CN109922139B

CN109922139B - 异构网络的动态服务发现与发布方法

Info

Publication number: CN109922139B
Application number: CN201910094574.2A
Authority: CN
Inventors: 罗玲; 李鹏; 孙学
Original assignee: Southwest Electronic Technology Institute No 10 Institute of Cetc
Current assignee: Southwest Electronic Technology Institute No 10 Institute of Cetc
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2021-09-03
Anticipated expiration: 2039-01-31
Also published as: CN109922139A

Abstract

本发明公开的一种异构网络动态服务发现与发布方法，旨在提供一种能够提升异构网络间服务发现和发布的互操作和普适性的方法。本发明通过下述技术方案予以实现，异构网络环境下，以代理网关运行引擎模块作为整个网关功能的运行载体，周期性地对各个异构网络域进行服务发现、发布和注销；在异构网络中调用各个域的服务发现机制，对各个域当前活动服务进行服务发现；对发现的服务与网关缓存进行比较，将新发现的服务转换成综合服务描述模型并添加到服务缓存中；再通过协议转换将综合服务描述转换成符合其它域的服务描述，并封装成其它域的服务发布消息进行发布；若存在服务属于缓存但不属于当前发现服务集合，就通过其它域的服务注销机制进行删除。

Description

异构网络的动态服务发现与发布方法

技术领域

本发明涉及一种主要应用于异构网络环境下的动态服务发现与发布方法，用于对多种异构网络（如有线网、无线网、有人平台或无人机平台等）提供的服务进行动态发现和发布，尤其是可用于异构环境下的面向服务架构的实现与技术开发领域。

背景技术

Web服务发现是Web服务系统架构中的一个重要组成部分，是Web服务发展的关键技术之一。Web服务发现是指用户以某种方式在不同类型的Web服务中找到其需要的服务，以执行Web服务请求。现有的Web服务发现方法分为：句法级服务发现和语义级服务发现。语义级服务发现能够有效的利用语义信息和领域本体，实现Web服务的自动语义匹配和搜索，具有较高的查准率。当前的语义Web服务研究大多是基于单本体语义Web服务描述的。Web服务的描述模型是语义Web服务发现和组合的基础。随着网络上越来越多种类各异的服务，如何对其进行有效发现是实现动态服务组合的关键，在实际应用情况下，不同的领域专家，甚至是同一领域对于同一事物也可能采用不同的术语和方法，因此就会产生多种领域本体。当服务发现涉及到不同领域时，服务的请求和发布有可能采用不同的方式来描述的，因此进行服务发现时就会面临大量的异构服务。面对各种复杂的应用程序接口和网络协议规范的异构服务时，普通用户们无法将这些应用糅合在一起，无法定制出个性化的服务应用空间，无法对服务应用进行统一的管理。

随着信息技术快速发展，信息系统正在朝着软件定义一切的方式发展。采用这种方式进行信息系统构建的核心理念就是从资源的视角，将各类信息资源虚拟化并封装成服务，以任务需求驱动、动态编排服务，实现信息资源按需索取、按需满足，以提升信息资源的使用效率和服务质量。从实现层面，就是采用面向服务架构，实现各类资源能力的服务化封装，以规范化接口对外提供使用，同时建立服务的发布、发现、交互、选择、组合以及编排机制。SOA是一个组件模型，它将应用程序的不同功能（在这里称之为服务）通过这些服务之间定义的接口和协议联系起来。这使得构建在这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。基于服务概念的网络资源封装和聚合逐渐成为资源共享、资源交互以及资源处理的主要技术基础，因此，资源聚合的问题也就逐渐转变成面向服务聚合的问题了。

网络环境下服务种类和数量繁多，为了满足用户个性化需求，需要准确全面地发现符合用户需要的所有服务；当单个服务不能满足用户需求时，还需要选择出合适的服务组合成满足用户需要的组合服务。传统研究工作的重点大多在于解决服务发现算法的准确率和查全率，解决服务选择算法中面向服务质量优化的解的质量问题，较少考虑服务环境对发现和选择机制的影响。当前，动态和移动的网络环境使得服务查询消息路由变得不稳定，服务发现变得困难。动态网络环境会引起服务质量的波动，自治环境会影响服务质量的可信性，从而也影响了以服务质量为优化目标的服务选择结果的有效性。

复杂异构网络环境下的服务聚合旨在吸纳云（Cloud ）、网格、Web 服务（WebService ）等新技术的特点，重点在信息的交互、集成、处理等方面解决当前信息聚合以及应用的各种问题，满足多层次、多角色的服务信息的应用需求。在复杂异构的网络环境下，聚合的意义在于重新整合不同的外部数据源的内容和服务，把松散的互联网资源和服务集成起来。在当前复杂异构的网络环境下，数据海量、分布异构、处理复杂、使用繁琐等问题逐渐成为了互联网上广泛的信息共享和信息应用的制约。服务发布和发现就是关键性问题之一，特别是异构网络环境下的服务发布和发现问题。任何服务发现机制都必须考虑目标网络的能力和限制性因素，而在机载环境下存在多种异构的网络域，这些网络的大小、设备、应用和目标存在一定差异，因此针对不同网络特征，应当采用不同的服务发现协议来解决对应的问题。但这些不同的网络域之间又必须要实现互通互联、互操作和服务共享，因此就需要一种跨异构网络的服务发现与发布方法来实现异构网络间的服务信息的共享。

现有的服务发现与发布方法多属于互联网领域的通用性方法，而不适用于机载领域；而机载领域所研究的又一般是针对某种特定网络。现有的服务发现方法多关注的是一种特定网络域，如稳定的有线网、移动自组织网等，而没有考虑异构网络间的服务发现问题，但是异构网络在机载领域是普遍存在的，所以异构环境下的动态服务发布和发现问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出了一种能够提升异构网络间服务发现和发布的互操作和普适性的异构网络动态服务发现与发布方法，以克服现有方法都只针对某种固定网络，而没有考虑异构网络的问题。此外，本发明针对异构网络环境下的的服务发布和发现方法，还提供了一种支持实现多种异构网络环境下服务描述和服务发现协议间转换的可扩展的综合服务描述方法。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种异构网络动态服务发现与发布方法，具有如下技术特征，异构网络环境下，以代理网关运行引擎模块作为整个网关功能的运行载体，周期性地对各个异构网络域进行服务发现、发布和注销；代理网关运行引擎模块启动本次轮询，在各个异构网络中调用各个域的服务发现机制，对各个域当前活动服务进行服务发现；各个域返回当前活动服务列表，构造当前发现服务集合，同时获取当前网络内的所有服务缓存保存的历史发布服务列表；然后，对发现的服务与网关的缓存进行比较，如果存在某个服务属于当前服务发现集合，但不属于服务缓存，就将该服务转换成综合服务描述模型，并添加到服务缓存中；再通过协议转换将综合服务描述转换成符合其它域的服务描述，然后将服务描述封装成其它域的服务发布消息，继而调用其它域的服务发布接口进行服务发布；如果存在某个服务属于缓存，但不属于当前服务发现集合，就通过其它域的服务注销机制进行删除。

本发明相比于现有技术的有益效果是：

本发明通过代理网关模块作为异构网络域的服务发现和发布消息路由器和协议转换器可以实现对异构网络环境下的服务进行发现和发布，支持跨异构网络的服务信息的共享和使用。该方法在各个异构网络域仍采用各自现有服务发现协议，并未对这些协议进行修改，而只是在网关节点进行协议转换，故而支持各个不同域采用各自所适合的服务发现协议，由于不同网络域内部的服务发现协议未进行改变，所以不仅可以与遗留系统进行有效兼容而且实现简单，减少了重复开发成本；同时，在不同域之间通过代理网关模块进行交互，确保彼此间的互操作性。此外，本发明所采用的综合服务描述方法添加了扩展性描述模块，能够支持对各种服务描述的扩展和未来服务描述功能的扩充，以提高该方法的扩展性和适用范围。

本发明以代理网关运行引擎模块作为整个网关功能的运行载体，周期性地对各个异构网络域进行服务发现、发布和注销，在异构网络环境下，提升异构网络间服务发现和发布的互操作和普适性。

本发明的应用对象可推广到其它的异构网络实体。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1显示了本发明异构网络动态服务发现与发布的原理示意图。

图2是显示的是图1的实现流程图。

图3是本发明的异构网络间的存储阶段的服务描述转换示意图。

图4是本发明的异构网络间的发布阶段的服务描述转换示意图。

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式

参阅图1。根据本发明，异构网络环境下，以代理网关运行引擎模块作为整个网关功能的运行载体，周期性地对各个异构网络域进行服务发现、发布和注销；代理网关运行引擎模块启动本次轮询，在各个异构网络中调用各个域的服务发现机制，对各个域当前活动服务进行服务发现；各个域返回当前活动服务列表，构造当前发现服务集合，同时获取当前网络内的所有服务缓存保存的历史发布服务列表；然后，对发现的服务与网关的缓存进行比较，如果存在某个服务属于当前服务发现集合，但不属于服务缓存，就将该服务转换成综合服务描述模型，并添加到服务缓存中；再通过协议转换将综合服务描述转换成符合其它域的服务描述，然后通过服务发布消息封装将服务描述封装成其它域的服务发布消息，继而调用其它域的服务发布接口进行服务发布；如果存在某个服务属于缓存，但不属于当前服务发现集合，就通过其它域的服务注销机制进行删除。

代理网关模块包含服务发现和发布消息的路由器和转换器，路由器作为异构域服务发现和发布消息的通路连接异构网络域，转换器将异构域服务发现和发布消息的转换为共享的异构网络域的服务信息。路由器是作为异构域服务发现和发布消息的通路，起到连接异构网络域的作用。转换器是实现异构域服务发现和发布消息的转换，使得异构网络域的服务信息实现共享。

代理网关运行引擎模块周期性对各个异构网络域进行服务发现、发布和注销。

代理网关模块，在代理网关运行引擎的本次轮询中，采用各个域特定的服务发现机制获取各个域当前服务列表，并构建当前发现服务集合。

服务缓存通过服务缓存模块保存所有在最近一次轮询中发现的服务，同时在本次轮询中添加新发现的服务并清除已失效的服务。

协议转换通过协议转换模块在进行服务描述转换和服务发布消息封装或异构域在进行协议转换时，先将综合服务描述转换成异构域的服务描述，然后再通过服务发布消息封装将异构域的服务描述封装成异构域的服务发布消息。

服务发布/注销采用服务发布/注销模块调用异构域的服务发布/注销接口进行服务发布/注销。

异构服务发现机制主要包括：各个异构域所采用的不同的服务发现机制，可选的服务发现机制包括但不局限于是WS-Discovery服务发现机制、物联网服务发现机制，以及自定义服务发现机制。

参照图2。所述服务发现和发布的具体步骤流程为：

代理网关运行引擎模块启动本次轮询，调用各个域特定的服务发现机制对各个域当前活动服务进行服务发现；各个域返回当前活动服务列表的服务发现消息，代理网关运行引擎模块根据各个域的服务发现协议机制，对消息进行解析，生成当前发现服务集合，并采用服务索引生成算法来生成唯一标识该服务信息的服务索引字段，以用于服务添加和删除的比较和检索。

可选实施例的服务索引生成算法是将原始服务描述的接口信息、所用的数据类型定义、输入输出消息以及操作等，先用MD5哈希算法生成服务的哈希摘要值，再拼接上服务的位置信息，以唯一确定一个服务。

代理网关运行引擎模块依次将当前发现服务集合中的服务的索引字段与服务缓存中的服务的索引字段进行比较，判断每个当前服务发现集合中的服务是否属于服务缓存，如果存在某个服务属于当前服务发现集合，但不属于服务缓存，就通过服务描述转换将该服务转换成综合服务描述模型，并存储到服务缓存中；综合服务描述模型，作为多种服务描述语言的转换中介，要兼顾多种服务描述语言的表达能力。综合服务描述模型根据多种服务描述语言的元素间存在的对应关系，抽取出共性元素和差异性元素，作为构成综合服务描述模型的要素。综合服务描述模型兼顾的服务描述语言包括面向接口描述的网络服务描述语言WSDL(Web Service Description Language)和面向资源的网络应用描述语言WADL（Web Application Description Language），同时还兼顾了机载领域服务描述需求，且该服务描述模型通过添加扩展性描述模块，使得该描述模型具有可扩展性。综合服务描述模型的可扩展性是指该服务描述模型具有自定义扩展性描述模块<extensions>，只要服务的提供者和服务的使用者对自定义模块具有一致的理解，那么就可以通过该综合服务描述模型的自定义模块进行扩展性功能的描述，并且该自定义模块还可用于未来的服务描述功能模块的添加。

综合服务描述模型包含基本类型和操作定义D1、WSDL特定描述D2，WADL特定描述D3、机载领域相关描述D4、扩展性描述D5和访问位置描述D6，6个组成部分，其中，基本类型和操作定义D1是对各种服务描述进行分析后，提取出的共享字段；WSDL特定描述D2是对WSDL描述语言中特定的协议绑定相关内容的描述；WADL特定描述D3是对WADL描述语言中特定的面向资源相关的描述；机载领域相关描述D4是对机载环境下服务使用者在对服务进行选择和调用时所关心的各个服务的领域相关能力的描述；扩展性描述D5，用于提供对未来需要兼容的服务的描述功能的添加；访问位置描述D6是对服务的访问位置信息的描述。

WSDL作为一种比较基本的Web服务描述语言，WSDL主要描述了服务的接口和如何访问该服务，包括使用的通信协议和服务的位置。服务接口主要指服务提供的操作及操作的输入输出参数。WSDL采用绑定来说明操作到使用的通信协议的关联，并通过服务的地址信息来对服务的具体访问位置进行说明。WSDL文件可以由服务提供者发布到网络，然后由服务消费者进行发现和调用，其中服务消费者可以是上层应用软件。服务调用就是通过WSDL文件中的信息来对服务进行访问和使用的。

WADL是与WSDL对等的用于描述表述性状态传递(Representational StateTransfer， REST)样式的web应用的web应用描述语言。相比于WSDL基于简单对象访问协议(Simple Object Access Protocal，SOAP)，WADL是基于HTTP的。该语言依赖于HTTP协议的操作语义进行资源的封装，在对资源封装的过程中，遵循REST和面向资源架构（Resource-Oriented Architecture，ROA）风格。

服务缓存模块存储的各个服务的信息包括服务hash值、服务提供者信息、综合服务描述以及原始服务描述，其中服务hash值是采用MD5摘要生成算法生成的，原始服务描述是未经过服务描述转换的各个异构域特定的服务描述，如WSDL、WADL或其它领域服务描述等。

服务描述转换模块将综合服务描述模型转换成其它域的服务描述；

服务描述转换包括存储阶段的服务描述转换和发布阶段的服务描述转换，两个阶段描述转换，其中，存储阶段：服务描述转换模块将异构域的服务描述转换为网关域的综合服务描述；发布阶段：服务描述转换模块将网关域的服务描述转换为异构域的服务描述。两个阶段的转换过程是通过结构化的映射规则完成的，即根据综合服务描述和异构域服务描述的组成元素的逻辑结构上的对应关系所建立的转换规则。

参照图3。存储阶段：服务描述转换模块将异构域的服务描述转换为网关域的综合服务描述，由于在示范图中的自定义域本身就采用的综合服务描述，所以在存储阶段不需要进行该部分转换，故而该阶段只包括2个结构化规则，具体为：

（1）存储阶段结构化映射规则S1：该转换规则完成从标准网络服务(Web Service，WS)域的WSDL描述到网关域的综合服务描述的转换，具体为：

服务描述转换模块将WSDL的基本信息转换为综合服务描述的基本信息；

服务描述转换模块将WSDL的绑定信息转换为综合服务描述的WSDL特定描述；

服务描述转换模块将WSDL的访问地址信息转换为综合服务描述的访问位置信息。

（2）存储阶段结构化映射规则S2：该转换规则完成从物联网(Internet ofThings，IoT)域的WADL描述到网关域的综合服务描述的转换，具体为：

服务描述转换模块将WADL的基本信息转换为综合服务描述的基本信息；

服务描述转换模块将WADL的资源信息转换为综合服务描述的WADL特定描述；

服务描述转换模块将WADL的统一资源标识符（UniformResourceIdentifier，URI）信息转换为综合服务描述的访问位置信息。

参照图4。发布阶段：服务描述转换模块将网关域的综合服务描述转换为异构域的服务描述，该阶段包括以下3个结构化规则：

（1）发布阶段结构化映射规则S3：该转换规则完成从网关域的综合服务描述到标准WS域的WSDL描述的转换，可选的具体方式为：

服务描述转换模块将综合服务描述的基本信息转换为WSDL的基本信息；把综合服务描述的WSDL特定描述转换为WSDL的绑定信息，如果没有WSDL特定描述信息，就采用默认的HTTP协议绑定；将综合服务描述的访问位置信息转换为WSDL的访问地址信息。

（2）发布阶段结构化映射规则S4：该转换规则完成从网关域的综合服务描述到IoT域的WADL描述的转换，可选的具体方式为：

服务描述转换模块将综合服务描述的基本信息转换为WADL的基本信息；把综合服务描述的WADL特定描述转换为WADL的资源信息，如果没有WADL特定描述信息，就采用默认的POST资源操作方式；将综合服务描述的访问位置信息转换为WADL的URI信息。

（3）发布阶段结构化映射规则S5：该转换规则完成从网关域的综合服务描述到自定义域的综合服务描述的转换，可选的具体方式为：

服务描述转换模块将网关域的综合服务描述的基本信息转换为自定义域的综合服务描述的基本信息；把网关域的综合服务描述的领域信息转换为自定义域的综合服务描述的领域信息，如果没有领域信息就不进行该步骤转换；将网关域的综合服务描述的访问位置信息转换为自定义域的综合服务描述的访问位置信息。

服务发布消息封装模块将服务描述封装成其它域特定的服务发布消息；该过程是指按照各个异构网络域的服务发布机制将要发布的服务封装成特定的服务发布消息，例如，如果该异构域采用的服务发现协议是WS-Discovery，就需要将该服务封装成一个“wsdd__Hello”消息。

服务发布模块调用其它域的服务发布接口进行服务发布。

在本次轮询中，代理网关运行引擎模块将服务缓存和当前服务发现集合中的服务进行比较；如果存在某个服务属于缓存，但不属于当前服务发现集合，就通过服务注销模块调用异构域的服务注销接口进行服务注销；然后通过服务缓存模块清除缓存中存储的该服务的信息。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本技术领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims

1.一种异构网络动态服务发现与发布方法，具有如下技术特征，异构网络环境下，以代理网关运行引擎模块作为整个网关功能的运行载体，周期性地对各个异构网络域进行服务发现、发布和注销；代理网关运行引擎模块启动本次轮询，在各个异构网络中调用各个域的服务发现机制，对各个域当前活动服务进行服务发现；各个域返回当前活动服务列表，构造当前发现服务集合，同时获取当前网络内的所有服务缓存保存的历史发布服务列表；然后，对发现的服务与网关的缓存进行比较，如果存在某个服务属于当前服务发现集合，但不属于服务缓存，就将该服务转换成综合服务描述模型，并添加到服务缓存中；再通过协议转换将综合服务描述转换成符合其它域的服务描述，然后将服务描述封装成其它域的服务发布消息，继而调用其它域的服务发布接口进行服务发布；如果存在某个服务属于缓存，但不属于当前服务发现集合，就通过其它域的服务注销机制进行删除。

2.如权利要求1所述的一种异构网络动态服务发现与发布方法，其特征在于，代理网关模块包含服务发现和发布消息的路由器和转换器，路由器连接异构网络域，转换器将异构域服务发现和发布消息转换为共享的异构网络域的服务信息。

3.如权利要求1所述的一种异构网络动态服务发现与发布方法，其特征在于，代理网关模块，在代理网关运行引擎的本次轮询中，采用各个域特定的服务发现机制获取各个域当前服务列表，并构建当前发现服务集合。

4.如权利要求1所述的一种异构网络动态服务发现与发布方法，其特征在于，服务缓存通过服务缓存模块保存所有在最近一次轮询中发现的服务，同时在本次轮询中添加新发现的服务并清除已失效的服务。

5.如权利要求1所述的一种异构网络动态服务发现与发布方法，其特征在于，协议转换通过协议转换模块在进行服务描述转换和服务发布消息封装或异构域在进行协议转换时，先将综合服务描述转换成异构域的服务描述，然后再通过服务发布消息封装将异构域的服务描述封装成异构域的服务发布消息。

6.如权利要求1所述的一种异构网络动态服务发现与发布方法，其特征在于，服务发布/注销采用服务发布/注销模块调用异构域的服务发布/注销接口进行服务发布/注销。

7.如权利要求1所述的一种异构网络动态服务发现与发布方法，其特征在于，代理网关运行引擎模块根据各个域的服务发现协议机制，对消息进行解析，生成当前发现服务集合，并采用服务索引生成算法来生成唯一标识该服务信息的服务索引字段，以用于服务添加和删除的比较和检索，服务索引生成算法先用MD5哈希算法生成服务的哈希摘要值，再拼接上服务的位置信息，以唯一确定一个服务。

8.如权利要求1所述的一种异构网络动态服务发现与发布方法，其特征在于，代理网关运行引擎模块依次将当前发现服务集合中的服务的索引字段与服务缓存中的服务的索引字段进行比较，判断每个当前服务发现集合中的服务是否属于服务缓存，如果存在某个服务属于当前服务发现集合，但不属于服务缓存，就通过服务描述转换将该服务转换成综合服务描述模型，并存储到服务缓存中。

9.如权利要求1所述的一种异构网络动态服务发现与发布方法，其特征在于，综合服务描述模型作为多种服务描述语言的转换中介，兼顾多种服务描述语言的表达能力；根据多种服务描述语言的元素间存在的对应关系，抽取出共性元素和差异性元素，作为构成综合服务描述模型的要素；综合服务描述模型兼顾的服务描述语言包括面向接口描述的网络服务描述语言WSDL和面向资源的网络应用描述语言WADL同时还兼顾机载领域服务描述需求，且该服务描述模型通过添加扩展性描述模块，使得该描述模型具有可扩展性。

10.如权利要求1所述的一种异构网络动态服务发现与发布方法，其特征在于，服务描述转换模块将综合服务描述模型转换成其它域的服务描述；服务描述转换包括存储阶段的服务描述转换和发布阶段的服务描述转换，两个阶段描述转换，其中，存储阶段：服务描述转换模块将异构域的服务描述转换为网关域的综合服务描述；发布阶段：服务描述转换模块将网关域的服务描述转换为异构域的服务描述；两个阶段的转换过程是通过结构化的映射规则完成的，即根据综合服务描述和异构域服务描述的组成元素的逻辑结构上的对应关系所建立的转换规则。