面向服務計算的若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、Internet的發(fā)展與普及為軟件技術(shù)帶來了新的思路與挑戰(zhàn)，繼推動人與人間、人與應用間交互模式的革新后，正日益成為軟件實體間互連互通的重要媒介。Internet技術(shù)的革新對軟件工程的發(fā)展起到了有力的推動作用，而軟件工程的發(fā)展帶來了軟件商業(yè)模式的變化。傳統(tǒng)軟件商業(yè)模式，即出售軟件使用權(quán)(License)的模式已經(jīng)難以滿足未來的需求。以產(chǎn)品為中心向互聯(lián)網(wǎng)客戶為中心模式轉(zhuǎn)變引發(fā)了下一代軟件商業(yè)模式，即按需服務的模式。這種軟件商業(yè)模式得到了工業(yè)

2、界和學術(shù)界的高度重視。按需服務理念在工業(yè)界中的應用需要與之相配的計算范型的支撐。而傳統(tǒng)計算范型面對的是相對靜態(tài)、封閉的計算環(huán)境，難以應對Internet計算環(huán)境和業(yè)務敏捷性需求帶來的新挑戰(zhàn)。 面向服務計算(Service Oriented Computing，SOC)正在成為新一代計算范型，SOC描繪了服務以開放、自主的方式運行在分布節(jié)點上，通過跨Internet的互聯(lián)、互通、協(xié)同、聯(lián)盟構(gòu)造應用，系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境變化和業(yè)務需求動

3、態(tài)適應的新型應用圖景。SOC利用服務作為基本構(gòu)造單元，支持分布式應用的快速、低成本的組合式開發(fā)。眾多良好特性使得SOC成為解決按需服務理想的關(guān)鍵技術(shù)。在用戶需求的解決過程中，整個業(yè)務流程對用戶應該是透明，用戶不關(guān)心后臺邏輯是如何組織、如何執(zhí)行的，而僅要求自動高效的返回正確的解決方案。可以說業(yè)務流程的自動高效完成對實現(xiàn)按需服務的商業(yè)模式具有重要意義，是按需服務的商業(yè)模式能夠在實際中應用的技術(shù)基礎。然而，目前存在著很多關(guān)鍵技術(shù)問題制約著流程

4、的自動完成，降低了解決方案的求解性能，使得用戶需求無法得到自動高效的回應。而業(yè)務流程的自動高效對于應用邏輯提供商在商業(yè)領域的成功具有非常關(guān)鍵的作用，如果不能提供有效的保障機制，可能會造成服務不能滿足預期需求，最終導致客戶滿意度下降。尤其在軍事、金融、醫(yī)療等對性能要求較高的應用場景中，如果無法高效完成用戶需求將會造成難以估計的損失。因此，研究自動高效的服務計算技術(shù)具有重要的學術(shù)和工業(yè)應用意義，本文針對面向服務計算中存在的若干關(guān)鍵技術(shù)問題進

5、行了分析和研究。 首先，在服務查找階段。多QoS約束的組合服務選擇問題是NP難解問題，其研究難點在于解空間過于龐大，無法在多項式時間內(nèi)完成搜索。這導致了多QoS約束的組合服務選擇無法在時間緊迫的應用中使用。本文提出了基于Web服務語義關(guān)聯(lián)信息構(gòu)建組合服務選擇約束模型的方法。該約束模型能夠有效的降低搜索空間，提高算法性能，并能夠使得所選組合服務集有著良好的協(xié)作性。最后本文設計了高性能的啟發(fā)式算法，能夠高效的求得可行性組合服務集。此

6、外，現(xiàn)有的單個服務發(fā)現(xiàn)方法的靈活性較差、匹配效率較低、實用性不強，且選擇過程需要用戶參與，無法做到自動執(zhí)行。在實際應用中，用戶迫切需要的是輕量級的、可以靈活有效的支持基于功能語義服務搜索的服務發(fā)現(xiàn)方法。本文提出了基于基因序列的服務匹配算法，以及主動式用戶需求語義抽取技術(shù)，支持語義級匹配，有效保障了服務選擇的精度。并提出了新式的服務注冊選擇的5層軟件體系結(jié)構(gòu)，為服務注冊選擇系統(tǒng)的設計提供了一種新的思路。 其次，在客戶端生成階段。基

7、于消息交換模式的客戶端生成是目前的一個難點，研究靈活可擴展的消息交換模式自動實施框架是一個亟待解決的問題。本文基于形式化的消息交換模式描述方法能夠嚴格刻畫消息交換模式，消除現(xiàn)有描述方法所存在的潛在歧義性；基于自動機理論的消息交換模式處理機自動控制消息交換過程，為消息交換模式的自動實施提供了基礎，并通過代碼自動生成技術(shù)實現(xiàn)了消息交換模式處理程序的自動部署和加載。 最后，在服務邏輯執(zhí)行階段。Web服務在繼承XML優(yōu)點的同時，也繼承了

8、XML低性能的缺點，這導致在對性能有較高要求的應用中，Web服務無法作為一個可以信賴的選擇。SOAP消息處理的低效是導致Web服務性能低下的關(guān)鍵因素，而基于Java反射技術(shù)的數(shù)據(jù)綁定是Web服務的主要性能瓶頸。本文提出了一種新穎的Web服務性能優(yōu)化策略。避免了傳統(tǒng)的XML解析和運行時的Java反射過程，可在對消息的一遍掃描中完成SOAP處理，并且所有的預處理操作都在系統(tǒng)啟動或服務熱部署時完成，極大地提高了Web服務的性能。另外QoS對于

9、Web服務在商業(yè)領域的成功具有非常關(guān)鍵的作用，如果不能提供有效的QoS保障機制，可能會造成服務不能滿足預期需求，最終導致客戶滿意度下降。目前還缺乏有效的解決方案來為沒有QoS能力的Web服務添加QoS保障，同時不改變原有服務的內(nèi)部實現(xiàn)。如何在運行時為服務動態(tài)添加QoS保障能力是一個亟待解決的問題，它影響著整個流程的自動完成。本文提出了Web服務QoS動態(tài)保障技術(shù)，可以使原系統(tǒng)在不改變內(nèi)部實現(xiàn)的情況下，向客戶提供滿足其QoS需求的Web服