Ｗｅｂ服務(wù)狀態(tài)管理模型研究

摘要：隨著Web service應(yīng)用的深入和應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜，無狀態(tài)的Web service在一些方面顯示出很大的不足，如事務(wù)處理、用戶登錄、訪問權(quán)限控制等，所以有狀態(tài)Web service的研究具有很大的意義。通過對現(xiàn)有Web service兩種狀態(tài)的探討，分析現(xiàn)有狀態(tài)管理的不足，提出了一個新的Web service狀態(tài)管理模型。

關(guān)鍵詞：Web服務(wù)； 狀態(tài)； 企業(yè)服務(wù)總線； 狀態(tài)管理器

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-3695(2007)11-0076-03

Web service 是一種部署在Web上的對象，它提供基于XML/SOAP并可以跨越Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用的機(jī)制。服務(wù)器端創(chuàng)建并發(fā)布能對外提供功能或者服務(wù)的組件；客戶端可以通過預(yù)定義的接口和參數(shù)遠(yuǎn)程調(diào)用Web service;Web service器端接收請求，執(zhí)行該過程并反饋結(jié)果。

一直以來，Web service 被當(dāng)做是無狀態(tài)的。由于它不能記憶每次調(diào)用的結(jié)果，這就限制了Web service 操作不能使用前一次調(diào)用的結(jié)果；另一方面，雖然在絕大多數(shù)情況下都是通過諸如 HTTP 這樣的不可靠、無狀態(tài)的協(xié)議來訪問Web ser￣vice，但是實(shí)際上，Web service通常可以代表單個服務(wù)請求者或在特定的業(yè)務(wù)上下文中跨多個交互來維護(hù)狀態(tài)或資源，所以有狀態(tài)Web service 的研究具有重要意義。

1 Web services的狀態(tài)

目前普遍認(rèn)為Web services的狀態(tài)分為兩類：a)Web 服務(wù)的會話狀態(tài)，主要通過傳入Web service的上下文來實(shí)現(xiàn)；b)Web 服務(wù)作用于有狀態(tài)資源，對于這種Web 服務(wù)，2004年1月，包括IBM、HP和Globus聯(lián)盟在內(nèi)的六家公司和組織公布了統(tǒng)一網(wǎng)格計(jì)算和Web服務(wù)的新標(biāo)準(zhǔn)——Web服務(wù)資源框架（WSresource framework，WSRF）。其主要目的是將Web service 環(huán)境下狀態(tài)地描述和管理標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化。

1.1 Web service的會話狀態(tài)管理

Web 服務(wù)的會話狀態(tài)是暫時(shí)的，會話開始時(shí)創(chuàng)建，會話結(jié)束時(shí)結(jié)束，狀態(tài)特定于某一次會話。由于Web service會話狀態(tài)的特殊性，現(xiàn)在還沒有組織對它提出標(biāo)準(zhǔn)化的框架。現(xiàn)有Web service會話狀態(tài)管理的技術(shù)均局限于使用HTTP會話中的session、application或cookies機(jī)制，存在著很大的不足。

a）這將使Web service局限于HTTP協(xié)議，無法進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展。

b）所有的會話狀態(tài)均需要Web service提供者自身維護(hù)，沒有統(tǒng)一的管理方式，加重了Web service提供者的負(fù)擔(dān)。

c）大量的會話狀態(tài)數(shù)據(jù)保存在Web service進(jìn)程中，造成服務(wù)器支持會話數(shù)量受到服務(wù)器內(nèi)存資源的限制問題，同時(shí)也因?yàn)榇罅糠腔顒訒拰?dǎo)致內(nèi)存被無效占用。

d）出于安全性的考慮，很多人在瀏覽器中禁止了cookie的使用。

1．2作用于有狀態(tài)資源的Web service

在這種方法中，Web service 本身的實(shí)現(xiàn)是無狀態(tài)的， 狀態(tài)信息由獨(dú)立于Web service 的、專門的狀態(tài)資源進(jìn)行表述和維護(hù)，使得Web service能夠把它們自己與改變狀態(tài)的數(shù)據(jù)直接脫離開來，以一個單獨(dú)的形式來有效的封裝資源。每一個狀態(tài)資源均具有自己的名稱和類型。通過隱式資源模式(implied resource pattern) ，無狀態(tài)的Web service 和狀態(tài)資源相連接， 共同向Web service 的調(diào)用者提供狀態(tài)化的Web service。WSRF(WSresource framework)作為一個標(biāo)準(zhǔn)化框架，由一系列的處理細(xì)節(jié)模塊組成。

1）WS資源定義了Web services如何能夠被用來表示多資源實(shí)例。

2）WS-資源屬性(WSRFRP)指定了同WS-資源中定義的屬性進(jìn)行交互的實(shí)際方式。

3）WS-資源生命周期(WSRFRL)定義了如何來管理和銷毀WS-資源的生命周期。

4）WS-服務(wù)組(WSRFSG)指定了如何來聚合WS-資源。

5) WS-基本錯誤(WSRFBF)定義了被WSRF服務(wù)拋出的SOAP格式的錯誤。

2 Web service的狀態(tài)管理框架

在分析了傳統(tǒng)的Web service的狀態(tài)管理機(jī)制后，筆者提出一種新的Web服務(wù)狀態(tài)管理機(jī)制，該機(jī)制將Web service的兩類狀態(tài)用統(tǒng)一的方式進(jìn)行管理。

2.1狀態(tài)管理總體模型

整個Web service的狀態(tài)管理模型如圖1所示。其中Web service使用者是要求使用Web service的應(yīng)用程序，企業(yè)服務(wù)總線（enterprise service bus，ESB）是接收服務(wù)請求并將它路由和傳遞正確的Web service提供者。在它上面也可以要求狀態(tài)管理器創(chuàng)建、獲取、修改、刪除一些公共的Web service 狀態(tài)。Web service 提供者是Web service的邏輯單元。狀態(tài)管理器是管理Web 服務(wù)狀態(tài)的應(yīng)用程序，所有Web service狀態(tài)元素的創(chuàng)建、獲取、修改、刪除等操作均由它完成，狀態(tài)元素庫則包含所有的Web service狀態(tài)資源。

 在這個Web service狀態(tài)管理模型當(dāng)中，Web service 使用者調(diào)用Web service的具體步驟如下：

a） Web service使用者向ESB發(fā)出調(diào)用Web service的請求，狀態(tài)請求消息將附加在SOAP請求消息頭中。

b） ESB接收到請求后，根據(jù)該請求中對具體狀態(tài)類型的不同，選擇是否向狀態(tài)管理器發(fā)出請求。一些公共的狀態(tài)請求如安全驗(yàn)證、權(quán)限管理之類的可直接向狀態(tài)管理器發(fā)出請求，獲得狀態(tài)ID后將其附加到Web service請求中，再將請求傳遞到Web service提供者。而與具體Web service相關(guān)的狀態(tài)請求ESB不進(jìn)行處理，直接將Web service請求傳送到Web service提供者。

c） Web service 提供者接收到Web service請求后進(jìn)行解析，解析到狀態(tài)請求后向狀態(tài)管理器發(fā)出請求。

d） 狀態(tài)管理器接收到狀態(tài)請求后在狀態(tài)元素庫中生成一個狀態(tài)元素并返回一個不重復(fù)的狀態(tài)標(biāo)志。

e） Web service提供者接收到狀態(tài)標(biāo)志后執(zhí)行本身程序，完成后將執(zhí)行結(jié)果及狀態(tài)標(biāo)志傳遞給ESB，它再將結(jié)果傳遞給Web service使用者。

2. 2ESB

 在上面提出的Web service狀態(tài)管理模型當(dāng)中，ESB是非常重要的一環(huán)，它連接了Web service使用者和Web service提供者。現(xiàn)在很多企業(yè)都提供ESB中間件，其實(shí)現(xiàn)不是本文的主要內(nèi)容，在這里只簡單介紹一下它的基本功能。ESB是計(jì)算機(jī)技術(shù)、管理技術(shù)相結(jié)合的一種新的中間件技術(shù)。它借鑒了計(jì)算機(jī)硬件總線的概念，通過 ESB 來集中對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)，減少應(yīng)用系統(tǒng)之間耦合性，提高系統(tǒng)間的互操作能力與健壯性。ESB 作為一個中介平臺，它提供的基本功能有：

a) 中介。提供位置透明的服務(wù)路由、尋址服務(wù)；提供消息的多種傳遞模式(請求/響應(yīng)、單路請求、發(fā)布/訂閱等)；支持多種傳輸協(xié)議(HTTP、JMS、FTP、SMTP、MQ 等)。

b) 控制。通過元數(shù)據(jù)來控制數(shù)據(jù)接收、發(fā)送、過濾、安全驗(yàn)證等，通過服務(wù)的智能化引擎來發(fā)現(xiàn)、調(diào)用服務(wù)。

c) 系統(tǒng)管理。提供日志、審計(jì)、監(jiān)控、服務(wù)管理策略等的管理。通過圖形化的界面展現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

d) 支持多種服務(wù)集成方式，如 Web 服務(wù)、消息、適配器等。

e) 元數(shù)據(jù)管理。管理 ESB 的元數(shù)據(jù)與服務(wù)的元數(shù)據(jù)，如注冊、尋址等。

2. 3狀態(tài)管理器模型的實(shí)現(xiàn)

狀態(tài)管理器是Web service狀態(tài)管理模型的核心，它管理了Web service用到的所有狀態(tài)資源。狀態(tài)資源存儲在狀態(tài)元素庫中，由狀態(tài)管理器直接操作，Web service使用者、ESB、Web service提供者均不能直接操作。狀態(tài)管理器的操作主要有：新增、獲取、更新、刪除。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1）createState()

在狀態(tài)管理器獲得ESB或Web service提供者傳遞過來創(chuàng)建狀態(tài)的請求后，就調(diào)用這個操作。它生成一個惟一的狀態(tài)標(biāo)志，返回給ESB或Web service提供者。創(chuàng)建狀態(tài)請求的XML消息頭格式如下：

〈state〉

〈action〉CreateState〈/action〉

〈statetype〉…〈/statetype〉

〈stateinfo〉

〈statevalue〉…〈/statevalue〉

…

…

〈/stateinfo〉

〈/state〉

該消息頭由三個抽象的屬性組成：

a)Action為對狀態(tài)資源的操作，在該消息頭中為創(chuàng)建狀態(tài)實(shí)例。

b)Statetype為狀態(tài)類型是對狀態(tài)資源類型的惟一標(biāo)志。

c)Stateinfo為狀態(tài)資源屬性值，在創(chuàng)建狀態(tài)時(shí)需傳入狀態(tài)資源屬性值。

2）getState()

ESB或Web service提供者傳入狀態(tài)標(biāo)志對某個具體狀態(tài)資源進(jìn)行請求時(shí)，狀態(tài)管理器調(diào)用這個操作，用于查找某個具體狀態(tài)資源，并對找到的資源進(jìn)行相應(yīng)處理。請求狀態(tài)實(shí)例的XML消息頭格式如下：

〈state〉

〈action〉GetState〈/action〉

〈stateid〉〈/stateid〉

〈/state〉

該消息頭由兩個抽象屬性組成:

a)Action為 對狀態(tài)資源的操作，在該消息頭中為請求狀態(tài)實(shí)例值。

b)Stateid為該屬性是在創(chuàng)建狀態(tài)時(shí)生成的狀態(tài)實(shí)例惟一標(biāo)志。狀態(tài)管理器根據(jù)這個惟一標(biāo)志去查找相對應(yīng)狀態(tài)實(shí)例的值。

3）setState()

ESB或Web service提供者傳入狀態(tài)標(biāo)志對某個具體狀態(tài)資源進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置時(shí)，狀態(tài)管理器調(diào)用這個操作，用于設(shè)置某個具體狀態(tài)資源的狀態(tài)，設(shè)置狀態(tài)實(shí)例的XML消息頭格式如下：

〈state〉

〈action〉SetState〈/action〉

〈stateid〉〈/stateid〉

〈stateinfo〉

〈statevalue〉…〈/statevalue〉

…

…

〈/stateinfo〉

〈/state〉

該消息頭由三個抽象的屬性組成：

a)Action為對狀態(tài)資源的操作，在該消息頭中為設(shè)置狀態(tài)實(shí)例狀態(tài)值。

b)Stateid為狀態(tài)類型是對狀態(tài)資源類型的惟一標(biāo)志。

c)Stateinfo為狀態(tài)資源屬性值，需設(shè)置的狀態(tài)資源屬性值。

4）destoryState()

當(dāng)ESB或Web service提供者提出刪除某個狀態(tài)實(shí)例時(shí)，狀態(tài)管理器調(diào)用這個操作，用于對狀態(tài)資源的銷毀。刪除狀態(tài)實(shí)例的XML消息頭格式如下：

〈state〉

 〈action〉DestoryState〈/action〉

 〈stateid〉〈/stateid〉

〈/state〉

 該消息頭由兩個抽象屬性組成：

a)Action為對狀態(tài)資源的操作，在該消息頭中為刪除狀態(tài)實(shí)例值。

b)Stateid為該屬性是在創(chuàng)建狀態(tài)時(shí)生成的狀態(tài)實(shí)例惟一標(biāo)志。狀態(tài)管理器根據(jù)這個惟一標(biāo)志去刪除相對應(yīng)狀態(tài)實(shí)例。

2. 4狀態(tài)元素

對于狀態(tài)，本文定義了一個狀態(tài)基類state，每個狀態(tài)都必須從狀態(tài)基類繼承而來。同時(shí)，還需要一個管理相對應(yīng)狀態(tài)的類，由它來創(chuàng)建、查找、更新、刪除相對應(yīng)的狀態(tài)。本文將它的基類定義為stateHome，每個對狀態(tài)管理的類也必須由它繼承而來。筆者虛擬設(shè)計(jì)一個user狀態(tài)資源。其類圖如圖3所示。

其中：user為本文定義的狀態(tài)資源，它繼承于狀態(tài)基類state。而userHome則是管理user的類，它繼承于stateHome。所有user的狀態(tài)實(shí)例均由它進(jìn)行管理。

2. 5Web service狀態(tài)管理模型的分析

在上述Web service狀態(tài)管理模型中，本文針對現(xiàn)有Web service狀態(tài)管理的不足，進(jìn)行了一定的改進(jìn)，使執(zhí)行性能有了顯著的提升。與原有的狀態(tài)管理模型的主要區(qū)別有：

a）使Web service擺脫了只局限于通過HTTP這樣的不可靠、無狀態(tài)的協(xié)議訪問的局面，通過其他方式訪問也可以管理Web service的會話狀態(tài)。

b）原有的隱含資源模式通過標(biāo)準(zhǔn)化的操作有利于加強(qiáng)Web services 的互操作性，但是這種模式是以增加客戶端與服務(wù)端的通信時(shí)間作為代價(jià)的。在這個實(shí)現(xiàn)模式中，Web service使用者不需要等獲得狀態(tài)標(biāo)志后再向ESB發(fā)出請求。它可以直接向ESB發(fā)出請求，這樣就縮短了通信時(shí)間。

c）在該模式中，將一些公有的狀態(tài)請求放在了ESB這一層中實(shí)現(xiàn)，這樣就簡化了Web service提供者的工作。

3結(jié)束語

隨著Web service在實(shí)際項(xiàng)目中的大量使用，Web service的狀態(tài)管理也越來越重要。本文通過對現(xiàn)有Web service狀態(tài)管理機(jī)制的分析，提出了一種新的狀態(tài)管理模型，完善了Web service狀態(tài)管理機(jī)制。筆者對該模型只進(jìn)行了初步實(shí)現(xiàn)，下一步將進(jìn)一步完善該狀態(tài)管理模型。

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