基于P2P的Web服務(wù)策略

摘要:該文介紹了與基于P2P的Web服務(wù)相關(guān)的一些研究問題，總結(jié)了基于P2P的Web服務(wù)合成策略。基于P2P的Web服務(wù)合成克服了傳統(tǒng)服務(wù)合成方法的某些缺點，具有伸縮性好、可靠性高并且能夠發(fā)現(xiàn)和合成更廣范圍內(nèi)的Web服務(wù)等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞:P2P;Web;服務(wù)合成

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A 文章編號: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服務(wù)這兩種計算模型之間具有一些相似性、差異性以及互補性，如何將這兩種計算技術(shù)融合起來，以充分利用二者的優(yōu)勢和彌補二者各自的不足成了一個前沿的研究課題。Web服務(wù)合成的概念，是指將互聯(lián)網(wǎng)中相對簡單、可用的Web服務(wù)進行選取、組合，并形成新服務(wù)的技術(shù)[1]。組合形成后的新的服務(wù)被稱這為復合服務(wù);用于組合形成的復合服務(wù)中的子服務(wù)稱之為構(gòu)件服務(wù)。

Web服務(wù)的合成目前面臨著兩個重要問題需要解決:1)用原有的語言描述的Web服務(wù)缺乏語義信息，無法滿足實際需要。并且無法實現(xiàn)智能的、自動的Web服務(wù)合成;2)Web服務(wù)的存儲不只是一個集中的地點和環(huán)境，而是分布在不同的環(huán)境中，部分Web服務(wù)只是將服務(wù)描述信息發(fā)布在固定的網(wǎng)站上，或在個人的私有服務(wù)注冊庫中注冊，并沒有將Web服務(wù)在集中的UDDI中注冊，這樣就導致了新的“服務(wù)孤島”的出現(xiàn)，如何找到這些Web服務(wù)并在現(xiàn)在的服務(wù)不能滿足用戶需求的時候進行Web服務(wù)合成。對于第一個問題，可以引入語義網(wǎng)技術(shù)，借助于本體和描述邏輯等邏輯推理系統(tǒng)的使用，加強服務(wù)描述信息的機器可理解性，支持用戶需求和服務(wù)能力之間的邏輯推理匹配。對于第二個問題，可以考慮采用引入P2P技術(shù)來實現(xiàn)Web服務(wù)的發(fā)現(xiàn)和合成。

2 P2P與Web服務(wù)的比較

P2P和Web服務(wù)這兩種計算模型具有一些相似性，但也存在著差異性，相似性表現(xiàn)在都注重分布式計算、注重為服務(wù)的發(fā)布和發(fā)現(xiàn)提供一個通用架構(gòu)等。差異性具體表現(xiàn)在以下幾個方面:1)開放標準方面。P2P對等節(jié)點中傳輸協(xié)議、邊界節(jié)點的平臺等采用的標準存在著差異，這就增加對等節(jié)點之間的通信難度，而使用等開放標準的Web服務(wù)XML、SOAP、WSDL、UDDI則能夠較好地在服務(wù)描述和獲取、數(shù)據(jù)集成、消息傳輸標準格式方面發(fā)揮很好的作用，從而能夠降低其相應(yīng)難度。2)結(jié)構(gòu)及功能方面。P2P的模型是分散化的，它注重提供基于內(nèi)容的服務(wù)和應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)靈活性雖然較好但控制難度高，而Web服務(wù)則是相對集中化的模式，注重提升異構(gòu)平臺、應(yīng)用之間的互操作性，易于控制但擴展性不強。3)角色應(yīng)用方面。在P2P中，對等節(jié)點可以在同一時刻同時扮演這三種角色，三種角色并沒有嚴格界限。而在Web服務(wù)中，三種角色即服務(wù)提供者、服務(wù)請求者以及服務(wù)注冊中心之間存在著清晰的界限并有各自不同功能的操作。4)安全機制方面。P2P不但需要和傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)同等的安全性，而且還要特別關(guān)注一些與安全相關(guān)的主題，如匿名、信任關(guān)系和可審計性等，其安全機制更為廣泛而復雜。而WS-Security等為Web服務(wù)提供了一種保障服務(wù)安全的規(guī)范，通過消息完整性、機密性和簡單的消息認證機制來實現(xiàn)消息安全傳輸，這些機制能夠適應(yīng)現(xiàn)有的大量安全模型及技術(shù); 5)支持交易方面。Web服務(wù)的商業(yè)解決方案已經(jīng)廣泛運用于電子商務(wù)等眾多領(lǐng)域，其安全性和可靠性較高;而為了使公司和企業(yè)廣泛采用P2P技術(shù)，P2P必須支持交易以實現(xiàn)某種形式的經(jīng)濟來往，這需要先克服安全性和缺乏統(tǒng)一標準性兩個主要障礙。通過以上比較，可以看出P2P和Web服務(wù)之間具有很大的互補作用。例如，P2P中的對等節(jié)點可以通過使用Web服務(wù)定義來提高和完善其服務(wù)描述，而Web服務(wù)可以利用P2P的離散化技術(shù)來提高網(wǎng)絡(luò)的可擴展性，可以為P2P應(yīng)用提供易于控制的服務(wù)發(fā)現(xiàn)、檢索機制以及良好的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)集成;P2P技術(shù)還可以改善UDDI的分布式檢索能力。因此，P2P和Web服務(wù)的融合可以發(fā)揮分布化和集中化的優(yōu)勢來提高網(wǎng)絡(luò)的擴展性、互操作性以及可用性，最終提升服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的整體功能，降低網(wǎng)絡(luò)復雜度。6)服務(wù)描述、發(fā)布和檢索機制方面。P2P通常采用廣播或廣告形式來描述對等節(jié)點和服務(wù)，而Web服務(wù)使用WSDL來描述服務(wù)和服務(wù)實現(xiàn)的細節(jié);P2P使用具有高擴展性的分布化的動態(tài)發(fā)現(xiàn)機制來查詢和定位對等節(jié)點及其服務(wù)，而Web服務(wù)使用相對較為集中化的UDDI注冊方式來發(fā)布和檢索服務(wù)。

3 P2P和Web服務(wù)的集成

P2P和Web服務(wù)技術(shù)具有共同的特征，它們都具備堆棧提供，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布和發(fā)現(xiàn)服務(wù)。P2P是一種分布式的計算機模型，強調(diào)以分布式的特點在每個節(jié)點上的處理能力、內(nèi)容和應(yīng)用，而在對消息格式語義和通信協(xié)議等一些方面相對有所忽略。而Web服務(wù)是一個集中式模型，它主要強調(diào)了標準消息格式和通信協(xié)議的功能實現(xiàn)。幾乎目前所有的通信格式應(yīng)用都普遍采用XML通信格式，而P2P應(yīng)用正是采用了這種通信技術(shù)格式，也是其所以成功的關(guān)鍵。目前和狀態(tài)下可以斷定Web服務(wù)最終要進入P2P計算模式并與之共存。Web服務(wù)的功能模型為P2P的應(yīng)用提供了一個更合理的方法來處理內(nèi)容查詢、注冊發(fā)現(xiàn)。Web服務(wù)一些安全規(guī)范也將會用來保證并解決P2P軟件訪問數(shù)據(jù)和服務(wù)時的一些安全性。

4 P2P與WEB服務(wù)的依存關(guān)系

P2P是屬于一種對等網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，是從傳統(tǒng)的集中式發(fā)展為分布式的新模式的計算機系統(tǒng)架構(gòu).P2P在充分利用現(xiàn)有資源和設(shè)備的基礎(chǔ)下，在進行資源的按需配置，及P2P具有分布式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)在開放式環(huán)境下提供高質(zhì)量的服務(wù)，既可以縮短Web服務(wù)的響應(yīng)時間又同時提高系統(tǒng)的健壯性方面具有明顯優(yōu)勢。同時，Web服務(wù)和P2P二都在計算環(huán)境本身具有一些的相似之處和共同特性，可以利用P2P本身的優(yōu)勢高效地實現(xiàn)服務(wù)的集成及資源的利用。所以，在P2P計算平臺上建立web服務(wù)是一種較理想的服務(wù)實現(xiàn)方案。

5 Web服務(wù)合成中的申明性

為滿足客戶請求，一般來說有兩種方式可以實現(xiàn)服務(wù)合成，第一是規(guī)則性方式，第二是申明性方式。所謂規(guī)則性方式即是在請求實現(xiàn)過程中是硬編碼的方式，用戶請求沒有明確指定;申明性方式形式化的指明“要實現(xiàn)什么”而不是指明“如何實現(xiàn)”，客戶的請求使用形式化的語言用一種申明性的方式來表達。所以申明性的合成方法需要采用不同的架構(gòu)。申明性的合成方法包含了兩個階段:將初始的情況和預(yù)期目標做為起點是第一個階段，同時構(gòu)建計劃來達到目標，使用PDDL(Planning Domain Definition Language)和在XSRL(XML Web-services Request Language)中使用過的estimated-regression planning來實現(xiàn)。第二個階段是發(fā)現(xiàn)適當?shù)姆?wù)，進一步選擇一個計劃，并建立工作流，使用現(xiàn)有的業(yè)務(wù)建模語言(如BPEL)來實現(xiàn)。

SELF-SERV是目前較為著名的采用對等服務(wù)協(xié)調(diào)模型的服務(wù)合成系統(tǒng)[2]。Web在此服務(wù)合成系統(tǒng)中被申明性的合成，同時在P2P環(huán)境中被動態(tài)的執(zhí)行。在此合成系統(tǒng)中服務(wù)合成是基于狀態(tài)圖的，狀態(tài)圖將操作的輸入、輸出參數(shù)和所產(chǎn)生的事件“粘合”在一起，利用狀態(tài)圖可以表達復合服務(wù)操作的業(yè)務(wù)邏輯。

6 基于QoS的P2P動態(tài)服務(wù)合成

由于各種服務(wù)數(shù)量的增長，選擇適當、合理的服務(wù)已變得越來越復雜，不同的服務(wù)合成不應(yīng)當僅考慮服務(wù)的輸入/輸出參數(shù)，還要考慮QOS(Quality of Service)，QOS約束條件可以幫助用戶快速查找、過濾和合成這些服務(wù)。

針對在面向服務(wù)的架構(gòu)中服務(wù)的自動發(fā)現(xiàn)是難點和關(guān)鍵，文獻[3]提出了一種基于P2P技術(shù)和語義網(wǎng)定義技術(shù)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)機制，將服務(wù)的發(fā)布和服務(wù)的部署與無縫地綁定在一起，在處理用戶數(shù)據(jù)查詢時，由于該機制由于采用了P2P技術(shù)，提了兩層搜索機制和二階段查詢方法，使得服務(wù)提供者可以隨時自由加入、變更用戶數(shù)據(jù)，而不會影響最終用戶的查詢效果。

加拿大卡爾頓大學的Mojdeh Ghodousi設(shè)計了名為WSQEF(Web Service Composition QoS Enabler Framework)的QoS感知的基于P2P的動態(tài)Web服務(wù)合成框架[4]。WSQEF引入了可以使得用戶以XML文檔來提供其QoS需求的機制。

7 WEB服務(wù)合成中的工作流

Web服務(wù)不能夠定義Web服務(wù)的業(yè)務(wù)過程語義，即所有的Web服務(wù)都是孤立存在的。通過Web服務(wù)合成而可以將這些孤立的Web服務(wù)連接起來，實現(xiàn)更復雜的功能。本質(zhì)上講，Web服務(wù)仍然是一種集中化的模型。而P2P也是網(wǎng)絡(luò)計算的一種新技術(shù)，這種技術(shù)是一種用于不同PC用戶之間，不經(jīng)過中繼設(shè)備直接交換數(shù)據(jù)或服務(wù)的技術(shù)，它允許Internet用戶直接使用對方的文件。

清華大學的研究者提出了P2P中基于語義的Web服務(wù)整合框架-SWESIP。SWESIP可以收集分布Web環(huán)境中的Web服務(wù)，通過使用XML模式和領(lǐng)域Ontology將WSDL文件標注或轉(zhuǎn)換為OWL-S格式，以使其具有語義信息。用戶使用領(lǐng)域Ontology和CPSDL(Composition Process Semantic-based Description Language)來提示用戶將其服務(wù)分解為子服務(wù)，然后將Web服務(wù)合成為應(yīng)用程序。

瑞士聯(lián)邦技術(shù)學院的Gerke等人提供了一個基于JXTA的中間件，這個中間件實現(xiàn)了一個完全分散的服務(wù)市場(services market)，這個服務(wù)市場中的節(jié)點向其他節(jié)點提供服務(wù)[5]。這個中間件通過在分布式P2P網(wǎng)絡(luò)中檢索服務(wù)機制來支持這個服務(wù)市場。在該模型下，每個節(jié)點都既可充當服務(wù)提供者，又可作為服務(wù)請求者，減少了對高端服務(wù)器的依賴，充分利用大量閑散資源，提高了Web服務(wù)效率.其具體過程是，服務(wù)提供者節(jié)點(peer)可向UDDI注冊薄發(fā)布其服務(wù)，而服務(wù)請求節(jié)點(peer)通過檢索UDDI注冊簿來定位需要服務(wù)的相關(guān)信息，當檢索到需要的服務(wù)后，通過JXTA管道向服務(wù)提供者發(fā)出請求，而服務(wù)的提供者也是通過JXTA管道把相應(yīng)的信息返同給請求者.其核心是通過管道來連接服務(wù)請求者與服務(wù)提供者，即是通過基于P2P基礎(chǔ)之的SOAP協(xié)議進行聯(lián)系的，而不是通過傳統(tǒng)的基于HTTP協(xié)議之上的SOAP協(xié)議進行聯(lián)系的。

8 結(jié)束語

本文通過對國內(nèi)外一些有關(guān)P2P環(huán)境下的WEB服務(wù)的研究與分析，并對在此研究下對Web服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)給予了實現(xiàn)，基于P2P的服務(wù)合成克服了傳統(tǒng)服務(wù)合成方法的某些缺點，具有伸縮性好、可靠性高并且能夠發(fā)現(xiàn)和合成更廣范圍內(nèi)的Web服務(wù)等優(yōu)點。但目前基于P2P的服務(wù)合成的研究處于初始階段，缺乏形式化的定義和較為成熟的應(yīng)用項目，今后有待于進一步的研究。

參考文獻:

[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.