CN101969466A - 一种分布式系统中的网络服务搜索方法 - Google Patents

Abstract

一种分布式系统中的网络服务搜索方法，该方法包括如下步骤：a对所述分布式系统中的网络服务进行语义描述；b从用户获取搜索请求，并且对所述搜索请求进行语义描述，其中所述搜索请求与用户所需之网络服务相对应；c根据所述搜索请求的语义描述对所述注册服务进行决策分类，以获取最匹配的服务或服务组合；d将所获取的匹配服务作为搜索结果返回。本发明基于语义Web对网络服务和搜索请求进行语义描述，并且对它们进行决策分类，以自动在网络服务中搜索出与搜索请求最匹配的网络服务，从而能自动查找和发现网络服务，满足用户访问网络服务的需要。

Description

一种分布式系统中的网络服务搜索方法

技术领域

本发明涉及数据处理，尤其涉及分布式系统中的动态查找服务。

背景技术

随着计算机网络，特别是Internet的迅猛发展，传统的信息系统概念发生了巨大的变化，这些变化突出地表现在信息的存储、传递、发布以及获取方式所发生的革命性变革。与此同时，基于网络的分布式系统在各个领域得到了广泛的应用，在整个社会生活中正发挥着日益突出的作用。如何在更为广域和异构的计算环境中有效地发布和获取信息，已成为亟待解决的问题。分布式系统正是解决了上述问题。

所谓分布式系统系指硬件或软件组件分布在网络计算机上，仅仅通过消息传递进行通信和动作协调的系统。一般而言，典型的分布式系统包括分布式应用、中间件和网络。分布式应用，即服务，系指在网络中可访问的资源、数据或者功能。网络服务的搜索包括对于用户需要的服务位于分布式系统中所处位置的指示。

目前分布式系统中网络服务的搜索主要是基于传统的方法，即，基于网站一对一的单一服务访问。例如，若服务需求者要完成一个应用，需要在网上逐个访问相关站点找到符合自己要求的网络服务，而且必须由用户自己去查找和访问。这样时间成本太高，而且不容易找到自己所需要和偏爱的服务去帮助自己完成任务。

此外，现有技术服务搜索的实现是基于关键词查找，靠的是用户自己的直觉来辨析合适的服务、自己理解服务的语义信息。用户不能很快搜索到满足自己偏好和约束的服务，如果在所要完成的任务需要多个网络服务组合的情况下，用户更难以查找到合适的服务，从而难以完成任务。

因此，当前分布式系统中网络服务搜索的缺陷主要在于它的设计目的是面向用户直接阅读和处理，而没有提供计算机可理解的语义信息，因此限制了在信息全球化的环境下计算机在知识管理过程中实施自动分析处理及进一步智能处理的能力。

因此，在分布式系统环境下，为提高用户对网络服务的自动且快速的搜索从而完成应用，需要建立一种自动化、智能化、准确、快捷地搜索满足用户偏好和约束的网络服务搜索方法。

发明内容

有鉴于现有技术中的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种自动化、智能化、准确、快捷地搜索满足用户偏好和约束的网络服务搜索方法。

为达成上述目的，本发明的一个方面提供了一种分布式系统中的网络服务搜索方法，该方法包括如下步骤：a对所述分布式系统中的网络服务进行语义描述；b从用户获取搜索请求，并且对所述搜索请求进行语义描述，其中所述搜索请求与用户所需之网络服务相对应；c根据所述搜索请求的语义描述对所述注册服务进行决策分类，以获取最匹配的服务或服务组合；d将所获取的匹配服务作为搜索结果返回。

本发明的另一方面提供了一种分布式系统中的网络服务搜索装置，包括：转换模块，其对分布式系统中的网络服务和用户的搜索请求进行语义描述；决策模块，其根据所述搜索请求的语义描述对所述注册服务进行决策分类，得到匹配服务或服务组合，并返回网络服务搜索结果；服务注册模块，其对所述经语义描述的网络服务进行注册，以形成注册服务；服务请求模块，其从用户获取所述搜索请求并提交至所述转换模块以进行语义描述；控制模块，其根据返回的网络服务搜索结果进行相应服务的调用。

本发明基于语义Web对网络服务和搜索请求进行语义描述，并且对它们进行决策分类，以自动在网络服务中搜索出与搜索请求最匹配的网络服务，从而能自动查找和发现网络服务，满足用户访问网络服务的需要。

附图说明

结合附图，通过下文的详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1示出了根据本发明一个方面的网络服务搜索方法；

图2示出了图1所示方法中一个步骤的流程图；

图3示出了图1所示方法中另一个步骤的流程图；

图4示出了根据本发明另一方面的网络服务搜索装置；

图5示出了根据本发明另一方面的网络服务搜索系统。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

分布式系统概述

本发明的方法和装置是在具有不同部件(包含硬件和软件)的分布式系统中操作。示例的分布式系统允许系统用于共享网络上的服务和资源。为了实现这一目标，示例的分布式系统使用Java编程环境，允许以无缝方式将代码和数据从设备移动到设备。Java编程环境在Java开发人员指南中作了更清楚的描述，通过引用合并在此。

在示例的分布式系统中，分散在各地的不同计算机和设备被联合起来，对用户而言表现为单个系统。示例的分布式系统中存在由一个或多个不同设备提供的不同网络服务逻辑组。服务系指能够由用户、程序、设备或另一服务能够访问以及可以计算、与存储相关联、与通信相关联、或者涉及提供对另一用户访问的资源、数据或功能。

本发明所述的分布式系统包括通过网络互联的多个设备。设备可以是诸如打印机、存储设备、输入输出设备、计算机或者其他设备。网络可以是局域网、广域网或者因特网。本领域的技术人员应连接所述计算机包括存储器、中央处理单元、输入输出设备和Java运行系统。

如上所述，示例的分布式系统基于Java编程环境，因此利用Java运行系统。Java运行系统包括Java应用编程界面(API)，运行程序在Java运行系统的上层运行，从而以独立平台的方式访问不同系统功能，包括主操作系统的窗口能力和网络能力。无论何种操作系统或主平台的硬件配置，在Java运行系统顶层运行的程序以独立平台的方式运行。Java运行系统的一个例子是由Sun Microsystems公司提供的Java软件开发工具来实现。

分布式系统的一个重要目的就是交互，其中，Web应用站点是为了程序到用户的交互，而Web服务是为程序到程序的交互做准备。实现这个新思想的关键在于通用的程序到程序通信模型，该模型应建立在现有的和新兴的标准之上，例如，HTTP、可扩展标记语言(Extensible Markup Language，XML)、简单对象访问协议(Simple Object Access Protocol，SOAP)、Web服务描述语言(Web Service Description Language，WSDL)以及通用描述、发现和集成(Universal Description Discovery and Integration，UDDI)。

Web服务使应用程序的集成比以前更快、更容易而且更便宜。集成在协议栈中较高层发生，它更注重服务语义而不那么注重网络协议语义的消息，从而实现了业务功能的松散集成。利用现有的语言和平台以及旧应用程序，可以以一种增量的方式来集成和应用Web服务。此外，Web服务遵循Java 2平台企业版(Java 2 Platform，Enterprise Edition，J2EE)、通用对象请求代理体系结构(Common Object Request Broker Architecture，CORBA)以及其它针对与耦合较紧的分布式或非分布式应用程序集成的标准。

所谓Web服务是描述一些操作(利用标准化的XML消息传递机制可以通过网络访问这些操作)的接口。Web服务是用标准的、规范的XML概念描述的，称为Web服务的服务描述。这一描述囊括了与服务交互需要的全部细节，包括消息格式(详细描述操作)、传输协议和位置。该接口隐藏了实现服务的细节，允许独立于实现服务基于的硬件或软件平台和编写服务所用的编程语言使用服务。

语义Web是W3C倡导下的协作项目，它提供了一个通用的框架，允许跨越不同Web应用程序、企业和团体共享数据与重用数据。从元数据角度分析，语义Web的基本思想就是让网页上的数据都由元数据(网页元素)来描述它，说明它的含义，这样计算机程序就能够理解网页上的数据；从数据交换角度分析，这样更方便用户数据的交换，此时你会更加理解为什么XML语言是Web数据交换的基本格式；从Web角度分析，目前的网页是让人看的，如查找信息、网上购物等，语义Web上的网页是让计算机看的，它通过制定一个Web上数据表示语言的规范，用以描述Web内容，且让计算机能够理解。

在分布式系统中，通常使用代理程序(Agent)，为客户机端程序或服务器端程序作数据准备和数据交换。Agent的抽象模型是具有传感器和效应器，处于某一环境中的实体。它通过传感器感知环境；通过效应器作用于环境；它能运用自己所拥有知识进行问题求解；它还能与其它Agent进行信息交流并协同工作。

尽管本发明的方法和装置描述为在示例的分布式系统和Java编程环境中操作，但是，本领域的技术人员应理解，本发明可以在其他系统和其他编程环境中实现。

现参考图1-3描述根据本发明的基于决策分类的网络服务搜索方法。

图1示出了根据本发明一个方面的方法流程图，其中示出了用户使用用户设备自动搜索所需服务的过程。

用户设备可以是任何一种可与用户通过键盘、遥控器、触摸板、或声控设备进行人机交互的电子产品，例如计算机、智能手机、PDA、游戏机、或IPTV等。

在步骤S1中，对所述分布式系统中的网络服务进行语义描述。一实施例中，步骤S1包括如下的子步骤，如图2所示。

具体地，在步骤S101中，由服务提供者发布经Web服务描述的网络服务，例如，提供网络上各业务系统服务组件的描述。本实施例中，使用WSDL描述语言对各种服务进行描述。如本技术领域所应理解的，所述网络服务可为任何与分布式系统相兼容的服务，包括但不限于行程安排、机票预定、酒店预定、车辆预定、股票查询、地理信息查询及其它业务系统。

在步骤S103中，对经Web服务描述的网络服务发布进行语义描述。语义描述提供了一整套Web服务的词汇表以描述服务的语义，使得Web服务具有机器理解性和易用性，从而支持智能主体进行自动、动态的Web服务发现、组合、执行和互操作。一实施例中，使用OWL-S(Web服务本体语言)对所述网络服务进行语义描述。

在步骤S105中，在注册服务数据库中储存所述经语义描述的网络服务以形成注册服务信息。所述注册的服务逻辑上使用与前述语义描述相同类型的语义描述类型，本实施例中，为OWL-S。一实施例中，在所述数据库中存储概念及关系的具体信息。

接着，在步骤S2中，从用户获取搜索请求，并且对所述搜索请求进行语义描述，其中所述搜索请求与用户所需之网络服务相对应。实施例中，步骤S2包括如下的子步骤，如图3所示。

具体地，在步骤S201中，由人机交互界面获取所述搜索请求。通过任何一种可与用户进行人机交互的交互设备来实时地获取用户正在输入的输入信息。该交互设备可以是键盘、遥控器、触摸板或声控设备等。以键盘为例，当用户敲击键盘中按键进行输入时，实时地获取用户敲击的按键序列。一实施例中，所述搜索请求包括搜索关键字、用户偏好及约束等信息。

在步骤S203中，对所获取的搜索请求进行语义描述。一实施例中，使用OWL-S对用户提交的搜索请求进行语义描述。

此后，在步骤S3中，根据所述搜索请求的语义描述对所述注册服务进行决策分类，以获取最匹配属性的服务或服务组合。一实施例中，基于决策熵的属性分类对所述注册服务进行属性分类，以获取最佳匹配服务。

最后，在步骤S4，将所获取的匹配服务作为搜索结果返回。

一优选实施例中，将返回的所述搜索结果与所述注册服务中与之相对应的服务进行绑定，并进行服务调用。这样，在返回搜索结果的同时，使得用户可调用所述服务，更加方便用户的使用。

现根据图4描述根据本发明另一方面的基于决策的网络服务搜索装置。

如图4所述，根据本发明的网络服务搜索装置，包括转换模块、决策模块、服务注册模块、服务请求模块、控制模块。

所述转换模块对分布式系统中的网络服务和用户的搜索请求进行语义描述。所述网络服务由服务提供者发布经Web服务描述的网络服务，例如，提供网络上各业务系统服务组件的描述。本实施例中，使用WSDL描述语言对各种服务进行描述。如本技术领域所应理解的，所述网络服务可为任何与分布式系统相兼容的服务，包括但不限于行程安排、机票预定、酒店预定、车辆预定、股票查询、地理信息查询及其它业务系统。

所述搜索请求与用户所需之网络服务相对应。一实施例中，所述搜索请求包括搜索关键字、用户偏好及约束等信息。

一实施例中，使用OWL-S(Web服务本体语言)对所述网络服务和搜索请求进行语义描述。

所述决策模块其对所述搜索请求进行决策分类，并输出决策分类结果。根据所述搜索请求的语义描述对所述注册服务进行决策分类，以获取最匹配属性的服务或服务组合，并返回网络服务搜索结果。一实施例中，基于决策熵的属性分类对所述注册进行属性分类，以获取匹配服务。

所述服务注册模块对所述经语义描述的网络服务进行注册，以形成注册服务。一实施例中，所述服务注册模块包括服务提供单元，其发布经Web服务描述的网络服务。所述服务注册模块还包括注册服务数据库，以存储注册服务的信息。具体地，在注册服务数据库中储存所述经语义描述网络服务以形成注册服务信息。所述注册的服务逻辑上使用与前述语义描述相同类型的语义描述类型，本实施例中，为OWL-S。一实施例中，在所述数据库中存储概念及关系的具体信息。

所述服务请求模块其从用户获取所述搜索请求并提交至所述转换模块以进行语义描述。一实施例中，所述服务请求模块包括人机交互界面，其从用户获取所述搜索请求。通过任何一种可与用户进行人机交互的交互设备来实时地获取用户正在输入的输入信息。该交互设备可以是键盘、遥控器、触摸板或声控设备等。以键盘为例，当用户敲击键盘中按键进行输入时，实时地获取用户敲击的按键序列。

所述控制模块根据返回的网络服务搜索结果进行相应服务的调用。一优选实施例中，将返回的所述搜索结果与所述注册服务中与之相对应的服务进行绑定，并进行服务调用。这样，在返回搜索结果的同时，使得用户可调用所述服务，更加方便用户的使用。

现参考图5描述使用智能Agent技术进行通信和平台的搭建，并使用XML和Java技术所开发Web服务体系结构的搜索系统及其搜索方法。

请参见图5，根据本发明实施例的一种基于决策分类的网络服务搜索系统包括：服务提供者(ServiceAgent)、服务请求代理(UserAgent)、网络通信层、中间Agent层、网络服务注册中心(UDDI)。其中，中间Agent层有两个部分组成：OWL-S语义描述器、决策分类学习器。

服务提供者(ServiceAgent)：提供网络上各业务系统服务组件的描述，如使用WSDL描述语言进行描述，然后向上层发布服务。各业务系统服务组件如：行程安排、机票预定、酒店预定、车辆预定、股票查询、地理信息查询及其它业务系统。

服务请求代理(UserAgent)：也即智能代理软件平台。接收用户通过各门户应用层提交的网络服务搜索请求，进行规范化。此请求是用户偏好、且有约束条件的，然后向上层查找服务。

网络通信层：也即Internet或Intranet。提供服务发布和查找的通信基础。

中间Agent层：包含OWL-S语义描述器和决策分类学习器两部件。使用OWL-S语义描述器对所发布的服务进行OWL-S(Web服务本体语言，内容主体是概念及关系的表示模型)语义描述转换，然后向网络服务注册中心进行注册。OWL-S语义描述器对用户提交搜索服务的偏好及约束等信息进行OWL-S语义描述转换，然后使用决策分类学习器从网络服务注册中心选取一个服务或多个合适的服务组合返回给服务请求者。决策分类学习器使用属性分类算法及决策熵的方法对服务属性进行分类学习，以获取最佳属性的服务或服务组合。

网络服务注册中心(UDDI)：提供发布服务的注册功能，所注册的服务逻辑上使用OWL-S语义描述模型。服务描述中概念及关系的具体信息存储在注册服务信息库中。

现描述使用上述系统进行网络服务搜索的方法。

步骤1：服务提供者(ServiceAgent)把描述好的各业务服务组件通过网络传输给中间Agent层，发布服务。

步骤2：中间Agent层接收服务提供者(ServiceAgent)传来的发布信息，然后使用OWL-S语义描述器对该信息进行语义转换，再将转换好的语义描述信息向网络服务注册中心(UDDI)注册服务；

步骤3：门户应用层接收用户提交的搜索服务的基本信息、偏好及约束信息，然后向服务请求代理(UserAgent)提交搜索服务请求；

步骤4：服务请求代理(UserAgent)实现网络服务的自动搜索功能。首先接收来自门户应用层传来的搜索服务请求，进行规范化，然后通过网络向中间Agent层提交查找服务请求；

步骤5：中间Agent层接收服务请求代理(UserAgent)传来的查找服务各项信息，然后使用OWL-S语义描述器对该信息进行语义转换，再使用决策分类学习器对转换好的语义描述信息进行学习分析，对网络服务注册中心(UDDI)所注册的服务进行选择和组合，以获取用户所需的最佳服务或服务组合，最后把结果传回给服务请求代理(UserAgent)；

步骤6：服务请求代理(UserAgent)根据传回的搜索结果，与服务提供者(ServiceAgent)提供的网络服务进行绑定，并进行服务调用。

至此，完成了网络服务发布和自动搜索的整个过程。

本发明具有如下优点：

(1)本发明基于语义Web对网络服务和搜索请求进行语义描述，并且对它们进行决策分类，以自动在网络服务中搜索出与搜索请求最匹配的网络服务，从而能自动查找和发现网络服务，满足用户访问网络服务的需要。

(2)本发明采用Web服务体系结构实现，该框架的应用已逐渐流行和成熟，语义描述语言OWL-S也已出现并在应用，改进的决策分类算法能够较好的实现网络服务的自动搜索、组合，使用智能Agent技术进行通信和平台的搭建，能够较好的实现与语义Web的融合。

(3)使用XML和Java技术开发系统，具有良好的跨平台性，非常适合分布式网络环境下的网络服务自动发布和搜索。

根据本发明，用户可以委托自己的智能软件帮助搜索符合自己要求的网络服务，然后用搜索返回的网络服务结果再去访问该服务或组合服务。一次提交搜索的基本信息和偏好约束信息，自动得到网络服务访问结果，整个过程对用户是封装的，用户无需关注如何搜索，只要等待访问结果就可以，极其方便快捷、智能化。

尽管业已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内做出变化和修改。

Claims (10)

1.一种分布式系统中的网络服务搜索方法，该方法包括如下步骤：

a对所述分布式系统中的网络服务进行语义描述；

b从用户获取搜索请求，并且对所述搜索请求进行语义描述，其中所述搜索请求与用户所需之网络服务相对应；

c根据所述搜索请求的语义描述对所述注册服务进行决策分类，以获取最匹配的服务或服务组合；

d将所获取的匹配服务作为搜索结果返回。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤a包括以下步骤：

a1由服务提供者发布经Web服务描述的网络服务；

a2使用OWL-S语义对所述网络服务进行语义描述；

a3在注册服务数据库中存储所述经语义描述的网络服务以形成注册服务信息。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述步骤b包括以下步骤：

b1由人机交互界面获取所述搜索请求；

b2使用OWL-S对所述搜索请求进行语义描述。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述步骤c包括使用基于决策熵的属性分类对所述注册服务进行决策分类。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括步骤：

e将返回的所述搜索结果与所述注册服务中与之相对应的服务进行绑定，并进行服务调用。

6.一种分布式系统中的网络服务搜索装置，包括：

转换模块，其对分布式系统中的网络服务和用户的搜索请求进行语义描述；

决策模块，其根据所述搜索请求的语义描述对所述注册服务进行决策分类，得到匹配服务或服务组合，并返回网络服务搜索结果；

服务注册模块，其对所述经语义描述的网络服务进行注册，以形成注册服务；

服务请求模块，其从用户获取所述搜索请求并提交至所述转换模块以进行语义描述；

控制模块，其根据返回的网络服务搜索结果进行相应服务的调用。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述服务注册模块包括：

服务提供单元，其发布经Web服务描述的网络服务；

注册服务数据库，以存储注册服务的信息；

其中所述注册包括使用所述语义描述单元对所述网络服务进行语义描述，然后存储在所述数据库中。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述服务请求模块包括：

人机交互界面，其从用户获取所述搜索请求；

9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述决策模块使用基于决策熵的属性分类对所述注册服务进行属性分类，以获取匹配服务或服务组合。

10.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制模块将返回的所述搜索结果与所述注册服务中与之相对应的服务进行绑定，并进行服务调用。

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