第六章 Web服务体系结构

1、2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,1, 什么是Web服务,第六章 Web服务体系结构,6.1 Web服务概述,Web服务(Web services)作为一种新兴的Web应用模式，是一种崭新的分布式计算模型，是Web上数据和信息集成的有效机制。Microsoft公司通过“一切都是服务”来概括Web服务将给IT业带来的冲击。 Web服务是使用标准技术在Internet上运行的商务流程，它可以使用标准的Internet协议(HTTP和XML)，将功能纲领性地体现在Internet和Intranet上。通过Web服务集成的应用程序可以用标准的方法把功能和数据“暴露

2、”出来，供其他应用程序使用，使组织之间的商务处理更加自动化。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,2, 什么是Web服务,第六章 Web服务体系结构,6.1 Web服务概述,Web服务的关键是Web服务体系结构，它是由平台搭建商提供的基于Internet的应用解决方案，这些方案可以用标准的格式通过Internet进行调用，从而完成对业务的集成。而那些外部通过Internet调用这些解决方案的特定进程的企业则构成了Web服务的客户群。 Web服务的核心基于可扩展标记语言(extensible markup language，XML)的标准，包括简单对象访问协议

3、(simple object access protocol，SOAP)、Web服务描述语言(web services description language，WSDL)和统一描述、发现和集成协议(universal description，discovery and integration，UDDI) 。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,3, Web服务的不同描述,第六章 Web服务体系结构,6.1 Web服务概述,Web服务的描述具有如下共同特征： 应用的分布式。分布式的服务响应、松耦合是Web服务 必须具备的特征。 应用到应用的交互。在分布的环境

4、中，若采用集中控 制方式，服务器有较大的负荷，并且系统不具有健壮 性。因此应用到应用的交互，使得Web服务更具有可伸 缩性。 平台无关性。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,4, Web服务的特点,第六章 Web服务体系结构,6.1 Web服务概述,使用标准协议规范。所有的Web服务公共协约完全需要 使用开放的标准协议进行描述、传输和交换。 使用协约的规范性。使用协议对Web服务各个层面描述 后，这些层面必须也是规范化和易于机器理解的。 高度集成能力。标准的Web协议屏蔽了不同软件平台的 差异，实现CORBA、DCOM、EJB的最高的集成性。 完好的封装性

5、。Web服务具备对象的良好封装性，对使 用者而言，仅能看到该对象提供的功能列表。 松散耦合。源于对象/构件技术，当一个Web服务的实 现发生变更，调用者不会感到这一点，只要Web服务的 调用界面不变，Web服务的实现对用户是透明的。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,5, Web服务模型,第六章 Web服务体系结构,6.2 Web服务体系结构模型,一个完整的Web服务包括三种逻辑构件：服务提供者、服务代理和服务请求。 Web服务相关的操作有：发布、发现和绑定。 发布。服务提供者向服务代理发布所提供的服务。 发现。服务请求者向服务代理发出服务查询请求。 绑定

6、。根据绑定信息，服务请求者实现对服务的远程调用。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,6, Web服务开发生命周期,第六章 Web服务体系结构,6.2 Web服务体系结构模型,Web服务开发周期包括构建、部署、运行和管理。 构建。包括开发和测试Web服务的实现，定义服务接口描述和定义服务实现描述。 部署。包括向服务请求者或服务注册中心发布服务接口和服务实现的定义，以及把Web服务的可执行文件部署到执行环境中。 运行。在运行阶段，可以调用Web服务。服务请求者可以查找和绑定操作。 管理。包括持续的管理和经营Web服务应用程序。解决安全性、可用性、性能、服务质量

7、和业务流程问题。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,7, Web服务栈,第六章 Web服务体系结构,6.2 Web服务体系结构模型,发现服务层。用来帮助客户端解析远程服务的位置。 描述服务层。为客户端程序提供与远程服务交互的描述信息。 消息格式层。保证客户端应用程序和服务器端在格式设置上保持一致。 编码格式层。为客户端和服务器之间提供一个标准的、独立于平台的数据交换编码格式。 传输协议层。为客户端和服务器之间提供交互的网络通信协议。,Web服务栈是包含每一层标准的服务栈，Web服务 Stack。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实

8、求真 创新,8, Web服务体系结构的优势,第六章 Web服务体系结构,6.2 Web服务体系结构模型, 高度的通用性和易用性。Web服务利用标准的Internet协议，提高了系统的通用性、可扩展性和易用性。 完全的平台、语言独立性。只要遵循Web服务的接口就可以进行服务的请求和调用。将XML作为信息交换格式，厂商之间的信息很容易实现沟通，跨平台应用。 高度的集成性。通过服务的组合来完成业务逻辑，表现出高度的组装性和集成性。 容易部署和发布。Web服务体系结构方案通过UDDI、WSDL和SOAP等协议，很容易实现系统的部署。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创

9、新,9, 作为Web服务基础的XML,第六章 Web服务体系结构,6.3 Web服务的核心技术,XML是W3C指定的作为Internet上数据交换和表示的标准语言，是一种允许用户定义自己的标记的元语言。 Web服务所提供的接口、对Web服务的请求、Web服务的应答数据都是通过XML来描述的。 Web服务的所有协议都建立在XML基础上，因此XML称为Web服务的基石。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,10, 简单对象访问协议,第六章 Web服务体系结构,6.3 Web服务的核心技术,SOAP（simple object access protocol）是一

10、个基于XML的，在松散分布式环境中交换结构化信息的轻量级协议，它为在一个松散的、分布式环境中使用XML交换结构化和类型化的信息提供了一种简单的机制。 SOAP本身并不定义任何应用语言，而只是定义了一种简单的机制，通过提供一个有标准构件的包模型和通过在模块中对数据编码的机制，来定义一个简单的表示应用语义的机制。 SOAP包括四个部分：SOAP信封、SOAP编码规则、SOAP RPC表示（RPC representation）和SOAP绑定。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,11, 简单对象访问协议,第六章 Web服务体系结构,6.3 Web服务的核心技术,

11、 SOAP信封。SOAP信封是SOAP消息在句法上的最外层，表示消息中包含什么内容，谁应当处理这些内容，以及是可选的还是强制的。,右图所示SOAP信封包括一个SOAP Header和一个SOAP Body，其中， SOAP Header是可选的， SOAP Body是必须的。,SOAP Header由SOAP中介者处理，SOAP Body由SOAP最终接收者处理。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,12, 简单对象访问协议,第六章 Web服务体系结构,6.3 Web服务的核心技术, SOAP编码规则。 SOAP编码规则是一个定义传输数据类型的通用数据类型系

12、统，包括了程序语言、数据库和半结构数据中不同类型系统的公共特性。用户需要使用自己的数据类型时，可以使用自定义的编码规则，按需要扩展该基本定义。 SOAP RPC表示。SOAP RPC表示定义了远程过程调用和应答的协议。 SOAP绑定。 SOAP绑定定义了一个使用底层传输协议来完成在结点间交换SOAP信封的约定。目前，SOAP协议中定义了与HTTP的绑定。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,13, Web服务描述语言（1/4）,第六章 Web服务体系结构,当服务提供者提供了一项服务后，需要一种方法来让使用者了解调用规则以便调用。为此，IBM、Microsof

13、t和Ariba等公司通过W3C制定了WSDL（web services description language）标准。,WSDL是一种XML格式，用于将网络服务描述为一组端点，这些端点对包含面向文档或面向过程信息的消息进行操作。WSDL文档将服务定义为网络端点或端口集合。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,14, Web服务描述语言（2/4）,第六章 Web服务体系结构,6.3 Web服务的核心技术,WSDL文档在网络服务的定义中，使用以下8种元素： 定义。定义（definition）是整个WSDL文档的根元素，包括所有其他WSDL元素。 类型。类型（t

14、ypes）元素包含与交换的消息相关的数据类型定义。WSDL允许通过扩展性元素来添加类型系统。 消息。消息（message）代表所传输数据的抽象定义。消息由一个或多个逻辑片段构成。 操作。操作（operation）是对服务所支持的操作的抽象描述。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,15, Web服务描述语言（3/4）,第六章 Web服务体系结构,6.3 Web服务的核心技术, 端口类型。端口类型（port type）是一组指定的抽象操作和有关的抽象消息。WSDL提供四个可得到端点支持的传输原语： 单向（one-way）：表示端点接收消息，该操作中包含一个输入

15、（input）元素指定接收的抽象消息格式； 请求响应（request-response）：表示端点接收请求消息，然后发送响应消息； 要求响应（solicit-response）：表示端点发送请求消息，然后接收响应消息； 通知（notification）：表示端点发送消息，该操作包含一个输出元素，指定通知的消息抽象格式。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,16, Web服务描述语言（4/4）,第六章 Web服务体系结构,6.3 Web服务的核心技术, 绑定。绑定（binding）为特定端口类型所定义的操作以及消息指定格式和协议细节。绑定时必须指定一个协议，然

16、后按照该协议的绑定细节，指定绑定风格、传输方式和操作地址，以及消息内各片段的编码方式等内容，不能指定地址信息。 端口。端口（port）通过为绑定指定一个地址来定义一个端点。一个端口不能指定多个地址，不能指定除地址信息之外的任何其他绑定信息。 服务。服务（service）表示相关端口的集合。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,17, 统一描述、发现和集成协议,第六章 Web服务体系结构,6.3 Web服务的核心技术,具备了SOAP和WSDL以后，跨平台的分布式通信虽然已经可以实现，但在Internet上如何查找、定位相应服务的问题却并未解决，为此，IBM、M

17、icrosoft和Ariba等公司共同提出，由W3C通过并发布了UDDI协议。 UDDI是一套基于Web的、分布式的、为Web服务提供的信息注册中心的实现标准和规范，同时也是包含一组使企业能将自身提供的Web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。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,18, 统一描述、发现和集成协议,第六章 Web服务体系结构,6.3 Web服务的核心技术,UDDI注册中心是对所有提供公共UDDI注册服务站点的统称。UDDI注册中心是一个逻辑上的统一体，在物理上则以分布式系统的体系结构实施，因此，访问其中任意一个站点就基本等于访

18、问了UDDI注册中心。 UDDI注册中心提供的信息可分为三组： 白页，包括地址、联系方式和已知的企业标识； 黄页，包括基于标准分类法的行业类别； 绿页，包括关于商业实体所提供的服务技术信息，以及Web服务规范的引用，也支持指向基于发现机制的不同文件和URL的指针。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,19, 面向服务体系结构概念（1/5）,第六章 Web服务体系结构,6.4 面向服务的体系结构,迄今为止，面向服务的体系结构（service-oriented architecture，SOA）还没有一个公认的定义。较典型的有如下几种： W3C将SOA定义为：“

19、一种应用程序体系结构，在这种体系结构中，所有功能都定义为独立的服务，这些服务带有定义明确的可调用接口，可以以定义好的顺序调用这些服务来形成业务流程”。 SOA的关键是服务的概念，W3C将服务定义为：“服务提供者完成一组工作，为服务使用者交付所需的最终结果”。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,20, 面向服务体系结构概念（2/5）,第六章 Web服务体系结构,6.4 面向服务的体系结构, Service-architecture .com将SOA定义为：“本质上是服务的集合，服务间彼此通信，这种通信可能是简单的数据传递，也可能是两个或更多的服务协调进行某些

20、活动。服务间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”。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,21, 面向服务体系结构概念（3/5）,第六章 Web服务体系结构,6.4 面向服务的体系结构, Gartner将SOA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，SOA与大多数通用的客户端/服务器模型不同之处，在于它着重强调软件构件的松散耦合，并使用独立的标准接口”。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,22, 面向服务体系结构概念（4/5）,第

21、六章 Web服务体系结构,6.4 面向服务的体系结构,在SOA中，所有的功能都定义成了独立的服务。服务之间通过交互、协调作业从而完成业务的整体逻辑。所有的服务通过服务总线或流程管理器来连接服务和提高服务请求的路径。这种松散耦合的结构使得各服务在交互过程中无需考虑双方的内部实现细节，以及部署在什么平台上。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,23, 面向服务体系结构概念（5/5）,第六章 Web服务体系结构,6.4 面向服务的体系结构,SOA是一种粗粒度、松耦合的服务体系结构，其服务之间通过简单、精确定义接口进行通信，不涉及底层编程接口和通信模型。这种模型具有

22、下面几个特征： 松散耦合。松散耦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。关键是服务接口作为与服务实现分离的实体而存在。 粗粒度服务。服务粒度指的是服务所公开功能的范围。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。 标准化接口。SOA通过服务接口的标准化描述，从而使得该服务可以提供给在任何异构平台和任何用户接口中使用。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,24, 面向服务体系结构的设计原则,第六章 Web服务体系结构,6.4 面向服务的体系结构, 面向服务的分析与设计原理（

23、1/3） 从建模的观点来看，SOA带来的主要挑战是如何描述设计良好的操作、服务和流程抽象的特征以及如何系统地构造它们。 针对这个问题，Olaf Zimmermann 和 Pal Krogdahl综合了面向对象的分析与设计（OOAD）、企业体系结构（EA）框架和业务流程建模（BPA）中的适当原理，将这些规则中的原理与许多独特的新原理组合起来，提出了面向服务的分析与设计（service-oriented analysis and design，SOAD）的概念。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,25, 面向服务体系结构的设计原则,第六章 Web服务体系结构,6.4 面向服务的体系结构, 面向服务的分析与设计原理（2/3） 面向对象的分析与设计（OOAD）、企业体系结构（EA）框架和业务流程建模（BPA）分别从基础设计层、体系结构层和业务组织层三个层次上为SOAD提供了理论支撑。,2020/7/9,石河子大学信息科学与技术学院 团结 务实 求真 创新,26, 面向服务体系结构的设计原则,第六章 Web服务体系结构,6.4 面向服务的体系结构, 面向服务的分析与设计原理（3/3） 基础设计层。 SOAD第一层是基础设计层，采用了OOAD的思想，主要目标是能够进行快速而有效的设计、开发以及执行灵活且可扩展的底层服务构件。 体系结构层。 SOAD第