CN102833343A - 一种跨虚拟企业Web服务共享系统 - Google Patents

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张帅
张文宇
姚建荣
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Abstract

本发明公开了一种跨虚拟企业Web服务共享系统，包括至少一个虚拟企业节点，每个虚拟企业节点包括至少一个企业成员，每个虚拟企业节点还包括服务注册中心，而每个企业成员设置有用户代理、发现代理、资源代理、路由代理、执行代理和选择代理。将各个企业的服务通过语义描述为具有语义信息的Web服务，用户通过用户代理发布请求，调用各个代理发现匹配的Web服务并执行，从而实现了跨虚拟企业的异构、动态、自治的分布式资源的无缝集成和高效共享。

Description

一种跨虚拟企业Web服务共享系统
技术领域
本发明属于虚拟企业技术领域，尤其涉及基于代理的P2P架构下的跨虚拟企业Web服务共享系统。
背景技术
随着互联网的快速增长和企业的不断全球化，虚拟企业VE(VirtualEnterprise)逐渐成为一种新兴的信息管理技术和工程管理范式，虚拟企业是指具有不同优势资源且地理上分散分布的企业为了共同开拓市场或共同应对其他竞争者而形成的，建立在信息网络技术基础上的，资源共享、费用分担、合作互利的临时联盟体。由此可见，虚拟企业成败的关键在于能否无缝集成和高效共享企业成员提供的各种资源。与传统企业相比，虚拟企业具有异构、动态、自治和分布式的特点，使得其资源共享存在着很大的困难和障碍。因此，如何在信息技术基础上构建一个能适应虚拟企业自身特点的资源共享平台，支持分布式异构资源的发布、发现、选择、调用和执行，已成为虚拟企业领域有待解决的核心问题之一。
近年来兴起的面向服务的架构(Service-oriented Architecture，SOA)通过把不同企业的各种资源封装成虚拟化的Web服务并在Internet环境下进行发布、发现和共享，消除了虚拟企业内部和跨虚拟企业的企业之间的不同软件、平台和硬件基础设施的技术差异，为实现异构资源的无缝集成和高效共享提供了一种可行的解决方案。
目前广泛使用的UDDI(通用描述、发现与集成服务，UniversalDescription，Discovery and Integration)已经成为Web服务匹配和检索的事实标准。然而，现有的UDDI规范缺乏兼容的服务知识库，无法存储与Web服务相关的语义信息，只能进行基于关键字的服务检索，无法支持基于语义的服务检索，所以无法自动、准确和高效地发现所需的服务。同时，现有的Web服务注册、发布和发现大多是基于集中式的C/S架构，即将所有企业的各种应用以Web服务的形式注册在大家都认可的UDDI服务器上，需要检索Web服务的企业也到这里进行检索。由此可见，这种集中式结构往往面临着较大的性能瓶颈和单点失效问题。此外，虚拟企业通常是由短期的商业关系形成的，当商业进程结束后虚拟企业也就消失了。换言之，跨虚拟企业边界的资源共享是可伸缩、松耦合、自组织的，而现有SOA架构无法适应这些特性。
发明内容
本发明的目的是为了满足虚拟企业的异构、动态、自治和分布式特性要求，提出了一种基于代理和P2P架构、面向语义的跨虚拟企业Web服务共享系统，实现了企业资源的无缝集成。
一种跨虚拟企业Web服务共享系统，包括至少一个虚拟企业节点，所述虚拟企业节点包括至少一个企业成员，所述虚拟企业节点还包括服务注册中心，用于本虚拟企业节点内企业成员注册各自的Web服务；所述企业成员设置有：
用户代理，用于发布用户请求；
发现代理，用于在所述共享系统中发现与用户请求匹配的Web服务；
资源代理，用于将所述企业成员的Web服务注册到所述服务注册中心；
执行代理，用于执行发现的Web服务；
路由代理，用于将用户请求路由到相邻的虚拟企业节点。
进一步地，所述企业成员还设置有选择代理，用于在匹配的Web服务中选择最优的Web服务作为选中的Web服务。
所述服务注册中心包括公有服务注册中心和私有服务注册中心，所述公有服务注册中心由企业成员共同维护，用于发布虚拟企业节点内企业成员共享的Web服务；所述私有服务注册中心设置于各个企业成员内部，用于发布本企业的Web服务。所述公有服务注册中心或私有服务注册中心均包括UDDI服务注册中心和OWL-S(Web Ontology Languages forServices，Web服务本体语言)服务注册中心。UDDI的服务与OWL-S中注册的服务一一对应，在检索到OWL-S注册中心的语义服务后，系统将从UDDI服务注册中心提取该服务的WSDL文件返回给用户代理，然后由执行代理去执行该服务。
所述虚拟企业节点还包括目录服务代理，用于注册本虚拟企业节点内各企业成员各自的代理，当一个代理需要利用其他代理提供的服务时，先到DF中找到该代理，找到后才能调用该代理。在设置有DF的系统中，所有代理都需要到DF中进行注册以便系统进行调用，当一个代理需要利用其他代理提供的服务时，首先需要到DF中找到该代理，找到后才能进行调用。
进一步地，所述的虚拟企业节点之间通过P2P覆盖网进行连接，即所有企业之间通过互联网建立基础的网络架构，在每个虚拟企业节点之间通过P2P进行连接。
进一步地，所述的路由代理维护有相邻虚拟企业节点的指针表，当需要跨虚拟企业节点进行服务发现的时候，路由代理通过指针表将发现请求路由到相邻的虚拟企业节点。
进一步地，所述的Web服务为采用OWL-S进行语义描述的制造服务，通过OWL-S可以为制造服务增加语义信息，使得制造服务能够以一种有意义的、精确的方式被发现、选择和调用。本技术领域技术人员可以预见其他资源共享服务，如电子商务、电子真武、在线学习等领域的服务，均可以采用OWL-S进行语义描述为Web服务，应用于本发明。
本发明提出的一种跨虚拟企业Web服务共享系统，通过资源代理将各个企业的服务形式化描述为具有语义信息的Web服务，便于通过智能代理进行基于语义的发现。本发明通过多代理的方式，各个智能代理通过DF进行代理的注册和调用，即使在大型的虚拟企业中，智能代理数量巨大，也不影响代理的相互调用。通过设置路由代理，实现了跨虚拟企业节点的服务发现，进而实现了异构、动态、自治的虚拟企业间分布式资源的高效共享和无缝集成。
附图说明
图1为本发明跨虚拟企业Web服务共享系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。
本发明基于面向服务的SOA架构，本实施方式以制造服务为例来进行说明，它的总体结构如图1所示，包括至少一个虚拟企业，虚拟企业之间通过自组织的P2P覆盖网相互连接，每个虚拟企业包括至少一个企业，一组企业可以通过共享各自的核心制造资源并利用短期的商业关系形成一个虚拟企业，在虚拟企业中，每个企业都是其成员。
面向服务的虚拟企业通过发布、发现、共享各自的制造服务，集成了所有成员的核心制造资源，每个虚拟企业显示为一个节点，跨虚拟企业的协作则通过P2P交互作用的方式来实现。如图1所示，虚拟企业的成员企业1和企业2形成一个虚拟企业，表示为VE节点1；企业4和企业5形成一个虚拟企业，标识为VE节点3；企业2与企业3形成一个虚拟企业，表示为VE节点2。
每个企业成员都包括多个代理，例如路由代理、资源代理、用户代理、发现代理、选择代理和执行代理。每个VE节点还设置有目录服务代理DF(Directory Facilitator)，本VE节点内的所有代理都需要在DF中进行注册，DF的作用是为其它代理提供黄页服务，即所有代理都需要到DF中进行注册以便系统进行调用，当一个代理需要利用其他代理提供的服务时，首先需要到DF中找到该代理，找到后才能进行调用。
这里代理被用来表示动态、自治、自适应的实体，从而形成一个基于知识、面向服务的协作网络以实现资源的发布、发现、选择、调用和执行。代理位于虚拟企业节点的成员内部，例如VE节点1由企业1和企业2的所有代理构成，企业1包括用户代理1-1，发现代理1-2和路由代理1-3，还包括资源代理1-4，选择代理1-5和执行代理1-6，为简单起见，其他企业内的代理未在图中一一标示出，需要说明的是，其他各企业成员也包括相同的代理结构，这里不再赘述。
其中，资源代理负责把制造服务封装成为Web服务以支持面向服务的制造，每个资源代理可以处理一个或多个制造服务；制造服务包括计算资源(如超级计算机、工作站、群集和可视化服务器)、工程资源(如各种FEA和CAE软件)、物流资源(如传输器、RFID读取器、RFID设备、蓝牙和条形码读取器)、存储资源(如存储控制器、磁盘阵列、磁带库、磁盘驱动器、磁带驱动器)、设备资源(如车削设备、冲压设备、铣削设备)、数据资源(如实时RFID数据、实时条形码数据、关系和XML数据)。
用户代理用于发布用户的制造服务发现请求；
路由代理负责在本地VE节点无法找到与请求相匹配的服务时，把请求从一个VE节点发送到其它VE节点，每个路由代理维护着一张相邻VE节点的指针表。
发现代理负责在本地的虚拟企业成员中发现制造服务；
选择代理负责从发现代理发现的多个候选制造服务中找到最优的一个；
执行代理负责执行所选择的制造服务；
每个VE节点还都设置有公有服务注册中心，一些使用广泛的制造服务通过公有服务注册中心来发布，而VE节点下的每个企业节点则设置有私有服务注册中心，用于发布每个虚拟企业成员的制造服务。私有服务注册中心由虚拟企业成员各自创建和维护，而公有服务注册中心则由虚拟企业创建，并由其所有成员一起来维护。每个虚拟企业成员的资源代理负责把制造资源封装成为Web服务，并通过私有服务注册中心来发布，一些使用广泛的制造服务则通过公有服务注册中心来发布。
当用户通过用户代理发布制造服务发现请求后，首先在DF中查找本地的发现代理，发现代理检索私有服务注册中心和公有服务注册中心以查找匹配的制造服务；进一步地，若未检索到匹配的制造服务时，通过DF查找到同一VE节点内其他企业成员的发现代理，在该发现代理对应的企业成员中的私有注册服务中心查找匹配的制造服务。如果检索到的满足服务要求的候选制造服务存在多个时，可以由选择代理再进行服务评价以选出最优的一个。在检索到服务注册中心的制造服务后，发现代理将结果返回给用户代理以方便调用，然后由执行代理去执行。
然而，如果以上所述的本地虚拟企业内制造服务发现过程不能找到合适的制造服务，路由代理将从本地虚拟企业节点的指针表中选出邻近的虚拟企业节点来路由服务请求，以进行跨虚拟企业节点的制造服务发现。
需要说明的是，制造服务的发现和检索方法常用的标准是UDDI，但是现有UDDI注册不能包含语义信息，无法支持语义发现和检索。本发明的服务注册中心有两种实现方式，第一种方式是对UDDI进行扩展，即直接在UDDI注册信息中增加语义描述信息；第二种方式是在进行UDDI服务注册的同时，通过OWL-S对该服务进行Web语义描述后注册在OWL-S服务注册中心，UDDI的服务与OWL-S中注册的服务一一对应，在检索到OWL-S注册中心的语义服务后，系统将从UDDI服务注册中心提取该服务的WSDL(Web Services Description Language，Web服务描述语言)文件返回给用户代理，然后由执行代理去执行该服务。
需要说明的是，选择代理在进行服务评价以选出最优的一个制造服务时，采用的服务评价方法是基于扩展遗传算法的多目标决策方法，该方法可以处理包括相似度、时间、成本、质量和可用性在内的多个目标之间的权衡关系，也可以使用其他服务评价方法，这里不再赘述。
下面以VE节点3中的资源代理4-4发布了一个制造服务，而VE节点1中的用户代理1-1进行制造服务发现为例来详细描述本发明的制造服务共享方法。
第1步：VE节点1中企业1的用户代理1-1发布了一个制造服务请求，调用发现代理1-2去企业1的私有注册中心检索匹配的制造服务，如果检索到匹配的制造服务，则通过调用选择代理1-5选择最优的制造服务，并通过调用执行代理去1-6去执行，否则进入下一步。
第2步：调用发现代理1-2向VE节点1的公有注册中心检索匹配的制造服务，如果检索到匹配的制造服务，则通过调用选择代理1-5选择最优的制造服务，并通过调用执行代理去1-6去执行，否则进入下一步。
第3步：调用发现代理2-1在企业2的私有注册中心进行检索，如果发现代理2-1检索到匹配的制造服务，则通过调用选择代理1-5选择最优的制造服务，并通过调用执行代理去1-6去执行，否则进入下一步。
第4步：调用路由代理1-3请求路由，路由代理1-3从其指针表中选择邻居VE节点2和VE节点3来发送制造服务请求路由。
第5步：VE节点1中的路由代理1-3把服务请求路由到VE节点2中的路由代理3-3，在VE节点2中进行制造服务发现。
在VE节点2内制造服务发现方法同步骤第1步到第3步，这里不再赘述。如果检索到匹配的制造服务，路由代理3-3将该服务返回给路由代理1-3，路由代理1-3将该服务返回给发现代理1-2，通过调用选择代理1-5选择最优的制造服务，并通过调用执行代理去1-6去执行；否则VE节点2中的路由代理3-3通知VE节点1中的路由代理1-3，VE节点2中没有找到匹配成功的制造服务。
第6步：VE节点1中的路由代理1-3把服务请求路由到VE节点3中的路由代理5-3，在VE节点3中进行制造服务发现。
在VE节点3内制造服务发现方法同步骤第1步到第3步，这里不再赘述。如果检索到匹配的制造服务，路由代理5-3将该服务返回给路由代理1-3，路由代理1-3将该服务返回给发现代理1-2，通过调用选择代理1-5选择最优的制造服务，并通过调用执行代理去1-6去执行；否则VE节点3中的路由代理5-3通知VE节点1中的路由代理1-3，VE节点3中没有找到匹配成功的制造服务。
本实施例中，资源代理4-4发布了该制造服务，即通过第6步在在VE节点3中找到了匹配成功的制造服务，则VE节点3中的路由代理5-3通知VE节点1中的路由代理1-3，经过检索，VE节点3中找到了匹配成功的制造服务，路由代理5-3将该服务返回给路由代理1-3，路由代理1-3将该服务返回给发现代理1-2，通过调用选择代理1-5选择最优的制造服务，并通过调用执行代理去1-6去执行。
本发明各个VE节点之间通过P2P覆盖网连接，P2P覆盖网为基于分布式哈希表的Chord协议的DHT环，每个VE节点维护着一张邻居VE节点的指针表，如果当前VE节点无法求解出问题，则可以利用指针表从当前VE节点出发进一步检索其邻居VE节点，该指针表有各个VE节点的路由代理进行维持。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种跨虚拟企业Web服务共享系统，包括至少一个虚拟企业节点，所述虚拟企业节点包括至少一个企业成员，其特征在于，所述虚拟企业节点还包括服务注册中心，用于本虚拟企业节点内企业成员注册各自的Web服务；所述企业成员设置有：
用户代理，用于发布用户请求；
发现代理，用于在所述共享系统中发现与用户请求匹配的Web服务；
资源代理，用于将所述企业成员的Web服务注册到所述服务注册中心；
执行代理，用于执行发现的Web服务；
路由代理，用于将用户请求路由到相邻的虚拟企业节点。
2.如权利要求1所述的跨虚拟企业Web服务共享系统，其特征在于，所述企业成员还设置有选择代理，用于在匹配的Web服务中选择最优的Web服务作为选中的Web服务。
3.如权利要求1所述的跨虚拟企业Web服务共享系统，其特征在于，所述服务注册中心包括公有服务注册中心和私有服务注册中心。
4.如权利要求3所述的跨虚拟企业Web服务共享系统，其特征在于，所述公有服务注册中心由企业成员共同维护，用于发布虚拟企业节点内企业成员共享的Web服务。
5.如权利要求3所述的跨虚拟企业Web服务共享系统，其特征在于，所述私有服务注册中心设置于各个企业成员内部，用于发布本企业的Web服务。
6.如权利要求3所述的跨虚拟企业Web服务共享系统，其特征在于，所述公有服务注册中心或私有服务注册中心均包括通用描述发现与集成UDDI服务注册中心和Web服务本体语言OWL-S服务注册中心。
7.如权利要求1所述的跨虚拟企业Web服务共享系统，其特征在于，所述虚拟企业节点还包括目录服务代理，用于注册本虚拟企业节点内各企业成员各自的代理，当一个代理需要利用其他代理提供的服务时，先到DF中找到该代理，找到后才能调用该代理。
8.如权利要求1所述的跨虚拟企业Web服务共享系统，其特征在于，所述的虚拟企业节点之间通过P2P覆盖网进行连接。
9.如权利要求1所述的跨虚拟企业Web服务共享系统，其特征在于，所述的路由代理维护有相邻虚拟企业节点的指针表。
10.如权利要求1-9任一权利要求所述的跨虚拟企业Web服务共享系统，其特征在于，所述的Web服务为采用OWL-S进行语义描述的制造服务。
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