CN101923465A - 一种面向嵌入式应用的易扩展web服务系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种面向嵌入式应用的易扩展web服务系统，包括web服务架构以及web服务开发框架与web服务使用框架；其中，web服务架构包括嵌入式设备、远程web服务点、以及Web服务集中管理中心；而Web服务开发框架包括有Http Handler、Soap Processing、Cryptography Factory、Context Initializer、User Authentication/Authority Provider、Invoker、Exception Shielding /Event Logging、以及Service Method。相较于现有技术，本发明创作能够便捷的扩展和使用安全web服务，通过屏蔽服务底层部分，减小开发难度，提高开发效率。

Description

一种面向嵌入式应用的易扩展web服务系统

技术领域

本发明属于消费性电子产品技术领域，尤其涉及一种面向嵌入式应用的易扩展web服务系统。

背景技术

嵌入式系统(Embedded system)是以应用为中心，主要由嵌入式处理器、相关硬件支撑、嵌入式操作系统和应用软件组成，具有软件代码小、响应速度快等特点，特别适合要求实时和多任务的系统。近年来，随着硬件的发展，支持TCP/IP等Internet协议的嵌入式设备大量涌现，基于Internet的嵌入式系统已经进入了迅速发展的阶段。目前，大部分现存的嵌入式系统还孤立在Internet之外，但随着Internet的迅速发展以及Internet技术和信息家电、工业控制等领域结合的日益密切，嵌入式设备和Internet结合代表着嵌入式技术发展的真正未来。目前，嵌入式设备访问Internet的常用方式是基于TCP/IP协议的Socket通讯技术和通过发送Http请求、接受响应来获取网络资源。这两种方式都能够较好的完成数据的传输，可是存在如下一些不足：

1.可扩展性不好；

2.比较底层的传输，传输数据的规则需要自行定义复杂繁琐的规则；

3.数据安全得不到保障；

4.没有采用标准协议，通用性不够，通常只能应用于某个平台或专门的嵌入式设备；

5.开发效率极其低下；

6.容易出现错误。

Internet发展至今，已经形成了内容极其丰富的网络资源。嵌入式设备尤其是嵌入式消费电子如何更有效地，更安全地通过web服务使用这些资源，成为急待解决的问题。因此，亟需一种新的web服务模式和框架，能够便捷的扩展和使用安全web服务，通过屏蔽服务底层部分，减小开发难度，提高开发效率。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种面向嵌入式应用的易扩展web服务系统，能够十分便捷的扩展和使用安全的web服务，提高web服务开发的效率。

本发明实施例是这样实现的，一种面向嵌入式应用的易扩展web服务系统，包括web服务架构以及web服务开发框架与web服务使用框架；其中，web服务架构包括嵌入式设备、远程web服务点、以及Web服务集中管理中心；而Web服务开发框架包括有负责soap消息的发送和接受的Http Handler、用于对soap消息进行验证，包装和解包，序列化和反序列化等处理的Soap Processing、用于辅助Soap Processing模块，对soap消息的内容进行加密的Cryptography Factory、用于初始化当前服务请求的上下文的Context Initializer、用于辅助Context Initializer模块，专门提供用户身份和权限认证的User Authentication/Authority Provider、用于调用目标函数，将返回的结果交由Soap Processing序列化包装处理的Invoker、用于负责整个框架中的异常处理，和事件日志记载的Exception Shielding/Event Logging、以及Service Method。

相较于现有技术，本发明创作能够便捷的扩展和使用安全web服务，通过屏蔽服务底层部分，减小开发难度，提高开发效率。

附图说明

图1是本发明的web服务架构的原理框图。

图2是本发明的web服务开发框架的原理框图。

图3是本发明的web服务使用框架的原理框图。

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。

参照图1至图3所示，本发明面向嵌入式应用的易扩展web服务系统包括web服务架构以及web服务开发框架与web服务使用框架。web服务架构包括嵌入式设备、远程web服务点、以及Web服务集中管理中心。所述嵌入式设备用于访问和使用web服务；所述远程web服务点为嵌入式设备提供某种资源或者功能的专项服务；而所述Web服务集中管理中心主要用于管理众多的远程服务点，包括注册、分类管理等，并负责为嵌入式设备路由web服务，其包括有web服务注册登记管理，web服务分类管理，web服务接口及其描述管理，web服务测试，web服务使用记录的统计及分析，用户(嵌入式设备)行为分析，web服务路由器。其中，web服务路由器是根据嵌入式设备的请求条件或者用户的使用习惯，再结合web服务分类信息，进行综合的条件匹配和搜索，找到并提供符合要求的远程web服务点。web服务注册登记管理，用于扩展新的web服务，供嵌入式设备真正使用，包括注册服务的申请提交、审批和最终通过后注册登记，这其中还包括新服务所关联的服务接口和所属的服务分类。服务分类管理用于对众多已注册的远程web服务点进行特征标记，方便web服务路由器搜索和查找。服务接口及其描述管理用于在嵌入式设备和远程web服务点间提供公共的标准接口，为嵌入式设备的服务使用和服务点的扩展提供便利条件。服务测试用于对提出申请注册登记的web服务点进行功能、性能、安全等全方面的测试，测试通过后才可以被嵌入式设备真正使用。保障服务的可用性和安全性。web服务使用的统计和分析是对远程服务站点的使用情况进行记载，并在此基础上进行统计和分析，作为类似服务计费等额外需求的基础。用户(嵌入式设备)行为分析，用于通过分析用户的行为特征，来不断改善web服务；根据用户的使用习惯和喜好，web服务路由器路由更为接近用户需求的远程web服务点。

Web服务开发框架包括负责基于http的soap消息的发送和接受的Http Handler、用于对soap消息进行验证，包装和解包，序列化和反序列化等处理的Soap Processing、用于辅助Soap Processing模块，专门提供可逆加密算法，对soap消息的内容进行加密的Cryptography Factory、根据soap消息的头信息，来初始化当前服务请求的上下文的Context Initializer、用于辅助Context Initializer模块，专门提供用户身份和权限认证的User Authentication/Authority Provider、用于调用目标函数，将返回的结果交由Soap Processing序列化包装处理的Invoker、负责整个框架中的异常处理，和事件日志记载的Exception Shielding/Event Logging、以及Service Method。Service Method是框架中开发者唯一添加的部分，可以包含多个具有特定的功能的，可供Invoker模块动态调用的目标函数。上述所有模块共同组成了web服务开发的框架。使用该框架和开发者添加的特定功能的Service Method模块，就可以实现响应嵌入式设备终端的服务请求，提供web服务。其中Soap Processing模块，使用标准的xml序列化和反序列化的规则，对soap消息的内容和程序中的object之间进行自动转换，为开发人员减少数据传输格式规则制定的工作，同时也防止因数据格式规则不一致而产生错误。所述xml序列化是将程序中的object中的数据结构、数据以对应结构的xml文本呈现出来，反序列化是逆过程。所述Cryptography Factory，能够根据服务响应的不同数据类型，提供适合的可逆加密算法，将数据以密文的形式发送给嵌入式设备。只有拥有配套解密方式的嵌入式设备，才能够使用web服务，保障web服务使用的安全性。另外加密算法可以根据需要不断扩充，而不影响其他的模块的正常工作。所述Context Initializer，用于在嵌入式设备和web服务之间维持通话状态，通话的状态包括用户的认证信息和重要数据。嵌入式设备能够实现一次认证，多次请求服务；还可以通过缓存重要或大量数据，减少数据的传输量。所述User Authentication/Authority Provide，用于认证用户的身份和权限。根据身份权限的不同方便服务提供商提供差异化的web服务。该模块拥有一套完备的用户认证接口，认证可以采用本地认证、第三方认证、数据库认证、Windows集成认证等多种认证方式和方法，大大增加用户身份认证的灵活性。所述Invoker模块，能够根据请求的目标服务和反序列化参数，动态加载和运行目标服务函数，并返回数据。所述Exception Shielding/Event Logging用于屏蔽敏感的异常信息，保障服务安全。通过实现自动封装soap fault消息，减小开发人员对异常的处理工作。Event Logging通过实现文件操作和日志格式制定协助，开发人员只需要简单的配置和少量的代码，就可以完成日志的记载。所述Service Method，是web服务最小的单元，也是服务开发人员需要自行添加的部分。用于完成某种服务功能或者提供数据，包括数据提取过程或其他功能性逻辑。

Web服务使用框架包括根据嵌入式平台客户端要求，调用相应的服务函数的Proxy、用于对soap消息的处理，其中包括对数据的打包和解包，序列化和反序列化等的Soap Processing、负责基于http的soap消息的发送和接收的Http Handler。这些模块共同组成Web服务使用框架。

所述服务使用框架应用在嵌入式设备终端上11，通过屏蔽如何传输数据、如何调用具体web服务的大量工作，使得服务调用的开发工作变得十分简便，从web服务集中管理中心获取一套服务接口和描述，然后从web服务集中管理中心获取实现该套接口的所有的远程web服务点列表，选择一个远程web服务点，在上层应用程序中直接调用接口，就可以使用该远程web服务点提供的所有功能和资源。

嵌入式设备客户端发送信息的过程中，Proxy 28根据嵌入式设备客户端的要求调用指定的服务函数。根据soap协议，SoapEnvolope是由SoapHead和SoapBody两部分组成的，SoapBody部分包括客户端要求调用的服务函数名及其相关的参数，SoapHead包括除上述内容之外的其他信息(如用户验证信息等)。Soap Processing 29把将要发送的信息序列化后，按照SoapHead和SoapBody装载内容的不同，把信息划分并封装入相应的部分中，并做打包处理。处理soap传输请求，是由Http Handler 30完成。该部分内容主要包括指定远程服务点，发送soap信息。接收Web服务器信息的过程时，由Http Handler 30接受soap请求，分析http头，接收soap数据包。处理soap数据包信息，由Soap Processing 29完成，主要用途是接收远程服务点服务函数的运行的结果，在该过程中主要步骤包括对soap数据的反序列化和解析，提取远程服务点发送的数据，供Proxy 30使用。

服务开发框架应用在远程web服务点13，通过屏蔽如何传输数据、用户如何认证、如何调用目标服务函数等大量的工作，使得web服务的开发工作变得十分的简便。web服务点根据自身能提供的服务特点，从web服务集中管理中心获取一套服务接口和描述，实现该套接口，并部署实现好的web服务。向web服务集中管理中申请注册登记该服务点。web开发框架接受soap请求，由Http Handler 21完成。分析http头，获取嵌入式设备相关信息和网络信息，包括设备的ID，设备型号，设备的网络IP等。处理soap消息，由Soap Processing22完成。首先对soap消息进行有效性验证，通过soap1.1的xsd定义对soap内容进行完整性和正确性的验证，通过soap中目标服务函数名称进行服务的存在性验证。将验证通过的soap消息文本进行对象包装，生成SoapHead和SoapBody对象，供以后使用；未通过的将由Exception Shielding 27抛出异常，返回soap fault。根据soap消息初始化上下文，由Context Initalizer 25完成。如果某嵌入式设备近期第一次请求，系统需要利用User Authentication/Authority Provider 24提供的身份权限认证机制进行认证。认证的机制可以采用用户名和密码的形式进行身份认证，使用角色分配的形式进行权限授予，也可以采用windows认证等其他认证方式。认证通过的用户才能够继续使用服务，同时系统将会缓存该通话的重要信息，用于嵌入式设备在过期时间内下次请求的上下文初始化根据。缓存是在内存中进行的，有过期的机制，即从某个设备第一次请求到最大缓存时间内，嵌入式设备下次请求不再需要进行身份权限认证，达到一次认证，多次使用服务，而且还可以共享该段时间内通话所有缓存的重要信息。过期的缓存信息将从内存中去除掉。根据soap消息调用目标服务函数，由Invoker 26完成。根据指定调用的目标服务函数名称，查找到相关动态链接库，动态加载该链接库文件，运行目标函数，结果经Encryption Factory 23提供的加密算法加密之后，交回至SoapProcessing 22进行soap包装。Encryption Factory根据数据特点能够提供多种加密算法中的一种，例如，加密速度稍快的移位、仿射、希尔加密算法，能够对容量较大的媒体数据进行加密；对称加密算法DES、TripleDES、RC2，可以对安全性要求不高的服务内容进行加密；非对称加密算法RSA，可以对安全性要求较高的服务内容进行加密。另外，该框架能够可以根据需要继续扩展更多的加密算法，而不影响其他模块的正常运行。发送soap结果，由Http Handler 21完成。Http Handler将Soap Processing 22包装好的soap结果以密文的形式发送到请求服务的嵌入式设备。Event Logging 27可以在整个框架中使用，主要用于对程序运行的重要过程进行日志记载。方便web服务日常的维护，以及出现问题时，提供维护人员解决的依据。它主要包括两部分，一部分是一套对文件的操作实现，另一部分是日志格式的模板，模板的内容包括事件，来源，类别，类型，描述信息。开发人员只需简单地配置模板就可以写入不同格式的日志。

在面向嵌入式的web服务架构中，web服务使用框架应用在嵌入式设备端11，web服务开发框架应用在远程web服务点13，两者都大量减小了研发人员的开发难度，减少了开发工作，提高了开发效率。而作为web服务架构中最为核心的部分——web服务集中管理中心，在嵌入式设备和众多的远程服务点之间架起了一座有效沟通的桥梁。有了web服务集中管理中心之后，嵌入式设备再也不需要逐一的和每一个远程的web服务点，针对于如何使用服务的问题上进行复杂的协商，相反，只需要遵循管理中心的服务标准，获取服务。也就说在嵌入式设备端，只能看见web服务集中管理中心，而屏蔽掉了众多了远程web服务点。类似地，远程web服务点只关心管理中心提出的web服务接口标准，然后按照其标准，实施自己的web服务，然后在其上进行注册登记。而不必针对于与如何提供服务的问题上与嵌入式设备端进行复杂的协商，从而也屏蔽掉了众多嵌入式设备端，而只与web服务集中管理中心打交道。首先，为了满足嵌入式设备新的功能和需求，服务接口及其描述16提出一套新的服务接口，并有服务分类管理14分配类别，标记特征，以备更多需要类似web服务的嵌入式设备找到和使用。服务接口的形成需要综合考虑嵌入式设备需求和服务提供商的特点，从而为嵌入式设备提供web服务的同时，提供商也能够方便地实现该套接口。随后，越来越多的服务提供商会实现该套接口，并申请注册登记各自的远程web服务点13，该类服务的内容将会随之变得越来越丰富。其中，申请需提交的内容包括：服务提供商自身描述、服务网路访问点、服务特征、实现的服务接口等。服务网络访问点指明了嵌入式设备发送服务请求的网络地址；服务特征也由服务分类管理14标记，用来区别实现同一接口的不同服务。服务特征包括地域特征，服务质量特征，面向的用户群体等，还可以是更多自定义的特征描述。

申请注册登记的服务需要先进行全方位的测试，服务测试模块19对申请注册的服务进行基本的功能测试之外，还有安全性测试和性能测试。所有的测试都是在模拟的嵌入式设备上进行的。模拟器调用web服务，将运行结果与已经制定好的功能标准比较，进行测试评估；模拟器还会模拟多个嵌入式设备同时请求服务，进行压力测试，通过记录响应时间的方法，分析web服务的性能。只有测试通过的web服务点才会真正在web服务管理中心注册登记，供嵌入式设备查询使用。当有远程web服务点在管理中心登记注册后，嵌入式设备终端11就可以使用该类服务了。服务路由器会定期的在嵌入式设备启动或者应用程序程序启动时，根据查询的条件约束，为嵌入式设备应用程序提供满足条件的远程web服务点13列表，包括提供商信息和网络入口地址。查询的条件约束包括接口约束、远程服务点特征约束等。这样就可以精确定位到想使用的web服务点上。比方说嵌入式设备终端是电视机，想知道离它最近的超市针对VIP客户的打折信息，则可以使用类似的查询语句：接口描述＝超市打折信息查询and地址Like XX市XX区XX街道XX号and面向群体＝VIP客户，服务路由器结合服务接口及描述15，服务分类14联合查询，找到最接近的超市web服务点，返回给电视机，电视机则直接访问查询到的最佳远程web服务点的网络地址，获得web服务。

每一次web服务的使用都被记录下来，其中包括嵌入式设备信息和使用的远程web服务信息两大类。针对嵌入式设备的使用记录，用户行为分析18可以统计出用户的普遍的使用习惯和个体的特征喜好。而普遍的使用习惯可以用作改善web服务的质量，使得web服务能够越来越趋于满足大多数人的要求；个体喜好则可以供服务路由器15使用，为不同的嵌入式终端提供更符合个体要求的特殊服务。针对web服务使用记录，服务记录统计及分析19能够统计服务的使用次数，在各个时段的使用频率等，为服务收费和服务自身改善等提供有力的数据分析和依据。

本发明创作通过屏蔽数据传输格式、隐藏远程web服务的查找和定向，嵌入式设备可以便捷的使用web服务，web服务开发人员也可以快速的扩展新的web服务。不仅如此，基于该服务架构，不仅仅是嵌入式设备可以使用web服务，还可以支持各式各样的网络通讯设备，其中包括手机，电脑等。另外采用标准的web服务数据通讯协议，无论是嵌入式设备还是远程web服务点，可以兼容不同的软件平台，为数据准确传输和接受以及架构的高度扩展性都提供了保障。总之，该发明为嵌入式设备高效便捷的使用各式各样的网络资源成为了可能，为嵌入式生产商将带来更多的商业价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种面向嵌入式应用的易扩展web服务系统，其特征在于：包括web服务架构以及web服务开发框架与web服务使用框架；其中，web服务架构包括嵌入式设备、远程web服务点、以及Web服务集中管理中心；而Web服务开发框架包括有负责soap消息的发送和接受的Http Handler、用于对soap消息进行验证，包装和解包，序列化和反序列化等处理的Soap Processing、用于辅助Soap Processing模块，对soap消息的内容进行加密的Cryptography Factory、用于初始化当前服务请求的上下文的Context Initializer、用于辅助Context Initializer模块，专门提供用户身份和权限认证的User Authentication/Authority Provider、用于调用目标函数，将返回的结果交由Soap Processing序列化包装处理的Invoker、用于负责整个框架中的异常处理，和事件日志记载的Exception Shielding/Event Logging、以及Service Method。

2.如权利要求1所述的面向嵌入式应用的易扩展web服务系统，其特征在于：所述Web服务使用框架包括根据嵌入式平台客户端要求，调用相应的服务函数的Proxy、用于对soap消息进行处理的Soap Processing、以及负责基于http的soap消息发送和接收的HttpHandler。

3.如权利要求2所述的面向嵌入式应用的易扩展web服务系统，其特征在于：所述嵌入式设备用于访问和使用web服务，而所述远程web服务点为嵌入式设备提供某种资源或者功能的专项服务。

4.如权利要求3所述的面向嵌入式应用的易扩展web服务系统，其特征在于：所述Web服务集中管理中心主要用于管理众多的远程服务点，并负责为嵌入式设备路由web服务，其包括有web服务注册登记管理、web服务分类管理、web服务接口及其描述管理、web服务测试、web服务使用记录的统计及分析、用户(嵌入式设备)行为分析、以及web服务路由器。

5.如权利要求4所述的面向嵌入式应用的易扩展web服务系统，其特征在于：所述web服务路由器根据嵌入式设备的请求条件或者用户的使用习惯，再结合web服务分类信息，进行综合的条件匹配和搜索，找到并提供符合要求的远程web服务点。

6.如权利要求5所述的面向嵌入式应用的易扩展web服务系统，其特征在于：所述web服务注册登记管理主要用于扩展新的web服务，供嵌入式设备真正使用，包括注册服务的申请提交、审批和最终通过后注册登记，这其中还包括新服务所关联的服务接口和所属的服务分类。

7.如权利要求6所述的面向嵌入式应用的易扩展web服务系统，其特征在于：所述服务分类管理主要用于对众多已注册的远程web服务点进行特征标记，方便web服务路由器搜索和查找。服务接口及其描述管理用于在嵌入式设备和远程web服务点间提供公共的标准接口，为嵌入式设备的服务使用和服务点的扩展提供便利条件。

8.如权利要求7所述的面向嵌入式应用的易扩展web服务系统，其特征在于：所述服务使用框架应用在嵌入式设备终端上，通过屏蔽如何传输数据、如何调用具体web服务的大量工作，使得服务调用的开发工作变得十分简便。

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