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国际计算机与通信工程创新研究杂志

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Web生命周期活动与复合Web服务的比较研究

Atul Garg 1, Jyoti Parashar 2
  1. 副教授，MMICT&BM (MCA)， Maharishi Markandeshwar大学，Mullana，哈里亚纳，印度
  2. 研究学者，MMICT&BM (MCA)， Maharishi Markandeshwar大学，Mullana，哈里亚纳邦，印度
有关文章载于Pubmed，谷歌学者

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摘要

网络是通讯、电子商务、网上购物、研究等的主要来源。Web服务生命周期是使用Web服务的主要基础。Web的使用从一开始就改变了它的目的和方法。而且，随着Web使用方式的改变，它的生命周期也受到了影响。本文分析比较了这个时代各种Web服务生命周期及其满足需求的方法。本文还介绍了Web服务的工作流程，包括Web服务的验证和安全问题。



关键字
Web服务，Web服务生命周期，组合服务。

介绍
Internet正在成为分布式计算和电子商务的突出范式。Web服务指的是独立的Web应用程序，它不仅能够独立地执行业务活动，而且还能够与其他Web服务合作以完成高级业务事务。例如，网络服务包括在线支付、股票市场相关服务等。Web服务的平台中立性质为通过使用可能由不同组织提供的现有原子服务或组合服务来开发组合服务创造了机会。
根据作者[34]的定义，Web服务是一个软件应用程序，它的接口和绑定可以作为XML构件清晰地定义、描述和发现。它支持使用通过基于internet的协议交换的基于xml的消息与其他软件代理进行直接交互。标准是Web服务[36]的关键推动者。主要的行业参与者率先制定了关键的标准。实际上，它促进了Web服务[35]的采用和部署。随着Web服务范式的流行，越来越多的应用程序被创建和部署为Web服务，开发处理Web服务组合的新解决方案的需求变得明显起来。然而，新兴的Web服务标准(如WSDL、UDDI、WSFL和BPFL4WS)和现有的方法还不足以实现灵活和动态组合Web服务的目标。尽管如此，在Web服务组合领域已经涉及了一些初步工作，这些Web服务组合基于工作流等方面的服务集成、服务对话和B2B协议定义[1,3 & 26]。

A. Web服务组合的挑战:
服务组合的真正挑战在于如何提供支持服务组合的整个生命周期的完整解决方案。主要的三个阶段是规划、定义和实施。计划阶段与用户的请求有关。规划是一种组合计划，首先需要提出如何完成用户的任务(映射用户的请求)，然后相应地发现可能完成这些任务的候选原子或组合服务。在此阶段，来自用户端的每个任务都需要映射到每个服务。此阶段的结果是将所需的或潜在可用的原子服务组合为组合服务，并生成和形成组合服务的结构。在定义阶段，需要清楚地定义和指定组合服务的内部依赖项。因此，服务组合的整个生命周期中的前两个阶段非常重要，它们相应地有两个有趣的研究点，一个是如何系统地规划和建模组合服务的结构，另一个是如何清楚地指定组合服务的相互关系。如果这两个问题能够得到适当的解决，Web服务组合的开发和实现将大大方便。然而，现有的标准和方法并没有系统地解决这些问题，或者不足以有效地解决这些问题。

B. Web服务
Web已经成为组织交付商品以提供在线服务以及客户根据需要搜索和检索服务的手段。Web服务降低了电子商务的成本，更快地部署解决方案并打开新的机会。Web服务是自包含的;支持Internet的应用程序不仅能够执行自己的业务活动，而且还能够使用其他Web服务来完成更高层次的业务事务。Easy Web Services提供简单的功能，如信用检查、授权、库存状态、天气报告等，而组合服务可以适当地统一不同的业务功能，以提供一系列自动化流程，如保险经纪、旅行计划、保险责任服务或包裹跟踪。一些软件供应商和联盟正在为服务表示和发现提供平台(如IBM的Web Sphere, Microsoft的. net等)、语言和描述模型，如Web服务描述语言(WSDL)和通用描述目录和集成(UDDI)，它们提供对Web服务的统一表示和访问。与此同时，对于企业营销人员来说，Web服务改善了组织间的关系，并产生了新的收入流。此外，Web服务可以被认为是电子商务或电子商务的进一步发展，因为它们是以服务为中心的业务范式，使用双向对话来构建定制的服务协助，基于关于用户的知识和经验来建立牢固的客户关系[6]。雷竞技官网
Web服务生命周期是Web服务和面向服务计算(SOC)的一个基本主题。Web服务生命周期是设计和管理Web服务中的活动的基础。例如，提出了许多技术、方法和方法来促进或支持整个Web服务生命周期的主要阶段[7]。许多Web服务生命周期也被提出来改进Web服务及其应用程序。如果在Web服务中忽略了主体及其需求，Web服务的强劲发展可能会出现问题，因为忽视经济和商业方面的需求将导致经济危机，就像目前的全球金融危机一样。Web服务请求者表示Web服务用户、买家、客户、消费者、接收者及其智能代理。从Web Service发展到这个时代，Web Service用户的数量与日俱增(如图1所示)。
[4 & 44]的作者集中讨论了前两个有趣的问题，并提出了定义良好的概念“组合结构”，用于在服务组合的计划阶段对组合服务的结构进行规划和建模，并提出了一种规范机制，可以有效地处理服务组合的整个生命周期的定义阶段。因为它可以清楚地指定组合服务的内部依赖关系，从而有效地促进了由Xiang在[44]中定义的服务组合的实现。在服务组合的计划阶段，我们的目标是轻松地生成组合过程，并支持组合器选择最合适的服务[4]。
尽管Web服务组合在过去十年中得到了广泛的研究，但技术仍然没有完全成熟，还存在几个悬而未决的问题。此外，近年来云计算、社会计算和Web等新的计算范式的迅速兴起和采用也给这一领域带来了复杂的挑战[35]。作者[35]指出了未来服务组合研究的几个方向。
第二部分论述了相关研究工作。第三节对Web服务生命周期的各个阶段进行了分析和比较。本文的最后部分对研究结论进行了讨论。

相关工作
许多研究人员都在从事同样的工作。服务组合中的大部分工作都集中在使用工作流作为分布式活动协调的引擎，或者作为建模和定义服务组合的工具。作者[18]讨论了在工作流引擎上下文中指定和制定组合服务的平台的开发。e-Flow系统提供了许多支持服务规范和管理的功能，包括简单的组合语言、事件和异常处理。
Web服务支持使用基于xml的消息通过基于internet的协议交换与其他软件代理的直接交互。标准是Web服务的关键推动者[21 & 24]。主要的行业参与者率先制定了关键的标准。研究人员[25、26和27]主要关注三个关键的基于xml的标准:简单对象访问协议(SOAP)[25]、Web服务描述语言(WSDL)[26]和通用描述、发现和集成(UDDI)[27]。SOAP为Web服务定义了一个通信协议。WSDL允许服务提供者描述它们的应用程序。UDDI提供了一种注册中心服务，允许发布和发现Web服务。
Web服务范式承诺支持高度分布式和异构Web托管服务的丰富、灵活和动态互操作。朝着这个目标已经取得了实质性的进展，例如，新兴的标准，如SOAP、WSDL、业务流程执行语言(BPEL)和工业技术(例如，IBM的Web Sphere Toolkit等)。一些基于或利用范式的研究工作已经在进行中，包括DAML-S/OWL-S程序[28,29,30]和基于自动机的Web服务模型[31,32]。但是还有很长的路要走，特别是考虑到实现Web服务集合的自动发现、组合、制定和监视以实现指定目标这一明显的长期目标。一种中间地带也正在出现，它提供了Web服务的抽象签名，比WSDL更丰富，但保留了声明性的断言。这里最流行的是使用基于自动机的Web服务允许的排序模式描述，重点关注执行的活动[32]或传递的消息[33]。
Athman等人[34]提出了多通道自适应信息系统(MAIS)。MAIS项目旨在创建一个平台，一种方法和一套设计工具来开发基于一个服务的分布式信息系统。在MAIS中，服务由名称、简短描述、服务类别和三种类型元素的聚合来描述:通道(包含上下文信息)、一个或多个服务提供者和功能描述。当请求组合服务时，用户将对组合需求和所需的QoS约束进行分类，而服务则基于QoS约束及其上下文进行选择。
服务质量(QoS)已广泛应用于中间件和网络社区[23 & 36]。这些社区的研究工作主要集中在网络和设备的性能上。随着Web服务的快速发展，将QoS概念应用于Web服务的呼声越来越高。服务质量或Web服务质量(QoWS)可以包含许多量化和定性参数(非功能属性)，用于度量Web服务在交付其功能时的性能。研究人员[23 & 36]提出了QoWS参数的分类，以清楚地识别Web服务的不同质量方面。
随着Web从数据Web向服务Web的转变，对Web服务的高效访问，预计明天的Web将成为第三方提供商提供的大量Web服务的存储库。在这种情况下，有效地访问Web服务的能力将变得非常重要。在最简单的场景中，访问Web服务包括通过发送和接收消息调用它们的操作。Medjahed等人在[38]中从企业对企业(B2B)应用程序的角度回顾了Web服务技术。它概述了Web服务的主要特性，并研究了它们如何适应B2B交互环境。服务组合是组合企业间应用程序和增强B2B交互的强大工具。Papazoglou等人，[39]提供了Web服务技术作为面向服务计算应用的综述。他们研究了Web服务的几个主要特性。他们还讨论了Web服务特性如何使面向服务的体系结构受益。
在这个方向上更进一步，SELF-SERV项目环境中正在进行的工作旨在提供高级建模构造和支持工具，以搜索、组合、执行、监视和演进Web服务。SELF-SERV提供了一个框架，在这个框架中，服务可以声明式地组合，生成的组合服务可以在动态环境中以点对点的方式执行。该项目的主要目标之一是设计新的集成技术，以便从现有服务快速开发新的服务。
在下一节中，将分析和比较各种著名研究者提出的各种Web服务生命周期。

各种web服务生命周期的分析和比较
本节将讨论Web服务生命周期从Web开始到现代Web。Web的使用、需求和目的从一开始到现在都在不断变化。此外，Web生命周期和Web服务生命周期活动也受到了相应的影响和改变。研究人员根据那个时代的需求提出了不同的Web服务生命周期活动。它描述了软件产品从开始到实现、交付、使用和维护的生命周期。传统的软件开发生命周期主要包括七个阶段:计划、需求分析、系统设计、编码、测试、交付和维护。这些阶段起源于软件工程[8]的阶段。它描述了一个软件产品的生命周期，从需求到设计、实现和维护。基于此，Web服务生命周期由Web服务的开始、Web服务的结束以及从开始到结束转换Web服务的演化阶段组成。

用于组合Web服务的方法:
有两种用于从头创建Web服务的基本方法。第一种方法被称为“自下而上”。这是实现服务执行的操作的代码首先编写的地方。然后生成服务的XML描述Web服务描述语言(WSDL)并在UDDI中发布。服务代码被放置在一个“容器”中，该容器为消息传递(SOAP或类似的东西)提供所需的接口。第二种方法是在实现服务之前生成服务的XML描述。因此，从内部处理、请求和响应的角度对服务进行了完整的描述。然后，该WSDL规范被用作编写实现服务[42]的代码的指南。这种方法被称为“自上而下”。这两种方法如图2所示。
复合Web服务是多个Web服务的聚合，这些Web服务根据组合模式相互交互。下面将讨论从Web服务生命周期进化到现代时代的各个阶段。
第一阶段:Web服务生命周期的第一个阶段将包括客户端和服务器两个阶段(见图3)。在这个阶段中，只有文本信息从服务器传递到客户端。并且不需要任何其他远程机器。这一阶段使用了XML、HTTP和URI等核心协议。这一阶段的主要问题是图像、声音和视频的使用。不计算将为特定机器工作的另一台机器。
第二阶段:在第二阶段，系统启用添加图形。这些是使用Web Service对Internet上的信息进行有组织的访问，因此，用户可以从多个客户机查看源。不同的研究人员为阶段2[2]在Web服务社区中开发Web服务生命周期做出了贡献(见图4)。例如，Leymann[10]讨论了基于显式的基于工厂的方法的Web服务生命周期，其中客户端使用工厂创建特定类型服务的“实例”;然后，客户端可以显式地管理这样一个实例的销毁，也可以将其留给Grid环境。Sheth[11]提出了由Web描述(注释)、发现、组合和执行或编排组成的语义Web流程生命周期。Wu和Chang在[7]中将服务发现、服务调用和服务组合视为Web服务[7]的整个生命周期。Zhang和Jeckl在[12]中从Web服务开发人员[12]的角度提出了Web服务解决方案的生命周期，包括Web服务建模、开发、发布、发现、组合、协作、监视和分析控制。Kwon在[13]中提出了Web服务的生命周期，包括四个基本步骤:Web服务标识、创建、使用和维护。
第三阶段:第三阶段在使用Web服务时添加了一些重要的属性。在这个阶段，文本对最终用户来说是可编辑的。这些服务使客户端能够共享声音数据和可执行文件。研究人员在stage3的这些实时特性上付出了巨大的努力。Narendra和Orriens[14]考虑了Web服务生命周期，包括Web服务组合、执行、正在进行的调整和重新执行等。Sun Microsystems认为Web服务的生命周期由四个阶段组成:设计/构建、测试、部署/执行和管理[16]，它可以被认为是Web服务开发人员的模型。此外，需求是市场和经济发展的重要因素。图5:复合Web服务生命周期2008在此阶段的使用和ASP。本阶段基于NET。
Tsalgatidou和Pilioura[15]提出了一个Web服务生命周期，它由两个不同的层组成:基础层和增值层。基础层包含Web服务的创建、描述、发布、发现、调用和取消发布，每个Web服务环境都必须支持所有这些活动。增值层包含组合、安全、代理、可靠性、计费、监视、事务处理和订约等增值活动。环境在变化，用户需求也在变化。用户需求是变化的，即Web服务是变化的，不同的人有不同的思维，准备不同的模式。
第四阶段:阶段4向Web服务生命周期添加了安全性的概念。以前，通过Web服务的数据是自由移动的，没有任何来自现实世界的抽象。这个生命周期增加了安全特性，使得数据容易受到攻击。这个生命周期中的服务部分在内部被进一步划分，以使不同的流程与它们的Web服务相对应。这还有助于减少单个Web服务上的负载。尽管进行了所有的安全工作和建模，但这一阶段仍然面临服务验证和服务构造等问题。他们还探讨了与Web服务生命周期中每个活动相关的技术挑战。与组合服务相关的活动的生命周期如图6所示。
简单地说，这些活动是:
•包装本地服务:确保本地/专有服务(例如遗留应用程序)可以被其他Web服务调用，而不管其底层数据模型、消息格式和交互协议。
•服务广告/发现:生成服务描述，并将这些描述发布到注册中心，以便后续发现。
•签订外包协议:协商、建立和执行合作伙伴服务之间的合同义务。
•组合服务:识别服务以实现给定的组合，在高级抽象上指定它们的交互，并为结果组合服务派生外部描述和服务级别协议。
•执行组合服务:制定组合服务规范W.R.T执行模型，以满足某些实际约束(例如，效率、可用性)。
•监视组合服务执行:监督组合服务的执行(例如，记录服务调用、状态更改和消息交换)，以检测违反约定、衡量性能和预测异常。
•不断演进的服务:调整组合服务以适应组织变化、利用新的技术机会或考虑来自监控的反馈。
尽管第3阶段已经成为发送复杂数据结构的便利工具，但仍然存在一个严重的安全问题。
第五阶段:此阶段的总体贡献是为Web service中的每个流程添加验证和服务构造(参见图7)。例如，如果需要向类的特定对象添加验证，则只有该对象在使用该验证，并且对其他对象没有影响。以前验证仅限于一个类。
层次结构中的对象可以有自己的服务构造部分来处理它们所尊重的数据。为了在对象之间的服务之间实现交互，有一个单独的协商部分，它有助于协调Web服务的工作流程。
不同的各方对Web服务生命周期有不同的需求。因此，分别从Web服务提供者、代理和请求者的角度来看，需求驱动的Web服务生命周期是什么?需求的减少意味着经济衰退，正如目前全球金融危机所发生的那样。不同的各方通常对Web服务有不同的需求;不同的需求也有不同的Web服务生命周期。因此，从Web服务提供者、代理和请求者的角度来看，需求驱动的Web服务生命周期分别是什么?
人们正在努力使Web服务更具动态性和适应性。下面给出的表1基于以下参数为未来的Web服务阶段提供了一个分析基础:
内容管理:-处理具有不同数据类型的各种类型的内容。
存储:能够在数据结构中存储原始数据和计算结果。
组装:不同的Web服务如何组装数据和信息?
存档:了解以前访问的数据。
比较:比较Web服务之间的结果。
合并:合并一个或多个Web服务的结果。
更新:更新计算内容的能力。
静态文件:-Web上的内容可以通过Web服务进行更改。
动态文件:-内容可以动态更新。
异构信息:-不同类型的数据包括图形和动画等。
安全:提供安全数据的抽象。
验证:类中单个对象的属性验证。

结论
互联网上的客户数量正在以惊人的速度增长。为了满足需求，已经添加了Web服务以有效地检索内容。当图形和多媒体被整合到Web中时，复杂性达到了顶峰。为了实时处理这些数据结构，Web服务应运而生。本文分析了Web服务向下一代转变的各个阶段。此外，还有关于Web服务如何处理异构数据的广泛描述。当前的Web服务技术正在形成一个瓶颈，阻碍了Web访问速度的增长。为了处理海量的异构数据，需要进一步开发Web服务。在下一篇论文中，我们将提出一个新的生命周期模型。

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图5 图6 图7
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参考文献











































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