基于P2P的Web服务策略

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摘要:该文介绍了与基于p2p的web服务相关的一些研究问题,总结了基于P2P的Web服务合成策略。基于P2P的Web服务合成克服了传统服务合成方法的某些缺点,具有伸缩性好、可靠性高并且能够发现和合成更广范围内的Web服务等优点。

关键词:P2P;Web;服务合成

中图分类号:TP311文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)03-603-02

P2P-based Web Services Composition Strategies

ZHAO Ying1, LI Sen2, SUN Jun-de3

Abstract: The paper first introduces some research questions related to P2P-based Web Services composition, summaries P2P-based Web services composition strategies. P2P-based Web services composition overcomes certain shortcomings of tranditional Web services composition, and can achieve better scalability, security and discover more Web services.

Key words: P2P; Web; services composition

1 概述

P2P和web服务这两种计算模型之间具有一些相似性、差异性以及互补性,如何将这两种计算技术融合起来,以充分利用二者的优势和弥补二者各自的不足成了一个前沿的研究课题。Web服务合成的概念,是指将互联网中相对简单、可用的Web服务进行选取、组合,并形成新服务的技术[1]。组合形成后的新的服务被称这为复合服务;用于组合形成的复合服务中的子服务称之为构件服务。

Web服务的合成目前面临着两个重要问题需要解决:1)用原有的语言描述的Web服务缺乏语义信息,无法满足实际需要。并且无法实现智能的、自动的Web服务合成;2)Web服务的存储不只是一个集中的地点和环境,而是分布在不同的环境中,部分Web服务只是将服务描述信息在固定的网站上,或在个人的私有服务注册库中注册,并没有将Web服务在集中的UDDI中注册,这样就导致了新的“服务孤岛”的出现,如何找到这些Web服务并在现在的服务不能满足用户需求的时候进行Web服务合成。对于第一个问题,可以引入语义网技术,借助于本体和描述逻辑等逻辑推理系统的使用,加强服务描述信息的机器可理解性,支持用户需求和服务能力之间的逻辑推理匹配。对于第二个问题,可以考虑采用引入P2P技术来实现Web服务的发现和合成。

2 P2P与Web服务的比较

P2P和Web服务这两种计算模型具有一些相似性,但也存在着差异性,相似性表现在都注重分布式计算、注重为服务的和发现提供一个通用架构等。差异性具体表现在以下几个方面:1)开放标准方面。P2P对等节点中传输协议、边界节点的平台等采用的标准存在着差异,这就增加对等节点之间的通信难度,而使用等开放标准的Web服务XML、SOAP、WSDL、UDDI则能够较好地在服务描述和获取、数据集成、消息传输标准格式方面发挥很好的作用,从而能够降低其相应难度。2)结构及功能方面。P2P的模型是分散化的,它注重提供基于内容的服务和应用,网络灵活性虽然较好但控制难度高,而Web服务则是相对集中化的模式,注重提升异构平台、应用之间的互操作性,易于控制但扩展性不强。3)角色应用方面。在P2P中,对等节点可以在同一时刻同时扮演这三种角色,三种角色并没有严格界限。而在Web服务中,三种角色即服务提供者、服务请求者以及服务注册中心之间存在着清晰的界限并有各自不同功能的操作。4)安全机制方面。P2P不但需要和传统的分布式系统同等的安全性,而且还要特别关注一些与安全相关的主题,如匿名、信任关系和可审计性等,其安全机制更为广泛而复杂。而WS-Security等为Web服务提供了一种保障服务安全的规范,通过消息完整性、机密性和简单的消息认证机制来实现消息安全传输,这些机制能够适应现有的大量安全模型及技术; 5)支持交易方面。Web服务的商业解决方案已经广泛运用于电子商务等众多领域,其安全性和可靠性较高;而为了使公司和企业广泛采用P2P技术,P2P必须支持交易以实现某种形式的经济来往,这需要先克服安全性和缺乏统一标准性两个主要障碍。通过以上比较,可以看出P2P和Web服务之间具有很大的互补作用。例如,P2P中的对等节点可以通过使用Web服务定义来提高和完善其服务描述,而Web服务可以利用P2P的离散化技术来提高网络的可扩展性,可以为P2P应用提供易于控制的服务发现、检索机制以及良好的数据和业务集成;P2P技术还可以改善UDDI的分布式检索能力。因此,P2P和Web服务的融合可以发挥分布化和集中化的优势来提高网络的扩展性、互操作性以及可用性,最终提升服务网络的整体功能,降低网络复杂度。6)服务描述、和检索机制方面。P2P通常采用广播或广告形式来描述对等节点和服务,而Web服务使用WSDL来描述服务和服务实现的细节;P2P使用具有高扩展性的分布化的动态发现机制来查询和定位对等节点及其服务,而Web服务使用相对较为集中化的UDDI注册方式来和检索服务。

3 P2P和Web服务的集成

P2P和Web服务技术具有共同的特征,它们都具备堆栈提供,通过网络和发现服务。P2P是一种分布式的计算机模型,强调以分布式的特点在每个节点上的处理能力、内容和应用,而在对消息格式语义和通信协议等一些方面相对有所忽略。而Web服务是一个集中式模型,它主要强调了标准消息格式和通信协议的功能实现。几乎目前所有的通信格式应用都普遍采用XML通信格式,而P2P应用正是采用了这种通信技术格式,也是其所以成功的关键。目前和状态下可以断定Web服务最终要进入P2P计算模式并与之共存。Web服务的功能模型为P2P的应用提供了一个更合理的方法来处理内容查询、注册发现。Web服务一些安全规范也将会用来保证并解决P2P软件访问数据和服务时的一些安全性。

4 P2P与WEB服务的依存关系

P2P是属于一种对等网络的架构,是从传统的集中式发展为分布式的新模式的计算机系统架构.P2P在充分利用现有资源和设备的基础下,在进行资源的按需配置,及P2P具有分布式结构的应用系统在开放式环境下提供高质量的服务,既可以缩短Web服务的响应时间又同时提高系统的健壮性方面具有明显优势。同时,Web服务和P2P二都在计算环境本身具有一些的相似之处和共同特性,可以利用P2P本身的优势高效地实现服务的集成及资源的利用。所以,在P2P计算平台上建立web服务是一种较理想的服务实现方案。

5 Web服务合成中的申明性

为满足客户请求,一般来说有两种方式可以实现服务合成,第一是规则性方式,第二是申明性方式。所谓规则性方式即是在请求实现过程中是硬编码的方式,用户请求没有明确指定;申明性方式形式化的指明“要实现什么”而不是指明“如何实现”,客户的请求使用形式化的语言用一种申明性的方式来表达。所以申明性的合成方法需要采用不同的架构。申明性的合成方法包含了两个阶段:将初始的情况和预期目标做为起点是第一个阶段,同时构建计划来达到目标,使用PDDL(Planning Domain Definition Language)和在XSRL(XML Web-services Request Language)中使用过的estimated-regression planning来实现。第二个阶段是发现适当的服务,进一步选择一个计划,并建立工作流,使用现有的业务建模语言(如BPEL)来实现。

SELF-SERV是目前较为著名的采用对等服务协调模型的服务合成系统[2]。Web在此服务合成系统中被申明性的合成,同时在P2P环境中被动态的执行。在此合成系统中服务合成是基于状态图的,状态图将操作的输入、输出参数和所产生的事件“粘合”在一起,利用状态图可以表达复合服务操作的业务逻辑。

6 基于QoS的P2P动态服务合成

由于各种服务数量的增长,选择适当、合理的服务已变得越来越复杂,不同的服务合成不应当仅考虑服务的输入/输出参数,还要考虑QOS(Quality of Service),QOS约束条件可以帮助用户快速查找、过滤和合成这些服务。

针对在面向服务的架构中服务的自动发现是难点和关键,文献[3]提出了一种基于P2P技术和语义网定义技术的服务发现机制,将服务的和服务的部署与无缝地绑定在一起,在处理用户数据查询时,由于该机制由于采用了P2P技术,提了两层搜索机制和二阶段查询方法,使得服务提供者可以随时自由加入、变更用户数据,而不会影响最终用户的查询效果。

加拿大卡尔顿大学的Mojdeh Ghodousi设计了名为WSQEF(Web Service Composition QoS Enabler Framework)的QoS感知的基于P2P的动态Web服务合成框架[4]。WSQEF引入了可以使得用户以XML文档来提供其QoS需求的机制。

7 WEB服务合成中的工作流

Web服务不能够定义Web服务的业务过程语义,即所有的Web服务都是孤立存在的。通过Web服务合成而可以将这些孤立的Web服务连接起来,实现更复杂的功能。本质上讲,Web服务仍然是一种集中化的模型。而P2P也是网络计算的一种新技术,这种技术是一种用于不同PC用户之间,不经过中继设备直接交换数据或服务的技术,它允许Internet用户直接使用对方的文件。

清华大学的研究者提出了P2P中基于语义的Web服务整合框架-SWESIP。SWESIP可以收集分布Web环境中的Web服务,通过使用XML模式和领域Ontology将WSDL文件标注或转换为OWL-S格式,以使其具有语义信息。用户使用领域Ontology和CPSDL(Composition Process Semantic-based Description Language)来提示用户将其服务分解为子服务,然后将Web服务合成为应用程序。

瑞士联邦技术学院的Gerke等人提供了一个基于JXTA的中间件,这个中间件实现了一个完全分散的服务市场(services market),这个服务市场中的节点向其他节点提供服务[5]。这个中间件通过在分布式P2P网络中检索服务机制来支持这个服务市场。在该模型下,每个节点都既可充当服务提供者,又可作为服务请求者,减少了对高端服务器的依赖,充分利用大量闲散资源,提高了Web服务效率.其具体过程是,服务提供者节点(peer)可向UDDI注册薄其服务,而服务请求节点(peer)通过检索UDDI注册簿来定位需要服务的相关信息,当检索到需要的服务后,通过JXTA管道向服务提供者发出请求,而服务的提供者也是通过JXTA管道把相应的信息返同给请求者.其核心是通过管道来连接服务请求者与服务提供者,即是通过基于P2P基础之的SOAP协议进行联系的,而不是通过传统的基于HTTP协议之上的SOAP协议进行联系的。

8 结束语

本文通过对国内外一些有关P2P环境下的WEB服务的研究与分析,并对在此研究下对Web服务关键技术给予了实现,基于P2P的服务合成克服了传统服务合成方法的某些缺点,具有伸缩性好、可靠性高并且能够发现和合成更广范围内的Web服务等优点。但目前基于P2P的服务合成的研究处于初始阶段,缺乏形式化的定义和较为成熟的应用项目,今后有待于进一步的研究。

参考文献:

[1] Benatallah B,Dumas M.De clarative Composition and Peer-to-Peer Provisioning of Dynamic Web Services[C].In:Proc.of the 1 8thInt1.Conf.Data Engineering(ICDE.02).IEEE Computer Society,2002.

[2] Benatallah B,Dumas M,Sheng Q,Ngu.A Declarative Composition and Peer-to-Peer Provisioning of Dynamic Web services[J].IEEE Intl Conf on Data Eng,San Jose,USA,2002.

[3] Mojdeh Ghodousi.Enabling QoS in Web Service Composition in a P2P Environment.2005.

[4] J Li,B Xu,W Yang,D Chen,P Zhang,K Wang.Semantic based Web services Integration in P2P[J].SEWSIP Semantic based Web services Integration in P2PProceedings of the 2005 IEEE International Workshop on Service-Oriented System Engineering,(SOSE'05).

[5] Gerke,J.and Stiller B.A service-oriented peer-topeer middleware[C].In Conference on Kommunikation in Verteilten Systemen KiVS05,Kaiserslautern,Germany. in Informatik Aktuell,Springer,2005.