ＷｅｂＳＡＳＥ監(jiān)控管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

摘 要：在基于Web服務的應用支撐環(huán)境（WebSASE）中，為了監(jiān)控和管理環(huán)境中多個分布式工作流引擎及Web服務運行容器的運行狀態(tài)、監(jiān)控部署在引擎中組合服務/服務的運行狀態(tài)，給出了一個基于Web服務的應用支持環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。

關鍵詞：Web服務； 工作流； 監(jiān)控； 管理

中圖分類號：TP393文獻標志碼：A

文章編號：1001—3695(2007)03—0106—03

近幾年，Web服務技術發(fā)展迅速，已經(jīng)成為應用程序主流的開發(fā)技術基礎和平臺[1]。Web服務因其具有封裝性、松散耦合、使用標準協(xié)議規(guī)范、高度可集成能力[2]等優(yōu)點得到了IBM、Microsoft、BEA等業(yè)界主流公司的支持。W3C、OASIS等國際標準化組織為其制定了若干標準規(guī)范，推動了相關技術和應用的迅速發(fā)展。

WebSASE[3]通過一個基礎框架來幫助用戶建立、運行和管理一個多層結構的Web服務應用，為Web服務及其應用的部署、運行、監(jiān)控和管理提供統(tǒng)一的系統(tǒng)支撐。在WebSASE中，直接負責控制Web服務對象的是Web服務運行容器WSR(Web Service Runtime)[4]。為了解決互聯(lián)網(wǎng)應用的集成和協(xié)作問題[5]，WebSASE還提供組合Web服務工作流引擎，協(xié)調和管理一個組合Web服務在多個WSR和多個工作流引擎中的執(zhí)行。在分布式環(huán)境下，如何進行WebSASE系統(tǒng)管理是一個重要的問題，具體包括：①在分布式環(huán)境下，如何進行遠程訪問和控制，如何同時管理多個服務器，需要用什么形式顯示多個服務器的信息；②監(jiān)控管理工具的顯示信息方面，包括如何體現(xiàn)出Web服務運行容器及工作流組合服務引擎內部信息狀態(tài)的可管理性，如何保證監(jiān)控信息在網(wǎng)頁中顯示的直觀有效性。

目前分布式系統(tǒng)管理技術中比較通用的是Java管理擴展(Java Management eXtensions， JMX) [6]，它是一個為應用程序、設備、系統(tǒng)等植入管理功能的框架，包括IBM在內的多家公司的管理產品都用JMX框架進行管理。JMX雖然是一種可以擴展的框架，但是它無法利用Web服務容器的現(xiàn)有功能，并需要開放管理端口，造成了安全隱患。另一種典型的管理技術是Web 服務分布式管理（Web Services Distributed Management，WSDM）[7] 。它是OASIS 在2005年3月批準的一個OASIS新標準，利用Web服務來解決管理的集成問題。此標準得到IBM等大公司的支持， CA公司也開發(fā)出一套基于WSDM的管理工具。WSDM比JMX更適合于Web服務有關的管理，但前提條件是需要多個協(xié)議的支持，在當前的WebSASE中尚不適用。

在監(jiān)控管理信息的展示方面，一般采用在網(wǎng)頁中的圖形動態(tài)圖形顯示，當前的實現(xiàn)主要包括DHTML＋JavaScript、VML和SVG。DHTML＋JavaScript編寫的頁面圖形對象控制復雜，VML和SVG均為矢量圖像，并均可通過JavaScript進行動態(tài)控制，但是VML在網(wǎng)頁中繪圖不易保存VML圖形信息，使得已顯示信息無法存檔。

基于上述分析，提出一個基于Web服務的應用支撐環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計方案：基于Struts模式實現(xiàn)監(jiān)控管理工具，采用Web服務方式實現(xiàn)管理服務，通過SOAP消息調用解決遠程管理問題。該監(jiān)控管理工具通過導航欄樹狀結構和權限信息動態(tài)切換解決多個服務器管理切換，通過對Web服務容器和工作流引擎內部信息狀態(tài)的監(jiān)控與管理達到對Web服務容器和工作流引擎的監(jiān)控及管理，通過可縮放矢量圖形(Scalable Vector Graphics， SVG)[8]動態(tài)圖形的顯示保證監(jiān)控信息展示的直觀和豐富。

1 相關技術

1.1 Web服務與Web服務工作流技術

W3C定義：“Web服務是一種通過URI標志的軟件應用，其接口及綁定可以通過XML標準定義、描述和發(fā)現(xiàn)，并能通過基于因特網(wǎng)的協(xié)議使用基于 XML 的消息與其他軟件應用直接交互。” [9]

在Web服務的實際應用中，為了解決復雜業(yè)務過程的集成和協(xié)作問題[5]，需要將獨立的Web服務組合起來以實現(xiàn)復雜的業(yè)務邏輯功能，因此出現(xiàn)了Web服務工作流技術。該技術通過將多個Web服務組合起來由工作流引擎自動調度，可以極大限度地實現(xiàn)自動化。描述Web組合服務工作流的語言（Business Process Execution Language for Web Services，BPEL）基于XML格式，處理簡單，是WebSASE引擎工作流流程描述語言。

1.2 Struts模式

Struts是Apache軟件組織提供的一項開放源碼項目，它為Web應用提供了模型—視圖—控制器（Model—View—Controller，MVC）框架，尤其適用于開發(fā)大型可擴展的Web應用。

MVC框架不僅可以使功能模塊與顯示模塊分離，同時它還提高了應用系統(tǒng)的可維護性、可擴展性、可移植性和組件的可復用性。圖1顯示了Struts模式下對請求的處理過程。

圖1 Struts模式下請求處理過程

將Struts模式運用到監(jiān)控管理系統(tǒng)中，能夠使監(jiān)控管理系統(tǒng)結構清晰，且易于擴展。

1.3 SVG(可縮放矢量圖形)

SVG由W3C組織發(fā)布為推薦標準，優(yōu)點是采用XML格式的文本文件描述，可像矢量圖形一樣任意放大、縮小，還能靈活結合文本、圖形、數(shù)據(jù)以及腳本[10]，文件小，方便在網(wǎng)頁中上傳和下載。

將SVG圖形使用在監(jiān)控管理系統(tǒng)中，能夠更直觀、更及時地反映系統(tǒng)的當前狀態(tài)。

2 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

2.1 設計思路

通過對WebSASE的系統(tǒng)分析，得出如下管理需求：①在分布式環(huán)境下構造分布式系統(tǒng)管理模式，解決如何進行遠程訪問和控制，如何同時管理多個服務器等問題，以及采用何種形式顯示多個服務器信息；②監(jiān)控管理工具的信息顯示，包括如何體現(xiàn)出Web服務運行容器及工作流組合服務引擎內部信息狀態(tài)的可管理性和如何保證監(jiān)控信息在網(wǎng)頁中的直觀顯示和信息的有效性。

（1）對于分布式環(huán)境下的管理模式問題，系統(tǒng)管理命令和管理結果通過網(wǎng)絡方式傳輸。由于WSR功能主要是處理Web服務的調用，則將監(jiān)控管理系統(tǒng)分為兩個部分，管理Web服務作為管理接口部署在每個WSR中，工作流引擎類似，監(jiān)控管理工具通過SOAP消息對管理服務進行調用。為了便于在分布式環(huán)境中的訪問，將監(jiān)控管理工具確定為B/S訪問方式。

（2）在Web應用中，最常見的導航方式就是樹狀結構；為了切換多個被管理的服務器，則需要對樹狀結構連接內容進行切換。因為WSR和工作流引擎對應的樹狀結構不同，則在管理不同種類服務器的同時，需要切換為不同的樹狀結構。

（3）對于Web服務運行時及工作流組合服務引擎抽象內部信息狀態(tài)的相似之處，對內部結構如線程池、緩沖區(qū)等的屬性進行監(jiān)控管理，反映和管理當前Web服務運行時及工作流組合服務引擎的工作狀態(tài)，體現(xiàn)Web服務運行時及工作流組合服務引擎的可管理性。

（4）對于監(jiān)控管理中出現(xiàn)的統(tǒng)計信息，如果當前工作流流程狀態(tài)僅用靜態(tài)圖片如JPG、GIF圖片顯示，無法提供大量信息，且無法形成互動；利用SVG矢量圖形進行直觀顯示，圖片小，利于保存；基于文本格式，可進行搜索，為存檔后統(tǒng)計提供便利，還可以在其中包含大量的數(shù)據(jù)，并與觀察者形成互動，令觀察者更容易得到感興趣的信息。2.2 監(jiān)控管理系統(tǒng)的遠程管理

監(jiān)控管理系統(tǒng)主要包括管理服務和監(jiān)控管理工具兩個部分。管理服務以Web服務形式部署在每個WSR和工作流引擎中，管理服務與監(jiān)控管理工具通過SOAP消息調用實現(xiàn)遠程控制，最終達到對整個環(huán)境的監(jiān)控和管理。

2.2.1 管理服務

管理服務以Web服務的方式部署在Web服務容器中，提供了對容器及部署其中的Web服務的監(jiān)控和管理方法接口，并完成對服務器實際內部狀態(tài)的修改以及相關的管理操作。通過遠程SOAP消息對管理服務的方法調用，就可以實現(xiàn)其管理功能，對容器的運行狀態(tài)以及部署其中的Web服務狀態(tài)等進行監(jiān)控和管理操作，如反部署Web服務等。

容器通過管理系統(tǒng)內部結構完成對系統(tǒng)當前狀態(tài)的觀察，對系統(tǒng)的每個線程池和緩沖區(qū)設置管理接口，在管理服務中調用相應管理接口進行管理。管理服務采用外觀模式，對外提供一個統(tǒng)一接口，內部連接多個如線程池管理、緩沖區(qū)管理接口，如圖2所示。

圖2 管理服務結構

2.2.2 監(jiān)控管理工具

監(jiān)控管理工具是一個基于Struts模式實現(xiàn)的Web應用，部署在一個Web應用容器中，負責頁面的展示、與管理服務的交互和交互結果的處理。

監(jiān)控管理工具分為管理服務接口、服務管理、用戶管理、數(shù)據(jù)處理和圖形展現(xiàn)等模塊，相應負責與管理服務的交互、數(shù)據(jù)的處理、圖形的展現(xiàn)、Web服務的管理等。

管理服務接口通過SOAP消息的調用與管理服務交互，完成系統(tǒng)信息的查看和修改。此部分與管理服務的交互解決了分布式環(huán)境中的遠程管理手段。

用戶管理模塊通過配置所管理的機器信息和用戶與機器的權限關系，完成一個管理員與多個所管理機器的對應，并記錄對所管理機器的權限信息，使用戶不會越權管理操作。在顯示界面中，用多個機器對應多個管理樹狀結構，顯示用戶與所管理機器的對應。

流程管理模塊負責工作流引擎中流程實例信息的查看管理，可通過SVG圖形直觀顯示某個流程的運行狀態(tài)，不但圖形與建模工具中建立的流程模型顯示一致，使管理員更熟悉流程的運行過程，并可從圖形中直觀分辨活動的運行狀態(tài)，還可通過提示框觀察活動的信息，如活動開始和結束時間等。

系統(tǒng)內部管理模塊通過對容器的內部結構，包括線程池、緩沖區(qū)等信息的監(jiān)控，反映出系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)，并可以反映系統(tǒng)的負載。

管理系統(tǒng)調用過程如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)調用過程

2.3 監(jiān)控管理工具的樹狀結構顯示及權限管理

系統(tǒng)的使用者分為超級管理員和非超級管理員。前者負責環(huán)境中的管理配置，包括WSR和工作流引擎信息配置及非超級管理員權限配置；后者負責環(huán)境的監(jiān)控和管理。非超級管理員在登錄管理工具時，由系統(tǒng)載入其權限信息，包括管理范圍及每個管理范圍內容器的查看/修改/刪除權限。管理員就可以查看/修改/刪除其管理的一個或多個WSR和工作流引擎的狀態(tài)。

監(jiān)控管理工具導航采用樹狀結構顯示，WSR與工作流引擎的樹狀結構顯示也不相同，并且在樹狀結構中包括當前容器所部署的服務/流程列表。在多個管理對象切換時，對于不同種類和同種類不同容器地址這兩種情況，需要同時對導航的樹狀結構進行切換。在管理界面中有管理對象的列表和切換管理對象時，讀入管理對象的類別和地址等信息，生成相應樹。

2.4 監(jiān)控管理工具動態(tài)圖形顯示

監(jiān)控管理工具中系統(tǒng)狀態(tài)通過SVG動態(tài)圖形展示，將信息完整直觀地顯示出來。查看線程池等與時間有關的數(shù)據(jù)信息需要生成折線。生成折線圖算法步驟如下：

（1)繪制橫縱坐標、橫坐標時間、縱坐標數(shù)據(jù)。

（2)讀取當前數(shù)據(jù)。

（3)如果是新圖，生成新的數(shù)據(jù)序列；否則將當前數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)序列末尾。

（4)讀取數(shù)據(jù)序列縱坐標最大值，將最大值顯示在圖中。

（5)讀取序列數(shù)據(jù)個數(shù)，計算實際坐標序列。

（6)描繪坐標序列折線。

（7)經(jīng)過設定的設定間隔，返回步驟（2）。

動態(tài)流程圖形用來展現(xiàn)某個流程實例的當前運行狀態(tài)，并提供流程實例活動的信息。繪制圖形過程如下：

（1)根據(jù)流程實例的流程類型取得遠程工作流引擎中對應的BPEL文件。

（2)解析BPEL文件，生成一系列內部活動對象。

（3)查詢遠程工作流引擎中該流程實例的活動信息。

（4)對于生成的活動對象遍歷，根據(jù)該活動的狀態(tài)信息，生成活動對應的SVG文件片斷。如果為原子活動，直接生成對應SVG文件片斷；如果為組合活動，則對其子活動進行遍歷。

（5)在整個流程圖形的SVG文件片斷前添加定義了各個活動顯示圖片的SVG文件頭。

（6)將SVG文檔保存，并在頁面中顯示對應文檔。

（7)經(jīng)過設定的設定間隔，從遠程工作流引擎中查詢該流程實例的最新信息。

（8)利用腳本語言替換在頁面中顯示SVG圖片的活動信息。

（9)返回步驟（7）。

2.5 系統(tǒng)特點

由于監(jiān)控管理系統(tǒng)的監(jiān)控管理工具采用Struts模式的Web頁面方式展現(xiàn)，有兩個優(yōu)點：

①能夠支持分布式環(huán)境下遠程管理的需求，可以僅通過一個管理系統(tǒng)監(jiān)控管理多個WSR和工作流引擎；

②由于模型—視圖—控制器各個部分分開，擴展能力強。

監(jiān)控管理系統(tǒng)由監(jiān)控管理工具通過SOAP調用方式訪問部署在容器中的管理服務進行管理，有三個優(yōu)點：

①簡便性。由于Web服務容器功能就是處理Web服務調用，對于管理服務的調用也在容器的功能范疇中，并不需要增加代碼。

②擴展性。對于容器的功能擴展可立即應用于管理服務，可以更方便地進行擴展。

③安全性。對于JMX等需增加管理端口的管理技術來說，利用Web服務管理Web服務運行時和工作流引擎最大的優(yōu)勢就是安全，服務端不僅少開了端口減少了攻擊的可能性，而且在服務器端的安全措施就可以被管理所利用，更增加了安全性。

3 總結和展望

WebSASE監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計依據(jù)當前系統(tǒng)的管理需求，解決了在分布式環(huán)境中對多個服務器的有效管理問題，并且通過動態(tài)顯示技術完成了信息的有效展現(xiàn)。監(jiān)控管理系統(tǒng)利用Web服務來管理Web服務容器及Web服務工作流引擎是WebSASE監(jiān)控管理系統(tǒng)的實現(xiàn)等特點，有效地利用了Web服務容器的資源。我們將進一步將研究管理中的QoS問題，并考慮分布式環(huán)境下管理訪問的安全認證等問題。

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