CN101464887B - Web服务组合系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了Web服务组合系统，系统中设立服务组合总线，组合各方通过服务组合总线建立通信，所述组合各方包括有服务需求方、服务提供方、组合代理方和组合评价方；所示服务组合总线建立二维主题事件矩阵，并基于二维主题事件矩阵以“订阅/发布”及“请求/回复”机制在组合各方之间传送与服务组合有关的主题事件。本发明还提供了服务组合方法，能够完整地实现服务组合的四个阶段，实现了从用户需求到最终组合结果的全过程支持。本发明特别适合用于支持多组合代理“竞标”，组合各方可以及时掌握组合中存在的问题，及时调整组合策略，对提高组合质量有较大的帮助，以利于获得性价比最高的组合服务。

Description

Web服务组合系统及方法

技术领域

本发明属于Web服务技术领域，特别是涉及Web服务组合系统及方法。

背景技术

Web服务是分布于网络特别是因特网不同节点上的智能体、信息体，是组件技术的延伸和发展，它建立了一种基于标准的、可以使应用被跨系统架构和平台访问的标准机制。

Web服务组合指的是，利用现有Web服务，根据用户的应用需求，自动地选择合乎需要的多个Web服务，在一定的规则下，形成一个新的功能更强大的Web服务。组合的Web服务不仅要在功能上满足要求，还有一些其他特殊的服务要素，例如成本、花销、运行时间等都有可能需要，即服务质量需求。

目前工业界和学术界都对Web服务组合有深入的研究，但是有关Web服务组合的研究成果主要是相关的标准、开发工具等方面。工业界趋向于利用工作流方面的研究成果和工具，以BPEL为基础进行服务的编排，主要成果是一些实用开发工具，供用户以手工形式进行Web服务组合，称为手工方式。存在多种基于手工方式的Web服务组合系统(如IBM公司的Websphere IntegrationDevelopmer，开放源代码系统Active BPEL等)。而学术界则主要集中在自动化组合上，主要是利用形式化的方法描述组合需求、本体、组合规则等，通过推理、规划等方法从用户需求出发自动完成Web服务的组合，称为自动方式。存在多种基于自动化方法的Web服务组合系统(基于层次任务网络的组合方法、基于逻辑程序生成的自动组合方法等)。有关Web服务组合的专利主要是相关的标准、开发工具等方面，极少有组合体系等方面的专利。

但是，一个完整的服务组合流程至少应该包括需求、组合、验证、改进四个阶段，实际的Web服务组合之中至少涉及到组合需求方、服务提供方、组合代理方、组合评价方。只有这四者之间进行有效的交互合作，才能组合出服务用户需求的组合服务。可见当前本技术领域已公开研究成果的主要问题是：

(1)只涉及开发层面，即组合和验证阶段，基本没有涉及其它阶段，不利于用户方便地提出组合需求和及时跟踪掌握组合动态；

(2)没有一种有效的手段使参与组合的各方进行交互；

(3)一次服务组合的完成通常需要循环进行需求、组合、评价、改进等阶段，而上述成果缺乏对这种循环的支持。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提出有效的技术手段支持参与Web服务组合的各方进行交互，支持完整的服务组合流程。

本发明的技术方案为：设立服务组合总线，组合各方通过服务组合总线建立通信，所述组合各方包括有服务需求方、服务提供方、组合代理方和组合评价方；所示服务组合总线建立二维主题事件矩阵，并基于二维主题事件矩阵以“订阅/发布”及“请求/回复”机制在组合各方之间传送与服务组合有关的主题事件；

所述二维主题事件矩阵的一维为用户，另一维为主题事件，两维交叉处即为某用户对某主题事件的订阅情况；

所述“订阅/发布”机制，是指组合各方中某用户订阅感兴趣的某主题事件，服务组合总线记录该订阅情况到二维主题事件矩阵；组合各方中某用户发布了某主题事件时，服务组合总线根据二维主题事件矩阵发送给订阅了该主题事件的所有用户；

所述“请求/回复”机制，是指组合各方中某用户发出请求，服务组合总线收到请求后根据二维主题事件矩阵将符合请求条件的主题事件回复给该用户。

而且，所述二维主题事件矩阵为动态矩阵，支持添加用户或主题事件。

而且，服务组合总线为服务需求方、服务提供方、组合代理方和组合评价方这四类用户提供主题事件处理工具和基本数据库，供组合各方处理主题事件时调用；

其中主题事件处理工具用于组合各方与服务组合四个阶段相对应的工作，包括有需求描述工具、自动组合工具、手工组合工具、静态性能评价工具和运行时性能评价工具；

所述基本数据库包括有领域本体库、领域服务组合规则库、基本服务注册库、性能评价参数库以及用户库；其中领域本体库、领域服务组合规则库、基本服务注册库用于自动组合工具或手工组合工具进行服务组合时调用；性能评价参数库存储性能评价参数标准值，用于静态性能评价工具和运行时性能评价工具进行评价时调用；用户库存储合法用户的基本身份信息，用于在服务组合总线内传输主题事件时验证用户。

本发明还提供了基于上述Web服务组合系统实现的服务组合方法，包括以下步骤，

步骤一，服务需求方提出组合需求，以主题事件的形式通过服务组合总线进行招标，即发布招标事件；

步骤二，订阅了该招标事件的各组合代理方根据组合需求进行组合，生成组合结果；然后以主题事件的形式将组合结果发布到服务组合总线上，即发布投标事件；

步骤三，订阅了投标事件的组合评价方响应各组合代理方的组合结果并分别进行评价，形成评价结果，评价结果连同组合结果以主题事件的形式一起发送到服务组合总线上；

步骤四，组合需求方根据评价结果，选择满足组合需求的一个组合结果作为所需结果；当所有组合结果均不能满足组合需求时，调整组合需求并返回步骤一重新招标，直到得到所需结果。

而且，通过触发调用服务组合总线提供的主题事件处理工具支持服务组合，具体方式如下，

服务需求方提出组合需求时，触发需求描述工具，通过需求描述工具将组合需求整理后作为招标事件发布；

组合代理方收到招标事件后，触发自动组合工具或手工组合工具，通过自动组合工具或手工组合工具根据组合需求进行组合，生成组合结果；

组合评价方收到投标事件后，触发静态性能评价工具和运行时性能评价工具对各组合代理方的组合结果分别进行评价，形成评价结果。

本发明提供了一种基于消息系统的服务组合总线，通过支持“订阅/发布”和“请求/回复”机制和构建二维主题事件矩阵，为服务组合提供了一个综合性的平台，为Web服务的组合实现提供了一个方便的环境。服务组合总线的引入，大大提高了组合效率，服务组合各参与方在一个一致性的平台上进行工作，彼此之间可以利用平台提供的丰富的通信手段实现即时交互。并且各种工具和基本数据库的引入，使得组合工作能够在Web服务组合系统内完成，工作效率得到了较大的提高。本发明还提供了服务组合方法，能够完整地实现服务组合的四个阶段，实现了从用户需求到最终组合结果的全过程支持；还能支持手工和自动的双通道组合环路，满足不同的用户需求。本发明特别适合用于支持多组合代理“竞标”，组合各方可以及时掌握组合中存在的问题，及时调整组合策略，对提高组合质量有较大的帮助，以利于获得性价比最高的组合服务。

附图说明

图1为本发明的Web服务组合系统原理示意图；

图2为本发明的服务组合方法流程示意图；

图3为本发明实施例的保障流程图；

图4为本发明实施例的手工组合编排示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明技术方案：

本发明设置了服务组合总线，组合各方通过服务组合总线建立通信，所述组合各方包括有服务需求方、服务提供方、组合代理方和组合评价方；所示服务组合总线建立二维主题事件矩阵，并基于二维主题事件矩阵以“订阅/发布”及“请求/回复”机制在组合各方之间传送与服务组合有关的主题事件；所述二维主题事件矩阵的一维为用户，另一维为主题事件，两维交叉处即为某用户对某主题事件的订阅情况；所述“订阅/发布”机制，是指组合各方中某用户订阅感兴趣的某主题事件，服务组合总线记录该订阅情况到二维主题事件矩阵；组合各方中某用户发布了某主题事件时，服务组合总线根据二维主题事件矩阵发送给订阅了该主题事件的所有用户；所述“请求/回复”机制，是指组合各方中某用户发出请求，服务组合总线收到请求后根据二维主题事件矩阵将符合请求条件的主题事件回复给该用户。具体实施时，服务组合总线可以采用服务器技术实现，组合各方通过网络连接到服务组合总线的服务器，即可通过服务组合总线建立通信。Web服务组合系统中的主题事件

二维主题事件矩阵可以定义一维为用户User1，User2，…，User，另一维为主题事件Event1，Event2，…，EventM，从而构成一个矩阵。两维交叉处(UserI，EventJ)即为某用户(userI)对某主题事件(EventJ)的订阅情况。二维矩阵的作用主要是便于系统查找某用户对某事件的订阅情况，是“订阅/发布”及“请求/回复”机制的重要支撑数据结构。根据服务组合的过程特点，Web服务组合系统内与服务组合有关的主题事件可以大致分为“需求事件”、“组合事件”、“评价事件”、“改进事件”。具体实施时，可以设定二维主题事件矩阵为动态矩阵，支持根据具体情况增减调整用户或者主题事件。

“订阅/发布”的意义主要是：Web服务组合系统中有关招标/投标以及性能评价的相关操作均定义具有确定名称的主题事件(即Event1~EventM)。如果某用户对某些主题事件感兴趣(或与之相关)就可以利用系统提供的“订阅”功能订阅这些主题事件，之后只要系统中发生这些主题事件，相关信息就会发送给该用户；反之，对于该用户未订阅的主题事件，即使发生了，相关信息也不会发送给该用户。“发布”指的是，当某用户需要发起某主题事件时，就调用系统提供的“发布”功能，将与主题该事件相关的信息发布到总线上，之后“订阅”了该类事件的用户均会收到这些信息。“订阅/发布”机制主要意义是保证用户只接收自己感兴趣的事件，屏蔽与自己无关的信息。

“请求/回复”机制是对“订阅/发布”机制的一种补充。任何消息系统都不能保证100％的可靠性，在网络、系统或软件发生故障时，某主题事件可能会没有正确及时地送达到订阅了该主题事件的用户，为此设置“请求/回复”机制。“请求/回复”机制主要工作过程可以是：用户以“时间”或“事件”为关键字，向总线发出“请求”；总线收到请求后根据二维主题事件矩阵进行核对，将符合请求关键字的主题事件“回复”给该用户。比如某用户的工作主机休停一段时间后重新启动，以时间为关键字向总线请求，以便补充获取其订阅的相关主题事件。

本发明提出以基于XML标准的消息为基本的通信机制，通过“订阅/发布”和“请求/回复”机制和二维主题事件矩阵，实现了事件的“发起者”和“处理者”之间的松耦合。事件的“发起者”只需要将事件的描述以主题事件的形式发送到总线，不必关心由谁来处理该主题事件。只有订阅了该主题的用户才会收到该事件的描述，他不必关心该事件来自何方。这种松耦合符合因特网之类的开放环境，可以灵活接纳用户作为组合需求方、服务提供方、组合代理方或组合评价方，对于提高服务组合效率具有重要意义。

本发明还提供了进一步技术方案：服务组合总线为服务需求方、服务提供方、组合代理方和组合评价方这四类用户提供主题事件处理工具和基本数据库，供组合各方处理主题事件时调用；其中主题事件处理工具用于组合各方与服务组合四个阶段(需求、组合、验证、改进)相对应的工作，包括有需求描述工具、自动组合工具、手工组合工具、静态性能评价工具和运行时性能评价工具；所述基本数据库包括有领域本体库、领域服务组合规则库、基本服务注册库、性能评价参数库以及用户库；其中领域本体库、领域服务组合规则库、基本服务注册库用于自动组合工具或手工组合工具进行服务组合时调用；性能评价参数库存储性能评价参数标准值，用于静态性能评价工具和运行时性能评价工具进行评价时调用；用户库存储合法用户的基本身份信息(如合法用户的用户名、登录口令、用户类别和权限等参数)，用于在服务组合总线内传输主题事件时验证用户，用于在服务组合总线内传输主题事件时验证用户。主题事件处理工具可以采用现有技术中已有工具，一般组合各方根据自身需要设置在本地工作主机中，例如服务需求方设置需求描述工具。而本发明提出将主题事件处理工具集成设置到服务组合总线中，供组合各方用户调用，这样有利于提高系统集成度，减少资源冗余。基本数据库则可以辅助服务组合总线的运行管理。主题事件处理工具可以根据需要通过Sql语言调用基本数据库，例如需求描述工具调用用户库，将招标事件结合服务需求方的身份基本信息一同发送到服务组合总线，服务组合总线验证招标事件是否为系统的合法用户所发布。领域本体库、领域服务组合规则库、基本服务注册库可以直接利用互联网上现有的Web服务注册中心的资源；或者在服务组合总线的服务器中采用Web服务注册和组合技术自行设置，构建出本地的服务注册中心，这样有利于记载服务组合已用Web服务的情况，进一步提高改进效率。Web服务注册和组合技术属于现有技术，本发明简略说明以供参考：领域本体库以领域为关键字，按照OWL-S国际标准规范构建，描述特定领域的基本概念、定义、公理、实事和定理，是特定领域的知识库；领域服务组合规则库同样以领域为关键字，以if-then-else的形式补充领域本体库难以描述的服务组合规则；基本服务注册库以WSDL国际标准为规范，存储原子服务的相关描述。性能评价参数库和用户库则直接采用基础的数据库技术建立在服务组合总线的服务器中即可。

参见附图1，服务组合总线连通多个用户，各用户按照参与角色分属组合需求方、服务提供方、组合代理方或组合评价方。服务组合总线可以投标/招标管理器的形式提供“订阅/发布”和“请求/回复”机制和二维主题事件矩阵，以便基于消息系统为组合需求方和组合代理方搭建桥梁，组合需求方通过向其发布需求信息进行招标；组合代理方通过订阅相关招标信息，提供相关组合服务方案。为了保证Web服务组合系统正常运行，还可另设总线管理方，具体实施时由总线管理方维护服务组合总线的服务器。图1中的服务组合总线还提供各种主题事件处理工具和基本数据库。当组合代理形成相关的组合服务方案后，静态性能评价工具对该方案进行静态评价，即从基本数据库中搜集相关原子服务的静态性能信息，从而完成对组合服务的性能评价。运行时性能评价工具(即动态性能评价工具)采用仿真方法，精确地模拟组合代理提供的组合方案的执行环境，模拟相关事件(包括异常事件和停止事件)，并可定为可能产生的性能瓶颈，进而为服务组合提供基于仿真的动态评价。基本数据库则充当两种角色，一是充当本地的服务注册中心；二是充当服务组合总线相关管理类信息的数据库。

本发明提供了用上述Web服务组合系统实现的服务组合方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一，服务需求方提出组合需求，以主题事件的形式通过服务组合总线进行招标，即发布招标事件；

步骤二，订阅了该招标事件的各组合代理方根据组合需求进行组合，生成组合结果；然后以主题事件的形式将组合结果发布到服务组合总线上，即发布投标事件；

步骤三，订阅了投标事件的组合评价方响应各组合代理方的组合结果并分别进行评价，形成评价结果，评价结果连同组合结果以主题事件的形式一起发送到服务组合总线上，也就是发布评价事件；

步骤四，组合需求方根据评价结果，选择满足组合需求的一个组合结果作为所需结果；当所有组合结果均不能满足组合需求时，调整组合需求并返回步骤一重新招标，直到得到所需结果。返回步骤一重新招标，可以以主题事件的形式在原组合需求基础上发布更详细的改进要求，也就是发布改进事件，以提高后续所得组合结果的质量。

根据组合各方的任务，可以总结组合各方的订阅/发布情况：服务需求方发布招标事件，订阅评价事件；组合代理方发布投标事件，订阅招标事件；组合评价方发布评价事件，订阅招标事件。并且在特殊情况下，服务需求方发布改进事件，组合代理方订阅改进事件，并在此基础上重新发布投标事件。参见附图2，本发明提供了服务组合方法实施时的基本流程：组合需求作为招标事件在服务组合总线发布；多个组合代理1～n进行自动代理或手工代理，将n个组合结果作为投标事件在服务组合总线发布；组合评价方对n个组合结果分别评价，并作为评价事件在服务组合总线发布。

具体实施中，服务组合总线内集成的主题事件处理工具可以由组合各方自行调用；或者根据主题事件自动触发：

步骤一中，服务需求方提出组合需求时，触发需求描述工具，通过需求描述工具将组合需求整理后作为招标事件发布。通过需求描述工具向服务组合总线提出需求时，通过该工具构建组合服务的功能性需求，完成对组合服务全局性能约束的输入，并最终以OWL-S格式(现有国际标准)向服务组合总线发布需求及招标信息。

步骤二中，组合代理方收到招标事件后，触发自动组合工具或手工组合工具，通过自动组合工具或手工组合工具根据组合需求进行组合，生成组合结果。自动组合工具可以基于HTN(层次任务网络，是现有的AI规划技术)的自动组合，通过建立的领域本体库，对用户需求逐层分解，直到用户的功能需求有着具体的服务实例与之相匹配，并将用来进行自动组合所采用的OWL-S格式转换为工业标准支持的BPEL格式。最终，该组合服务描述文件被提交至服务组合总线进行投标。

步骤三中，组合评价方收到投标事件后，触发静态性能评价工具和运行时性能评价工具对各组合代理方的组合结果分别进行评价，形成评价结果，由总线送至服务需求方。因为同时提供了自动组合工具和手工组合工具，系统可以提供双通道组合环路，甚至交互使用自动组合工具和手工组合工具，满足不同的用户需求。运行时性能评价工具可以采用现有的仿真引擎实现，通过仿真引擎进行仿真，进而对该组合结果的整体性能进行评价，并对可能产生的瓶颈进行定位。

参见附图3、4，为了便于理解本发明技术方案效果，在此提供一个可以在民航机场信息系统集成平台中实际应用的具体实施例：

该实施例建立了以航管电报为驱动源的民用航空器地面保障流程编排系统，也就是说以航管电报为组合需求，并且以各类地面保障流程的保障节点为Web服务(即基本服务，由各地面保障代理信息系统提供)。结合领域本体库，相应的组合代理可进行自动为主，手工为主式的保障流程编排，经评价和改进后，最终生成合适的保障流程。

图3为该实例所基于的民用航空器地面保障流程总图，用于总结民航机场的保障情况，航空器的保障根据运行需要执行其中的一部分保障节点。图中的地面保障流程分为两大类——进港航班和离港航班，一架航空器由进港到离港，时间进程可划分为预达时间、落地时间、飞机泊定、到达航班保障完毕、申请登机、许可登机、计划起飞时间，直到实际起飞时间为止。按照对象则分为货邮行保障、安护、飞行器保障、旅客保障和安检。具体来说，进港航班保障进程的保障节点包括有机位引导、泊位引导、放轮档；然后在飞机泊定放货舱门后，有行李卸载到转盘、货邮卸载、机务保障、机舱清洁保障、航油保障、下客保障等。离港航班保障进程的保障节点则包括有货邮预配、装载货邮、装载行李、航空护卫、机务保障、VIP客户保障、值机直到截止、旅客登机、安检等。进一步，对于具体的不同的航班，根据其航空公司与机场的服务协议、航班特点(如机型参数，货运航班、客运航班等)等，需要能够针对这些特点提供不能的保障服务编排。

该实施例的组合过程为：首先，当集成平台收到民航的航管电报后，首先根据领域本体库中的相关本体信息，为每一航班自动生成初步的保障流程(组合服务)，机场指挥中心相关作业人员对系统生成的初步保障流程进行人工审核，通过性能评价工具进行仿真，并可在其基础上进行人工修改，重复上述过程，直到满意为止，最终形成一个面向航管电报中的所有航班的保障流程并投入实际使用。

本实施例中，大多数航管电报能够由系统自动解析。在此情况下，组合需求描述工具根据航管电报解析结果的，自动合成符合OWL-S(本体Web服务语言)规格的组合需求描述代码，并以航空器地面保障流程的“自动组合”+“需求描述”为主题事件，将需求发送到服务组合总线上。订阅该主题的服务组合方会收到该事件后，调用自动组合工具，自动生成服务BPEL4WS规范的航空器地面保障流程代码，并将流程代码，以航空器地面保障流程的“自动组合”+“服务组合”为主题事件，发送到服务组合总线。订阅该主题的性能评价方同样会即时收到该事件，调用性能评价工具，对流程代码进行性能评价和QoS(服务质量)分析后，将分析结果连同流程代码，以航空器地面保障流程的“自动组合”+“性能评价”为主题事件，发送到服务总线。组合需求方根据性能评价结果，决定是否接收该流程代码，如果性能不满足其要求，则调整需求并重复上述过程，直到满意位置。这就是服务组合总线的自动化通道。

对于少数不能由系统自动解析的航管电报，则启动手工服务组合通道。在此情况下，组合需求描述工具提供一个可视化的需求编排工具，由组合需求方手工编排组合需求描述代码，将结果以“手动组合”+“需求描述”为主题发送到服务总线。服务组合方调用可视化流程编辑工具手工编排航空器地面保障流程代码，将结果以“手动组合”+“服务组合”为主题发送到服务组合总线。如图4所示，按照任务(预登机、上客摆渡、下客摆渡、机务送飞、客梯车、客舱清洁、关客舱门、开客舱门、加油、机务、监护、货邮、航食、广播、过站旅客、飞机引导、撤轮档、放轮档、到达行李、登机桥、下客、广播、上客)分项编排流程。性能评价方调用可视化调用性能评价工具，手工进行性能评价和QoS(服务质量)分析后，将分析结果连同流程代码，以“手动组合”+“性能评价”为主题事件，发送到服务组合总线。组合需求方根据性能评价结果，决定是否接收该流程代码，如果性能不满足其要求，则调整需求并重复上述过程，直到满意位置。这就是服务组合总线的手工通道。

以上实施例是相对极端的例子，其组合要么是全自动的，要么是全手工的。本发明实际上支持半自动半手工的组合模式，每一个阶段都可以选择采用自动方式还是手动方式。本发明提供了全自动化实现服务组合流程的技术方案，具体实施时，则可根据具体情况选择某阶段半自动。某阶段是否能够采用自动化，可以参考前一个阶段的结果是否包含实现本阶段自动化所需的所有要素。当自动化通道无法得到满意结果时，也可以启用手工通道。

本发明还能用于其他实际应用，例如军用机场飞行保障系统中的飞行器保障流程生成系统。虽然同样是飞行器保障，但军、民机场在保障模式上完全不同，可以主要以飞行动态系统和飞行计划系统为驱动源。由于军机保障流程相对固定，因此使用总线中的自动化通道完成流程图的自动生成即可。

Claims (2)

1.一种采用Web服务组合系统实现的服务组合方法，所述Web服务组合系统设立有服务组合总线，组合各方通过服务组合总线建立通信，所述组合各方包括有服务需求方、服务提供方、组合代理方和组合评价方；所述服务组合总线建立二维主题事件矩阵，并基于二维主题事件矩阵以“订阅/发布”及“请求/回复”机制在组合各方之间传送与服务组合有关的主题事件；其特征在于：包括以下步骤，

步骤一，服务需求方提出组合需求，以主题事件的形式通过服务组合总线进行招标，即发布招标事件；

步骤二，订阅了该招标事件的各组合代理方根据组合需求进行组合，生成组合结果；然后以主题事件的形式将组合结果发布到服务组合总线上，即发布投标事件；

步骤三，订阅了投标事件的组合评价方响应各组合代理方的组合结果并分别进行评价，形成评价结果，评价结果连同组合结果以主题事件的形式一起发送到服务组合总线上；

步骤四，组合需求方根据评价结果，选择满足组合需求的一个组合结果作为所需结果；当所有组合结果均不能满足组合需求时，调整组合需求并返回步骤一重新招标，直到得到所需结果。

2.根据权利要求1所述的服务组合方法，其特征在于：通过触发调用服务组合总线提供的主题事件处理工具支持服务组合，具体方式如下，

服务需求方提出组合需求时，触发需求描述工具，通过需求描述工具将组合需求整理后作为招标事件发布；

组合代理方收到招标事件后，触发自动组合工具或手工组合工具，通过自动组合工具或手工组合工具根据组合需求进行组合，生成组合结果；

组合评价方收到投标事件后，触发静态性能评价工具和运行时性能评价工具对各组合代理方的组合结果分别进行评价，形成评价结果。

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