CN104468838B - 一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法，将服务发布者、服务请求者和服务管理者组成P2P覆盖网的各节点；服务发布者向服务管理者发布具有QoS属性特征的Web服务，服务请求者向服务管理者订阅具有QoS要求的Web服务；服务管理者对服务发布者或服务管理者发送来的消息进行分类处理；若判断为服务的发布，则将该服务加入服务管理者维持的多维索引结构中；若判断为服务的订阅，则将该服务与服务管理者维持的多维索引结构进行匹配，并选择出匹配成功的Web服务发送给服务请求者。本发明有效的提高了匹配效率和服务QoS变化的实时响应，并增加了发布订阅系统的性能和功能。

Description

一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法

技术领域

本发明属于服务计算技术领域，具体涉及一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法。

背景技术

Web服务主要包括：服务提供者、服务请求者和服务注册中心。服务提供者为用户实现具体的服务，服务注册中心保存了服务描述信息，提供了可搜索服务的接口，服务请求者即服务消费者，查询自己所需的服务，然后将服务绑定到自己的应用中。发布/订阅(Publish/subscribe)通讯模型是一种异步通信机制，具有松耦合、匿名、多对多通信和可扩展的特点，在P2P对等网络下的发布/订阅系统具有天然的优点，对等网络中节点的自组织性去中心化、各个节点地位平等和松耦合性等特点，结合发布/订阅系统在时间、空间和控制流上解耦性，符合新一代网络计算的需求。

目前业界对Web服务框架和发布订阅模式的结合还缺乏深入的研究；而对于发布订阅系统中Web的匹配算法的研究，现有的匹配方法也很少涉及面向服务的选择问题。虽然，目前已经出现了一些相关的发布/订阅系统选择匹配算法，如基于Map的匹配算法，该算法将订阅组织成一棵搜索树的形式；也有人提出一种基于二叉判定图(Binary DecisionDiagram，BDD)的算法，该算法同时支持“与”和“或”两种操作；另外一种是基于XML的匹配算法，比较有影响力的算法有XFilter，YFilter等。但是，现有服务选择方法均存在匹配效率不高和服务QoS变化实时响应不足的问题。

发明内容

本发明所要解决的是现有服务选择方法均存在匹配效率不高和服务QoS变化实时响应不足的问题，提供一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法，将服务发布者、服务请求者和服务管理者组成P2P覆盖网的各节点；服务发布者向服务管理者发布具有QoS属性特征的Web服务，服务请求者向服务管理者订阅具有QoS要求的Web服务；服务管理者对服务发布者或服务管理者发送来的消息进行分类处理；若判断为服务的发布，则将该服务加入服务管理者维持的多维索引结构中；若判断为服务的订阅，则将该服务与服务管理者维持的多维索引结构进行匹配，并选择出匹配成功的Web服务发送给服务请求者。

上述方法中，所述P2P覆盖网是基于JXTA协议的P2P覆盖网，服务发布者和服务请求者作为P2P覆盖网的普通节点，服务管理者作为P2P覆盖网的超级节点。

上述方法中，服务发布者发布具有QoS属性特征的Web服务是指，服务发布者根据QoS模型生成的一组“属性-类型-值”结构的发布数据模型，该发布数据模型由服务发布者生成和发布，并由服务管理者进行管理；服务请求者订阅具有QoS要求的Web服务是指，服务请求者根据其对QoS的要求生成的一组“属性-类型-值”结构的订阅数据模型，该订阅数据模型由服务请求者生成和订阅，并由服务管理者进行接收和处理。

上述方法中，若服务管理者判断为服务的发布，则提取服务的统一资源定位符信息和QoS信息，并采用哈希算法计算该统一资源定位符信息的散列值，并将该散列值及其对应的QoS信息加入到服务管理者维持的多维索引结构中。

上述方法中，若服务管理者判断为服务的订阅，则先检查订阅的TTL信息是否为0，若为0，则直接返回订阅失败；若不为0，则在服务管理者维持的多维索引结构进行匹配，若匹配成功，则选择出匹配成功的Web服务发送给服务请求者，若匹配不成功，则将订阅的TTL信息减少1后，将服务转发给相邻的服务管理者，直至匹配成功或TTL信息变为0。

上述方法，还进一步包括服务发布者、服务请求者和服务管理者对QoS信息进行更新的步骤。

其中服务发布者更新QoS信息的步骤为：

(1)服务发布者根据服务的WSDL的统一资源定位符的散列值在P2P覆盖网上定位服务管理者；

(2)把新的QoS信息生成一组“属性-类型-值”数据结构的信息，并且提交到服务管理者中；

(3)把更新信息通知到所有该服务的服务请求者；

其中服务管理者更新QoS信息的步骤为：

(1)服务管理者设定合适的周期，对所有由服务管理者管理的Web服务进行扫描；

(2)把新的QoS信息生成一组“属性-类型-值”数据结构的信息，保存；

(3)把更新信息通知到所有该服务的服务请求者；

其中服务请求者更新QoS信息的步骤为：

(1)服务请求者对Web服务进行调用时，收集对应服务的QoS信息；

(2)把新的QoS信息生成一组“属性-类型-值”数据结构的信息；

(3)根据服务的WSDL的统一资源定位符的散列值，在P2P覆盖网上定位服务管理者，保存生成的QoS结构；

(4)把更新信息通知到所有该服务的服务请求者。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)通过本发明，结合web服务和发布订阅系统，将服务作为发布/订阅系统中的事件发送到系统中，增加了发布/订阅系统的性能和功能；

(2)将P2P系统JXTA作为发布/订阅系统的覆盖网，将服务均匀的发布到系统中，有利于发布/订阅系统的负载均衡；利用结构化P2P，服务发布者和请求者可以随时退出和加入到体统中，提高了发布/订阅系统的可扩展性；

(3)在服务和订阅之间利用多级索引结构进行匹配，有效的提高了匹配效率(相对于BDD)，保证在更短的时间内选择出符合要求的服务；

(4)利用多级索引结构，当服务发布者发布的服务QoS参数有变化时，只需要将需要更新的信息发送给系统，从而提高了更新的效率。

附图说明

图1是一种JXTA网络和发布订阅模式的Web服务选择系统的总体结构图。

图2是一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法中的发布流程图。

图3是图2的UML图。

图4是一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法中的订阅流程图。

图5是图4的UML图。

图6是一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法中的服务数据更新的流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法，包括如下步骤：

利用结构化P2P覆盖网，将服务发布者(Service Publisher，SP)、服务管理者(Service Manager，SM)以及服务请求者(Service Subscriber，SS)组成P2P覆盖网JXTA的各节点。SP和SM是服务的提供者，同时也是基于结构化P2P和发布/订阅服务选择支撑系统的管理者；SS是服务的请求者，或者是任何意图对Web服务使用状态进行监控的代理。服务发布者向系统中发布服务，并返回发布结果；服务请求者向系统订阅服务，并返回订阅结果；服务管理者负责从众多服务中选择出合适的服务给相应的请求者，JXTA覆盖网通过其路由策略将服务发送给请求者。

利用结构化P2P覆盖网，服务发布者向服务管理者发布具有QoS属性特征的Web服务，服务请求者向服务管理者订阅具有某些QoS要求的服务订阅。服务管理者将收到的服务进行处理，组织成多维索引结构，然后将订阅在索引中进行匹配，选择出匹配成功的Web服务，通过P2P路由模块将匹配的Web服务发送给请求者。上述结构化P2P覆盖网是基于JXTA协议的P2P覆盖网，服务发布者和服务请求者作为结构化P2P覆盖网的普通节点，服务管理者作为结构化P2P覆盖网的超级节点。上述服务发布者发布具有QoS属性特征的Web服务是根据QoS模型生成的一组“属性-类型-值”结构的数据模型，由服务发布者生成和发布，由服务管理者进行管理。上述服务请求者订阅具有QoS要求的Web服务，是由服务请求者根据请求者对QoS的要求生成的一组“属性-类型-值”结构的数据模型，由服务请求者生成和订阅，由服务管理者进行接收和处理。

上述多维索引结构的生成原理是：根据服务的属性、类型、值分别进行分类集合，然后逐级建立索引。

(一)服务发布者向网络中发布服务。如图2和图3所示，其具体步骤如下：

1、服务发布者A通过浏览器，进入客户端系统，输入用户信息，然后登陆到系统；

2、客户端系统对服务发布者A的身份信息进行安全认证；若认证通过，则可以开始发布服务；若认证失败，则拒绝任何操作，并提示服务发布者A进行重新登陆和认证；

3、服务发布者A根据即将发布的服务，根据QoS模型，选择其需要发布的QoS信息，生成一组“属性-类型-值”的发布信息，如Subscription＝{(attr1,type1,value1),(attr2,type2,value2),...,(WSDL,url,addr)}，其中包括WSDL文件的统一资源定位符；

4、利用HTTP协议，服务发布者A将发布信息发送到客户端系统中；

5、服务管理者B收到服务发布者A的发布信息后，提取服务的WSDL信息，并采用SHA-1(哈希)算法计算其散列值；

6、服务管理者B根据计算出的散列值，判断服务管理者B中是否已经存在该服务；若存在，则跳到步骤7；若不存在则到步骤8；

7、服务管理者B提取收到的服务的QoS信息，并在服务管理者B维护的多维索引结构中更新该服务的QoS信息；

8、服务管理者B提取出收到的服务的QoS信息，在服务管理者B维护的多维索引结构中添加新服务的QoS信息，将新服务的散列值存入服务管理者B的数据库中；

9、发布成功后，将新服务的散列值以及服务管理者B的ID发布到P2P覆盖网中，以便于服务请求者的查找；

10、发布成功后，服务管理者B将发布结果以及需要附加的信息返回给服务发布者A的客户端系统中；

11、客户端系统将结果显示正在浏览器页面中；

12、服务发布过程结束。

(二)服务请求者向网络中订阅服务。如图4和图5所示，具体步骤如下：

1、服务请求者C通过浏览器，进入客户端系统，输入用户信息，然后登陆到系统；

2、客户端系统对服务请求者C的身份信息进行安全认证；若认证通过，则可以开始订阅服务，若认证失败，则拒绝任何操作，并提示服务请求者C进行重新登陆和认证；

3、服务请求者C根据需要，选择其要求的QoS信息，生成一组“属性-类型-值”的订阅信息，如Publish＝{(attr1,type1,value1),(attr2,type2,value2),...,(TTL,int,N)}，其中添加一组TTL信息，并设置TTL的最大值；

4、利用HTTP协议，服务请求者C将订阅信息发送到客户端系统中；

5、服务管理者D收到订阅信息后，经判断信息为订阅信息后，检查TTL是否为0；若不为0，则进行下一步骤；若为0，则直接返回订阅失败；

6、服务管理者D在其维护的多维索引结构中进行匹配，若匹配成功，则按路径返回选择出来的服务给服务请求者C；若匹配失败，则进行下一步骤；

7、服务管理者D将订阅的TTL减少1，然后转发给相邻的其他服务管理者E、F、……等；

8、其他服务管理者重复步骤5进行匹配选择，每经过一个服务管理者进行匹配选择，TTL都减少1；

9、订阅结束后，将订阅结果通过P2P覆盖网的路由模块返回给客户端系统；

10、客户端系统的浏览器显示出返回结果；

11、服务订阅过程结束。

(三)对服务数据进行更新。如图6所示。包括服务发布者更新QoS信息、服务管理者更新QoS信息和服务请求者更新QoS信息三类，即QoS信息的更新有3种方式：(1)服务发布者自行更新QoS信息；(2)服务管理者对服务发布者所注册的服务定期进行网络扫描，更新网络时延、可用性等QoS信息；(3)服务的请求者更新点对点之间的QoS信息。不管以何种方式实现的QoS信息变化都可以推送到服务的请求者SS。

(1)服务发布者更新QoS信息，具体步骤如下：

1、服务发布者A通过浏览器，提交用户身份信息，进入客户端系统；

2、客户端系统对服务发布者A进行身份和安全认证；若认证通过，则可进行下一步骤；若认证失败，则拒绝任何操作，并提示服务发布者A重新登陆和认证；

3、确认服务发布者A需要更新QoS信息的服务，包括其Publish数据；

4、服务发布者A提取需要更新的服务的WSDL的统一资源定位符数据，并采用SHA-1算法计算其散列值；

5、服务发布者A通过散列值定位存储了该服务的服务管理者；

6、生成新的Publish数据，将新的数据发送给定位到的服务管理者，并且通知所有使用该服务的服务请求者；

7、服务发布者A自行更新QoS信息过程结束。

(2)服务管理者B更新QoS信息，具体步骤如下：

1、服务管理者B通过浏览器，提交用户身份信息，登陆客户端系统；

2、客户端系统对B进行身份和安全认证，若认证通过，则可进行下一步骤；若认证失败，则拒绝任何操作，并提示服务管理者B重新登陆和认证；

3、服务管理者B提取数据库中存储的服务散列值，定期扫描每个服务的数据；

4、若扫描出某个服务已经不可使用，则服务管理者B在数据库中删除此散列值，并在维持的多维索引中释放相关的数据，并通过JXTA路由策略通知其他节点；若还可以使用，则进行下一步骤；

5、扫描每个服务已知的QoS信息是否存在更新，若存在更新则立即修改多维索引结构；

6、服务管理者B通知所有使用了需要更新的服务的服务请求者；

7、服务管理者B更新QoS信息过程结束。

(3)服务请求者C更新QoS信息，具体步骤如下：

1、服务请求者C通过浏览器，提交用户身份信息，登陆客户端系统；

2、客户端系统对服务请求者C进行身份和安全认证，若认证通过，则可进行下一步骤；若认证失败，则拒绝任何操作，并提示服务请求者C重新登陆和认证；

3、当服务请求者C调用服务时，尽最大可能收集该服务的实时QoS信息；

4、若收集的实时QoS信息与请求时的QoS信息误差超过一定的度量(如10％)时，则根据实时的QoS立即生成一组新的Publish数据；若没有超过这一度量，则正常调用该服务；

5、将新的数据发送给服务管理者，通知所有使用该服务的服务请求者；

6、服务请求者更新服务QoS信息过程结束。

本发明利用结构化P2P网络JXTA作为覆盖网络，利用发布/订阅系统，将服务及其QoS信息作为发布/订阅系统中的事件发布到发布订阅系统中。以服务QoS作为主要依据，服务请求者向服务管理者订阅满足自己QoS需求的服务，服务发布者向服务管理者发布具有QoS参数的服务，服务管理者作为超级节点在系统中管理信息，并从众多的服务中选择出符合要求的服务路由给对应的请求者。QoS信息可自动更新，更新的状态可自动推送给请求者。系统的优点在于利用发布/订阅系统的异步、松耦合和多点通信的特点，WebService自身良好的封装性、平台和语言无关性、良兼容性以及松散耦合等优势，以及JXTA网络的互操作性、平台独立性和普遍性等优点，能够在不同环境下快速将发布的服务和请求进行匹配选择和路由。

Claims (5)

1.一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法，

将服务发布者、服务请求者和服务管理者组成P2P覆盖网的各节点；

服务发布者向服务管理者发布具有QoS属性特征的Web服务，服务请求者向服务管理者订阅具有QoS要求的Web服务；

服务管理者对服务发布者或服务请求者发送来的W消息进行分类处理；若判断为服务的发布，则将该服务加入服务管理者维持的多维索引结构中；若判断为服务的订阅，则将该服务与服务管理者维持的多维索引结构进行匹配，并选择出匹配成功的Web服务发送给服务请求者；

其特征是：

还进一步包括服务发布者、服务请求者和服务管理者对QoS信息进行更新的步骤，即

其中服务发布者更新QoS信息的步骤为：

(1)服务发布者根据服务的WSDL的统一资源定位符的散列值在P2P覆盖网上定位服务管理者；

(2)把新的QoS信息生成一组“属性-类型-值”数据结构的信息，并且提交到服务管理者中；

(3)把更新信息通知到所有该服务的服务请求者；

其中服务管理者更新QoS信息的步骤为：

(1)服务管理者设定适合的周期，对所有由服务管理者管理的Web服务进行扫描；

(2)把新的QoS信息生成一组“属性-类型-值”数据结构的信息，保存；

(3)把更新信息通知到所有该服务的服务请求者；

其中服务请求者更新QoS信息的步骤为：

(1)服务请求者对Web服务进行调用时，收集对应服务的QoS信息；

(2)把新的QoS信息生成一组“属性-类型-值”数据结构的信息；

(3)根据服务的WSDL的统一资源定位符的散列值，在P2P覆盖网上定位服务管理者，保存生成的QoS结构；

(4)把更新信息通知到所有该服务的服务请求者。

2.根据权利要求1所述的一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法，其特征是：所述P2P覆盖网是基于JXTA协议的P2P覆盖网，服务发布者和服务请求者作为P2P覆盖网的普通节点，服务管理者作为P2P覆盖网的超级节点。

3.根据权利要求1所述的一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法，其特征是：

服务发布者发布具有QoS属性特征的Web服务是指，服务发布者根据QoS模型生成的一组“属性-类型-值”结构的发布数据模型，该发布数据模型由服务发布者生成和发布，并由服务管理者进行管理；

服务请求者订阅具有QoS要求的Web服务是指，服务请求者根据其对QoS的要求生成的一组“属性-类型-值”结构的订阅数据模型，该订阅数据模型由服务请求者生成和订阅，并由服务管理者进行接收和处理。

4.根据权利要求1所述的一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法，其特征是：

若服务管理者判断为服务的发布，则提取服务的WSDL的统一资源定位符信息和QoS信息，并采用哈希算法计算该统一资源定位符信息的散列值，并将该散列值及其对应的QoS信息加入到服务管理者维持的多维索引结构中。

5.根据权利要求1所述的一种P2P网路和发布订阅模式的Web服务选择方法，其特征是：

若服务管理者判断为服务的订阅，则先检查订阅的TTL信息是否为0，若为0，则直接返回订阅失败；若不为0，则在服务管理者维持的多维索引结构进行匹配，若匹配成功，则选择出匹配成功的Web服务发送给服务请求者，若匹配不成功，则将订阅的TTL信息减少1后，将服务转发给相邻的服务管理者，直至匹配成功或TTL信息变为0。