基于SOAP的Web Service消息處理優化研究

鄭學偉

遼寧廣播電視大學(沈陽 10034)

隨著信息技術日益融進我們的工作生活中，各種企業商業信息服務應用平臺在社會發展中起著越來越重要的作用，各個企業的信息系統在選擇開發平臺、通訊協議和開發語言方面都有其自己的方式，“信息孤島” 的情況日益嚴重，大量的信息數據冗余出現，隨著網絡信息交換的日益頻繁，越來越多的企業希望自己的系統具有很強的兼容能力，能夠實現跨平臺、跨語言，從而是不同系統間的數據交換更加高效方便。

Web Service是基于網絡的、分布式的模塊化組件，是一種基于Web的中間件技術。提供給外界一個接口，不同的客戶可以通過編程的方式來調用它提供的服務，被外界日益廣泛接受，越來越多的運用在各種服務程序間的數據通信中。Web Service的主要核心技術是XML、SOAP和WSDL。SOAP協議是訪問 Web Service最常用的協議。數據格式基于XML文檔，具備互操作行格式，各個基于不同平臺的服務程序可以在彼此不是同一數據標準的情況下進行無縫的數據交換。但是也正是由于SOAP具有這一特性導致SOAP的數據交換效率較為低下。SOAP消息的格式是基于XML，SOAP在進行數據通信時必須先對傳送數據進行格式化。即將所有數據格式轉換為XML數據，而XML格式的有點是數據可操作性，而缺點則是占用數據交換空間大。同樣，在進行SOAP數據交換時，接收端在接收XML消息后必須將接收到的數據進行反操作。SOAP消息交換程序直接降低了Web Service的工作效率。因此，提高Web Service性能的關鍵就在于提高對數據進行XML格式化和反操作的速度。

1 Web服務性能指標

Web Service性能主要有兩項：一是Web Service運行環境實現服務調用功能的能力；二是其執行功能的能力的度量。響應時間要求越短越好，吞吐量則要求在相同響應時間內越好。響應時間是指在發送端將消息發出后接收到接收端的回復這一周期。影響響應時間的因素很多，包括網絡延遲時間(通訊網上的傳播時延和接口的傳輸延遲)，以及服務端(服務執行)和中間節點(集線器、路由器和調制解調器的開關時間)的處理延遲。延遲的長時間處理是影響響應時間的關鍵因素，也是最難解決的地方。吞吐量是指每個時間單位執行處理的請求數(例如：每秒的 I/O操作數)，它通常是在服務器端進行評估。有很多吞吐量的測量因素是以工作單位的定義而定，通常的因素有：點對點的吞吐量(傳輸性能的量化)、節點吞吐量(處理性能的量化)和系統整體的吞吐量(又名系統的一致吞吐量)。系統整體的吞吐量受到傳輸和處理鏈中局部吞吐量這些小的執行元件的限制。

2 Web服務消息處理優化研究

SOAP協議只定義了數據格式的基本，而不是精確地綁定。也就是說SOAP協議的框架規范在具體操作時極富于靈活性。對于任何數據的路由、防火墻的通道以及數據的可靠傳輸SOAP都沒有進行硬性的規定。SOAP協議中數據的定義的本質上就是一條以XML形式的文檔。一條SOAP消息就是一個普通的XML文檔，在數據傳送過程中相同數據的重復調用大量的發生在SOAP傳輸過程中，可以利用這一特點，將大量的重復調用數據通過一種機制嵌入SOAP通信過程中。在SOAP通信過程中，客戶端發送SOAP請求時，可以預設一個信息模板，在客戶端將數據發送出去后，模板并不清空，而是完整的保留下來，將數據進行XML格式化的結果保存在模板中，客戶端在進行數據發送時，可以將待發送的數據同模板進行比較，如果再一次通信時處理的數據同前一次數據相同或者結構相同時，可以直接將信息模板進行套用，不需要對待處理的數據進行完整的處理，要實現上訴的功能需要進行以下幾方面處理：將已經發生過的數據進行抽取，進行數據命名后進行標注，針對不同的服務方式進行不同的模板，在后續構建XML時在調用標注時套取模板，避免了發送類似 SOAP消息時重新進行序列化操作的開銷。模板建立好以后，客戶端再進行數據發送時，對于下面要發送的數據，在進行數據序列化之前，首先要在數據存儲表中進行迭代查找。查找到相同的標注名之后，在對模板中的方法名進行進一步的查找，如果有目標方法，則直接套用模板進行數據的序列化，如果沒有，則對新的數據格式進行序列化，再講序列化的方法以新的標注存儲進模板中。每一次遇見新的數據格式，都要將數據格式以模板的形式存儲進數據序列中，存儲空間滿時，為防止數據溢出導致信息傳輸崩潰，根據“最近最久未使用(LRU)”方法，將一段時間內最少使用的模板刪除掉，系統需要根據LRU將系統的數據調用頻率進行排序，這樣可以保證模板的使用效率，當需要刪除很少使用的模板是，可以將數據鏈表中模板進行排序，尾部為最少使用的，首部始終為上一次使用或剛剛建立好的。

數據信息的發送方通過模板的使用減少了數據操作時間后，如果信息的數據接收方沒有同樣進行反序列化操作，則對于數據的整體性能提升意義不大。SOAP中數據通信的反序列化操作以如下方式進行，在反序列化階段也可以使用基于模板的方式來提升性能。該方法的大致描述如，反序列化數據的模板，模板是通過預先定義好的 SOAP消息的 XML Schema獲得的，并為每個服務程序制定模板。

模板是由不變的標簽部分和變化的數據序列化方法組成。tSoap處理器提取接收到SOAP請求消息中第一個標簽塊的內容和模板是相同的。tSoap處理器從請求消息中提取變化的部分后將提取下一個標簽塊。當 SOAP消息中有多個標簽時，則需要對待反序列化的數據進行重復操作，一直到套用到合適的模板為止。如果 SOAP消息中只有一個標簽時，到這步就結束了。然后tSoap處理器反復執行前邊操作，直到SOAP請求消息的結束部分。驗證是通過比較請求消息和模板的標簽塊的字符串。驗證成功，則說明兩個字符串匹配。另一方面，如果兩個字符串不匹配，也就是驗證失敗，則模板不可用。tSoap處理器提取 SOAP消息的結構和模板進行比較，另外，由于驗證是通過把每個標簽塊的字符串和模板的標簽塊進行比較，因此，和現有驗證每個標簽的方法比較，tSoap方法可以有比較好的性能改進。可以用現有的 SOAP處理器進行服務程序的驗證，因此，tSoap方法減少了構建系統的成本。

Web Service性能測試主要從響應時間和吞吐量兩個方面進行測評，這種方案在這兩個方面能夠改善SOAP消息處理的性能，進而對整個Web Service的服務質量得到了一定的提高。基于模板的方法在吞吐量方面是其他方法的1.5倍。基于模板的方法在吞吐量方面同樣更是比其他方法效果好。當消息的容量大小逐漸遞增時，基于模板的方法和其他方法的吞吐量曲線都逐步的減小，但比其他方法每秒處理的事務數要多出幾倍。

3 結語

隨著信息技術的飛速發展，Web服務以其特有的跨平臺、快語言的便利特性正在得到越來越廣泛的應用，而應用的要求也越來越高，各個服務系統SOAP的應用已經不僅僅滿足于其原有的特性，正在要求其具備更快的反應速度與信息處理能力，因此如何提高基于SOAP的Web Service信息通信能力是目前數據通信研究的熱點所在，基于模板的序列化與反序列化SOAP數據處理模式對于Web Service服務效率的提升有著非常明顯的改善。

[1]柴曉路,梁宇奇.Web Servicess技術、架構、和應用[M].北京:北京電子工業出版社,2003.

[2]余曉峰.SOAP安全性模型的設計與實現[D].杭州:浙江大學,2003.