CN101159710B - 面向服务的架构下服务组合的搜索方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向服务的架构下服务组合方法的搜索方法和系统。该系统包括客户端和多个服务器组成的分布式发布订阅系统；所述客户端查询处理代理模块将客户端的服务的输入和输出被分别映射为发布和订阅；客户端发布订阅消息模块将发布和订阅转换为消息，发送到服务器；并接收与订阅相匹配的发布；所述服务器发布订阅消息代理模块根据与发布相匹配的订阅，生成消息并将消息从服务器发送到分布式发布订阅系统中；并从分布式发布订阅系统中获取满足订阅的发布；服务器服务代理模块代理服务，接收匹配订阅条件的发布消息，并将该服务添加到服务组合的图结构中，然后根据该服务输出信息对应的发布，生成消息，然后发送到发布订阅系统中。

Description

面向服务的架构下服务组合的搜索方法和系统

技术领域

本发明涉及计算机面向服务的架构(SOA)技术领域，特别是涉及一种面向服务的架构下服务组合方法的搜索方法和系统。

背景技术

面向服务的体系结构(Service-Oriented Architecture，SOA)是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。

面向服务的体系结构是更传统的面向对象的模型的替代模型，基于SOA整体设计是面向服务的。

现有技术的SOA可以以可扩展标记语言(eXtensible Markup Language，XML)为基础，通过使用基于XML的语言(称为Web服务描述语言(WebServices Definition Language，WSDL))来描述接口，服务转到更动态且更灵活的接口系统中。

目前人们正逐步认识到可以采用SOA方法作为执行满足业务需求。采用这种方法的一个关键步骤是构建可重用服务的组合。尽管在执行SOA时有许多问题需要考虑(如业务流程的编排、用户界面的开发以及支持安全和性能的基础架构等)，但是获得服务组合在逻辑上显然是第一步。

服务组合作为面向服务的架构(SOA)的一个重要组成部分，在SOA的应用中扮演着重要的角色。通过服务组合工具，用户可以方便地搜索选取可以组合的服务，编排形成可执行流程，实现分布、异构、自治环境下的流程整合、用户协同等等，在电子商务、电子政务、供应链管理等领域得到了广泛的应用。

然后，由于SOA的普遍应用，网络环境下的服务数量飞速增长，在这样一个海量的集合上，依赖传统的方法，搜索选取可组合服务并加以编排的方式是不可行的，需要更好的服务组合的搜索方法来适应需求。

为解决服务组合的搜索方面存在的问题，现有技术提供一种自动服务组合方法和非平凡服务发现的方法，其通过集中式装置进行服务组合的搜索(或者称为流程发现)，其通过集中的搜索装置，按照服务的输入、输出关系，反复计算可与前置服务进行交互的后续服务，并使用多种优化方法，例如启发式的，基于概率的、基于学习的、双向查找等方式来实现服务组合的搜索。

搜索，即流程发现(Process Discovery，PD)，是指在分布式网络上进行搜索并获取结果。

如图1所示，首先由查找客户端提供输入、输出条件；然后服务组合查找的服务器利用多种方法启动查找；其后在服务器的服务资源目录中迭代查找到满足要求的服务；最后服务器将满足要求的服务组合方案返回给查找客户端。

但是，现有技术的自动服务组合和非平凡服务发现方法，在系统结构方面，其通过搜索服务目录(Repositories)并按照算法选取可互操作的前置或者后继节点来实现，容易形成单一故障点，同时会碰到集中式服务发现所遇到的可扩展性差、容错性差等问题。

尽管自动服务组合或者非平凡服务发现方法在匹配判定方面，通常只考虑简单的完全等价的判断，但服务间可互操作关系(可互操作表明两个服务可以组合，也就是前者的输出可以作为后者的输入)的判定是一个服务计算领域中一个重要的研究点，是一个关键的原子操作。现有这些方法往往需要针对每个请求进行关联服务的匹配关系判定，服务之间重复的可互操作判定导致大量不必要的计算开销，计算开销巨大。同时，现有的非平凡服务发现优化方法的求解结果主要是链状的组合，容易产生无效解。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种面向服务架构下服务组合的搜索方法和系统，能够根据用户提出的输入输出条件，在一个分布式的大规模网络环境中搜索、发现潜在的服务组合流程。

为实现本发明目的而提供的一种面向服务的架构下服务组合的搜索系统，包括客户端和多个服务器，所述客户端与多个服务器组成分布式发布订阅系统；

所述客户端包括查询处理代理模块，发布订阅消息模块，其中：

所述查询处理代理模块，用于将客户端的服务的输入和输出分别映射为发布和订阅；

发布订阅消息模块，用于处理客户端与服务器之间的通信，将发布和订阅分别转换为发布消息和订阅消息，发送到服务器；并接收与订阅条件相匹配的发布消息；

所述服务器包括发布订阅消息代理模块，服务代理模块，其中：

发布订阅消息代理模块，用于根据与发布消息相匹配的订阅条件，生成发布消息和订阅消息并将所述发布消息和订阅消息从服务器发送到分布式发布订阅系统中；并从分布式发布订阅系统中获取满足条件订阅的发布消息；

服务代理模块，用于代理服务，通过发布订阅消息代理模块，接收匹配订阅条件的发布消息，并将该服务添加到服务组合的图结构中，然后根据该服务输出信息对应的发布，生成发布消息，然后再通过发布订阅消息代理模块发送到发布订阅系统中。

所述查询处理代理模块，还用于将发布生成广播。

所述查询处理代理模块，还发布生成广播消息；

所述查询处理代理模块利用发布订阅消息模块将广播消息发布到整个分布式发布订阅系统中，为查询搜索做准备。

所述查询处理代理模块，还用于将服务的输入作为服务组合的根节点，作为本次服务组合的搜索的根节点；在收到与订阅消息相应的发布消息后，从相应的发布消息中得到服务组合的搜索结果。

所述服务器还包括匹配和路由模块，用于在分布式发布订阅系统中实现广播消息和订阅消息以及发布消息和订阅消息之间的匹配运算，并根据消息的来源地信息，来确定匹配消息的路由目的地。

所述服务器还包括服务注册模块，用于将服务的输入转换成订阅，并将服务的输出转换成发布，并通过发布订阅消息代理模块向发布订阅系统中提交订阅消息以及广播消息，实现服务的注册；

所述服务代理模块中的服务为已经注册的服务。

所述服务注册模块，还用于通过向发布订阅系统提交取消订阅消息以及取消广播消息来实现服务的注销。

所述服务器上注册多个服务。

所述服务器包括判断处理模块，用于判断当前服务是否已经存在于服务组合中，并根据判断结果进行处理。

所述处理为：

如果当前服务已经存在服务组合中，则不将当前服务器的输出加入发布消息的附件中，而丢弃发布消息；如果当前服务不存在服务组合中，则将当前服务器的输出加入发布消息的附件中，然后发布消息。

所述服务组合的图结构为有向无环图。

所述服务器还包括中止返回模块，用于为发布消息设置查询中止条件，并在服务器发送所述发布消息以后，在查询中止条件满足时，返回无服务组合的搜索结果。

所述分布式发布订阅系统为基于内容的分布式发布订阅系统。

为实现本发明目的还提供一种面向服务的架构下服务组合的搜索方法，包括下列步骤：

步骤A，将客户端的服务的输入和输出分别映射为发布和订阅，并将发布和订阅转换为发布消息和订阅消息，发送到整个分布式发布订阅系统中；

步骤B，分布式发布订阅系统中的服务器接收匹配订阅条件的发布消息，并将发布消息附件中的服务添加到服务组合的图结构中，然后根据该服务输出信息对应的发布，生成发布消息，然后再发送到发布订阅网络系统中；

步骤C，客户端的订阅消息匹配到相应的发布消息，从发布消息的附件中得到服务组合的搜索结果。

所述步骤A还包括下列步骤：

将服务的输入作为服务组合的根节点，加入发布消息的附件中，作为本次服务组合的搜索的根节点。

所述步骤A中，服务的输入和输出映射为发布和订阅后，由发布生成广播，并将广播转换为广播消息，将广播消息发布到整个分布式发布订阅系统中。

所述步骤A和步骤B之间还包括下列步骤：

在分布式发布订阅系统中实现广播消息和订阅消息以及发布消息和订阅消息之间的匹配运算，并根据消息的来源地信息，来确定匹配消息的路由目的地。

所述步骤B中可以包括下列步骤：

将服务的输入转换成订阅，并将服务的输出转换成发布，并向发布订阅系统中提交订阅消息以及广播消息，实现服务的注册，并由服务器代理该已经注册的服务，进行发送。

所述步骤B还进一步包括下列步骤：

通过向发布订阅系统提交取消订阅消息以及取消广播消息来实现服务的注销。

所述步骤B更进一步包括下列步骤

步骤B1，判断当前服务是否已经存在于服务组合中；

步骤B2，如果当前服务已经存在于服务组合中，则不将自身信息插入而丢弃发布消息；

步骤B3，如果当前服务不存在服务组合中，则将自身信息插入，然后触发发布消息，继续搜索。

所述服务组合的搜索结果为一有向无环图。

所述步骤B更进一步包括下列步骤：

B1’，为发布消息设置查询中止条件，并在服务器发送发布消息以后，在查询条件满足时，返回无服务组合的搜索结果。

所述步骤B1’可以包括下列步骤：

为发布消息设置生命期，发布消息将在路由过N个服务后失效，不再转发；如没有结果，则查询路由中止。

所述步骤B1’也可以包括下列步骤：

为发布消息设置失效时限，发布消息将在时间T后失效，不再转发；如没有结果，则查询路由中止。

所述步骤B1’也可以包括下列步骤：

为服务的代理设置溢出时间值；如果查询超出指定溢出时间数值，则中止服务的代理的工作，返回查询无解信息。

所述步骤B1’也可以包括下列步骤：

为查询发出的广播消息和订阅消息设置失效期，当时间到达失效期后，广播和订阅自动失效，不能支持发布消息的路由。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的面向服务的架构下服务组合的搜索方法和系统，利用了分布式发布订阅系统的匹配机制，能够有效减少往复匹配的开销；另外，本发明通过利用基于内容的路由方法，实现了服务组合的分布式查找，能够避免单一故障点并提高整个系统的运行效率；再者本发明能够搜索出有向无环图(Directed Acyclic Graph，DAG)形式的服务组合结果，可以避免无效解。

附图说明

图1为现有的服务组合的搜索方法示意图；

图2为本发明面向服务的架构下服务组合的搜索系统结构示意图；

图3为本发明面向服务的架构下服务组合的搜索方法流程图；

图4为本发明实施例的一种面向服务架构下服务组合的搜索示意图；

图5为本发明实施例的服务组合的搜索结果示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的面向服务的架构下服务组合的搜索方法和系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的面向服务的架构下服务组合的搜索方法和系统，利用分布式发布订阅技术提供的技术优势，将服务映射为发布订阅消息，然后通过基于内容的路由技术来实现服务组合的流程搜索。

在分布式发布订阅(Publish/Subscribe，P/S)系统中，信息的生产者被称为发布者(Publisher)，信息的消费者被称为订阅者(Subscriber)，它们之间则通过一个中介网络(Broker Network)联系起来。

订阅者通过提交订阅(Subscription)的方式来描述消费的兴趣，而发布订阅系统的各个中介节点则根据发布消息(Publication)与订阅之间的匹配，通过路由算法，将发布者提供的信息分发给感兴趣的订阅者。

订阅者也可以通过提交取消订阅(UnSubscription)来取消订阅，发布者发送的信息也就不会再分发给订阅者。

同消息传递、请求应答等传统的通信系统相比，分布式发布订阅(P/S)系统具有异步、多点通信的特点，分布式发布订阅系统的发布者和订阅者之间也完全松耦合，非常适宜于大型分布式系统上松散的信息通讯。

一般而言，发布订阅分为基于频道的、基于主题的以及基于内容的三种类型。其中，基于内容的分布式发布订阅系统，完全独立于物理层和网络层，而依赖消息的内容来进行事件匹配和路由，可以提供更细粒度的事件匹配和更高层的透明性。

下面详细描述本发明的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，如图2所示，包括客户端31和多个服务器32，所述客户端31与多个服务器32组成基于内容的分布式发布订阅系统。所述服务器32可以作为节点，为每一次服务组合的查询搜索的中间节点。

所述的基于内容的分布式发布订阅系统，可以是多伦多大学的ToPSS/PADRES、IBM的Gryphon、科罗拉大学的SIENA、阿姆斯特丹大学的REBECA、剑桥大学的Hermes，或者其他基于内容的分布式发布订阅系统中的一种。

该基于内容的分布式发布订阅系统可以是无广播(Advertisement)的，也可以是有广播的。

无广播的系统只有发布消息(Publication Message)和订阅消息(Subscription Message)，订阅者的订阅消息需要被发送到整个网络的所有中介节点上，然后发布者的发布消息直接计算与订阅消息的匹配情况，然后沿着订阅消息发送路由的逆路径一步一步转发给订阅者；

在有广播的系统中，则包括发布消息(Publication Message)和订阅消息(Subscription Message)以及广播消息(Advertisement Message)。发布者首先发布广播到整个网络的所有中介节点上，用于说明该发布者可以提供何种发布信息，如果有订阅者的订阅条件可以被发布者提供的广播信息所满足，则订阅消息就会沿着广播消息传播的逆路径被路由到发布者所连接的中介节点上。这样，当发布者产生发布消息后，就会沿着订阅消息传播的逆路径，将发布消息逐级转发给订阅者。

作为一种可实施方式，本发明实施例中使用有广播的发布订阅系统来说明所发明的方法，但应当说明的是，本发明同样适用于无广播的基于内容的分布式发布订阅系统。

本发明中，所述客户端31包括查询处理代理模块311，发布订阅消息模块312。

所述查询处理代理模块311，用于将客户端31的服务(Request)的输入(Input)和输出(Output)被分别映射为发布(Publication)和订阅(Subscription)；然后发布生成广播(Advertisement)，利用发布订阅消息模块312将广播消息发布到整个基于内容的分布式发布订阅系统的中介网络中，为查询做准备；将服务的输入作为服务组合的根节点，加入发布消息的附件(Payload)中，作为本次服务组合的搜索的根节点；最后，在收到与订阅消息相应的发布消息后，从发布消息的附件中得到服务组合的搜索结果。

发布订阅消息模块312，用于处理客户端31与服务器32之间的通信，将广播(Adervertisement)、订阅(Subscription)、发布(Publication)转换成对应的消息，并提交到服务器32构成的分布式发布订阅系统的中介网络，同时接收与订阅消息相匹配的发布消息。

所述服务器32包括匹配和路由模块321、服务注册模块322以及发布订阅消息代理模块323、服务代理模块324。

匹配和路由模块321，是基于内容的分布式发布订阅系统关键模块，用于在分布式发布订阅系统中实现广播消息和订阅消息以及发布消息和订阅消息之间的匹配运算，并根据消息的来源地信息，来确定匹配消息的路由目的地。

发布订阅消息代理模块323，用于根据与发布消息匹配的订阅条件，生成发布、订阅以及广播消息，并将所述消息发送到分布式发布订阅系统中；并从发布订阅系统中获取满足订阅条件的发布消息。

服务注册模块322，用于将服务的输入(Input)转换成订阅(Subscription)，并将服务的输出(Output)转换成发布，并通过发布订阅消息代理模块323向发布订阅系统中提交订阅消息(Subscription Message)以及广播消息(Advertisement Message)来实现服务的注册。

该服务注册模块322还可以用于通过向发布订阅系统提交取消订阅消息(UnSubscription Message)以及取消广播消息(UnAdvertisement Message)来实现服务的注销。

一服务器32上，可以注册无限多个的服务。

服务代理模块324，用于代理已经注册的服务，通过发布订阅消息代理模块323，接收匹配订阅条件的发布消息，并将该服务添加到服务组合的图结构中，然后根据该服务输出信息对应的发布(Publication)，生成发布消息(Publication Message)，然后再通过发布订阅消息代理模块323发送到发布订阅网络系统中。

较佳地，本发明的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，所述服务器32还包括判断处理模块325，用于判断当前服务是否已经存在于服务组合中，并根据判断结果进行处理，以避免查询陷入无限制的循环而构成“活锁”。如果已经存在，则不将当前服务器32的输出加入发布消息的附件中，并抛弃发布消息；如果不存在，则将当前服务器32的输出加入发布消息的附件中，然后发布消息。

所述服务更进一步包括中止返回模块326，用于为消息设置查询条件，并在服务器32发送消息以后，在查询条件满足时，返回无服务组合的搜索结果。

作为另一种可实施方式，如果具有多个订阅的服务代理，为了避免迟迟不能获取全部的匹配消息，则可以设定本地的溢出时间(Time Out)值，当超过时间T后，该服务代理放弃查询，并清理所有缓存在本地的部分消息，以避免无休止的等待而构成“死锁”。

通过本发明的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，其服务组合的搜索问题转化成发布消息的“接力”路由问题。服务组合的搜索实质上就是沿着无中心的网络上服务、请求之间的匹配关系构造成一个可互操作的有向图，搜索一个有向无环图(Directed Acyclic Graph，DAG)。服务请求者(客户端)的查询请求的发布消息通过分布式发布订阅系统路由分发给满足匹配条件的服务代理(通过订阅)，再由这些服务代理将自身的信息加入到查询结果的DAG图中，并将消息通过发布消息发送给下一个满足匹配条件的服务代理。依此类推，直到请求者(客户端)的订阅收到查询的发布消息，得到服务组合为止。

与本发明的面向服务的架构下的服务组合的搜索系统相应，本发明还提供一种面向服务的架构下服务组合的搜索方法，如图3所示，其包括如下步骤：

步骤S100，将客户端31的服务的输入和输出被分别映射为发布和订阅，然后发布生成广播，并转换为发布、订阅、广播消息，将所述订阅和广播消息发送到整个基于内容的分布式发布订阅系统的中介网络中，为查询做准备；将服务的输入作为服务组合的根节点，加入发布消息的附件中，作为本次服务组合的搜索的根节点；

将服务的输入和输出描述成发布和订阅，从而为服务组合的搜索的路由提供支持，并由发布生成广播。

将广播(Adervertisement)、订阅(Subscription)、发布(Publication)转换成对应的广播、订阅、发布消息，并提交到多个服务器32构成的分布式发布订阅系统的中介网络中；

步骤S200，在分布式发布订阅系统中实现广播消息和订阅消息以及发布消息和订阅消息之间的匹配运算，并根据消息的来源地信息，来确定匹配消息的路由目的地；

在本发明中，分布式发布订阅系统中，根据发布消息路由匹配到相应的输出，是一种现有技术，其可以参见《面向大规模分布式计算发布订阅系统核心技术》(马建刚，黄涛，汪锦岭，徐罡，叶丹，Journal of Software，Vol.17，No.1，January 2006，pp134-147)，其中的基于MAP的发布/订阅系统匹配算法，基于XML的发布/订阅系统的匹配算法，以及基于静态网络的内容路由算法，基于P2P网络的路由算法等，都可以用于实现本发明的路由匹配，因此，在本发明中不再一一详细描述。

步骤S300，服务器接收匹配订阅条件的发布消息，将消息转发给对应的服务代理。服务代理将自身添加到发布消息附件中的服务组合的图结构中，然后根据该服务输出信息对应的发布，生成消息，然后再发送到发布订阅网络系统中；

服务代理根据与发布消息匹配的订阅条件，获取与之相对应的发布消息，并将所述消息发送到分布式发布订阅系统中。

所述步骤300中，可以包括下列步骤：

步骤S310，将服务的输入(Input)转换成订阅(Subscription)，并将服务的输出(Output)转换成发布，并向发布订阅系统中提交订阅消息(Subscription Message)以及广播消息(Advertisement Message)，实现服务的注册，并由服务器32代理该已经注册的服务，进行发送。

一服务器32上，可以注册无限多个的服务。

步骤S320，通过向发布订阅系统提交取消订阅消息(UnSubscriptionMessage)以及取消广播消息(UnAdvertisement Message)来实现服务的注销。

较佳地，所述步骤S300中，该服务添加到服务组合的图结构中时，还进一步包括下列步骤：

步骤S310’，判断当前服务是否已经存在于服务组合中；

步骤S320’，如果服务已经存在于服务组合中，则不将当前服务器32的输出加入发布消息的附件中，并抛弃发布消息；

步骤S330’，如果服务不存在于服务组合中，则将当前服务器32的输出加入发布消息的附件中，然后发布消息，继续搜索。

更佳地，所述步骤S300还可以包括下列步骤：

步骤S310”，为消息设置查询条件，并在服务器32发送消息以后，在查询条件满足时，返回无服务组合的搜索结果。

作为一种可实施方式，具体可以采用如下方式：

A)为消息设置生命期(Time To Live，TTL)，比如10步，消息将在路由过10个服务后失效，不再转发；如没有结果，则查询路由中止；

B)为消息设置失效时限，比如10秒，消息将在10秒钟后失效，不再转发；如没有结果，则查询路由中止；

C)为服务的代理设置溢出时间(Time Out)值；如果查询超出指定溢出时间数值，则中止服务的代理的工作，返回查询无解信息；

D)为查询发出的广播消息和订阅消息设置失效期，当时间到达失效期后，广播和订阅自动失效，不能在支持发布消息的路由。

步骤S400，客户端31的订阅消息匹配到相应的发布消息，从发布消息的附件中得到服务组合的搜索结果，即得到服务组合的有向无环图。

如图4所示，作为一种可实施的方式，下面进一步以详细以多伦多大学的PADRES系统为例，说明本发明的面向服务的架构下服务组合的搜索系统和方法，将服务组合的请求者(即客户端)的服务的输入、输出约束条件被分解映射为发布和订阅，得到服务组合的搜索结果的有向无环图的过程。

作为一种可实施的方式，本发明实施例以多伦多大学的PADRES系统为例，说明如何实现将查询请求的输入、输出约束条件分解映射成发布和订阅，如何实现将服务的输入、输出条件映射成为订阅和发布。为了简便起见，本发明实施例将所有查询和服务对应的订阅和发布的分类(Class)都简化为服务(Service)类，实际的应用中，分类的匹配也可以作为信息匹配的判定条件：

如图4所示，图中有四个服务A、B，C，D分别被注册到不同的服务器32上，各个服务都被映射为发布订阅的消息模型，服务的定义为：

Class ServiceAgent

{

  List subList；//是所有订阅的列表，

  Publication Pub；//是该服务对应的发布

  List subMsgIdList；//是所有订阅发出的消息的ID列表，用来注销

  String advID；//是当前发布对应的广播消息的ID，用于注销

}

服务的每一个输入属性都被映射为一个独立的订阅，每个订阅包含一个属性，其间是“与”关系；所有的输出属性则对应一个发布。

具体地：

Serv1(Input A)(Output B)：

Subscription[class，eq，Service]，[A，isPresent，”ATM”]，//其含义是：类型为订阅，“分类”等于“服务”，并且属性“A”存在(isPresent)，“ATM”意思为任意字符串。

Publication  [class，Service]，[B，”ATM”]

并在Publication基础上生成广播：

Advertisement  [class，eq，Service]，[B，isPresent，”ATM”]

举例而言，在这里，服务的注册是将然后将广播和订阅提交到整个网络中：

Serv1.sendSubscription(“[class，eq，Service]，[A，isPresent，”ATM”]”)；

Serv1.sendAdversitement(“[class，eq，Service]，[B，isPresent，”ATM”]”)；

服务的注销是通过取消订阅和广播消息来实现的：

Serv1.UnSubscribe(Serv1.subList.get(0))；

Serv1.UnAdvertise(Serv1.advId)；

Serv2(Input B)(Output C)：

Subscription[class，eq，Service]，[B，isPresent，”ATM”]

Publication[class，Service]，[C，”ATM”]

并在Publication基础上生成广播：

Advertisement  [class，eq，Service]，[C，isPresent，”ATM”]，然后将广播消息提交到整个网络中。

Serv3(Input B)(Output D)：

Subscription[class，eq，Service]，[B，isPresent，”ATM”]

Publication  [class，Service]，[D，”ATM”]

并在Publication基础上生成广播：

Advertisement  [class，eq，Service]，[D，isPresent，”ATM”]，然后将广播消息提交到整个网络中。

Serv4(Input C，D)(Output E)：

该服务对应两个订阅，且两者之间的关系条件是“与”：

Subscription[class，eq，Service]，[C，isPresent，”ATM”]&&

Subscription[class，eq，Service]，[D，isPresent，”ATM”]

Publication[class，Service]，[E，”ATM”]

并在Publication基础上生成广播：

Advertisement  [class，eq，Service]，[E，isPresent，”ATM”]，然后将广播消息提交到整个网络中。

如图4所示，图中客户端31的服务为查询输入为A、输出为E的服务组合，则该请求被转换成一个发布A并订阅E的查询代理(Request)。客户端31通过基于内容的分布式发布订阅系统，发布A，并通过订阅E来收取查询的搜索结果。

将该查询映射为如下部分：

Subscription[class，eq，Service]，[E，isPresent，”ATM”]

Publication[class，Service]，[A，”ATM”]

并在Publication基础上生成广播：

Advertisement  [class，eq，Service]，[A，isPresent，”ATM”]，然后将广播消息和订阅消息提交到整个基于内容的分布式发布订阅系统网络中，实现方式与服务的注册方式类似。

将服务的输入A作为服务组合的根节点，加入查询发布消息的附件(Payload)中，并提交该发布消息到发布订阅系统中；

具体操作是：

DAG result＝new DAG(“A”)；

Publication pub＝new Publication(“[class，Service]，[A，”ATM”]”)；

pub.setPayload(result)；

Requester1.sendPublication(pub)

此时的result仅仅包含根节点“ReqInput_A”。称该发布消息为P(A)。

基于内容的分布式发布订阅系统，路由该发布消息P(A)给拥有匹配订阅的服务器B1，B1将消息转发给对应的消息处理代理Serv1，Serv1进行判定其所有的订阅条件都被满足，则提取出对应Publication(包含属性B)。同时，将该服务Serv1将自身作为服务组合的新节点，加入发布消息P(B)的附件(Payload)中的DAG图中，作为服务组合的搜索结果，得到ReqInput_A-＞Serv1。Serv1发出发布P(B)。

在分布式发布订阅系统中，利用发布消息的搜索匹配，可以实现服务的可互操作性；其中，前置服务输入和后继服务输出之间的可互操作性，依赖前置服务的广播消息(发布消息)和后继服务的订阅消息的内容匹配。

本发明使用了基于内容的发布订阅系统，若广播消息提供的内容满足订阅消息的约束条件，则认为二者是可以互操作的，这样的匹配结果被持久性地维护在整个发布订阅网络的服务器中，可以复用，从而能够降低反复匹配的开销。

基于内容的分布式发布订阅系统将消息P(B)分别转发给两个订阅者，分别是服务器B2上的Serv2，以及服务器B4上的Serv3。

Serv2进行判定其所有的订阅条件都被满足，则提取出对应Publication(包含属性C)。同时，将该服务Serv2将自身作为服务组合的新节点，加入发布消息P(B)的附件(Payload)中的DAG图中，作为服务组合的搜索结果，得到ReqInput_A-＞Serv1-＞Serv2。Serv2发出发布P(C)。

Serv3进行判定其所有的订阅条件都被满足，则提取出对应Publication(包含属性D)。同时，将该服务Serv3将自身作为服务组合的新节点，加入发布消息P(B)的附件(Payload)中的DAG图中，作为服务组合的搜索结果，得到ReqInput_A-＞Serv1-＞Serv3。Serv3发出发布P(D)。

基于内容的分布式发布订阅系统将消息P(C)和P(D)都转发给位于B5的订阅者Serv4。Serv4等待直到获取所有的订阅条件所对应的消息，然后其取出对应的Publication(包含属性E)。同时，该服务将获取的两个消息P(C)和P(D)的附件中的结果取出，并加以归并，并将自身添加到图中。得到结果result的图节点是“ReqInput_A，Serv1，Serv，Serv3，Serv4”，边为“ReqInput_A-＞Serv1，Serv1-＞Serv2，Serv1-＞Serv3，Serv2-＞Serv4，Serv3-＞Serv4”。

Serv4将新的result设置为P(E)的附件，并发出P(E)。

基于内容的分布式发布订阅系统将消息P(E)路由给连接到B1的订阅者Request，Request将当前的订阅加入到P(E)附件中的DAG里面。得到结果result的图节点是“ReqInput_A，Serv1，Serv，Serv3，Serv4，ReqOutput_E”，边为“ReqInput_A-＞Serv1，Serv1-＞Serv2，Serv1-＞Serv3，Serv2-＞Serv4，Serv3-＞Serv4，Serv4-＞ReqOutputE”。结果如图5所示。

依此类推搜索，可以处理不同形式的服务组合的查询探索任务。

为了避免无解情况下的持续搜索的问题，采用3个手段无解的持续解决问题：

1)使用PADRES等系统提供的生命期(Time To Live，TTL)机制，为消息设置TTL，比如10步，消息将在路由过十个服务后失效，不再转发。如没有结果，则查询路由中止；或者为消息设置失效时限，比如10秒，消息将在10秒钟后失效，不再转发。如没有结果，则查询路由中止。

2)为订阅者Request设置溢出时间(Time Out)值。如果查询超出指定溢出时间数值，则中止订阅者Request的工作，返回查询无解信息。

3)为查询发出的广播消息和订阅消息设置失效期，当时间到达失效期后，广播和订阅自动失效，不能在支持发布消息的路由。

通过本发明的面向服务的架构下服务组合的搜索系统和方法，分布式环境下的服务组合的搜索过程中的路由问题被转化成发布消息的“接力”路由问题。服务搜索变成沿着网络上服务、请求之间的匹配关系构造成一个可互操作的有向图，搜索一个有向无环图(Directed Acyclic Graph，DAG)。

服务的查询请求的发布消息分发给满足匹配条件的服务，再由这些服务将自身的信息发布到查询结果的DAG图中，并将消息发送给下一个满足匹配条件的服务。依此类推，直到请求者的订阅收到查询的发布消息为止。

基于内容的分布式发布订阅系统，最终得到一个有向无环图输出，路由该发布消息P(E)给拥有匹配订阅的客户端31，从发布消息的附件中得到服务组合的搜索结果的有向无环图。

现以一个已有的电子政务信息服务平台为例，说明本发明的面向服务的架构下服务组合的搜索方法和系统。

一电子政务信息服务平台中，包括有商务部门服务器B1，其包含服务N11～N111；电信业务管理部门服务器B2，其包含服务N21～N28；工商管理部门服务器B3，其包含服务N31～N36；政府业务管理部门服务器B4，其包含服务N41～N49。

一客户办理一与该电子政务信息服务平台相关的业务，其需要具备条件N11；而得到服务N49，即在电子政务信息服务平台上的输入条件为N11，而输出为N49。但是，无论在商务部门服务器B1，还是在电信业务管理部门服务器B2、工商管理部门服务器B3、政府业务管理部门服务器B4上，都没有相关的服务组合结果，即该电子政务平台没有给出办理输入为N11，输出为N49的服务组合。

而客户需要办理输入为N11，输出为N49的业务，应当在商务部门服务器上办理业务N11后，由商务部门服务器B1输出下一步服务N23到电信业务管理部门服务器B2；在电信业务管理部门服务器B2办理业务N23后，由电信业务管理部门服务器B2输出服务到下一步服务N36到工商管理部门服务器B3；在工商管理部门服务器B3办理业务N36后，由工商管理部门服务器B3输出服务到下一步服务N49到政府业务管理部门服务器B4上；最后在政府业务管理部门服务器B4上办理业务N49，完成业务办理。

因此，在客户只知道输入业务为N11，输出业务为N49的情况下，本发明的面向服务的架构下服务组合的搜索方法和系统，通过将输入业务N11映射为发布消息N11，输出业务映射为N49，向整个该电子政务信息服务平台的全部服务器广播，最终得到服务组合N11-＞N23-＞N36-＞N49的有向图。

与现有技术相比，本发明的效果体现在：

其一，采用非集中控制的结构，避免形成单一故障点，采用分布式架构，可以避免这个问题；

其二，现有的方法往往需要针对每个请求进行关联服务的匹配关系判定，计算开销巨大。采用本方法可以利用分布式发布订阅系统的匹配关系的自主更新机制，减少匹配关系的计算和维护开销，提高整个系统的效率和计算性能。

其三，现有求解结果主要是链状的组合，容易产生无效解。采用本方法可以搜索形成有向无环图形式的服务组合流程集合，用户可以在此基础上，通过归并多个服务组合流程，形成具有丰富逻辑关系的流程。

通过结合附图对本发明具体实施例的描述，本发明的其它方面及特征对本领域的技术人员而言是显而易见的。

以上对本发明的具体实施例进行了描述和说明，这些实施例应被认为其只是示例性的，并不用于对本发明进行限制，本发明应根据所附的权利要求进行解释。

Claims (26)

1.一种面向服务的架构下服务组合的搜索系统，包括客户端和多个服务器，其特征在于，所述客户端与多个服务器组成分布式发布订阅系统；

所述客户端包括查询处理代理模块，发布订阅消息模块，其中：

所述查询处理代理模块，用于将客户端的服务的输入和输出分别映射为发布和订阅；

发布订阅消息模块，用于处理客户端与服务器之间的通信，将发布和订阅分别转换为发布消息和订阅消息，发送到服务器；并接收与订阅消息相匹配的发布消息；

所述服务器包括发布订阅消息代理模块，服务代理模块，其中：

发布订阅消息代理模块，用于根据与发布消息相匹配的订阅条件，生成发布消息和订阅消息并将所述发布消息和订阅消息从服务器发送到分布式发布订阅系统中；并从分布式发布订阅系统中获取满足订阅条件的发布消息；

服务代理模块，用于代理服务，通过发布订阅消息代理模块，接收匹配订阅条件的发布消息，并将该服务添加到服务组合的图结构中，然后根据该服务输出信息对应的发布，生成发布消息，然后再通过发布订阅消息代理模块发送到发布订阅系统中。

2.根据权利要求1所述的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，其特征在于，所述查询处理代理模块，还用于将发布生成广播。

3.根据权利要求2所述的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，其特征在于，所述查询处理代理模块，还发布生成广播消息；

所述查询处理代理模块利用发布订阅消息模块将广播消息发布到整个分布式发布订阅系统中，为查询搜索做准备。

4.根据权利要求3所述的面向服务架构下服务组合的搜索系统，其特征在于，所述查询处理代理模块，还用于将服务的输入作为服务组合的根节点，作为本次服务组合的搜索的根节点；在收到与订阅消息相应的发布消息后，从相应的发布消息中得到服务组合的搜索结果。

5.根据权利要求2至4任一项所述的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，其特征在于，所述服务器还包括匹配和路由模块，用于在分布式发布订阅系统中实现广播消息和订阅消息以及发布消息和订阅消息之间的匹配运算，并根据消息的来源地信息，来确定匹配消息的路由目的地。

6.根据权利要求5所述的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，其特征在于，所述服务器还包括服务注册模块，用于将服务的输入转换成订阅，并将服务的输出转换成发布，并通过发布订阅消息代理模块向发布订阅系统中提交订阅消息以及广播消息，实现服务的注册；

所述服务代理模块中的服务为已经注册的服务。

7.根据权利要求6所述的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，其特征在于，所述服务注册模块，还用于通过向发布订阅系统提交取消订阅消息以及取消广播消息来实现服务的注销。

8.根据权利要求6所述的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，其特征在于，所述服务器上注册多个服务。

9.根据权利要求6所述的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，其特征在于，所述服务器包括判断处理模块，用于判断当前服务是否已经存在于服务组合中，并根据判断结果进行处理。

10.根据权利要求9所述的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，其特征在于，所述处理为：

如果当前服务已经存在服务组合中，则不将当前服务器的输出加入发布消息的附件中，而丢弃发布消息；如果当前服务不存在服务组合中，则将当前服务器的输出加入发布消息的附件中，然后发布消息。

11.根据权利要求10所述的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，其特征在于，所述服务组合的图结构为有向无环图。

12.根据权利要求1至4任一项所述的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，其特征在于，所述服务器还包括中止返回模块，用于为发布消息设置查询中止条件，并在服务器发送所述发布消息以后，在查询中止条件满足时，返回无服务组合的搜索结果。

13.根据权利要求1至4任一项所述的面向服务的架构下服务组合的搜索系统，其特征在于，所述分布式发布订阅系统为基于内容的分布式发布订阅系统。

14.一种面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤A，将客户端的服务的输入和输出分别映射为发布和订阅，并将发布和订阅转换为发布消息和订阅消息，发送到整个分布式发布订阅系统中；

步骤B，分布式发布订阅系统中的服务器接收匹配订阅条件的发布消息，并将发布消息附件中的服务添加到服务组合的图结构中，然后根据该服务输出信息对应的发布，生成发布消息，然后再发送到发布订阅网络系统中；

步骤C，客户端的订阅消息匹配到相应的发布消息，从发布消息的附件中得到服务组合的搜索结果。

15.根据权利要求14所述的面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，所述步骤A还包括下列步骤：

将服务的输入作为服务组合的根节点，加入发布消息的附件中，作为本次服务组合的搜索的根节点。

16.根据权利要求15所述的面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，所述步骤A中，服务的输入和输出映射为发布和订阅后，由发布生成广播，并将广播转换为广播消息，将广播消息发布到整个分布式发布订阅系统中。

17.根据权利要求14至16任一项所述的面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，所述步骤A和步骤B之间还包括下列步骤：

在分布式发布订阅系统中实现广播消息和订阅消息以及发布消息和订阅消息之间的匹配运算，并根据消息的来源地信息，来确定匹配消息的路由目的地。

18.根据权利要求17所述的面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，所述步骤B中包括下列步骤：

将服务的输入转换成订阅，并将服务的输出转换成发布，并向发布订阅系统中提交订阅消息以及广播消息，实现服务的注册，并由服务器代理该已经注册的服务，进行发送。

19.根据权利要求18所述的面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，所述步骤B还进一步包括下列步骤：

通过向发布订阅系统提交取消订阅消息以及取消广播消息来实现服务的注销。

20.根据权利要求17所述的面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，所述步骤B更进一步包括下列步骤

步骤B1，判断当前服务是否已经存在于服务组合中；

步骤B2，如果当前服务已经存在于服务组合中，则不将自身信息插入而丢弃发布消息；

步骤B3，如果当前服务不存在服务组合中，则将自身信息插入，然后触发发布消息，继续搜索。

21.根据权利要求20所述的面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，所述服务组合的搜索结果为一有向无环图。

22.根据权利要求17所述的面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，所述步骤B更进一步包括下列步骤：

B1’，为发布消息设置查询中止条件，并在服务器发送发布消息以后，在查询中止条件满足时，返回无服务组合的搜索结果。

23.根据权利要求22所述的面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，所述步骤B1’包括下列步骤：

为发布消息设置生命期，发布消息将在路由过N个服务后失效，不再转发；如没有结果，则查询路由中止。

24.根据权利要求22所述的面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，所述步骤B1’包括下列步骤：

为发布消息设置失效时限，发布消息将在时间T后失效，不再转发；如没有结果，则查询路由中止。

25.根据权利要求22所述的面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，所述步骤B1’包括下列步骤：

为服务的代理设置溢出时间值；如果查询超出指定溢出时间数值，则中止服务的代理的工作，返回查询无解信息。

26.根据权利要求22所述的面向服务的架构下服务组合的搜索方法，其特征在于，所述步骤B1’包括下列步骤：

为查询发出的广播消息和订阅消息设置失效期，当时间到达失效期后，广播和订阅自动失效，不能支持发布消息的路由。

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