Ｗｅｂ服務(wù)圖中基于知識地圖的服務(wù)關(guān)系建模與應(yīng)用

摘 要：隨著Web環(huán)境下服務(wù)數(shù)量的快速增長，如何高效快速地發(fā)現(xiàn)服務(wù)成為迫切需要解決的問題。基于Web服務(wù)圖的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法，利用Web服務(wù)之間的語義關(guān)系來進行服務(wù)發(fā)現(xiàn)，仿真實驗證明這種方法能極大的提高Web服務(wù)的發(fā)現(xiàn)效率。但是目前的研究還未涉及到Web服務(wù)組合流的網(wǎng)絡(luò)傳輸、服務(wù)組合流的可視化表示以及多服務(wù)組合流的客戶自主與交互選擇。而這些是基于Web服務(wù)圖的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法得以實現(xiàn)和應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。本文以知識地圖為基礎(chǔ)，通過對服務(wù)關(guān)系進行建模來解決這些問題，從而進一步完善基于Web服務(wù)圖的服務(wù)發(fā)現(xiàn)理論與方法。

關(guān)鍵詞：Web服務(wù)圖；服務(wù)發(fā)現(xiàn)；知識地圖；XTM

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

1 引言

在傳統(tǒng)的Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法中，服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程是客戶根據(jù)語法、語義和策略在服務(wù)注冊機構(gòu)中一個一個的查找滿足條件的服務(wù)，然后在返回的多個服務(wù)中選擇滿意的服務(wù)結(jié)點，最后組合成符合用戶需求的服務(wù)流。這種服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法沒有考慮服務(wù)提供組織提供的系列服務(wù)之間的聯(lián)系和客戶需求系列服務(wù)之間的邏輯關(guān)系，從而使得要在服務(wù)提供商提供的海量服務(wù)中尋找單個的服務(wù)非常耗時。為了解決該問題，提出了web服務(wù)圖的概念。基于Web服務(wù)圖的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法不再搜索單個的服務(wù)，而是將客戶自定義的需求服務(wù)流作為一個完整的請求對象傳遞給UDDI注冊中心，UDDI注冊中心在Web服務(wù)圖的基礎(chǔ)上進行匹配，返回的結(jié)果是多個滿足條件的服務(wù)組合，而不是傳統(tǒng)服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法中的多個滿足條件的單一服務(wù)結(jié)點。基于web服務(wù)圖的服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程如圖1所示，實驗研究表明，該方法能極大提高Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)的效率。

但是，基于Web服務(wù)圖的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法在實際的應(yīng)用中還有很多具體問題需要考慮，如在實際服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程中，即便是組合的請求流，可滿足條件的待選組合流數(shù)量有可能龐大，需要客戶交互式參與選擇，這就要求實現(xiàn)多個服務(wù)組合流在網(wǎng)上傳輸以及實現(xiàn)多個組合服務(wù)在客戶端的可視化表示和交互選擇機制，從而使客戶能更方便地選擇出滿意的服務(wù)組合。針對該問題，本文嘗試以知識地圖為基礎(chǔ)，通過對服務(wù)關(guān)系建模來解決這些問題，從而進一步完善基于Web服務(wù)圖的服務(wù)發(fā)現(xiàn)理論與方法。

2 基于知識地圖的組合Web服務(wù)流模型

要將候選的服務(wù)流在網(wǎng)絡(luò)中傳輸并以可視化的形式顯示在客戶端，首先需要一個表示模型。BPEIAWS雖然能夠描述組合Web服務(wù)流，但它只是描述了什么時候，以什么順序，到哪兒，去調(diào)用那些Web服務(wù)，怎樣組織這些調(diào)用，不能涉及服務(wù)的細節(jié)，因此無法給客戶提供評價的標準，進行雙向選擇。在本研究中，考慮到Web服務(wù)是一類知識而知識地圖能夠用來描述知識以及知識與知識之間的關(guān)系，并且有完備的理論與工具將知識與關(guān)系可視化表示，因此我們采用知識地圖模型對候選服務(wù)流中的Web服務(wù)以及Web服務(wù)之間的關(guān)系建模。

2．1 Topic Maps and XTM(XML Topic Maps)

ISO標準ISO／IEC 13250 Topic Map定義了一個模型作為鏈接網(wǎng)絡(luò)的語義結(jié)構(gòu)。Topic Maps把知識描述、信息管理與實際的信息資源聯(lián)系起來。Topic Map標準為企業(yè)提供了一個清晰的結(jié)構(gòu)，這有助于企業(yè)對不同的信息資源進行知識組織。并為用戶訪問知識建造了一個知識共享環(huán)境。一般，TopicMaps用于構(gòu)造組合電子服務(wù)的導航圖。

XML topic maps(XTM)是TopicMaps.org制定的使用XML語法來描述基于Web的主題地圖的抽象模型，它使用元素來定義單個主題的名字和occurrence，使用元素來描述主題之問的關(guān)聯(lián)，圖2、圖3分別是和的XML文檔類型描述。

2．2 使用知識地圖來表示組合web服務(wù)

組合的Web服務(wù)是一種知識，它包含兩類，一種是Web服務(wù)本身如服務(wù)名稱，服務(wù)提供者，服務(wù)的地址，服務(wù)的分類等，另一種是Web服務(wù)之間的關(guān)系，如publish assertion等。為了將知識表示出來，首先必須選擇一個模型。知識的表示有很多種模型，如元數(shù)據(jù)，XML，謂詞邏輯等，但是考慮到需要將Web服務(wù)組合流在網(wǎng)絡(luò)上傳輸和可視化顯示，我們采用了XTM(XML Topic Maps)來存儲Web服務(wù)流中的知識，它是基于XML標準的，因此能夠使用Soap協(xié)議來進行有效的傳輸，而且目前的可視化技術(shù)能夠很好的解析XML文檔。

基于XTM的組合Web服務(wù)流表示

要使用XTM來描述Web服務(wù)流中的服務(wù)結(jié)點和關(guān)聯(lián)，首先要做的就是將服務(wù)結(jié)點的元數(shù)據(jù)信息和服務(wù)之間的關(guān)系抽象出來，對應(yīng)于XTM中的元素就是和。

WSDL文檔是服務(wù)提供者描述所提供服務(wù)的XML文檔，它包含了Web服務(wù)的元信息，這些信息有：服務(wù)的名字，服務(wù)的提供者，服務(wù)的位置，服務(wù)的分類等等，這些元數(shù)據(jù)信息都可以抽象為，如圖4所示為表示服務(wù)名字的：用以描述Web服務(wù)流的XTM文檔所包含的關(guān)聯(lián)可以有很多種類，在本文中，暫時只考慮兩種Association，一種是Sequence，它用以描述一個Web服務(wù)與下一個Web服務(wù)之間的順序關(guān)系，這種As-sociation需要定義兩個角色：StartPoint，EndPoint。另外一種Association是Relate To，它用以描述Web服務(wù)與其屬性之間的關(guān)聯(lián)。這種Association也需要定義兩種角色：Parent和Children。

到目前為止，我們已經(jīng)使用XTM將Web服務(wù)流表示出來了，全部建模過程結(jié)束。

3 應(yīng)用分析

建立知識地圖的目的是為了解決知識共享和知識利用等問題，目前知識地圖的利用熱點包括以下幾個方面：知識預(yù)訂與推送；信息可視化。因此知識地圖模型之所以能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳輸和以可視化的形式顯示在客戶端是由它本身的特性所決定的。

XTM的主要功能在于給用戶提供導航，讓客戶可以瀏覽Web服務(wù)流和與Web服務(wù)流相關(guān)的知識，其詳細的流程如圖5所示：

在這個過程中，也是把客戶自定義的需求服務(wù)流作為一個完整的請求對象傳遞給UDDI注冊中心，UDDI注冊中心在Web服務(wù)圖的基礎(chǔ)上進行匹配，知識地圖系統(tǒng)會將返回的所有符合條件的Web服務(wù)組合進行建模存儲，存儲的內(nèi)容包括Web服務(wù)結(jié)點的詳細信息以及Web服務(wù)組合中的彼此服務(wù)結(jié)點之間的關(guān)系，然后再將結(jié)果在網(wǎng)絡(luò)上進行傳輸并以可視化的方式顯示在客戶端，客戶端進行選擇后綁定到自己選擇的服務(wù)提供商上。

4 具體實現(xiàn)

用Ecliese開發(fā)工具和Java語言本文實現(xiàn)了XTM中所表示的用戶導航接口模塊和Sequence關(guān)系。圖7表示Sequence關(guān)系的一個Web服務(wù)組合流，圖8是生成的用戶導航接口。對程序進行測試中，根據(jù)用戶對服務(wù)的不同的需求，程序運行良好。在系統(tǒng)生成用戶導航接口后，用戶能夠選擇服務(wù)。

此外，我們需要確定導航系統(tǒng)的表示邏輯，為用戶提供導航接口。既然是Web服務(wù)知識導航，面向的用戶當然也是網(wǎng)絡(luò)用戶，因此采用Web服務(wù)器作為導航服務(wù)平臺。XTM是基于XML的，現(xiàn)有的XML技術(shù)已經(jīng)完全能夠滿足XTM處理的需要。導航的基本模式與當前通用的導航模式一樣，提供兩種方式：搜索與瀏覽。

當利用知識地圖把模型建立好以后，我們把基于Web服務(wù)圖的服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程改進為如圖6所示：

5 結(jié)束語

知識地圖是一個研究了很多年的領(lǐng)域，它具有完備的理論來支持查詢和可視化顯示。由于基于Web服務(wù)圖的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法得到的結(jié)果可能很多，客戶要做出選擇仍然是一個困難的過程。所以，我們應(yīng)該實現(xiàn)多個服務(wù)組合流在網(wǎng)上傳輸以及實現(xiàn)多個組合服務(wù)在客戶端的可視化表示和交互選擇機制。通過對知識地圖的研究，我們提出了基于XTM的模型來描述組合的Web服務(wù)，并對其進行可視化表示和傳輸。

下一步研究的工作是可以使用某種評價函數(shù)對搜索出來的結(jié)果排序，如根據(jù)用戶的歷史執(zhí)行記錄來判斷哪一組服務(wù)流是客戶經(jīng)常選擇的，進一步來完善web服務(wù)圖理論。