的数学理论支持和 分析工具，如可达图、标识树、不变量等，对建立好模型的面向服务软件系统仿真、分析和 验证。4.总结和展望web服务组合是web服务研究领域中的一个重要的研究分支,具冇重要的理论意义和实川 价值。利用与平台无关的web服务应用能够将商业智能功能整合到企业应用程序当屮，在海 量的组合方案屮，能快速灵活地为用户选择出满足用户需求的服务组合方案。web服务的一 个主要思想就是未来

15、的应用将由一组应用了网络的服务组合而成。如何基于语义准确地发现 web服务、如何准确产生满足应用需求及相应约束的组合方案，如何对web服务组合方案进 行评佔、优化，以及监控web服务组合的执行和相应的容错处理都是web服务组合领域冇待 深入研究的问题。随着web服务研究的深入，以及web服务应用的f1益推广，我们相信服务组合技术将会在 不久的将来被广泛应用于电了商务、企业应用集成,将成为企业业务服务增值的重要的途径。 参考文献：1 邓水光，吴朝辉。web服务组合方法综述j.计算机科学，2008, (06)： 79-84.2 李景霞，侯紫峰.web服务组合综述j.计算机应用研究，2005,(12

16、)： 4-73j erik christensen,francisco curbera.web services description language (wsdl) .version 1.1 ./tr/2001/note-wsdl-20010315.4 soap version 1.2./tr/2003/rec-soap 12-part0-20030624. uddi version 3.0.2./pubs/uddi-v3.02-20041019.htm.6 web 月艮务:bpel4ws 专题eb

17、/ol. / cn/webservices /ws-theme/ws-bpel. shtml.7 sheila mcllraith, tran cao son. adapting golog for composition of semantic web scrviccs c . proceedings of the 8th international conference on knowledge representation and reasoning ( kr2002 ) ,2002. 482-493.f8 evren sirin, bijan parsia, dan wu. htn planning for web service composition usi