面向服務(wù)計(jì)算的若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、Internet的發(fā)展與普及為軟件技術(shù)帶來(lái)了新的思路與挑戰(zhàn)，繼推動(dòng)人與人間、人與應(yīng)用間交互模式的革新后，正日益成為軟件實(shí)體間互連互通的重要媒介。Internet技術(shù)的革新對(duì)軟件工程的發(fā)展起到了有力的推動(dòng)作用，而軟件工程的發(fā)展帶來(lái)了軟件商業(yè)模式的變化。傳統(tǒng)軟件商業(yè)模式，即出售軟件使用權(quán)(License)的模式已經(jīng)難以滿(mǎn)足未來(lái)的需求。以產(chǎn)品為中心向互聯(lián)網(wǎng)客戶(hù)為中心模式轉(zhuǎn)變引發(fā)了下一代軟件商業(yè)模式，即按需服務(wù)的模式。這種軟件商業(yè)模式得到了工業(yè)

2、界和學(xué)術(shù)界的高度重視。按需服務(wù)理念在工業(yè)界中的應(yīng)用需要與之相配的計(jì)算范型的支撐。而傳統(tǒng)計(jì)算范型面對(duì)的是相對(duì)靜態(tài)、封閉的計(jì)算環(huán)境，難以應(yīng)對(duì)Internet計(jì)算環(huán)境和業(yè)務(wù)敏捷性需求帶來(lái)的新挑戰(zhàn)。 面向服務(wù)計(jì)算(Service Oriented Computing，SOC)正在成為新一代計(jì)算范型，SOC描繪了服務(wù)以開(kāi)放、自主的方式運(yùn)行在分布節(jié)點(diǎn)上，通過(guò)跨Internet的互聯(lián)、互通、協(xié)同、聯(lián)盟構(gòu)造應(yīng)用，系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境變化和業(yè)務(wù)需求動(dòng)

3、態(tài)適應(yīng)的新型應(yīng)用圖景。SOC利用服務(wù)作為基本構(gòu)造單元，支持分布式應(yīng)用的快速、低成本的組合式開(kāi)發(fā)。眾多良好特性使得SOC成為解決按需服務(wù)理想的關(guān)鍵技術(shù)。在用戶(hù)需求的解決過(guò)程中，整個(gè)業(yè)務(wù)流程對(duì)用戶(hù)應(yīng)該是透明，用戶(hù)不關(guān)心后臺(tái)邏輯是如何組織、如何執(zhí)行的，而僅要求自動(dòng)高效的返回正確的解決方案?？梢哉f(shuō)業(yè)務(wù)流程的自動(dòng)高效完成對(duì)實(shí)現(xiàn)按需服務(wù)的商業(yè)模式具有重要意義，是按需服務(wù)的商業(yè)模式能夠在實(shí)際中應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)。然而，目前存在著很多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題制約著流程

4、的自動(dòng)完成，降低了解決方案的求解性能，使得用戶(hù)需求無(wú)法得到自動(dòng)高效的回應(yīng)。而業(yè)務(wù)流程的自動(dòng)高效對(duì)于應(yīng)用邏輯提供商在商業(yè)領(lǐng)域的成功具有非常關(guān)鍵的作用，如果不能提供有效的保障機(jī)制，可能會(huì)造成服務(wù)不能滿(mǎn)足預(yù)期需求，最終導(dǎo)致客戶(hù)滿(mǎn)意度下降。尤其在軍事、金融、醫(yī)療等對(duì)性能要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景中，如果無(wú)法高效完成用戶(hù)需求將會(huì)造成難以估計(jì)的損失。因此，研究自動(dòng)高效的服務(wù)計(jì)算技術(shù)具有重要的學(xué)術(shù)和工業(yè)應(yīng)用意義，本文針對(duì)面向服務(wù)計(jì)算中存在的若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)

5、行了分析和研究。 首先，在服務(wù)查找階段。多QoS約束的組合服務(wù)選擇問(wèn)題是NP難解問(wèn)題，其研究難點(diǎn)在于解空間過(guò)于龐大，無(wú)法在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)完成搜索。這導(dǎo)致了多QoS約束的組合服務(wù)選擇無(wú)法在時(shí)間緊迫的應(yīng)用中使用。本文提出了基于Web服務(wù)語(yǔ)義關(guān)聯(lián)信息構(gòu)建組合服務(wù)選擇約束模型的方法。該約束模型能夠有效的降低搜索空間，提高算法性能，并能夠使得所選組合服務(wù)集有著良好的協(xié)作性。最后本文設(shè)計(jì)了高性能的啟發(fā)式算法，能夠高效的求得可行性組合服務(wù)集。此

6、外，現(xiàn)有的單個(gè)服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法的靈活性較差、匹配效率較低、實(shí)用性不強(qiáng)，且選擇過(guò)程需要用戶(hù)參與，無(wú)法做到自動(dòng)執(zhí)行。在實(shí)際應(yīng)用中，用戶(hù)迫切需要的是輕量級(jí)的、可以靈活有效的支持基于功能語(yǔ)義服務(wù)搜索的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法。本文提出了基于基因序列的服務(wù)匹配算法，以及主動(dòng)式用戶(hù)需求語(yǔ)義抽取技術(shù)，支持語(yǔ)義級(jí)匹配，有效保障了服務(wù)選擇的精度。并提出了新式的服務(wù)注冊(cè)選擇的5層軟件體系結(jié)構(gòu)，為服務(wù)注冊(cè)選擇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一種新的思路。 其次，在客戶(hù)端生成階段?；?/p>

7、于消息交換模式的客戶(hù)端生成是目前的一個(gè)難點(diǎn)，研究靈活可擴(kuò)展的消息交換模式自動(dòng)實(shí)施框架是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。本文基于形式化的消息交換模式描述方法能夠嚴(yán)格刻畫(huà)消息交換模式，消除現(xiàn)有描述方法所存在的潛在歧義性；基于自動(dòng)機(jī)理論的消息交換模式處理機(jī)自動(dòng)控制消息交換過(guò)程，為消息交換模式的自動(dòng)實(shí)施提供了基礎(chǔ)，并通過(guò)代碼自動(dòng)生成技術(shù)實(shí)現(xiàn)了消息交換模式處理程序的自動(dòng)部署和加載。 最后，在服務(wù)邏輯執(zhí)行階段。Web服務(wù)在繼承XML優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也繼承了

8、XML低性能的缺點(diǎn)，這導(dǎo)致在對(duì)性能有較高要求的應(yīng)用中，Web服務(wù)無(wú)法作為一個(gè)可以信賴(lài)的選擇。SOAP消息處理的低效是導(dǎo)致Web服務(wù)性能低下的關(guān)鍵因素，而基于Java反射技術(shù)的數(shù)據(jù)綁定是Web服務(wù)的主要性能瓶頸。本文提出了一種新穎的Web服務(wù)性能優(yōu)化策略。避免了傳統(tǒng)的XML解析和運(yùn)行時(shí)的Java反射過(guò)程，可在對(duì)消息的一遍掃描中完成SOAP處理，并且所有的預(yù)處理操作都在系統(tǒng)啟動(dòng)或服務(wù)熱部署時(shí)完成，極大地提高了Web服務(wù)的性能。另外QoS對(duì)于

9、Web服務(wù)在商業(yè)領(lǐng)域的成功具有非常關(guān)鍵的作用，如果不能提供有效的QoS保障機(jī)制，可能會(huì)造成服務(wù)不能滿(mǎn)足預(yù)期需求，最終導(dǎo)致客戶(hù)滿(mǎn)意度下降。目前還缺乏有效的解決方案來(lái)為沒(méi)有QoS能力的Web服務(wù)添加QoS保障，同時(shí)不改變?cè)蟹?wù)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。如何在運(yùn)行時(shí)為服務(wù)動(dòng)態(tài)添加QoS保障能力是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，它影響著整個(gè)流程的自動(dòng)完成。本文提出了Web服務(wù)QoS動(dòng)態(tài)保障技術(shù)，可以使原系統(tǒng)在不改變內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的情況下，向客戶(hù)提供滿(mǎn)足其QoS需求的Web服