典型DISS结构的构建

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通diss不仅可以将不同的资源部署成不同的服务，同时还可以有效整合系统资源，提高系统利用率。

分布式环境下信息服务的功能是整合网络中的各种静态、动态信息，屏蔽系统的异构性，对外提供统一的资源信息存储接口，为提高资源信息的有效利用提供了保障。

早期的分布式应用对象模型(如OMG的CORBA、Sun的RMI和Microsoft的DCOM)，要求客户端和服务端之间必须紧密耦合，这种分布式应用对象模型具有如下缺点:

一旦服务端的接口或执行方式发生变化，客户端将无法运行，系统具有脆弱性;它们都存在着“局部信息服务”的局限性，也就是说，这些模型都仅仅是本地信息服务的模式，而不能把整个Internet当作是一个资源体系来加以利用，导致资源利用率不高。

由此，Web services技术应运而生。Web services将无所不在地分布在网络上，远远地突破了早期分布式对象应用系统的局限性，使得分布式环境中各种资源实现最大程度的共享。

信息服务是Web services功能框架的重要组成部分，它为分布环境中信息的有效处理奠定了重要的基础。基于Web services的信息服务，是利用Web services技术将地域上分布的、异构的资源信息组织起来，统一透明地为大规模用户群提供信息服务。

笔者利用集群和PC互连环境，采用Web services技术构建了一个分布式信息服务系统DISS(Distributed Information Services System)，将集群上的资源部署为Web服务，用户调用Web页面，启动Web server即可完成相关的信息服务操作。

图1 Web services体系结构图

Web services技术平台

Web services是一种基于组件的软件平台，提供了面向Internet的应用，并成为解决传统中间件技术问题的重要方法。

具体地说，Web services为在线应用的描述，定位以及相互通信定义了一个标准化的机制。每个在线应用就是一个用开放标准描述的，可供其它在线应用使用的Web服务组件。

Web services为应用到应用的整合提供一个系统的可扩展的框架，这个框架建立在现有的Web协议和开放的XML标准之上。Web service采用XML技术和SOAP协议。

XML作为标准化的数据描述语言，强调信息结构和内容的描述而不是信息的外观表示形式，是一个格式独立、与平台和应用程序无关的语言。SOAP提供一个在分散或分布式的环境下,使用XML对等地交换结构化或类型化信息的简单、轻量级的机制。

在Web services的架构中包括3类基本操作:、查找、绑定和3类角色:服务提供者、服务注册中心和服务请求者。

图2 Web services层次架构

服务提供者向服务注册中心服务，服务请求者向服务注册中心查找服务并与服务绑定，三者的关系如图1所示。

服务描述机制是Web services体系结构的关键，W3C已经制定了WSDL(Web服务描述语言―该规范以XML语法描述Web services。

包括其功能、位置以及如何调用等)和UDDI(统一描述、发现和继承规范) 将服务到服务注册中心，服务请求者通过WSDL和UDDI在服务注册中心找到服务或与服务提供者直接联络来发现所需服务，并将Web services绑定在自己的应用之上，就可以调用服务实现相应的业务功能。

接下来，利用Web services的层次架构(如图2所示)来讨论UDDI、WSDL和SOAP技术在Web services中的作用。

Service Discovery:寻找满足需要的Webservices，这部分通常由UDDI来处理;

Service Descrilption:Web service的特点之一就是能够自我描述，其含义是，一旦定位了Webservice，用户能要求它“描述自己”并告诉用户如何操作和使用，是通过WSDL来处理的;

Service Invocation:调用一个Web service的过程包含在客户端与服务端之间传输的信息，SOAP规范了如何格式化送往服务器的请求信息和如何格式化服务器本身的响应信息;

Transport:所有的信息可以在服务端和客户端之间传输。Web services的架构中选择的协议是HTTP。

图3 基于Web services的信息服务体系结构

系统体系结构

基于Web services的信息服务系统体系结构如图3所示。

在图3中，DISS由应用层、服务层和VO(虚拟组织VO1，VO2，……，VOn)3个模块组成，在VO中包含集群系统层、服务层和本地服务器3部分。

各VO中利用SOAP／HTTP将本地的服务到服务层中，当应用层用户需要相应的信息服务时，首先向服务层中的注册中心发出查询服务请求，注册中心通过查询服务目录检索到服务索引，并将结果返回给用户，通常这个结果是服务的地址信息。

用户填写请求信息，与服务提供者绑定 ，服务层接收到服务请求后，合理的分配任务给集群的各个节点运行，运行结束后，返回结果给用户。DISS中各层具体功能描述如下:

VOVO中包括本地服务器、服务层和集群系统3个部分。

其中，集群系统置于系统结构底层，主要功能为在集群节点上运行各项服务请求的任务。从安全性和易于管理的角度考虑，集群并不直接对外提供各项资源，而是通过服务层部署服务。以执行计算服务为例，需要在集群系统中安装用于高性能计算所需的相关软件。

如用于管理任务和计算机资源的OpenPBS (Portable Batch System)、基于IP网络进行设备级的网络数据存储的IP－SAN(Storage Area Networks)、集群的安装，编程，调试，性能监控等工具集成OSCAR2．2．1， 以及广泛用于并行计算的PVM和MPI并行编程环境等。

服务层以Web服务的形式提供各种计算服务，对外提供标准的服务接口供远程用户调用。

它包含管理信息服务系统的各种软件，具有实时监控集群资源运行状况的能力，通过分析负载监测结果将请求任务调配给适当的节点运行。本地服务器负责将服务层收集到的集群系统的节点信息到服务层中，便于用户请求服务时的查询和服务绑定。

图4 DISS中各VO互操作流程

服务层采用JWSDP提供的Registry Server作为注册中心，用户通过查询它就可以获得所需服务的绑定信息，从而调用所需的服务。注册中心是服务层的核心，相当于Web service的目录服务器。

该层中还包括其他3个模块:注册中心管理器、服务搜索引擎、元数据管理。注册中心管理器管理注册中心中多个注册节点的加入、退出和系统信息的更新。搜索引擎根据用户提供的服务描述信息在注册中心数据库中搜索合适的服务。元数据管理集中存放着Web服务的摘要信息。

应用层实际上是一个通过浏览器调用的网页，它搭建起了远程用户与服务平台之间的连接。用户不需编写代码，只需简单的填写表单，就可以将服务请求和任务提交给服务共享平台，并且透明地查询服务注册中心和调用集群部署的Web服务。

DISS的工作流程图

在DISS中，用户的服务请求可能会绑定分布在不同位置VO中的服务提供者，此时需要在不同的VO之间进行相互协作，来完成用户的服务请求。服务层中的注册中心在DISS中充当服务注册的角色，它实际上是一个UDDI注册中心。

通过UDDI标准，可以建立一个与平台无关的、开放式的服务系统框架，使信息服务系统中的各VO之间能够:彼此发现; 定义通过Intemet交互;使用一个注册中心以共享信息。

在信息服务系统中，UDDI核心组件的功能是UDDI服务注册(将集群中的资源部署成服务)，然后使用一个XML文档来描述服务及其提供的Web services信息。

DISS中VO的互操作过程是通过服务层中的注册中心来实现的，模型的工作流程如下。

首先，各VO自己所提供服务的服务描述，使服务请求者可以查找它;然后，服务请求者在UDDI注册中心查询它所需要的服务;最后，服务请求者使用服务描述中的绑定细节来定位、联系和调用服务，从而在运行时调用或启动与服务的交互。DISS中各VO互操作的工作流程可以借助于UDDI注册中心的工作原理来实现，其执行过程如图4所示。

笔者通过利用集群和PC机互连环境，设计了基于Web services的分布式信息服务系统DISS。采用SUN提供的JWSDP进行系统开发，用XMLSchema描述服务，用SOAP调用Web服务，设计并实现了信息服务系统平台，该平台可以将不同的资源部署成不同服务，有效的整合了系统资源，提高系统利用率。

虽然目前在Web services应用方面已取得了一些成果，但应用Web services技术设计信息服务系统平台仍有不少值得研究的问题。概括起来有以下几个方向:

服务和发现Web services可能具有不同的内容、形式和复杂程度，如何对Web services进行描述和组织，使请求者能够基于概率或语义约束的模糊匹配进行查找，实现服务发现的高效性和智能化。

性能评价如何对Web服务的质量和性能进行评价和测试以及如何选取测量基准并进行相应测量工具的开发，这将会直接影响到整个系统的应用。此外，在服务被挂起或新建时，动态地提高系统的可靠性、容错性以及可伸缩性将是一个重要的研究内容。

服务组合在业务处理中，通常需要按照一定粒度将多个Web服务根据特定的应用背景和需求进行合理的组合，实现完整的业务逻辑。

安全性问题目前没有一套完整的Web services安全机制标准，Web services的基础是SOAP，SOAP协议在制定时并没有过多考虑安全性，而是尽可能地利用已有的标准和协议来实现相应的安全功能。

Web Services 技术标准开发的标准化组织:

W3C ,其工作分别围绕Web Services 的整体架构、Web Services的访问协议和Web Services 的界面描述三个方面开展;OASIS ,在Web Services 方面的工作包括UDDI ,WSIA 和WSRP 等;

WSI ,致力于推广跨平台、操作系统和编程语言的Web Services架构的互操作性。

Web Services 技术平台

Microsoft. NET,是微软所提供的目前最完善的Web Services 技术框架,支持SOAP ,WSDL ,UDDI 等Web Services 核心技术; IBM Web Services ,是IBM所提供的Web Services 技术框架,与微软的类似;SUN ONE ,是Sun所提供的Web Services 技术平台。

Web Services 技术规范

XML ,是整个Web Services 技术架构的基石;XML Schema ,是Web Services 架构下的数据建模工具;SOAP ,Simple Object Access Protocol(简单对象访问协议) ,是Web Services 技术的核心之一,用于Web Services 调用的XML 消息表示;WSDL ,Web Services Description Language(Web Services 描述语言) ,是Web Services 技术的核心之一,用于描述Web Services 的调用接口;UDDI ,Universal Description ,Discovery and Integration(统一描述、发现和集成协议) ,是Web Services 架构下核心的服务描述、发现和集成机制。

另外一些正在发展中,包括:WS - Security (Web Services Security) ,WSFL(Web Services Flow Language) ,WSCL(Web Services Conversation Language) ,WSXL (Web Services Experience Language) ,WSIA(Web Services for Interactive Applications) 和WSRP(Web Services for Remote Portals) 等。