Ｍａｓｈｕｐ與語義網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的研究與應(yīng)用

摘要：探討分析了當(dāng)今炙手可熱的Mashup的一些缺陷，并于此提出了基于Mashup的語義擴(kuò)展的模型，有效的解決了Mashup對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、以及服務(wù)復(fù)合的一些不足之處。

關(guān)鍵詞：Mashup；語義網(wǎng)

中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2008)16-21351-02

Research and Application for the Combination of Mashup and Semantic Web

LU Lu-ying

(Software Engineering Institute of South East university， Nanjing 200433， China)

Abstract: With Mashup being really popular today， this paper depicts some shortcomings of Mashup. Also raise a new model which combines Mashup with Semantic Web. This model effectively resolves those issues of Mashup while handling un-structured data， service discovery， and service composition.

Key words: Mashup; Semantic Web

1 引言

隨著IT業(yè)的飛速發(fā)展， 軟件的體系結(jié)構(gòu)也隨著時代日趨更新。從最早的面向結(jié)構(gòu)模式到后來的面向?qū)ο竽Ｊ剑俚浆F(xiàn)在的面向服務(wù)模式。應(yīng)用于面向服務(wù)，企業(yè)可以以一種更有效的方式來增加和更新他們的服務(wù)。Mashup正是這樣一種基于SOA的應(yīng)用的最簡單的形式。它是一種全新的交互式 Web 應(yīng)用程序，利用從外部數(shù)據(jù)源檢索到的內(nèi)容來創(chuàng)建全新的服務(wù)。

Mashup的出現(xiàn)是令人興奮的，但是在呼喚W(wǎng)eb 2.0的浪潮到來之際，我們不得不審視Mashup這個新興產(chǎn)物的不足之處。

首先，在解決Mashup數(shù)據(jù)集成的問題中，對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理是公認(rèn)的難題。人們試圖在信息領(lǐng)域所有非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)上做工作，解析成為結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，以使機(jī)器可以直接處理。可是如何從非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)中抽取出結(jié)構(gòu)化的信息是一個非常頭疼的問題，尤其是Mashup企業(yè)級應(yīng)用面臨了不同于以往我們所考慮的數(shù)據(jù)抽取問題。企業(yè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)可能是龐大的，繁雜的，無序的。在如此龐大的數(shù)據(jù)量中進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取，勢必需要更高的要求。于是，對非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析的過程中，文本語義的理解和對領(lǐng)域知識的利用也變得越來越重要。

其次，目前的存在于Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)的一些缺陷也直接導(dǎo)致了Mashup在靈活度上的局限性。首先是語義信息不足和依賴關(guān)鍵字匹配，容易造成查準(zhǔn)率低；其次是缺乏服務(wù)質(zhì)量描述和靈活、有效的服務(wù)匹配算法，難以保證服務(wù)發(fā)現(xiàn)的性能和質(zhì)量；另外，通常的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法只考慮了單個服務(wù)滿足服務(wù)請求的情況，忽略了通過服務(wù)組合滿足服務(wù)請求的情況。如何在服務(wù)發(fā)現(xiàn)中引入語義，成為了使得服務(wù)的發(fā)現(xiàn)更加全面和準(zhǔn)確的重中之重。

另外，傳統(tǒng)意義上的Mashup由于缺乏足夠的語義信息而大大降低了服務(wù)復(fù)合的效率和準(zhǔn)確率。語義Web的基本思想是通過向機(jī)器提供可處理的語義數(shù)據(jù)，并利用這些語義數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化的信息訪問，從而提供一種高質(zhì)量的新服務(wù)。語義Web的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)Web語義不足的缺點(diǎn)。但是，面對語義Web上分布的海量信息，如何有效地利用語義信息擴(kuò)展Mashup成為一個迫切需要解決的問題。

目前絕大多數(shù)的Mashup應(yīng)用都沒有使用語義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而是通過那些開放的、簡單的、容易理解和描述的 Web 2.0 時代的服務(wù)來實現(xiàn)的。由于上述兩點(diǎn)Mashup的缺陷，少數(shù)人開始認(rèn)識到，傳統(tǒng)的軟件模式將無法適應(yīng)最終用戶越來越靈活的需求。而Mashup與語義網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合是滿足用戶靈活需求的最佳途徑之一。

2 基于語義Web的Mashup架構(gòu)

基于語義Web的Mashup的設(shè)計架構(gòu)，大體可以分為四層：頁面顯示層、業(yè)務(wù)邏輯層、語義處理層以及服務(wù)實現(xiàn)層。

頁面顯示層是直接與最終用戶打交道的部分。用戶是在這一層提供輸入操作，以及服務(wù)器返回的響應(yīng)結(jié)果也是通過這一層進(jìn)行加載顯示。可以說用戶最直觀的體驗是源于顯示層。隨著Web 2.0的問世，用戶體驗被越來越多的人所重視，也一直被奉為Web 2.0時代最根本的需求目標(biāo)。AJAX等技術(shù)的興起正在給用戶帶來更多豐富而又新穎的體驗，也為Mashup提供了無限的UI暢想。

業(yè)務(wù)邏輯層是整個集成平臺的核心，各個系統(tǒng)間的交互和協(xié)作都通過該層來進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和管理。頁面顯示層發(fā)送的請求，被業(yè)務(wù)邏輯層接收，封裝，派發(fā)到語義處理層進(jìn)行智能語義擴(kuò)展。而由語義層和服務(wù)層返回的響應(yīng)則經(jīng)由業(yè)務(wù)邏輯層的解析并傳遞給顯示層，從而返回給最終用戶。

語義處理層是整和異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)，使用統(tǒng)一的消息傳遞機(jī)制和業(yè)務(wù)流程進(jìn)行集成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。經(jīng)由業(yè)務(wù)邏輯層封裝并發(fā)出的請求，會由語義層的本體庫進(jìn)行語義的智能解析，從而對單一的服務(wù)器端請求進(jìn)行語義擴(kuò)展，實現(xiàn)動態(tài)的語義服務(wù)組合，使得對服務(wù)語義的計算更加全面和準(zhǔn)確。

服務(wù)實現(xiàn)層即Web服務(wù)資源空間，包含了所有業(yè)務(wù)功能的實現(xiàn)，是過程集成的集成對象及過程模型中活動的最終執(zhí)行者。Mashup中對服務(wù)的組合方式可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)的。可以是對public的APIs直接進(jìn)行組合，也可以是public API和動態(tài)抓屏之間的混合。抓屏技術(shù)由于其難以維護(hù)的缺點(diǎn)，已經(jīng)逐漸被public API所取代。

該模型實現(xiàn)了各應(yīng)用系統(tǒng)資源的統(tǒng)一表達(dá)，使得通過應(yīng)用集成平臺連接的應(yīng)用系統(tǒng)可以不用考慮所連接的系統(tǒng)的差異，以一種統(tǒng)一的方式通過平臺與其他系統(tǒng)進(jìn)行信息的交互，具有良好的互操作性、可擴(kuò)充性和開放性，完全適合當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)模式的需求，將成為良好的支持企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟需要的集成系統(tǒng)。

3 基于Mashup的語義擴(kuò)展

可以看出，Mashup基于語義的擴(kuò)展正是在業(yè)務(wù)邏輯層和服務(wù)實現(xiàn)層之間引入了語義處理層。簡單的來說，語義處理層正在Mashup里扮演了越來越重要的角色。傳統(tǒng)意義上的Mashup的種種缺陷和不足，都可以在語義Web里得到解決。下面我們來看一下語義處理層的引入，到底給Mashup帶來了什么？

首先是將數(shù)據(jù)處理置于了語義環(huán)境中。信息數(shù)據(jù)總是處于變化之中的，數(shù)據(jù)的任何形式在莫一時間點(diǎn)上都會顯得過時。數(shù)據(jù)源的龐大，繁雜，無關(guān)性，也是對信息數(shù)據(jù)表示規(guī)范化和統(tǒng)一化的巨大挑戰(zhàn)。每個數(shù)據(jù)源返回的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)類型，和數(shù)據(jù)意義都是依照不同的規(guī)范。所以，對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理便成了Mashup公認(rèn)的難題。人們試圖在信息領(lǐng)域所有非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)上做工作，解析成為結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，以使機(jī)器可以直接處理。可是如何從非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)中抽取出結(jié)構(gòu)化的信息是一個非常頭疼的問題，尤其是Mashup企業(yè)級應(yīng)用面臨了不同于以往我們所考慮的數(shù)據(jù)抽取問題。企業(yè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)可能是龐大的，繁雜的，無序的，如果只是簡單進(jìn)行數(shù)據(jù)整序，既有嚴(yán)重的性能瓶頸，也可能會造成數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性的丟失，從而失去了數(shù)據(jù)的完整性。語義Web的引入，可以有效的定義領(lǐng)域內(nèi)的不同數(shù)據(jù)之間的語義關(guān)系，使得數(shù)據(jù)本身的格式差異被消除。數(shù)據(jù)的真實性，完整性和關(guān)聯(lián)性得到了保障，Mashup服務(wù)混合的威力才能真正的體現(xiàn)出來。

其次是對服務(wù)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了語義擴(kuò)展。可以說，Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)技術(shù)是Mashup重要的組成部分，它用于Mashup系統(tǒng)從無窮無盡的Internet資源上快速準(zhǔn)確地找到用戶所需求的服務(wù)，是Mashup實現(xiàn)快速靈活的業(yè)務(wù)流程的關(guān)鍵。但是語義信息的缺失，直接導(dǎo)致了過度依賴關(guān)鍵字匹配，容易造成查準(zhǔn)率低；同時缺乏服務(wù)質(zhì)量描述和靈活、有效的服務(wù)匹配算法，難以保證服務(wù)發(fā)現(xiàn)的性能和質(zhì)量；另外，通常的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法只考慮了單個服務(wù)滿足服務(wù)請求的情況，忽略了通過服務(wù)組合滿足服務(wù)請求的情況。在語義處理層通過應(yīng)用領(lǐng)域本體實現(xiàn)了基于語義擴(kuò)展的服務(wù)發(fā)現(xiàn)，對服務(wù)描述和服務(wù)請求中的領(lǐng)域概念進(jìn)行了同義擴(kuò)展、特征擴(kuò)展和合成擴(kuò)展，在輸入輸出的匹配上提出了“擴(kuò)展的語義包含”的概念，使得對服務(wù)語義的計算更加全面和準(zhǔn)確。

另外將語義處理導(dǎo)入到了服務(wù)復(fù)合中。傳統(tǒng)意義上的Mashup由于缺乏足夠的語義信息而大大降低了服務(wù)復(fù)合的效率和準(zhǔn)確率。在語義處理層提出了一種基于本體分類的動態(tài)服務(wù)復(fù)合模型，擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)的WSDL 服務(wù)描述，將Web 服務(wù)及其參數(shù)嚴(yán)格映射到本體概念分類層次，使服務(wù)描述保存了語義信息，領(lǐng)域本體過濾確保了合成服務(wù)的有效性，基于用戶的需求描述實現(xiàn)了從現(xiàn)有Web 服務(wù)中動態(tài)發(fā)現(xiàn)、匹配和組合服務(wù)的功能的算法，根據(jù)用戶的服務(wù)質(zhì)量要求，模型還能從生成的合成服務(wù)鏈中篩選出最佳服務(wù)組合。整個模型在一定程度上實現(xiàn)了服務(wù)合成的自動化。由于Web服務(wù)語義標(biāo)識的啟發(fā)下通過語義匹配算法能夠?qū)崿F(xiàn)Web服務(wù)的順序復(fù)合和并行復(fù)合以及最優(yōu)復(fù)合，在一定程度上提高了Mashup在服務(wù)復(fù)合的效率和準(zhǔn)確率。

4 小結(jié)

在Mashup日趨流行的形式下，我們還是清醒地認(rèn)識并分析了其存在的不足之處，并提出了用基于Mashup的語義擴(kuò)展的解決方案。在傳統(tǒng)的軟件模式已經(jīng)無法適應(yīng)最終用戶越來越靈活的需求的情況下，Mashup與語義網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合將是滿足用戶靈活需求的最佳途徑之一。

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