CN103401897A - 一种分布式服务注册中心构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明专利属于计算机应用领域，主要是提出一种分布式服务注册中心构建方法，通过构建本地服务注册中心、局域网服务注册中心、广域网服务注册中心，实现分级分布式的服务注册中心，从而解决本地服务信息的快速查找和远程服务信息的共享，既能较好的实现服务信息的共享、查询和服务绑定，又能确保分级的服务信息隐私保护，将仅限于内部系统调用的服务信息注册在本地或局域网注册中心，将需要共享的服务信息根据需要注册到局域网服务注册中心和广域网服务注册中心。本发明采取上述构建方法充分考虑网络环境网络拓扑、网络带宽、网络速度对服务信息查询的影响，同时能够很好的满足本地服务信息快速查询需求。

Description

一种分布式服务注册中心构建方法

技术领域

本发明属于计算机应用领域，主要是提出一种分布式服务注册中心构建方法，通过构建本地服务注册中心、局域网服务注册中心、广域网服务注册中心，实现分级分布式的服务注册中心，从而解决本地服务信息的快速查找和远程服务信息的共享，既能较好的实现服务信息的共享、查询和服务绑定，又能确保分级的服务信息隐私保护，将仅限于内部系统调用的服务信息注册在本地或局域网注册中心，将需要共享的服务信息根据需要注册到局域网服务注册中心和广域网服务注册中心。在本地采用本地文件、本地数据库建设本地服务注册中心，采用WS-Discovery(web service discovery)方式建设局域网服务注册中心，在广域网采用UDDI(universal description．discovery and integration)方式建设广域网服务注册中心，采取上述构建方法充分考虑网络环境网络拓扑、网络带宽、网络速度对服务信息查询的影响，使得服务注册中心能够高效运行既能很好的满足本地服务信息快速查询需求，又便于远程广域网内进行服务信息共享和查询。

背景技术

近年来，面向服务体系架构(service-oriented architecture, SOA)成为全球计算机软件行业的热点话题，被誉为软件开发的下一个里程碑，成为企业软件架构的趋势。企业用户业务需求的不断变化，要求企业IT 系统必须成为一个适应力强的竞争体，能随着企业环境的变化而改变，并具备柔性扩展、随时支持业务流程变化的基础功能。

（1）为适应IT系统的研发潮流：

传统的IT基础架构难以及时跟进企业业务的频繁变动，根本原因就在于目前最重要的软件开发和集成技术---软件复用、软件互操作，存在着严重的问题，它们是导致企业业务敏捷性达不到预期目标的真实原因，因而也就成了SOA实践的目标对象。软件复用是解决“软件危机”的有效途径。软件复用是指重复使用“为了复用目的而设计的软件”的过程，而软件构件技术则是软件复用技术的核心与关键。以软件构件技术为核心的软件复用，已经成为当今最重要的软件开发技术，其典型代表包括SUN J2EE/EJB、OMG CORBA/CCM以及微软的.Net/DCOM。

软件复用技术存在的问题在于：构件技术由面向对象技术发展而来，提供的是一种较为细粒度的可复用构件，而缺乏封装粒度的弹性，因此该类型构件对复杂业务的封装效果不好，可复用的仍是分散的业务片段，完整的业务复用则需要充分了解复杂的业务规则，从而导致业务人员在构件灵活组装时面临相当大的困难；其次，构件的运行支撑，严重依赖其被部署的受控环境，而不同的构件实现和运行支撑技术之间存在着相当大的异构性，异构技术实现的构件之间缺乏直接组装式复用的能力；第三，系统各个功能模块紧密耦合，缺乏独立性，因而也严重影响了便捷复用的能力。

软件互操作描述的是软件系统之间的交互行为，即不同的软件系统之间共享信息或依据所共享的信息而做出行为的能力。Internet的飞速发展以及分布计算的流行，使得互操作技术已成为（异构）软件系统间集成时所必须的关键性技术。 软件互操作技术存在的问题在于：随着Internet的流行，曾经在Intranet领域取得巨大成功的传统中间件在Internet环境中暴露出了严重局限性，Internet前所未有的开放性意味着各个节点可能采用不同的中间件技术，它们各行其是，对技术细节进行了过多的私有化约束，而构件模型和架构也没有统一的标准，从而导致中间件平台自身呈现出相当大的异构性，具体表现为构件的描述、发布、查找、调用、互操作协议及数据传输等方面的多样性和差异性。此外，基于传统中间件进行互操作的软件系统之间也存在着一些紧密耦合的关系，难以扩展、缺乏灵活性。各种不良技术约束的结果是基于异构中间件的软件系统跨Internet进行交互变得困难重重，举步维艰，从而最终导致了跨企业、跨部门之间的业务集成和重组难以灵活快速的进行。

（2）为满足用户业务需求：

IT系统所承载的负荷越来越重，多次发生系统故障，业务部门的抱怨越来越多。在现实面前，我们被迫对IT系统进行调整以应对业务流程。客户提出的IT目标是IT系统必须有灵活性，有余力接受公司业务进一步增长的挑战，但同时又不能影响原有的业务增长轨迹。而原有IT架构难以解决的最大难题之一是，技术层难以随着业务层的需求变化而灵活变身，而硬要改动技术层，则需要技术人员把系统上下左右分拆和重新焊接，不但成本昂贵，而且伤筋动骨，后患难测。因为原有系统中各子系统、各模块之间是一种"紧耦合结构"，拆分和沟通很不灵活。

原有系统的复杂度很高，为完成系统功能，定义了很多复杂的接口，并且代码相当复杂。比如，要想完成数据的抽取、转换、装载功能，我们必须针对不同的需求，重构这一功能模块。这些工作量和成本都非常巨大。以上这些因素都迫使我们在应用新的IT架构时必须考虑商业成本和灵活的系统架构模式：首先，新的架构必须降低IT系统结构的复杂度;其次，需要减少系统的运营成本，同时，增加系统的灵活性。

（3）在“智能电网调度系统”的开发和部署上势必要采用SOA架构。

为适应国家电网快速发展和特高压电网安全稳定运行的需要，提升调度驾驭大电网能力和调度技术装备水平，大力推进调度技术支持系统标准化建设，国家电网公司组织编写了《智能电网调度技术支持系统建设框架》，在该文中明确提出“基础平台采用面向服务的体系架构（SOA）”。这一要求既给行业产品开发制定了标准，同时也设定了门槛，不能及时提升技术水平的企业将面临淘汰。

SOA体系架构中包括三个角色：服务提供者(Service Provider)、服务请求者(Service Requestor)、服务注册器(Service Registry)。角色间主要有三个操作：发布(Publish)、查找(Find)、绑定(Bind)。

服务发现（包括注册和查找操作）需要有一个服务注册中心，用户存储、查询和版本化服务描述信息。服务注册中心需要提供分类管理能力，利用分类能力来实现对服务的搜索。理想情况下，注册中心应用具有很高的可用性，并且是多处备份的。服务注册中心的实现技术可以有多种，包括：WS-Discovery、UDDI、LDAP、数据库和文件方式。具体使用哪种技术实现可以根据实际情况确定，关键是需要提供上述的基本功能。

服务是一种通过统一资源指示符（URI）标识的软件应用，其接口及绑定形式可以通过XML标准定义、描述和检索，Web服务能够通过XML消息及Internet协议完成与其他软件应用的直接交互。从外部的使用者的角度而言，服务是一种部署在网络环境上的对象/组件。下图，说明其构成，并简述其交互的过程。

SOA服务发现的体系结构图如图1所示。 

1）服务在体系结构中的角色

SOA体系结构中有服务提供者、服务请求者和服务注册中心三个角色。服务提供者，是服务的所有者。服务请求这是要求满足特定功能的企业。服务注册中心是可搜索的服务描述注册中心，服务提供者在此发布他们的服务描述。

2）服务在体系结构中的操作

对于利用服务的应用程序，必须发生以下三个行为：发布服务描述、查询或查找服务描述以及根据服务描述绑定或调用服务，它包含三个操作：发布、查找和绑定。

3）服务的构件

服务构件有服务和服务描述。服务是一个由服务描述来描述的接口，服务描述的实现就是该服务。服务描述包含服务的接口和实现的细节。

交互的过程如下：

（1）发布服务：服务提供着将Web服务发布到服务注册中心处进行注册，格式为WSDL文档。

（2）客户查询服务注册中心，以找到服务的位置。

（3）服务注册中心引导客户找到WSDL文档。

（4）客户访问WSDL文档。

（5）WSDL提供与服务交互的数据。

（6）客户发送SOAP消息请求。

（7）服务返回SOAP消息应。

服务发布、查找和绑定三种交互操作是基于SOA服务协议栈实现的。每层包含有业界标准的协议，如图2所示，上一层是基于下一层所提供的功能来实现的。垂直框中的内容是栈中每一层都需要的功能支持，左边的文字是对应的一层所采用的标准技术。

（1） 网络层:服务的基础是网络，因此网络层位于Web服务技术架构的底层。为了让服务能够被来自不同系统的客户使用，应用于服务的数据传输技术必须是应该广泛的。

（2）XML消息层:在网络层之上是基于XML的消息层，该层要求XML是消息协议的基础。目前，SOAP是最好的XML消息协议。

（3）服务说明层:服务说明层实际上是一个文档栈。首先是WSDL，它专门用于描述基于XML的服务，支持对可交互的服务的最小纤度的描述。

（4）服务发布层:服务发布是指让服务请求者得到WSDL文档，这个操作可以在服务请求者生命周期的任何阶段执行。 

（5）服务发现层:服务发现层的发现机制对应于服务发布层的发布机制。任何允许服务请求者得到服务说明并在运行时刻让应用程序使用的机制都可以被看作服务发现。

（6）其他技术层面

图的右边是几个代表其他技术的垂直层次，他们代表了在以上介绍的几个水平层次中服务需要提供的其他技术支持。为了满足电子商务的要求，服务应用程序必须满足企业级的需求，包括安全性、管理和服务质量等。

服务描述信息的使用对象包括：

技术人员，对服务的接口，通信协议等技术信息进行管理和使用业务人员，对服务的业务信息，如使用前置条件，服务水平协议要求等进行管理维护。

服务程序，使用服务描述信息查找所需服务，并依据接口描述进行服务间的通信。

服务描述的查找使用可以有多种方式，包括：静态查找，一般由人工进行查找，可以通过一些工具从服务注册中心中获取服务信息。

通过静态查找方式，一般通过静态绑定方式实现服务间的通信。通过人工查找获取服务信息后，可以通过工具自动生成静态的服务访问接口代码，与服务请求代码集成在一起，可以直接访问所需要的服务。

动态查找，一般由机器自动到注册中心进行查找。

通过动态查找方式，一般通过动态绑定方式实现服务间的通信。通过机器自动查找获取服务信息后，需要自动生成动态的服务访问数据，而不是生成访问接口代码，通过标准的访问接口，传递生成的数据消息来访问所需要的服务。

服务注册中心为SOA体系结构中的重要组成部分，目前主要使用的UDDI，在实际使用情况存在许多弊端：注册信息在备注册节点间完全复制，导致其随着服务数量的增加变得较难管理和维护；另一方面，目前UDDl只能提供被动的目录服务，而统计研究发现很少有组织或个人在发布服务后主动更新信息，这就造成了其上服务信息的有效性差。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提出了一种主动分布式服务注册机制，利用服务主动监测机制提高注册库中服务信息的实时有效性；利用分布式结构减轻统一注册中心的负担，构建方法结合本地、局域网、广域网的实际使用情况充分利用本地的高效信息读取能力、局域网WS-Discovery协议进行动态广播服务发现、在广域网采用UDDI协议进行远程服务注册和查询，使得服务注册中心能够高效、可靠运行。

本发明的技术方案为：

一种分布式服务注册中心构建方法，本发明特征是，采取本地注册中心、局域网注册中心、广域网注册中心将服务信息采用分级分布式注册；其中：

本地服务注册中心采用本地文件、本地数据库建设，局域网服务注册中心采用WS-Discovery方式建设，广域网服务注册中心在广域网采用UDDI方式建设。

本发明采用本地文件、本地数据库建设本地服务注册中心，数据库为关系数据库或内存库、实时数据库；服务信息查询采取本地优先策略：客户进行服务查询时，服务优先返回与客户位于相同节点上的服务信息；本地优先策略提供性能优化措施。

本发明采用WS-Discovery方式建设局域网服务注册中心时，为便于服务注册发现接口统一和标准化，采用WS-Discovery协议来规范服务注册发现接口；WS-Discovery 协议使用 SOAP 和 UDP使服务能够被客户端发现。

本发明服务注册中心遵循一下服务注册策略：

a．        本地服务注册：将本机部署的服务全部注册在本地服务注册中心，以便本地服务能够优先查询、绑定、调用；

b．        局域网服务注册：将本机注册中心注册的服务部分需要在局域网内共享给其他系统调用的服务注册在局域网服务注册中心，以便局域网内共享的服务能够优先查询、绑定、调用；

c．        广域网服务注册：将在局域网注册中心注册的服务部分需要在广域网内共享给其他系统调用的服务注册在广域网服务注册中心，以便广域网内共享的服务能够优先查询、绑定、调用。

本发明的有益效果是：通过本方法实现的服务注册中心充分考虑网络环境网络拓扑、网络带宽、网络速度对服务信息查询的影响，使得服务注册中心能够高效运行既能很好的满足本地服务信息，在本地和局域网内优先快速查询需求，又便于远程广域网内进行服务信息共享和查询。

a．大幅度提高系统本地、局域网内服务查询、绑定、调用的相应速度。

b．减小服务注册信息在网络传输中都网络带宽的消耗。

c．分级分布式服务注册中心确保服务信息有选择的分级发布注册，服务信息在指定的范围内进行共享。

附图说明

图1 SOA服务发现的体系结构图；

图2 SOA服务协议栈图；

图3 分布式服务注册中心结构图；

图4 WS-Discovery消息传送顺序图；

图5 UDDI 消息在客户机和注册中心之间的流程图。

具体实施方式

见图3，图4，图5，一种分布式服务注册中心构建方法，本发明特征是，采取本地注册中心、局域网注册中心、广域网注册中心将服务信息采用分级分布式注册；其中：

本地服务注册中心采用本地文件、本地数据库建设，局域网服务注册中心采用WS-Discovery方式建设，广域网服务注册中心在广域网采用UDDI方式建设。

本发明采用本地文件、本地数据库建设本地服务注册中心，数据库为关系数据库或内存库、实时数据库；服务信息查询采取本地优先策略：客户进行服务查询时，服务优先返回与客户位于相同节点上的服务信息；本地优先策略提供性能优化措施。

本发明采用WS-Discovery方式建设局域网服务注册中心时，为便于服务注册发现接口统一和标准化，采用WS-Discovery协议来规范服务注册发现接口；WS-Discovery 协议使用 SOAP 和 UDP使服务能够被客户端发现。

本发明服务注册中心遵循一下服务注册策略：

d．        本地服务注册：将本机部署的服务全部注册在本地服务注册中心，以便本地服务能够优先查询、绑定、调用；

e．        局域网服务注册：将本机注册中心注册的服务部分需要在局域网内共享给其他系统调用的服务注册在局域网服务注册中心，以便局域网内共享的服务能够优先查询、绑定、调用；

f．        广域网服务注册：将在局域网注册中心注册的服务部分需要在广域网内共享给其他系统调用的服务注册在广域网服务注册中心，以便广域网内共享的服务能够优先查询、绑定、调用。

本发明的基本原理是在本地采用本地文件、本地数据库建设本地服务注册中心，采用WS-Discovery方式建设局域网服务注册中心，在广域网采用UDDI方式建设广域网服务注册中心，采取上述构建方法充分考虑网络环境网络拓扑、网络带宽、网络速度对服务信息查询的影响，使得服务注册中心能够高效运行既能很好的满足本地服务信息快速查询需求，又便于远程广域网内进行服务信息共享和查询。图3给出了分布式服务注册中心结构图。主要由三大部分组成：第一部分是本地服务注册中心；第二部分是局域网服务注册中心；第三部分是广域网服务注册中心。

第一部分是本地服务注册中心

采用本地文件、本地数据库建设本地服务注册中心，数据库可以是关系数据库也可以是内存库、实时数据库。服务信息查询采取本地优先策略：客户进行服务查询时，服务优先返回与客户位于相同节点上的服务信息。本地优先策略提供一定程度的性能优化措施，例如服务信息预存在内存中提供高速检索功能并兼顾服务的高可用性。

第二部分是局域网服务注册中心

采用WS-Discovery方式建设局域网服务注册中心。为便于服务注册发现接口统一和标准化，采用WS-Discovery协议来规范服务注册发现接口。WS-Discovery 协议使用 SOAP 和 UDP使服务能够被客户端发现。

WS-Discovery 具有四种类型的操作消息：

Hello：服务在连接到网络时向注册中心发送一条 Hello 消息，注册服务。

Bye：服务在准备离开网络时将发送一条 Bye 消息，撤销服务。

Probe：客户端向注册中心发送一条Probe 消息来查找指定的服务，匹配的服务将使用 ProbeMatch 消息进行响应。

Resolve：客户端向注册中心发送一条Resolve 消息来查找服务的传输地址，匹配的服务将使用 ResolveMatch 消息进行响应。

服务提供者Target Service，客户端Client（在实际部署中ESB以客户端的角色访问发现代理），服务发现代理Discover Proxy由注册中心来实现，并以Managed Mode方式工作，便于跨网络进行服务发现和提高发现查找效率，消息传送顺序如下图4所示。服务提供者采用Hello消息注册服务，采用Bye消息撤销服务。服务发现代理服务及注册中心对服务进行记录。客户端采用Probe消息查询服务，采用Resolve消息获得服务细节。

需要跨多个网络发现服务的时候，就必须使用Managed发现模式。这里要借助的一个机制就是服务发现代理（Discovery Proxy ）。服务代理管理服务的信息，并且可以跨越服务边界。服务代理的工作就是保存服务的终结点信息、处理客户端的查找请求。Managed发现模式的坏处就是实现复杂，不够灵活。好处就是可以显著降低ad hoc模式多播查找带来的网络负载问题，而且大大提高查找的效率。

第三部分是广域网服务注册中心

在广域网采用UDDI方式建设广域网服务注册中心。UDDI注册中心是一个逻辑上的统一体，在物理上则是以分布式系统的架构实施的，而不同站点之间是采用P2P(对等网络)架构实施的，因此访问其中任意一个站点就基本等于访问了UDDI注册中心。UDDI商业注册所提供的信息从概念上来说分为三个部分：

白页(White Page)表示与企业有关的基本信息，包括企业名称、经营范围、联系地址、企业标识等等；

黄页(Yellow page)用来依据标准分类法区分不同的行业类别，使企业能够在更大的范围（如地域范围）内查找已经在注册中心注册的企业或Web服务；

绿页(Green Page)则包括了关于该企业所提供的Web服务的技术信息，其形式可能是一些指向文件或是URL的指针，而这些文件或URL是服务发现机制的必要组成部分。

UDDI的组成元素

商业实体信息(businessEntity)、服务信息(businessService)、绑定信息(bindingTemplate)和服务调用规范(tModel)

tModel元素

·         tModel允许各种实体（商业机构、标准组织、企业集团等）发布抽象规范，供其他实体在实现服务时使用

·         tModel可以定义所有信息，包括：关键字、名称、描述及URL

·         由于定义tModel非常简单，可以定义任何信息，甚至使无用信息和不可用信息

·         也可以使用tModel定义下一代Web电子商务将使用的标注和模板

UDDI 注册中心包含了通过程序手段可以访问到的对企业和企业支持的服务所做的描述。此外，还包含对 Web 服务所支持的因行业而异的规范、分类法定义（用于对于企业和服务很重要的类别）以及标识系统（用于对于企业很重要的标识）的引用。UDDI 提供了一种编程模型和模式，它定义与注册中心通信的规则。UDDI 规范中所有 API 都用 XML 来定义，包装在 SOAP 信封中，在 HTTP 上传输。 

如图5所示，UDDI 消息在客户机和注册中心之间的流程图。

图5说明了 UDDI 消息的传输，通过 HTTP 从客户机的 SOAP 请求传到注册中心节点，然后再反向传输。注册中心服务器的 SOAP 服务器接收 UDDI SOAP 消息、进行处理，然后把 SOAP 响应返回给客户机。就注册中心条例而言，客户机发出的要修改数据的请求必须确保是安全的、经过验证的事务。要使数据能在 UDDI 中物尽其用需要几个步骤。

第 1 步，在软件公司和标准组织定义关于在 UDDI 中注册的行业或企业的规范时，开始向注册中心发布有用的信息。这些规范叫做技术模型或者更常见的说法是 tModel 。 

第 2 步，公司还会注册关于其业务及其提供的服务的描述。

第 3 步，UDDI 注册中心会给每个实体指定一个在程序中唯一的标识符，叫做唯一通用标识符（Unique Universal Identifier，UUID）键，从而能随时了解所有这些实体的情况。UUID 键必须是唯一的，并且在一个 UDDI 注册中心中从来都不会变化。这些键看上去象格式化好的十六进制随机字符串。可以利用这些键来引用与之相关联的实体。在一个注册中心中创建的 UUID 键只在该注册中心的上下文中有效。

第 4 步，诸如电子交易场所（e-Marketplace）和搜索引擎等其它类型的客户机与商业应用程序（例如，基于工作流聚合起来的 Web 服务）使用 UDDI 注册中心来发现它们感兴趣的服务。

第 5 步，企业就可以调用这些服务，简便的进行动态集成。

服务注册控制策略

（1）本地服务注册：将本机部署的服务全部注册在本地服务注册中心，以便本地服务能够优先查询、绑定、调用。

（2）局域网服务注册：将本机注册中心注册的服务部分需要在局域网内共享给其他系统调用的服务注册在局域网服务注册中心，以便局域网内共享的服务能够优先查询、绑定、调用。

（3）广域网服务注册：将在局域网注册中心注册的服务部分需要在广域网内共享给其他系统调用的服务注册在广域网服务注册中心，以便广域网内共享的服务能够优先查询、绑定、调用。

Claims (4)

1.一种分布式服务注册中心构建方法，其特征是，采取本地注册中心、局域网注册中心、广域网注册中心将服务信息采用分级分布式注册；其中：

本地服务注册中心采用本地文件、本地数据库建设，局域网服务注册中心采用WS-Discovery方式建设，广域网服务注册中心在广域网采用UDDI方式建设。

2.根据权利要求1所述的一种分布式服务注册中心构建方法，其特征是，采用本地文件、本地数据库建设本地服务注册中心，数据库为关系数据库或内存库、实时数据库；服务信息查询采取本地优先策略：客户进行服务查询时，服务优先返回与客户位于相同节点上的服务信息；本地优先策略提供性能优化措施。

3.根据权利要求1所述的一种分布式服务注册中心构建方法，其特征是，采用WS-Discovery方式建设局域网服务注册中心时，为便于服务注册发现接口统一和标准化，采用WS-Discovery协议来规范服务注册发现接口；WS-Discovery 协议使用 SOAP 和 UDP使服务能够被客户端发现。

4.根据权利要求1所述的一种分布式服务注册中心构建方法，其特征是，服务注册中心遵循一下服务注册策略：

本地服务注册：将本机部署的服务全部注册在本地服务注册中心，以便本地服务能够优先查询、绑定、调用；

局域网服务注册：将本机注册中心注册的服务部分需要在局域网内共享给其他系统调用的服务注册在局域网服务注册中心，以便局域网内共享的服务能够优先查询、绑定、调用；

广域网服务注册：将在局域网注册中心注册的服务部分需要在广域网内共享给其他系统调用的服务注册在广域网服务注册中心，以便广域网内共享的服务能够优先查询、绑定、调用。

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