Ｗｅｂ服務(wù)組合研究

[摘要] 本文介紹了Web服務(wù)組合的技術(shù)基礎(chǔ)語義Web服務(wù)的主要描述方法，討論了Web服務(wù)組合的關(guān)鍵問題，并分析了當(dāng)前主要Web服務(wù)組合方法的特點(diǎn)，指出為保證服務(wù)組合的性能和質(zhì)量，必須基于服務(wù)質(zhì)量描述Web服務(wù)。

[關(guān)鍵詞] Web Services 服務(wù)組合 QOS

一、引言

Web服務(wù)結(jié)合了面向組件的方法和Web技術(shù)的優(yōu)勢，利用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和XML數(shù)據(jù)格式進(jìn)行通信，能實(shí)現(xiàn)不同平臺上各種語言編寫的服務(wù)之間的交互電子商務(wù)的迅速發(fā)展，對跨企業(yè)的應(yīng)用集成以及企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用的集成提出了需求。而Web服務(wù)的出現(xiàn)正好為這些應(yīng)用的集成提供了一個很好的解決方案，使企業(yè)內(nèi)和企業(yè)之間應(yīng)用的集成成為可能，而且使應(yīng)用的集成更加快捷和方便。因此，Web服務(wù)在企業(yè)的電子商務(wù)系統(tǒng)中得到了廣泛的運(yùn)用。

單個Web服務(wù)通常只提供惟一的調(diào)用函數(shù)完成單一的功能，Web服務(wù)組合能夠利用Internet上分布的易于執(zhí)行的輕量級服務(wù)創(chuàng)建功能豐富易于用戶定制的復(fù)雜服務(wù)， 將松散耦合的相關(guān)Web服務(wù)有機(jī)組織成更為可用的系統(tǒng)。

二、Web服務(wù)技術(shù)

Web服務(wù)組合問題涉及領(lǐng)域包括：Web服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，流程管理領(lǐng)域和人工智能領(lǐng)域。

1.Web服務(wù)技術(shù)

根據(jù)W3C的定義，Web服務(wù)是由URI標(biāo)識的軟件應(yīng)用程序，通過XML構(gòu)件進(jìn)行定義、描述和發(fā)現(xiàn)其接口和綁定。Web服務(wù)支持因特網(wǎng)的協(xié)議并能夠與其他基于XML消息的應(yīng)用程序直接交互。Web服務(wù)技術(shù)允許不同軟件語言開發(fā)、分布在Internet不同地域的應(yīng)用進(jìn)行有效的發(fā)現(xiàn)和通訊，基于Web服務(wù)的應(yīng)用程序集成在協(xié)議棧中較高層發(fā)生，注重服務(wù)語義，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)的松散耦合集成。Web服務(wù)提供了一致化編程模型和一整套Internet規(guī)范，主要包括XML，基于XML的Web服務(wù)描述語言WSDL，由技術(shù)和商業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者共同開發(fā)的統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)與集成協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)UDDI，用于描述服務(wù)合成過程的控制流和信息流的流描述語言BPEL4WS等。便于企業(yè)利用現(xiàn)有語言、平臺和已有的應(yīng)用程序，以增量方式集成和應(yīng)用Web服務(wù)。Web服務(wù)提供了一種支持電子商務(wù)的革命性的方式，最重要的價(jià)值在于以統(tǒng)一的語言完成所有的部件之間的溝通，從而達(dá)到整體效率的提高，促進(jìn)了新型電子商務(wù)應(yīng)用以及動態(tài)服務(wù)集成的迅速發(fā)展，激發(fā)了第三方增值服務(wù)市場的出現(xiàn)。

雖然在基礎(chǔ)層面上Web服務(wù)是一種非常好的集成工具，但在工作流和業(yè)務(wù)過程自動化方面仍然不夠完善。要實(shí)現(xiàn)基于Web的服務(wù)的應(yīng)用集成系統(tǒng)需要一系列構(gòu)件、應(yīng)用之間互相協(xié)作，只有根據(jù)業(yè)務(wù)需求制定動態(tài)的業(yè)務(wù)流程才能解決具體、多變的商務(wù)問題。同時(shí)，服務(wù)的動態(tài)組合，服務(wù)質(zhì)量的評價(jià)等問題還值得進(jìn)一步深入研究。

2.語義Web服務(wù)研究

標(biāo)準(zhǔn)的Web服務(wù)缺乏必要的語義信息，導(dǎo)致Web服務(wù)功能得不到準(zhǔn)確的描述，無法消除服務(wù)語義的模糊、理解的歧義性等問題，并影響了Web服務(wù)的自動發(fā)現(xiàn)、匹配和組裝。語義Web服務(wù)將語義Web概念和Web服務(wù)研究相結(jié)合， 利用語義本體對Web服務(wù)建模，在語義層面對服務(wù)接口、服務(wù)消息、服務(wù)結(jié)構(gòu)、服務(wù)交互等進(jìn)行描述，結(jié)合語義推理技術(shù)支持Web服務(wù)自動發(fā)現(xiàn)、組裝、調(diào)用和監(jiān)控等關(guān)鍵過程。語義Web服務(wù)具影響力的代表性工作包括：

(1）OWL-S (Web Ontology Language for Services)：前身為DAML-S，基于可判定的描述邏輯，將Web服務(wù)的本體分成三個上層本體，目前在語義Web服務(wù)領(lǐng)域最具影響力；

(2）WSMO/WSML(Web Service Modeling Ontology)：基于框架邏輯，從四個方面描述語義Web服務(wù):Ontology， Web Service， Goal和Mediator；

(3）SWSO/SWSL(Semantic Web ServiceOntology)：基于一階邏輯，充分吸收了OWL-S和WSMO/WSML的優(yōu)點(diǎn)；

(4）WSDL-S：獨(dú)立于語義表達(dá)語言，允許開發(fā)人員選擇本體語言，如OWL或者UML。與其他工作相比，WSDL-S基于標(biāo)準(zhǔn)WSDL擴(kuò)展，與已有的工具平臺有更好的適應(yīng)性。

三、Web服務(wù)組合

1.Web服務(wù)組合關(guān)鍵問題

服務(wù)組合作為一個滿足業(yè)務(wù)需求的流程規(guī)劃，涉及到基本服務(wù)和復(fù)合構(gòu)件服務(wù)的協(xié)同，Web服務(wù)組合需要解決以下幾個主要問題:

(1)采用怎樣的Web服務(wù)組合模型作為組合研究的框架基礎(chǔ);

(2)在可替換的服務(wù)中如何根據(jù)QoS要求進(jìn)行質(zhì)量驅(qū)動的服務(wù)選擇;

(3)建立怎樣的代價(jià)模型以評估Web服務(wù)組合的代價(jià);

(4)怎樣定義各個組成部分之間的關(guān)系;

(5)如何在多個層面上提供更為精確和通用的語義信息的支持;

(6)怎樣驗(yàn)證和測試組合Web服務(wù);

(7)如何對QoS或其他行為進(jìn)行監(jiān)控，保證在滿足需要的同時(shí)，能夠高效的利用資源。從軟件工程的角度看，以上問題涉及服務(wù)組合的設(shè)計(jì)、開發(fā)、運(yùn)行和管理等的軟件生命周期。從相關(guān)技術(shù)看，涉及了對形式化方法、語義學(xué)和運(yùn)籌規(guī)劃等領(lǐng)域知識，使其成為一個跨學(xué)科的研究領(lǐng)域。

2.Web服務(wù)組合方法

圍繞服務(wù)組合問題，已經(jīng)有大量的研究者進(jìn)行了相當(dāng)廣泛和深入的研究。當(dāng)前解決服務(wù)組合的問題主要有基于工作流(workflow)的方法、基于AI Planning的方法和基于軟件工程的方法。

(1)基于AI Planning方法：主要有基于邏輯程序設(shè)計(jì)語言Golog方法、基于適合過程模型的分層任務(wù)網(wǎng)絡(luò)SHOP2方法和使用基于規(guī)則的專家系統(tǒng)構(gòu)建復(fù)合服務(wù)的開發(fā)工具SWORD方法。目前，利用AI規(guī)劃技術(shù)求解語義Web服務(wù)的自動組合問題不能夠?qū)M合服務(wù)中各種動態(tài)關(guān)系，特別是并發(fā)關(guān)系進(jìn)行刻畫；

(2)基于工作流方法：主要包括基于Web服務(wù)業(yè)務(wù)流程執(zhí)行語言BPEL4WS/BPEL方法、基于業(yè)務(wù)流程建模語言BPML方法和基于Web服務(wù)編排定義語言WS-CDL方法?；诠ぷ髁飨嚓P(guān)方法往往需要大量人工操作去事先定義該商業(yè)進(jìn)程，不是真正意義上動態(tài)的自動的服務(wù)組合；

(3)基于軟件工程的方法，主要方法為借鑒軟件工程中的原則的Web構(gòu)件組合方法。

3.Web服務(wù)質(zhì)量屬性

為保證服務(wù)組合的性能和質(zhì)量，必須基于服務(wù)質(zhì)量(QOS)描述Web服務(wù)。質(zhì)量屬性之間具有高度內(nèi)連性，需要從系統(tǒng)論的角度深入分析移動環(huán)境下Web服務(wù)質(zhì)量屬性特點(diǎn)及矛盾協(xié)調(diào)。服務(wù)質(zhì)量屬性可以分為客觀的和主觀的服務(wù)質(zhì)量屬性。主觀服務(wù)質(zhì)量屬性主要是用戶對服務(wù)質(zhì)量的全面感覺，用戶關(guān)于服務(wù)是否滿意的觀點(diǎn)，由于用戶感知的質(zhì)量經(jīng)常是被表達(dá)，非技術(shù)性的，很難客觀評價(jià)。在客觀服務(wù)質(zhì)量屬性評價(jià)中，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)受到交互目標(biāo)的影響，理想的服務(wù)質(zhì)量屬性評價(jià)應(yīng)根據(jù)任務(wù)執(zhí)行而不同。

四、小結(jié)

綜上所述，服務(wù)組合的基礎(chǔ)是Web服務(wù)的形式化描述，Web服務(wù)組合是Web服務(wù)研究領(lǐng)域中的一個重要的研究分支，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。利用與平臺無關(guān)的Web服務(wù)應(yīng)用能夠?qū)⑸虡I(yè)智能功能整合到企業(yè)應(yīng)用程序當(dāng)中，在海量的組合方案中，快速靈活地為用戶選擇出滿足用戶QoS需求的服務(wù)組合方案，為決策提供必要的商務(wù)智能信息服務(wù)，輔助達(dá)到更高層次的決策支持。

參考文獻(xiàn):

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