基于有狀態(tài)Web服務(wù)的體檢人數(shù)控制中間件研究與實(shí)現(xiàn)

鐘鋒

摘 要： WSRF和WSN的Web服務(wù)規(guī)范，給解決有狀態(tài)的Web服務(wù)問題提供了新的方法。介紹了體檢人數(shù)控制中間件的背景及需求，然后基于有狀態(tài)的Web服務(wù)設(shè)計(jì)了體檢人數(shù)控制中間件SOA框架，并對(duì)其有狀態(tài)的資源封裝方法和狀態(tài)資源改變時(shí)的消息通知機(jī)制等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的闡述，最后通過Globus Toolkit 4.0實(shí)現(xiàn)了中間件，在體檢預(yù)約平臺(tái)上取得了良好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞： Web服務(wù)資源框架； Web服務(wù)通知； 體檢； 中間件

中圖分類號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2017）04-25-04

Abstract： The framework of WSRF（Web Services Resource Framework）and WSN（Web Services Notification）provides the Web service with the stateful resource. In this paper， the physical examination control middleware is presented and the stateful Web service is introduced to the middleware framework. The stateful resource encapsulation method and the notification mechanism are subscribed. The middleware is implemented by GT4 （Globus Toolkit 4.0）， and the application in the physical examination system shows that the middleware is applicable.

Key words： WSRF； Web Services Notification； physical examination； middlewar

0 引言

基于HTTP的傳統(tǒng)Web服務(wù)是不包含服務(wù)本身的狀態(tài)信息。Web服務(wù)的客戶端根據(jù)WSDL描述，一次性調(diào)用Web服務(wù)讓其執(zhí)行并得到返回結(jié)果，完成Web服務(wù)執(zhí)行的過程。但在實(shí)際的業(yè)務(wù)流程中，例如體檢預(yù)約平臺(tái)中的人數(shù)控制服務(wù)，都是需要有狀態(tài)信息的Web服務(wù)。業(yè)務(wù)上對(duì)有狀態(tài)服務(wù)的需求，對(duì)傳統(tǒng)Web程序的復(fù)雜性和穩(wěn)定性都提出的挑戰(zhàn)。網(wǎng)格和Web服務(wù)的結(jié)合，WSRF和WSN的Web服務(wù)規(guī)范，給解決有狀態(tài)的Web服務(wù)的問題提供了新方法。

本文主要介紹體檢人數(shù)控制中間件的背景和需求；介紹基于有狀態(tài)資源服務(wù)的中間件框架；給出中間件框架中有狀態(tài)資源封裝和消息通知機(jī)制的實(shí)現(xiàn)；闡述了利用GT4對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵部分的實(shí)現(xiàn)；最后總結(jié)并作出展望。

1 體檢人數(shù)控制中間件

體檢預(yù)約平臺(tái)主要為各大體檢中心提供平臺(tái)入駐、線上預(yù)約和個(gè)性化體檢功能，幫助體檢中心從傳統(tǒng)的體檢走向互聯(lián)網(wǎng)體檢。

體檢預(yù)約平臺(tái)為體檢中心實(shí)現(xiàn)一個(gè)非常重要的功能就是人數(shù)控制。傳統(tǒng)的體檢中心都是體檢人到現(xiàn)場(chǎng)才會(huì)登記體檢，無法預(yù)測(cè)和控制今天會(huì)來多少客戶體檢，很容易造成體檢中心資源浪費(fèi)或超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。通過體檢平臺(tái)預(yù)約則可以讓體檢中心自己實(shí)現(xiàn)名額的限制，名額用完了用戶便無法進(jìn)行在線下單預(yù)約體檢，有效提高了體檢中心資源的利用率。此外，體檢預(yù)約平臺(tái)還會(huì)為第三方健康管理中心提供體檢中心剩余名額信息，有效拓展了傳統(tǒng)體檢中心檢前運(yùn)營(yíng)的能力。

體檢預(yù)約平臺(tái)基于SOA架構(gòu)，主要通過Web Service實(shí)現(xiàn)，而體檢人數(shù)控制中間件是體檢預(yù)約平臺(tái)對(duì)體檢中心人數(shù)控制的一個(gè)核心中間件。要求其既能夠很好的控制體檢中心的體檢名額，又能夠同步為第三方健康管理中心提供名額信息。

2 體檢人數(shù)控制中間件架構(gòu)

基于體檢預(yù)約平臺(tái)現(xiàn)有體系架構(gòu)和對(duì)人數(shù)控制中間件的需求，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于SOA的有狀態(tài)的Web服務(wù)框架。主要有三層構(gòu)成：最底層的體檢中心名額資源層、中間狀態(tài)服務(wù)管理層和頂層的人數(shù)控制門戶API及短信訂閱功能。

2.1 有狀態(tài)資源層

傳統(tǒng)的Web服務(wù)是無狀態(tài)信息的。在有狀態(tài)服務(wù)的管理中，我們將“狀態(tài)”本身也看成是實(shí)體，也就是資源的一種，而Web服務(wù)則可以對(duì)應(yīng)多種狀態(tài)的資源。當(dāng)每次調(diào)用Web服務(wù)的時(shí)候，就可以找到特定狀態(tài)的資源，從而對(duì)其保存的狀態(tài)信息進(jìn)行操作。資源可以有不同的狀態(tài)信息，而一個(gè)Web服務(wù)可以對(duì)應(yīng)多個(gè)資源。把狀態(tài)作為有狀態(tài)資源來建模并且通過一個(gè)隱含的資源模式使Web服務(wù)之間的關(guān)系規(guī)范化。

2.2 服務(wù)管理層

服務(wù)管理層有三部分構(gòu)成：Web服務(wù)資源框架（WS-ResourceFramework，WSRF）、Web服務(wù)消息通知（WS-Notification，WSN）和Web服務(wù)分布式管理（WS-DistributedManagement ）[1]。

WSRF定義了使用Web服務(wù)來訪問有狀態(tài)資源的一系列規(guī)范。它包括：Web服務(wù)資源特性（WS-ResourceProperties）、Web服務(wù)資源生命周期（WS-ResourceLifetime）、Web服務(wù)基本故障（WS-

BaseFaults）和Web服務(wù)服務(wù)組（WS-ServiceGroup）規(guī)范。這些新規(guī)范的目的是雖然Web服務(wù)實(shí)現(xiàn)在它們交互的過程中并不維護(hù)狀態(tài)信息，但是它們的交互必須經(jīng)常性地為狀態(tài)操作考慮。也就是說，數(shù)據(jù)的值通過Web服務(wù)交互得以持久化，并且作為Web服務(wù)交互的結(jié)果而保存[3]。

WSN制定了在Web服務(wù)環(huán)境中創(chuàng)建事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)流程。它包括了：Web服務(wù)基本通知（WS-BaseNotification），解決了有狀態(tài)資源服務(wù)通知的基本功能，可以實(shí)現(xiàn)通知和訂閱且講他們?nèi)诤系搅艘黄?；Web服務(wù)通知主題（WS-Topics），規(guī)范了用戶訂閱通知的主題的定義；Web服務(wù)經(jīng)紀(jì)人通知（WS-BrokeredNotification），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不能管理訂閱的實(shí)體通過一個(gè)單獨(dú)的NotificationBroker來發(fā)布這些消息。

WSDM實(shí)現(xiàn)了定義了如何表示和訪問作為 Web 服務(wù)的資源的可管理性接口，讓W(xué)eb 服務(wù)作為平臺(tái)來提供基本的分布式運(yùn)算功能性、互操作性，松耦合以及獨(dú)立實(shí)現(xiàn)能力[2]。

2.3 人數(shù)控制API和短信訂閱

人數(shù)控制中間件最上層提供2種服務(wù)，一種是短信訂閱，通過短信訂閱的方式，平臺(tái)可以通過中間件實(shí)時(shí)向用戶推送體檢中心剩余名額信息；第二種是通過程序API，也是通過訂閱的方式，讓第三方平臺(tái)程序能夠隨時(shí)掌握訂閱的體檢中心剩余名額信息。

3 有狀態(tài)的資源服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 有狀態(tài)的人數(shù)控制資源封裝

在人數(shù)控制中間件中，有狀態(tài)的體檢資源包括體檢中心id、體檢中心名稱、項(xiàng)目類別、項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目介紹、項(xiàng)目?jī)r(jià)格、剩余名額等資源屬性。這些屬性訂單值定義了資源的狀態(tài)，更改了屬性的值變更改了資源狀態(tài)，通過這些屬性來反應(yīng)出當(dāng)前某體檢中心某項(xiàng)目剩余名額的資源狀態(tài)。

在系統(tǒng)中，我們可以把有狀態(tài)的資源表示成一個(gè)由其屬性構(gòu)成的XML文檔，該文檔稱為資源屬性文檔，體檢中心項(xiàng)目剩余名額的資源文檔如圖2所示。有狀態(tài)的資源在WSRF機(jī)制中通過WS-Addressing來實(shí)現(xiàn)。WS-Addressing提供了一種方式來指定資源位置的信息，而不只是一個(gè)統(tǒng)一的資源標(biāo)識(shí)符。WS-Addressing引入了端點(diǎn)引用（EndpoingReference）的概念，端點(diǎn)引用包含了地址組件和引用屬性組件兩個(gè)部分，地址組件說明了Web服務(wù)的位置，而引用屬性組件則包含了有狀態(tài)的資源標(biāo)識(shí)符。包含了有狀態(tài)的資源標(biāo)識(shí)符的端點(diǎn)引用是有資格的端點(diǎn)引用。

在系統(tǒng)中，我們通過工廠模式來實(shí)現(xiàn)有創(chuàng)建的資源。當(dāng)客戶端想要?jiǎng)?chuàng)建有狀態(tài)的資源時(shí)，通過工廠服務(wù)（Factory Service）來創(chuàng)建有狀態(tài)的資源。資源在創(chuàng)建的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生各自單獨(dú)的標(biāo)識(shí)符，并通過工廠服務(wù)返回包含了資源標(biāo)識(shí)符的端點(diǎn)引用。

當(dāng)客服端要訪問某個(gè)有狀態(tài)的資源實(shí)例的時(shí)候，他所發(fā)送的資源請(qǐng)求在SOAP的信息投中必須必須包含這個(gè)有裝改的資源標(biāo)識(shí)符。被訪問的Web服務(wù)從SOAP中解析有狀態(tài)的資源標(biāo)識(shí)符，通過標(biāo)志符號(hào)來找到狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)有狀態(tài)資源的訪問。

對(duì)有狀態(tài)資源生命周期的管理，可以通過立刻銷毀和預(yù)定銷毀兩種方式。

3.2 通知機(jī)制的實(shí)現(xiàn)

通過WSRF機(jī)制來實(shí)現(xiàn)前端對(duì)有狀態(tài)資源的訪問并修改其屬性，通過WSN機(jī)制來實(shí)現(xiàn)讓客戶端隨時(shí)收到有狀態(tài)資源屬性狀態(tài)改變的通知[4]。

在通知機(jī)制的選擇上，本系統(tǒng)采用了發(fā)布/訂閱消息交換模式。發(fā)布/訂閱模式是在松耦合系統(tǒng)中采用一種消息通信方法。在該模式中，生產(chǎn)者實(shí)體負(fù)責(zé)發(fā)布信息給消費(fèi)者實(shí)體，消費(fèi)者實(shí)體對(duì)于這些信息指定自己的訂閱。當(dāng)生產(chǎn)者實(shí)體發(fā)生該主題的任何變化、事件和情況時(shí)，消費(fèi)者實(shí)體都希望能夠得到通知。發(fā)布/訂閱模式為服務(wù)生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間建立了惟一的關(guān)聯(lián)關(guān)系，他們之間的消息交換是以動(dòng)態(tài)通知的形式完成的。

對(duì)于本系統(tǒng)，首先用戶將通過主題來訂閱其感興趣的資源，并將訂閱的信息發(fā)送給消息生產(chǎn)者，消息生產(chǎn)者在收到消息后會(huì)根據(jù)主題來解析訂閱信息，并修改有狀態(tài)資源的訂閱屬性，會(huì)返回一個(gè)信息說明是否訂閱成功。消息生產(chǎn)者是維護(hù)有狀態(tài)資源的狀態(tài)服務(wù)，當(dāng)資源的屬性更新時(shí)，消息生產(chǎn)者根據(jù)訂閱信息將時(shí)間通知給訂閱者。為了使用戶能夠更改和刪除訂閱信息，訂閱信息的處理還包括了訂閱信息的更改和退訂功能。更改和退訂的功能同樣也是通過生產(chǎn)者概念有狀態(tài)資源的訂閱屬性來實(shí)現(xiàn)完成。

4 中間件關(guān)鍵部分實(shí)現(xiàn)

4.1 GT4環(huán)境準(zhǔn)備

本系統(tǒng)采用J2EE開發(fā)環(huán)境。使用Globus Toolkit（GT） WS Core開發(fā)Web服務(wù)。Globus是工程計(jì)算領(lǐng)域廣泛接受的網(wǎng)格技術(shù)解決方案。支持網(wǎng)格和網(wǎng)格應(yīng)用的軟件庫。該工具包解決了安全、信息發(fā)現(xiàn)、資源管理、數(shù)據(jù)管理、通信、錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)以及可移植等問題[5]。

Globus Toolkit是一個(gè)兼容WSRF的軟件組件集，開發(fā)人員可以利用它們來構(gòu)建分布式系統(tǒng)。GT4提供了OGSA所需要的很多服務(wù)。由于Globus Alliance在網(wǎng)格和分布式領(lǐng)域方而有豐富經(jīng)驗(yàn)，所以這個(gè)工具包被廣泛使用。Globus Toolkit 4.0對(duì)一組Web服務(wù)進(jìn)行打包，這些服務(wù)提供了一個(gè)面向服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施。GT4最大的改進(jìn)在于對(duì)WSRF和WSN規(guī)范的實(shí)現(xiàn)，從而可以對(duì)建立有狀態(tài)資源訪問的Web服務(wù)時(shí)，以通用的標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)。

4.2 關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)

在有狀態(tài)資源服務(wù)的實(shí)現(xiàn)中，資源的創(chuàng)建和獲取是通過Resource Home來實(shí)現(xiàn)。資源由Resource Home負(fù)責(zé)管理。服務(wù)通過Resource Home創(chuàng)建資源實(shí)例。資源創(chuàng)建后，會(huì)返回資源的標(biāo)識(shí)；客戶端對(duì)某個(gè)特定的資源進(jìn)行操作也是通過Resource Home來獲取的。

通過Resource Home創(chuàng)建資源方法的實(shí)現(xiàn)如下：

5 總結(jié)與展望

Web服務(wù)是構(gòu)建面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)的最佳實(shí)踐，然而Web服務(wù)也有其自身存在的缺點(diǎn)。WSRF通過引入有狀態(tài)資源來解決Web服務(wù)不能在多次調(diào)用之間維護(hù)狀態(tài)的問題；WSN規(guī)范則制定了Web服務(wù)環(huán)境中創(chuàng)建通知服務(wù)的流程。本文在體檢預(yù)約平臺(tái)人數(shù)控制中間件的設(shè)計(jì)與開發(fā)中，對(duì)人數(shù)控制的Web服務(wù)采用了WSRF來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)資源的封裝和WSN的消息通知和訂閱機(jī)制，有效的解決了Web服務(wù)人數(shù)資源狀態(tài)的問題，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 賈雄.數(shù)值天氣預(yù)報(bào)云計(jì)算環(huán)境關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D].國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011.

[2] 劉海，張衛(wèi)民，張矚喜，賈雄，廖蔚.滿足原子事務(wù)與 QoS端對(duì)端約束的服務(wù)優(yōu)化選擇方法[J].通信學(xué) 報(bào)，2011.

[3] WSRF[EB/OL].http：//www.cs.virginia.edu/～gsw2c/wsrf.net.html

[4] 張連榮.有狀態(tài)通知服務(wù)在民航綜合信息平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.

[5] GSBT. Globus Service Build Tools [EB/OL] http：//gsbt.sourceforge.net/content/view/14/31/