基于SOA的服務(wù)庫(kù)研究與設(shè)計(jì)

蔡志峰 方偉堅(jiān) 徐軍

【摘要】通過(guò)服務(wù)庫(kù)的建設(shè)，可以將分散在各個(gè)創(chuàng)新主體的普遍通用的服務(wù)進(jìn)行整合和組織，按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，形成邏輯上集中、物理上分散，可統(tǒng)一管理和服務(wù)的服務(wù)目錄，為使用者提供統(tǒng)一的通用服務(wù)發(fā)現(xiàn)和定位服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)主體間信息資源共享交換和信息服務(wù)、協(xié)同辦公。

【關(guān)鍵詞】SOA；服務(wù)庫(kù)；體系架構(gòu)

引言

首先，需要對(duì)各個(gè)第三方主體現(xiàn)有的服務(wù)進(jìn)行整理和分類，依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際開放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，研究、分析、研發(fā)形成服務(wù)庫(kù)，基于SOA為服務(wù)提供者提供注冊(cè)服務(wù)、服務(wù)消費(fèi)者發(fā)現(xiàn)和調(diào)用服務(wù)，并形成一套合理、實(shí)用的管理機(jī)制，為服務(wù)庫(kù)的長(zhǎng)效運(yùn)行提供支撐。這里旨在研究并提出標(biāo)準(zhǔn)性、指導(dǎo)性模型，為創(chuàng)新領(lǐng)域的服務(wù)庫(kù)建設(shè)提供重要指導(dǎo)，最終為各主體的資源共享和協(xié)同提供支持。

1.基于SOA的資源集成方法

綜合不同的角度、不同的著眼點(diǎn)，從總體上和本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，我們將SOA（service-oriented architecture）定義如下：面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元封裝為服務(wù)，通過(guò)服務(wù)之間定義良好的接口和契約將這些服務(wù)聯(lián)系起來(lái)，接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言，使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以用一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。

SOA也是一種設(shè)計(jì)方式，它指導(dǎo)業(yè)務(wù)服務(wù)在其生命周期（從構(gòu)思開始，直至停止使用）中包括創(chuàng)建和使用的各個(gè)方面，同時(shí)也定義和提供了一種具有以下特征的IT基礎(chǔ)設(shè)施：允許不同的應(yīng)用相互交換數(shù)據(jù)和參與業(yè)務(wù)流程，無(wú)論它們各自背后使用的是何種操作系統(tǒng)或采用了何種編程語(yǔ)言。

在SOA架構(gòu)中，服務(wù)是最核心的抽象手段，業(yè)務(wù)被劃分為一系列粗粒度的服務(wù)和流程。服務(wù)相對(duì)獨(dú)立、自包含、自描述、模塊化、可重用，由一個(gè)或者多個(gè)分布的系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)，而流程由服務(wù)組裝而來(lái)。一個(gè)服務(wù)定義了一個(gè)與業(yè)務(wù)功能或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相關(guān)的接口，以及約束這個(gè)接口的契約，如服務(wù)質(zhì)量要求、業(yè)務(wù)規(guī)則、安全性要求等。接口和契約采用中立、基于標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行定義，它獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。

SOA的基本體系架構(gòu)由以下四部分組成

（1）服務(wù)提供者（Service Provider）

服務(wù)提供者是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以訪問(wèn)的軟件實(shí)體，它執(zhí)行和接收來(lái)自服務(wù)使用者的請(qǐng)求。它的服務(wù)和接口契約發(fā)布到服務(wù)注冊(cè)中心，服務(wù)使用者從而可以發(fā)現(xiàn)和訪問(wèn)該服務(wù)。

（2）注冊(cè)機(jī)制（Register）

是一個(gè)包含可用服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)可尋址的目錄，它是實(shí)體，接收并存儲(chǔ)服務(wù)契約，供服務(wù)消費(fèi)者定位服務(wù)之用，它提供已發(fā)布服務(wù)提供的查詢和服務(wù)數(shù)據(jù)管理功能。

（3）服務(wù)消費(fèi)者（Service Consumer）

服務(wù)消費(fèi)者可以是一個(gè)請(qǐng)求服務(wù)的應(yīng)用、服務(wù)或者其它類型的軟件模塊，它從注冊(cè)機(jī)制中定位其需要的服務(wù)，然后通過(guò)傳輸機(jī)制來(lái)綁定該服務(wù)，再通過(guò)傳遞契約規(guī)定格式的請(qǐng)求來(lái)執(zhí)行服務(wù)功能。

（4）服務(wù)契約（Contract）

服務(wù)契約是服務(wù)提供者和服務(wù)消費(fèi)者之間交互方式的規(guī)范，指明了服務(wù)請(qǐng)求和響應(yīng)的格式。

2.SOA應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)

SOA從根本上來(lái)說(shuō)是一種軟件架構(gòu)的思想和方法論，是一些抽象的概念。企業(yè)實(shí)施SOA，必須有一個(gè)具有普遍適用性的應(yīng)用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。

SOA應(yīng)用系統(tǒng)框架大體上可以分為七個(gè)部分：系統(tǒng)軟件層（Operational System），企業(yè)組件層（Enterprise Components），服務(wù)層（Services），業(yè)務(wù)流程編排（Business Process Choreography），展現(xiàn)層（Presentation），集成（Integration Architecture），基礎(chǔ)架構(gòu)（QoS，Security，Management&Monitoring）。

3.服務(wù)庫(kù)總體框架

服務(wù)庫(kù)是以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為前導(dǎo)、服務(wù)資源與可重用構(gòu)件資源為基礎(chǔ)、服務(wù)管理平臺(tái)為支撐、服務(wù)庫(kù)注冊(cè)中心及服務(wù)目錄為核心、服務(wù)門戶為展現(xiàn)、管理機(jī)制為保障的基礎(chǔ)性平臺(tái)，為此設(shè)計(jì)出服務(wù)庫(kù)總體框架，如圖3所示。

（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

包括傳輸層、消息機(jī)制、編程模型、服務(wù)發(fā)現(xiàn)和描述、可靠性、事務(wù)處理安全和管理等多方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

（2）服務(wù)目錄

服務(wù)目錄是將服務(wù)按照某種服務(wù)分類法進(jìn)行分類，并進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)識(shí)，按照元數(shù)據(jù)方式進(jìn)行描述，并梳理形成服務(wù)目錄。

（3）服務(wù)庫(kù)注冊(cè)中心

用于注冊(cè)、查詢、發(fā)現(xiàn)服務(wù)和版本化服務(wù)描述信息的中心，提供對(duì)服務(wù)的分類管理能力，能夠利用分類能力實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)的搜索。應(yīng)具有很高的可用性，并且是多處備份的。通過(guò)服務(wù)庫(kù)注冊(cè)中心，可以服務(wù)資源進(jìn)行整合和分類管理。服務(wù)資源包括可重用的構(gòu)件、本地服務(wù)以及服務(wù)提供商提供的注冊(cè)服務(wù)資源。

（4）服務(wù)管理平臺(tái)

服務(wù)管理平臺(tái)由服務(wù)管理支撐和服務(wù)管理應(yīng)用組成，其中服務(wù)管理支撐為服務(wù)管理平臺(tái)對(duì)服務(wù)進(jìn)行綜合管理的基礎(chǔ)支撐服務(wù)。服務(wù)管理應(yīng)用則面向各類用戶提供服務(wù)注冊(cè)、訪問(wèn)、質(zhì)量管理、節(jié)點(diǎn)管理、運(yùn)行管理等應(yīng)用。通過(guò)服務(wù)管理可以幫助用戶了解服務(wù)部署、運(yùn)行情況，包括生命周期管理服務(wù)管理、監(jiān)控、檢查、分析、服務(wù)等級(jí)協(xié)議與策略。通過(guò)服務(wù)管理，能夠靈活的加入運(yùn)行時(shí)控制，如消息處理、生命周期管理訪問(wèn)控制和日志審計(jì)等。通過(guò)管理控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)實(shí)施進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行管理、日志管理和性能監(jiān)控等功能，通過(guò)友好的用戶界面，對(duì)服務(wù)進(jìn)行管理，減輕管理人員的管理難度，提高服務(wù)管理質(zhì)量和準(zhǔn)確性。

（5）服務(wù)門戶

建立統(tǒng)一的服務(wù)門戶，針對(duì)不同用戶提供不同的服務(wù)，用戶可以根據(jù)自己的需要定制自己的操作界面。服務(wù)門戶提供服務(wù)注冊(cè)、訪問(wèn)、管理、使用等功能。

（6）管理機(jī)制

實(shí)現(xiàn)服務(wù)管理者、服務(wù)提供者、服務(wù)消費(fèi)者在管理制度的管理下，通過(guò)登記、注銷、結(jié)算等管理活動(dòng)，對(duì)服務(wù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)、管理和使用。

（7）應(yīng)用模式

從服務(wù)庫(kù)的使用用戶、建設(shè)方、建設(shè)目的等幾個(gè)方面對(duì)于服務(wù)庫(kù)的建設(shè)、應(yīng)用和運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行了定義，并對(duì)不同的模式進(jìn)行的比較和分析。

4.服務(wù)管理平臺(tái)

SOA是一種松散的體系架構(gòu)，按照這種架構(gòu)開發(fā)的系統(tǒng)的基本組成元素是服務(wù)，各個(gè)服務(wù)分布于不同的計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，各計(jì)算節(jié)點(diǎn)可能屬于不同的組織、部門，并處于不同的物理位置。此外，從業(yè)務(wù)方面，需要管理服務(wù)執(zhí)行的選擇狀態(tài)及進(jìn)度等問(wèn)題。因此，在基于SOA的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，有必要在運(yùn)行時(shí)對(duì)服務(wù)進(jìn)行管理。同時(shí)，由于基于SOA的系統(tǒng)分布式、松耦合的特性，對(duì)管理服務(wù)最合適的方式就是采用SOA的方式。即將有關(guān)管理服務(wù)的功能封裝為服務(wù)，通過(guò)服務(wù)接口向外提供。管理者通過(guò)調(diào)用管理服務(wù)的接口實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)的管理。服務(wù)庫(kù)管理平臺(tái)由基礎(chǔ)服務(wù)支撐和服務(wù)管理應(yīng)用組成，主要提供以下作用：

為服務(wù)提供者提供公開和宣傳服務(wù)產(chǎn)品的渠道。

允許服務(wù)消費(fèi)者查找、訪問(wèn)和調(diào)用符合所定義的條件的服務(wù)。

為服務(wù)管理者提供服務(wù)管理、監(jiān)控、最優(yōu)調(diào)度等管理服務(wù)。

本文提出的服務(wù)流程是基于三個(gè)角色之間的相互作用，主要包括以下角色：

服務(wù)提供者：從企業(yè)的角度來(lái)看它是提供服務(wù)的實(shí)體，從整個(gè)體系的角度來(lái)看，它是容納服務(wù)的平臺(tái)。

服務(wù)請(qǐng)求者：從企業(yè)的角度來(lái)看它是一個(gè)尋求一定服務(wù)功能的請(qǐng)求者從整個(gè)體系的角度來(lái)看它也是一個(gè)尋找和調(diào)用服務(wù)的應(yīng)用程序。服務(wù)請(qǐng)求者可以是瀏覽器（由人操作），也可以是沒(méi)有用戶界面的程序（如另一個(gè)Web服務(wù)應(yīng)用程序）。

服務(wù)注冊(cè)處：它是服務(wù)提供者發(fā)布其服務(wù)描述的地方。服務(wù)請(qǐng)求者從這里發(fā)現(xiàn)服務(wù)并且得到綁定信息（包含在服務(wù)描述之中）。當(dāng)然，服務(wù)請(qǐng)求者也可以從其它的地方得到服務(wù)描述，例如FTP站點(diǎn)、ADS等等。

如果應(yīng)用程序想要服務(wù)，必須要有三個(gè)操作：發(fā)布服務(wù)描述；尋找和發(fā)現(xiàn)服務(wù)描述；使用服務(wù)描述來(lái)邦定和調(diào)用服務(wù)。它們可以單獨(dú)使用，也可以重復(fù)交替使用。

發(fā)布：如果要想一個(gè)服務(wù)能被訪問(wèn)，就必須先發(fā)布有關(guān)它的服務(wù)描述至于它要發(fā)布在什么地方則取決于應(yīng)用程序的要求。

查找：該操作的服務(wù)請(qǐng)求者可以直接得到服務(wù)描述，亦可以從服務(wù)注冊(cè)處查詢所需的服務(wù)。服務(wù)請(qǐng)求者使用查找操作主要在設(shè)計(jì)階段和運(yùn)行過(guò)程中，在設(shè)計(jì)階段，使用該操作獲得服務(wù)的接口描述；運(yùn)行時(shí)使用該操作獲得與服務(wù)相關(guān)的綁定和位置信息。

綁定：運(yùn)行時(shí)，服務(wù)請(qǐng)求者利用服務(wù)描述中的有關(guān)綁定的詳細(xì)信息來(lái)定位、連接和調(diào)用一個(gè)Web服務(wù)。

圖4 服務(wù)的交互模型

服務(wù)的發(fā)布和訪問(wèn)過(guò)程如下：首先，服務(wù)通過(guò)WSDL描述，被服務(wù)提供者發(fā)布到Web上，發(fā)布的過(guò)程包括向服務(wù)注冊(cè)處注冊(cè)服務(wù)或取消注冊(cè)；服務(wù)請(qǐng)求者可基于UDDI的Web服務(wù)注冊(cè)中心的原型實(shí)現(xiàn)以描述所需要的服務(wù)，要求服務(wù)注冊(cè)處進(jìn)行查找，后者則返回匹配的結(jié)果；在返回查找結(jié)果后，服務(wù)請(qǐng)求者使用這些結(jié)果綁定到一個(gè)實(shí)際的服務(wù)上，來(lái)完成Web服務(wù)的調(diào)用。

5.結(jié)束語(yǔ)

以上幾層構(gòu)成了Web服務(wù)的基本協(xié)議框架。但是，一個(gè)獨(dú)立的Web服務(wù)只能完成單一的工作，而實(shí)際的商務(wù)活動(dòng)并非由單一的操作能實(shí)現(xiàn)，它需要由一系列操作來(lái)協(xié)同完成。因此，我們需要將多個(gè)Web服務(wù)集成在一起，相互協(xié)調(diào)工作，形成商務(wù)工作流（WorkFlow）。這樣就提出了更高層的協(xié)議：Web服務(wù)流語(yǔ)言（WSFL）。其作用是為完成某一商務(wù)活動(dòng)而將多個(gè)Web服務(wù)進(jìn)行集成，從而使各Web服務(wù)協(xié)同工作。這層協(xié)議還處在制定中，我們有理由相信，隨著Web服務(wù)技術(shù)的發(fā)展，WSFL將成為Web服務(wù)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

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項(xiàng)目基金：國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目（課題編號(hào)：2012BAH27F03）；專業(yè)鎮(zhèn)中小微企業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)（項(xiàng)目編號(hào)：2012B040500045）。