Web服務(wù)組合方法

文/黃余 朱秀娟

Web服務(wù)組合方法

文/黃余 朱秀娟

本文通過(guò)對(duì)Web服務(wù)組合的定義介紹，歸納介紹了目前主流的語(yǔ)義Web服務(wù)服務(wù)組合、BPEL的Web服務(wù)組合方法、于Petri網(wǎng)的Web服務(wù)組合方法以及基于Qos的Web服務(wù)組合方法進(jìn)行了介紹四種常用的組合方法。為Web服務(wù)組合研究，提供一個(gè)小小的歸納，明確其研究關(guān)鍵點(diǎn)。

Web服務(wù)組合 方法研究

隨著對(duì)Web服務(wù)的業(yè)務(wù)能力要求的逐漸提高，Web服務(wù)組合理論應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生。基于XML的Web服務(wù)技術(shù)迅速發(fā)展，為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了一種共享數(shù)據(jù)的有效手段。Web服務(wù)的高效執(zhí)行方式，Web服務(wù)與其他成熟技術(shù)的有機(jī)結(jié)合以及Web服務(wù)的組合是解決現(xiàn)實(shí)應(yīng)用問(wèn)題的重要技術(shù)。下面我們將對(duì)目前常用的Web服務(wù)組合方法進(jìn)行分類并其對(duì)流程以及特點(diǎn)介紹，以發(fā)現(xiàn)目前Web組合方法的研究關(guān)鍵點(diǎn)及不足之處。

1 基于BPEL的Web服務(wù)組合方法

BPE是一種基于業(yè)務(wù)執(zhí)行流程，使用XML編寫(xiě)的編程語(yǔ)言，是自動(dòng)化業(yè)務(wù)流程的形式規(guī)約語(yǔ)言，在Web服務(wù)自動(dòng)化業(yè)務(wù)流程中被廣泛應(yīng)用。

主要采用的為業(yè)務(wù)流程進(jìn)行的編制和為業(yè)務(wù)協(xié)作的編排兩種服務(wù)組合方式，這兩個(gè)描述方法都被BPEL所支持，這樣既可編寫(xiě)有可執(zhí)行服務(wù)組合過(guò)程和定義服務(wù)協(xié)議。通過(guò)BPEL流程，用于表述特定業(yè)務(wù)的處理邏輯關(guān)系和算法，以支持面向過(guò)程的Web服務(wù)組合的方法。通過(guò)把現(xiàn)有的服務(wù)進(jìn)行組合，形成一個(gè)新的服務(wù)，服務(wù)就成為了一個(gè)過(guò)程，而參與這個(gè)過(guò)程組合的稱為參與者，消息的交換的行為稱為活動(dòng)，參與者則通過(guò)WSDL進(jìn)行相互活動(dòng)。

2 語(yǔ)義Web服務(wù)服務(wù)組合方法

語(yǔ)義Web服務(wù)是為了計(jì)算機(jī)能過(guò)理解Web服務(wù)采用的一種方法描述的，目的是讓W(xué)eb服務(wù)成為計(jì)算機(jī)能夠理解的實(shí)體，使Web服務(wù)能以開(kāi)放的方式為應(yīng)用程序提供服務(wù)。語(yǔ)義Web服務(wù)是由Web服務(wù)組合和語(yǔ)義Web組合而成，是能被本計(jì)算機(jī)理解和解釋的一種服務(wù)信息。隨著動(dòng)態(tài)Web技術(shù)的普及，基于語(yǔ)義Web服務(wù)將大大增強(qiáng)其交互的處理能力，增強(qiáng)其Web上資源的管理效率。

語(yǔ)義Web服務(wù)將Web服務(wù)技術(shù)與語(yǔ)義Web的思想結(jié)合在一起，把服務(wù)賦予了語(yǔ)義的靈魂，語(yǔ)義為Web服務(wù)的描述加入了足夠的信息，使Web服務(wù)成為能夠被計(jì)算機(jī)實(shí)體。進(jìn)而使Web服務(wù)能過(guò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化，是Web服務(wù)自動(dòng)組合的必要基礎(chǔ)。由于語(yǔ)義Web服務(wù)擁有足夠的語(yǔ)義信息并且它還具備高度可集成和松散耦合的能力，服務(wù)中資源能過(guò)被自動(dòng)的發(fā)現(xiàn)、組合。語(yǔ)義Web服務(wù)可以通過(guò)關(guān)鍵字和內(nèi)容獲得資源，WSMO、OWL-S、SAWSDL等較為成熟的語(yǔ)義Web服務(wù)描述語(yǔ)言做為服務(wù)的本體，自動(dòng)的去調(diào)用、發(fā)現(xiàn)、組合、檢測(cè)服務(wù)。利用語(yǔ)義推理技術(shù)，在語(yǔ)義Web服務(wù)的本體語(yǔ)言提供靜態(tài)只是和Web服務(wù)能力支持下，查找出限定調(diào)下滿足需求的服務(wù)候選集，并將它們組合起來(lái)，形成新的功能更強(qiáng)大的服務(wù)。

3 基于Petri網(wǎng)的Web服務(wù)組合方法

由于Petri網(wǎng)能夠表達(dá)并發(fā)的事件，被認(rèn)為是自動(dòng)化理論的一種，被稱為Petri網(wǎng)是所有流程定義語(yǔ)言之母。Petri網(wǎng)是簡(jiǎn)單的過(guò)程模型，由兩種節(jié)點(diǎn)：庫(kù)所和變遷，有向弧，以及令牌等元素組成的。 庫(kù)所（Place）圓形節(jié)點(diǎn)；變遷（Transition）方形節(jié)點(diǎn)；有向?。–onnection）是庫(kù)所和變遷之間的有向??；令牌（Token）是庫(kù)所中的動(dòng)態(tài)對(duì)象，可以從一個(gè)庫(kù)所移動(dòng)到另一個(gè)庫(kù)所，它們之間的活動(dòng)由一定的規(guī)則加以限制。通過(guò)對(duì)Petri網(wǎng)分析我們發(fā)現(xiàn)與Web服務(wù)組合的圖形非常相似，我們嘗試把一個(gè)Web服務(wù)組合狀態(tài)圖映射為Petri網(wǎng)，進(jìn)而求解。

Web服務(wù)組合使用業(yè)務(wù)過(guò)程語(yǔ)言和編程語(yǔ)言構(gòu)造，跨域工作需通過(guò)工作流模型進(jìn)行，該模型應(yīng)具備成熟性、易用性等特點(diǎn)。我們把Web服務(wù)組合狀態(tài)圖映射為Petri網(wǎng)，一個(gè)變遷由Web服務(wù)操作表示，并且有三個(gè)端口：輸入庫(kù)、所和輸出庫(kù)所、控制庫(kù)所，消息表示為令牌，服務(wù)動(dòng)態(tài)組合時(shí)一個(gè)操作的效應(yīng)/前提就是一個(gè)任務(wù)的效應(yīng)/前提。為Web服務(wù)組合建立一個(gè)直觀的，圖形化的工具的分析模型。

4 基于QoS的Web服務(wù)組合方法

以上三種是比較傳統(tǒng)的Web服務(wù)組合的研究方法，它們間相互交叉。這些方法主要是側(cè)重于Web服務(wù)組標(biāo)準(zhǔn)方面的功能屬性。而對(duì)價(jià)格、可靠性、執(zhí)行時(shí)間等用戶所最關(guān)心的非功能屬性研究QoS存在不足。

非功能的Qos屬性是保障Web服務(wù)，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成功和客戶服務(wù)選擇的重要依據(jù)。因此我們?cè)赪eb服務(wù)組合過(guò)程中我們通常把Qos作為組合選擇的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。然而不同Web服務(wù)確定不同的Qos,如何從眾多的服務(wù)候選集中選擇出客戶需要的Web服務(wù)最優(yōu)解并把它組合起來(lái)，因此我們就需要采用基于Qos選擇相同的服務(wù)。

Qos做為Web服務(wù)組合的一種限制條件，根據(jù)使用者對(duì)Qos做出的限制條件，選擇出適合的服務(wù)組合，產(chǎn)生的服務(wù)組合最終必須滿足使用者的一切Qos限制條件。那么基于Qos的服務(wù)器組合選擇就應(yīng)該對(duì)具有相同功能的Web服務(wù)進(jìn)行組合選擇。通常情況下我們需把基于Qos的服務(wù)器組合問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題，目前比較流行的是多屬性決策問(wèn)題、帶QoS約束的單目標(biāo)組合優(yōu)化問(wèn)題、多選擇背包問(wèn)題、以及整數(shù)、線性規(guī)劃問(wèn)題這五種方式。

基于QOS的Web的服務(wù)選擇其核心就是一個(gè)優(yōu)化組合問(wèn)題，常用的策略方法有以下三種：全局最優(yōu)策略、局部最優(yōu)策略、混合策略。全局最優(yōu)策略關(guān)注于在全部的服務(wù)器組合方案中確定出最優(yōu)的方案，找出全局的最優(yōu)QOS值，這個(gè)方法雖然得到了全局最優(yōu)解，但缺點(diǎn)是算法復(fù)雜、資源浪費(fèi)。局部最優(yōu)致力于對(duì)單個(gè)抽象服務(wù)的組合方案，為每個(gè)抽象服務(wù)選擇出Qos值得最優(yōu)候選服務(wù)方案，再根據(jù)Qos限制的條件將這些Qos值取加權(quán)值，在把這些方案組合起來(lái)，使之成為一個(gè)整體。但由于這些服務(wù)相互間存在著不同的抽象聯(lián)系，實(shí)際上并是是一個(gè)真正的整體，所以該方法得到的解往往是局部最優(yōu)，而不是整體最優(yōu)解。混合組合策略是把全局最優(yōu)策略和全局策略結(jié)合起來(lái)交叉使用。具體方法是，現(xiàn)將每個(gè)抽象服務(wù)的候選策略通過(guò)局部最優(yōu)策略過(guò)濾掉，而后在對(duì)剩余服務(wù)應(yīng)用全局最優(yōu)策略。該方法既然可以得到全局最優(yōu)解，既節(jié)約了時(shí)間，又大大減少了系統(tǒng)資源的使用。因此我們把混合組合策略作為我們QOS的Web的服務(wù)選擇最常用策略。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文從Web服務(wù)組合方法、流程以及特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，發(fā)現(xiàn)服務(wù)的自動(dòng)、高效的組合，就需解決服務(wù)冗余問(wèn)題和簡(jiǎn)單組合問(wèn)題，使服務(wù)得到增值。其根本就是實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)的重用，避免資源浪費(fèi)問(wèn)題，而目前在兩個(gè)層面基礎(chǔ)問(wèn)題需要解決：

5.1 實(shí)現(xiàn)層

不論什么語(yǔ)義系統(tǒng)都缺乏統(tǒng)一、良好的語(yǔ)言規(guī)范，對(duì)跨組織實(shí)現(xiàn)缺乏基礎(chǔ)支持；

5.2 評(píng)價(jià)層

缺乏完善的評(píng)價(jià)模型。

[1]倪晚成,劉連臣.Web服務(wù)組合方法綜述[J].計(jì)算機(jī)工程,2008,34(04)：79.81．

作者單位 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川省宜賓市 644003

黃余（1981-），男，四川省內(nèi)江市人。碩士學(xué)位。講師。主要研究方向?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。朱秀娟，女，碩士學(xué)位。實(shí)驗(yàn)師。主要研究方向?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。