CN104363239A - 一种基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法，包括以下步骤：注册实体相关的服务：注册web服务的同时在服务注册器中维护一个数据结构，该数据结构对应了物理实体到虚拟服务的映射；动态绑定服务：在具体的服务调用前，暂停过程实例的执行，再根据服务动态绑定算法完成服务的绑定，最后恢复过程实例的执行。本发明引入对物理环境信息的考虑，为服务组合过程中的服务选择提供新的关注维度，有助于提高服务组合的实用性，同时也并不降低服务组合利用现有服务高效组合复杂服务这一特性，具有广泛的应用市场前景。

Description

一种基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法
技术领域
本发明涉及网络服务技术领域，具体涉及一种基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法。
背景技术
随着Web服务技术的不断发展，网络上能够提供相同或者相近功能的服务越来越多，用户选择服务时不仅要求服务能够满足功能性的需求，还要求服务能够满足一些非功能性的需求。因此如何从功能相当的服务集合中选择出最优服务成为一个普遍存在的问题。针对这个问题，从本质上讲，就是对服务组合适应环境变化能力的一种提高。
然而，在普适计算的环境下，越来越多的移动设备通过传感器技术和无线网络技术向人们提供各式各种的服务，传统的服务组合过程中由于引入这类服务，面临着更高的环境感知能力的要求，这主要表现在：身处移动环境中的各种物理实体所提供的服务，其服务质量很大程度上受到实体的环境属性影响，在单个服务的选择问题中，有必要将变化的环境因素纳入考虑。
目前广义的对于环境信息的理解，可以把环境信息分为以下主要两类：一类是服务自身提供的信息；一类是进行服务选择时刻的外部环境。针对服务自身提供的信息，通常情况只关注服务的功能属性，而特别的，有一种基于QoS的服务选择，其利用的就是服务注册时提供的非功能性属性的描述。根据实现手段划分，通常包括基于语义的，基于规则的等等，其目标都是为了通过一个框架技术来合理利用运行时刻的外部信息，并做出适应以达到服务组合的目标。然而，这些对环境信息的界定都停留在过程层和服务层。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法。
技术方案：本发明的一种基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法，包括以下步骤：
(1)注册实体相关的服务：由于物理实体和服务存在一一对应关系，注册web服务的同时在服务注册器中维护一个数据结构，该数据结构对应了物理实体到虚拟服务的映射；
(2)动态绑定服务：在具体的服务调用前，暂停过程实例的执行，再根据服务动态绑定算法完成服务的绑定，最后恢复过程实例的执行。
进一步的，所述步骤(1)的具体步骤为：
(1.1)将与实体相关的服务注册到服务注册器；
(1.2)判断服务注册器中是否存在该服务到物理实体的映射关系数据结构，如果不存在则新建该数据结构；若存在映射关系数据结构，则将物理实体与虚拟服务的映射关系<实体ID,服务KEY>维护在该数据结构中；
(1.3)初始化步骤(1.2)中的实体ID对应的实体信息到环境信息库中。
进一步的，所述步骤(1.2)中，映射关系数据结构用于建立物理环境和服务层之间的联系，包括服务KEY(ServiceKEY)和实体ID(EntityID)两个字段，其中，实体ID就是物理实体对应的唯一标识，服务KEY就是服务注册器中服务目录中该物理实体所提供的服务这条记录所对应的唯一标识。
对于步骤(1.2)中每一个物理实体相关的服务，在注册服务的同时，将该服务与实体的对应关系注册到相应的映射关系数据结构中。
进一步的，通过传感器获取所述步骤(1.3)中的实体信息，该实体信息包括实体ID、实体类型和实体经纬度位置信息等实体的环境信息，每一个类型的实体都对应各自用来保存这些即时环境信息的实体信息，所有实体信息构成环境信息库。
进一步的，所述步骤(2)的的具体步骤为：
(2.1)暂停过程实例的执行；
(2.2)通过环境感知模块获得即时的物理实体相关信息，利用这些物理实体信息进行有条件的筛选，选择出满足实际执行的实体ID集合，并将该集合传递给服务注册器模块；
(2.3)服务注册器根据实体-服务的映射关系进行一轮筛选，得到环境感知下的有效备选服务集合；
(2.4)服务注册器根据自身的选择策略从备选服务集合中选择出最终的目标服务，完成服务的绑定；
(2.5)恢复过程实例的执行。
进一步的，所述步骤(2.2)中筛选实体ID集合的过程为：环境感知模块根据物理实体的环境信息，选择出满足实际环境约束条件的实体集合，然后将这些可用的实体筛选结果传递给服务注册器模块。
进一步的，所述步骤(2.3)中，服务注册器模块对环境感知模块传递过来的实体集合中的每一个实体ID，查找映射关系数据结构，得到对应的服务KEY，进而得到有效备选的服务集合。
进一步的，所述步骤(2.4)中，服务注册器根据自身的服务选择策略从步骤(2.3)中所得的有效备选的服务集合中再进行一次筛选，最终得到唯一的服务，完成最终服务的绑定。
有益效果：本发明通过在服务注册器中维护实体与服务的映射关系数据结构，建立物理环境与服务层的联系；通过环境信息库存储物理实体即时环境信息；通过特定的服务动态绑定算法完成服务的动态绑定。引入对物理环境信息的考虑，为服务组合过程中的服务选择提供新的关注维度，有助于提高服务组合的实用性，同时也并不降低服务组合利用现有服务高效组合复杂服务这一特性，具有广泛的应用市场前景。
附图说明
图1为本发明的实体相关服务注册流程图；
图2为本发明的服务动态绑定算法流程图；
图3为本发明的执行流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案结合附图和实施例进行详细说明。
如图1至图3所示，本发明的一种基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法，包括以下步骤：
(1)注册实体相关的服务：由于物理实体和服务存在一一对应关系，注册web服务的同时在服务注册器中维护一个数据结构，该数据结构对应了物理到虚拟服务的映射，具体过程为：
(1.1)将与实体相关的服务注册到服务注册器；
(1.2)判断服务注册器中是否存在该服务到物理实体的映射关系数据结构，
如果不存在则新建该数据结构；若存在映射关系数据结构，则将物理实体与虚拟服务的映射关系<实体ID,服务KEY>维护在该数据结构中；
(1.3)初始化步骤(1.2)中的实体ID对应的实体信息到环境信息库中；
(2)动态绑定服务：在具体的服务调用前，暂停过程实例的执行，再根据服务动态绑定算法完成服务的绑定，最后恢复过程实例的执行，具体过程为：
(2.1)暂停过程实例的执行；
(2.2)通过环境感知模块获得即时的物理实体相关信息，利用这些物理实体信息进行有条件的筛选，选择出满足实际执行的实体ID集合，并将该集合传递给服务注册器模块；
(2.3)服务注册器根据实体-服务的映射关系进行一轮筛选，得到环境感知下的有效备选服务集合；
(2.4)服务注册器根据自身的选择策略从备选服务集合中选择出最终的目标服务，完成服务的绑定；
(2.5)恢复过程实例的执行。
其中，上述步骤(1.2)中，映射关系数据结构用于建立物理环境和服务层之间的联系，包括服务KEY(ServiceKEY)和实体ID(EntityID)两个字段，其中，实体ID就是物理实体对应的唯一标识，服务KEY就是服务注册器中服务目录中该物理实体所提供的服务这条记录所对应的唯一标识。
对于步骤(1.2)中每一个物理实体相关的服务，在注册服务的同时，将该服务与实体的对应关系注册到相应的映射关系数据结构中。
通过传感器获取所述步骤(1.3)中的实体信息，该实体信息包括实体ID、实体类型和实体经纬度位置信息等实体的环境信息，每一个类型的实体都对应各自用来保存这些即时环境信息的实体信息，所有实体信息构成环境信息库。
其中，上述步骤(2.2)中筛选实体ID集合的过程为：环境感知模块根据物理实体的环境信息，选择出满足实际环境约束条件的实体集合，然后将这些可用的实体筛选结果传递给服务注册器模块。
所述步骤(2.3)中，服务注册器模块对环境感知模块传递过来的实体集合中的每一个实体ID，查找映射关系数据结构，得到对应的服务KEY，进而得到有效备选的服务集合。
上述步骤(2.4)中，服务注册器根据自身的服务选择算法从步骤(2.3)中所得的有效备选的服务集合中再进行一次筛选，最终得到唯一的服务，完成最终服务的绑定。
实施例：
首先为每一个实体注册相应的服务到服务注册器上，本实施例中，在服务注册器上分别注册5个具有相同功能的服务，这些功能相同的服务分别由5个不同的物理实体来提供；然后为这5个服务在服务注册器模块对应的数据库中建立一种注册服务目录表。如表1所示，表1中维护了每个服务的基本信息，包括：每个注册的服务的唯一的服务注册码、功能分类标识、服务地址和服务是否可用的状态标记；同时判断是否存在实体与服务的映射关系表，如果不存在则在数据库中建立一种实体与服务的映射关系表并且将物理实体到虚拟服务的映射关系<实体ID,服务KEY>维护到实体与服务映射关系表中，如表2所示，其中EntityID就是物理实体对应的唯一标识，ServiceKEY就是服务目录中该物理实体所提供的服务这条记录所对应的唯一标识，表2主要是根据筛选获得的可用实体ID来查询对应的服务标识；最后在环境信息库中初始化实体的环境信息。如表3所示，每行记录代表了一个实体的全部可用的环境信息，包括实体类型，实体位置和实体状态等等。
表1:服务注册器的注册服务目录表
ServiceKey PortType ServiceAddress Is_Accessible
1 TrunkCollectBlood http://localhost:8080/Trunk1/TrunkCollectBloodProvider True
2 TrunkCollectBlood http://localhost:8080/Trunk1/TrunkCollectBloodProvider True
3 TrunkCollectBlood http://localhost:8080/Trunk1/TrunkCollectBloodProvider True
4 TrunkCollectBlood http://localhost:8080/Trunk1/TrunkCollectBloodProvider True
5 TrunkCollectBlood http://localhost:8080/Trunk1/TrunkCollectBloodProvider True
表2:实体与服务映射关系表
ServiceKey EntityID
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
表3:实体环境信息表
ID EntityType LocationX LocationY State
1 Trunk 2 4 idle
2 Trunk 3 6 idle
3 Trunk 4 8 busy
4 Trunk 6 10 idle
5 Trunk 12 12 busy
在流程实例执行过程中，如果当前执行的流程节点活动是contextFrame并且进入了enter状态，则更新实体信息表中的即时环境信息；如果contextFrame这个节点活动中包含的invoke子活动注册了环境感知事件，则在具体的服务调用前，暂停过程实例的执行，获取即时的物理实体相关信息，这些即时的实体环境信息是通过环境感知模块获取的并且保存到了实体环境信息表中。
然后，利用这些信息进行有条件的筛选，此处的有条件是指满足实际环境约束条件，即是满足用来监测物理实体的环境信息并进行筛选，通过扩展现有的过程描述语言，新增一个描述元素在过程描述文件中给出实际环境约束条件，例如可以是：(Truck.State＝＝idle,distance(Truck.location,destination(10,10))<5)，为简化计算过程，本实施例中，直接将LocationX和LocationY相加的结果作为Trunk这个实体对应的location。
首先根据条件Truck.State＝＝idle，从备选实体集中排除了ID为3和5的实体，又根据distance(Truck.location,destination(10,10))<5排除了ID为1和2，最终选择出满足实际执行的实体ID集合EntityIDList＝{4}，并将该集合EntityIDList传递给服务注册器模块；服务注册器根据实体-服务的映射关系表进行一轮筛选，得到环境感知下的有效备选服务集合ServiceList＝{4}；服务注册器根据自身的选择策略(默认选择编号最小)从备选服务集合ServiceList中选择出最终的目标服务ServiceKey为4，最终绑定ServiceKey为4对应的服务地址ServiceAddress；最后恢复过程实例的执行。
服务动态绑定算法过程如下：
输入：环境感知的服务组合模型的执行实例Instance
输出：服务的访问地址ServiceAddress
ServiceDynamicBind(Instance)
1:If contextBPELEngine.instance.activity(contextFrame)＝Status(enter)do
2:update contextInfo of all EntityID in contextDB
3:For(contextBPELEngine.instance.activity(invoke)∈activity(contextFrame))do
4:If(activity(invoke)has contextEvent)do
5:contextCondition＝contextModule.getCondition(contextEvent)
6:contextModuler.query EntityIDList by contextCondition from contextDB
7:ServiceList＝ServiceRegistry.getServices by EntityIDList fromEntity-ServiceTable
8:ServiceAddress＝ServiceRegistry.getService by ServiceKEY from ServiceList
9:return ServiceAddress。
上述实施例表明：通过引入对物理实体环境信息的考虑，为服务组合过程中的服务选择提供新的关注维度，大大提高服务组合的实用性。

Claims (9)

1.一种基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)注册实体相关的服务：注册web服务的同时在服务注册器中维护一个数据结构，该数据结构对应了物理实体到虚拟服务的映射；
(2)动态绑定服务：在具体的服务调用前，暂停过程实例的执行，再根据动态服务选择策略完成服务的绑定，最后恢复过程实例的执行。
2.根据权利要求1所述的基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法，其特征在于：所述步骤(1)的具体步骤为：
(1.1)将与实体相关的服务注册到服务注册器；
(1.2)判断服务注册器中是否存在该服务到物理实体的映射关系数据结构，如果不存在则新建该数据结构；若存在映射关系数据结构，则将物理实体与虚拟服务的映射关系<实体ID,服务KEY>维护在该数据结构中；
(1.3)初始化步骤(1.2)中的实体ID对应的实体信息到环境信息库中。
3.根据权利要求2所述的基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法，其特征在于：所述步骤(1.2)中，映射关系数据结构用于建立物理环境和服务层之间的联系，包括服务KEY和实体ID两个字段，其中，实体ID为物理实体对应的唯一标识，服务KEY为服务注册器中服务目录中该物理实体所提供的服务这条记录所对应的唯一标识。
4.根据权利要求2所述基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法，其特征在于：对于步骤(1.2)中每一个物理实体相关的服务，在注册服务的同时，将该服务与实体的对应关系注册到相应的映射关系数据结构中。
5.根据权利要求2所述基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法，其特征在于：通过传感器获取所述步骤(1.3)中的实体信息，该实体信息包括实体ID、实体类型和实体经纬度位置信息等实体的环境信息，每一个类型的实体都对应各自用来保存这些即时环境信息的实体信息，所有实体信息构成环境信息库。
6.根据权利要求1所述基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法，其特征在于：所述步骤(2)的的具体步骤为：
(2.1)暂停过程实例的执行；
(2.2)通过环境感知模块获得即时的物理实体相关信息，利用这些物理实体信息进行有条件的筛选，选择出满足实际执行的实体ID集合，并将该集合传递给服务注册器模块；
(2.3)服务注册器根据实体-服务的映射关系进行一轮筛选，得到环境感知下的有效备选服务集合；
(2.4)服务注册器根据自身的选择策略从备选服务集合中选择出最终的目标服务，完成服务的绑定；
(2.5)恢复过程实例的执行。
7.根据权利要求6所述基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法，其特征在于：所述步骤(2.2)中筛选实体ID集合的过程为：环境感知模块根据物理实体的环境信息，选择出满足实际环境约束条件的实体集合，然后将这些可用的实体筛选结果传递给服务注册器模块。
8.根据权利要求6所述基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法，其特征在于：所述步骤(2.3)中，服务注册器模块对环境感知模块传递过来的实体集合中的每一个实体ID，查找映射关系数据结构，得到对应的服务KEY，进而得到有效备选的服务集合。
9.根据权利要求6所述基于物理实体环境感知的服务动态绑定方法，其特征在于：所述步骤(2.4)中，服务注册器根据自身的服务选择策略从步骤(2.3)中所得的有效备选的服务集合中再进行一次筛选，最终得到唯一的服务，完成最终服务的绑定。
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