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 基于语义的Web服务自动化技术 
科学研究
alandun 发表于 2006/3/3 22:09:36 |
| 1．引言
近年来，Web服务作为一种新兴的Web应用模式，是一个崭新的分布式计算模型，是Web上数据和信息集成的有效机制，发展非常迅速。Web服务的目的是要解决异构平台上的数据和应用的整合与共享问题。单个Web服务可能只提供唯一的调用函数来完成一个单一的功能，而将多个Web服务进行有机组合就可以完成一系列的复杂任务，SOA（Service Oriented Architecture）就是利用组合Web服务进行应用整合的构架。但是，现有的Web服务构架需要Web服务提供端和服务请求端的编程人员自己明确相互传递的消息的含义，然后对Web服务进行硬编码。这样至少存在两个问题：首先，如果单个Web服务的交换模式发生了变动，则请求端必须由编程人员自己来应对变动；其次如果Web服务组合中的某个服务被撤销，则组合者（编程者）必须亲自重新寻求适当的替换者，以维护其组合。最后，这种不能进行自动化重新配置的Web服务将是不灵活和难以维护的。因此我们需要智能的Web服务，即实现Web服务的自动化。
2．Web服务自动化
如上所述，Web服务自动化技术可以减少编程人员对Web服务的直接干预，从而提高了Web服务的灵活性，并且大大降低了Web服务的维护成本。事实上，Web服务自动化技术包括Web服务的发现、执行和组合的自动化。
2.1 Web服务发现自动化
现有的Web服务基本构架，包括Web服务提供者（service provider）、服务请求者（service requester）和服务代理（service broker）等三个参与者以及参与者之间的发布（publish）、查找（find）和绑定（bind）等三个操作。而所谓Web服务发现，就是客户以某种方式在许多已发布的Web服务中查找到其想要的服务，以执行Web服务请求。传统的服务发现技术一方面需要人的参与，增加了Web服务发现的成本和难度；另一方面，它是通过精确匹配实现的（例如UDDI），不能较好地支持基于概率和语义约束的模糊匹配，使得服务执行的整个过程受到影响，而且语义冲突问题（对于同一服务在不同站点上实现了不同接口）也没有可行的解决方案。
而Web服务发现自动化是指程序自动寻找和获取适当的Web服务或组合，对其进行基于概率和语义约束的模糊匹配，让Web服务或组合符合需求，过程中不需要人的干预，从而提高了Web服务质量，节省了成本以及使得Web服务或组合具有更高的灵活性。例如，客户可能提出如下要求：想买一张2004年10月3日的从西安开往上海的火车票，并通过招商银行的“一卡通”来支付。如果使用传统的服务发现技术，则客户首先需要使用搜索引擎通过一些关键字列出那些和关键字匹配的网页和Web服务，然后再逐一检查这些网页和Web服务是否有满足需求。而如果使用自动化的Web服务发现技术，则客户只需告诉代理程序一些必要的信息，然后代理程序可以自动的定位到适当的Web服务，并告诉客户其详细信息。
2.2 Web服务执行自动化
找到适当的Web服务后，就可以执行Web服务请求了。传统的Web服务执行过程中需要人的干预。事实上，完成一个Web服务执行通常会有很多的客户与服务之间的交互。例如在上述例子中，当找到了一个满足要求的买火车票的Web服务后，它可能要求客户填一些表格，然后按下“提交”按钮来执行请求。这些过程都需要人来理解执行Web服务所需要的信息，以及解析执行后返回的信息。而Web服务执行自动化是指程序或者代理自动执行一个已经定义好的Web服务或组合，并在执行过程中对其进行监控，而且对于那些复杂的、需要长时间运行过程的Web服务或组合Web服务，还可以跟踪每个Web服务及其相关组件的执行状态。所以，要完成买火车票的任务，客户只需将带语义（买火车票）的请求提交给代理，那么代理就可以自动和Web服务交互：代入正确的输入，并理解返回信息，同时监控执行过程。
2.3 Web服务组合自动化
由于各种Web服务可能是运行在各种异构系统中，以不同的方式创建、用不同程序语言实现、由不同供应商提供的，那么服务的请求需要根据特定的应用背景和需求进行合理的服务组合；另外，为了可重用性，基本服务（elementary service）不可能很复杂。因此需要按照一定的粒度进行Web服务的组合。传统的方法是客户端根据需要人为的选择一些合适的Web服务，然后定义这些Web服务之间的交互过程，并对其进行硬编码来完成Web服务组合。这样做使得Web服务组合是不灵活和难以维护的。例如WSCI和BPEL4WS都对如何将多个基本服务组合成一个复杂服务做了描述，但都仍然是语法级别的，做不到Web服务的自动组合。而Web服务组合自动化是指程序或代理自动挑选、组装和配合适当的Web服务来完成任务，而只需用户在高层次上给出一个格式正规的任务描述即可。
3．语义Web服务
事实上，以现有的Web技术不能完全实现上述三种Web服务自动化。其根本原因是现有的Web或Web服务缺少语义信息。现有的Web服务通过XML进行交互，却只能保证语法的互操作性。通过XML可以让Web服务提供者和请求者相互之间传递消息，但由于缺少语义，导致计算机程序不能真正的“理解”消息内容的含义，不能进行自动化处理。因此需要在Web服务中引入语义。而语义Web为此提供了支持。
3.1 语义Web
到目前为止，Web大多数开发成为人们阅读文档的媒体，而在提供可自动处理的数据和信息方面，则发展较慢。Tim Berners-Lee，Web的创始人以及当前W3C的总裁，在1998年首次提出了语义Web的概念，对其描述如下：“一个web数据库，某种意义上就像一个全球数据库。”基本的思想就是一个Web，在那里远程主机可以以有意义的方式进行交谈，而不仅仅是请求HTML页面。
语义Web研究的主要目的，就是扩展当前的WWW，使得网络中尽可能多的信息都是具有语义的，是计算机能够理解和处理的，便于人和计算机，计算机和计算机之间的交互与合作。其研究重点就是如何把信息表示为计算机能够理解和处理的形式，即带有语义。Tim Berners-Lee给出了语义网中的层次关系——基于XML和RDF/RDFS，并在此之上构建ontology（本体）和逻辑推理规则，以完成基于语义的知识表示和推理，从而能够为计算机所理解和处理。一些用来创建ontology的语言也相继出现，例如DAML+OIL和OWL。
3.2 语义Web服务：将语义Web和Web服务相结合
现有的Web服务缺少明显的语义，Web服务之间不能很好的理解其相互传递的消息，因而不能实行Web服务的发现、执行和组合自动化。而语义Web和Web服务的共同目标都是通过利用Web上人和机器都能够存取的内容，创建智能自动服务及商务处理基础设施。因此考虑以上二者的结合，实现功能互补是一种自然的选择。基于语义的Web服务可以做到：
（1） 明确描述和推理事务之间的联系和规则；
（2） 明确描述Web服务所执行的任务，实现Web服务发现的自动化；
（3） 在Web服务所执行过程中进行监控，并随时自动进行调整，实现执行自动化；
（4） 将简单Web服务组合成为复杂Web服务，并实现自动化组合。
语义Web服务通过ontology和形式语言来推理服务描述、消息内容、商业法则以及ontology之间的联系。目前用来实现语义Web服务的主要方法是DAML-S。下面来看一下DAML-S如何实现Web服务自动化。
4．DAML-S实现Web服务自动化
DAML-S是由BBN、卡耐基梅隆大学、诺基亚、斯坦福大学以及SRI等一些组织和大学实验室联合在DAML+OIL基础上创建的，用来定义Web服务的ontology。DAML-S允许Web服务提供者使用一种标记语言，以非二义性的、计算机可解释的方式来描述Web服务的属性和能力，以及如何与它交互。DAML-S的ontology结构包括3部分：Service Profile、Process Model和Service Grounding。其中Service Profile描述了Web服务的性能和服务提供者信息，类似于UDDI中的WSDL，但描述信息具有语义。Process Model规定了Web服务所完成的所有任务、执行任务的顺序以及完成各个任务的结果。Process Model的功能类似于WSCI和BPEL4WS，但是Process Model更关注于执行一个服务的不同组件的效果。而Service Grounding则规定了客户端程序或代理如何访问Web服务，包括使用的协议、端口以及输入输出的定义等等。总之，Service Profile为Web服务的发现提供了信息，Process Model和Service Grounding则一同告诉代理如何来使用Web服务。图1是使用DAML-S的Web服务构架。如图所示，让DAML-S结合已有的Web服务构架（SOAP、WSDL、UDDI）可以实现Web服务的发现、执行和组合自动化。
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图1：使用DAML-S的Web服务构架
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图2：DAML-S匹配引擎结构
From: http://www.xml.org.cn/blog/more.asp?name=holysword&id=2326 |
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科学研究
ymm(游客)发表评论于2009/6/15 16:30:16 |
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ymm(游客)发表评论于2009/6/10 9:03:15 |
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ymm(游客)发表评论于2009/6/10 8:59:44 |
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sfsdfsd(游客)发表评论于2009/6/4 9:49:25 |
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榨油机(游客)发表评论于2009/4/20 17:28:47 |
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科学研究
jacky(游客)发表评论于2006/6/26 10:01:06 |
| 请教一个问题,DAML 非常老了， 为什么不用OWL-S呢？
my email:jackymot*AT*tom*dot*com |
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科学研究
ZHANGBIN(游客)发表评论于2006/3/18 17:29:14 |
| 谢谢，我现在正在做服务网格，真想和你交个朋友，我得qq:330630216。希望能交流一下。 |
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