Web服務技術—大數據抓取及存儲的研究與實現

孫蒙++戴淑晴++孫陽++潘穎

摘 要：簡述web服務的關鍵技術以及其發展的過程，并對一些關鍵技術進行闡述，web服務是有自己獨特的體系，擁有自己的一套架構，并且在這套架構上，web服務擁有自己的核心技術，當單個的web服務難以滿足需求的時候，這時候web服務組合就出現了，它能夠很好的解決單個web所不能解決的問題，這個很好的滿足了現代社會的需求，最后提出web服務技術的未來，其中重點是說明web服務的核心技術。隨著網絡的興起，web服務技術被廣泛應用于大數據的海洋抓取，比如代購網站中，就需要用到數據的海洋抓取和存儲。

關鍵詞：web 服務；web服務體系；web服務組合；大數據抓取及存儲

web服務（web service）技術，即是的運行在不同機器上的數據交換或者集成，不需要借助第三平臺或者手段，而進行通信的一種技術。無論其是用什么語言實現的，都能夠自由的進行數據的交換和處理。[1]本文主要是對web服務技術進行一個全局性的介紹，并且對一些關鍵技術進行深入的解析。使得讀者能夠深入的、以及全面的了解web服務技術。

1 web服務的簡介

1.1 web服務的發展過程

Web服務的發展經歷了十分漫長的過程，大概可以分為四個階段：TCP/IP階段，在網絡設備以及各種通信協議中的到應用；在HTML（超文本標記語言）中通過其強大的B/S的特性，可以使用HTML標簽顯示數據；因為JAVA本身就是跨平臺運行的，所以很多的web服務技術是通過JAVA來進行編寫的；XML（可擴展標記語言），通過通用數據的表達，使得結構化數據在web上傳送變得更加容易。

1.2 web服務的基本定義

web服務是一種模塊化、松散耦合的、可重復使用的、自治的一種服務。當今web服務的研究方向分為兩個方向：學術研究和商業運行，學術研究指的就是各個研究所以及科研機構的研究，對web服務進行創新和前衛的研究。而所謂的商業運行指的就是把web服務用于盈利。[2]比如阿里巴巴的阿里云，百度的百度云等現在流行的云技術都是web服務技術。

Web服務主要是通過URI來對軟件程序進行識別，使其他程序在Internet上通過對外借口對其進行訪問。通過借口，我們可以找到入口的物理位置，以及此時的狀態，此外通過端口可以交換信息。例如，在人工智能中搜索中國和美國匯率的換算問題時候。

1.3 web服務的網絡體系

在商業運行的web服務中主要要有以下技術的支撐：通用描述發現集成（Universal Description，Discovery and Integration，UDDI），簡單對象訪問協議（Simple Object Access Protocol，SOAP），web服務標記語言（Web Service Description Language，WSDL），web服務流語言（Web Service Flow Language，WSFL）。通過這些技術的支持才能夠使得商業運行的web服務快速的發展，并且取得了一些令人驕傲的成就，但是其還是存在一些缺點，比如通信之間的語義的表達的不準確，這是由于web服務還處于發展的階段，各種語義以及格式的規范還沒有完全成型，這是發展過程中所必須經歷的一部分，相信經過長時間的發展會使得的這些不便能夠得到改善[3]。如表1所示，各個層次之間的關系，越高的層次越是依賴于下面的層次，當下面的得以實現的時候，上面的通信才能夠正常的運行。最下面的一層即通信層和傳輸層，其中包括網絡中使用很多的協議，如http，ftp。上面的5層就是web服務中所要用到的協議，各層會在下面進行詳細了介紹。其中這些要求都代表了每一層次的最高要求，即各層都必須滿足的服務管理、服務質量和服務安全，在系統的半自動遷移里面這些體現的特別明顯[4]。

SOAP簡單訪問對象協議，主要是進行數據交換服務的，這其中主要是通過XML服務來進行的，通過SOAP這樣的協議的框架，Internet上的服務以及資源都能夠串聯起來以達到共享的目的。WSDL即web服務標記語言，是用來對SOAP服務進行解釋和說明的，相當于程序的一個軟件文檔。WSDL對于web服務來講是十分重要的。其中一般會描述常用的數據類型、消息的格式、方法名稱以及一些參數等，UDDI統一描述、發現和集成是一種在廣闊的web服務空間里能夠相互發現的一種機制，其原理是一個簡單的搜索引擎，但是最重要的是，通過編程能夠對其的方法能夠極大的擴充[5]。

2 web服務組合的介紹

當單個的web服務不能滿足需求時，多個的web服務就可以通過相應的機制就能夠組合起來，這就構成了web服務組合。[6]通過對早期研究成果的分析，Web服務組合的研究可以簡單的按照組合的時機劃分成靜態組合和動態組合兩種。靜態組合是事先預測客戶的需求，以此建立對應的組合好的服務，并提供給用戶直接調用。[7]動態組合是根據運行時具體的客戶需求，動態的利用當前可用服務組合出合乎需求的服務供給用戶使用。[8]如圖2所示，1到7作為一個應用程序對空間中的web的服務進行相對于的選擇性調用，所有的web服務組成了web服務應用池，也就是web服務組合。

2.1 基于語義web服務組合

基于語義的Web服務組合是一個新興的研究領域，依照組合方案生成方式可將其分為兩大類：靜態組合和動態組合。

靜態組合是在業務流程建模時綁定任務，即傳統的工作流任務綁定形式，意味著請求者應在組合計劃實施之前創建一個抽象的過程模型。web靜態服務一般是指在設計以及編譯階段，依據環境以及不同變量的需求，對已經形成的服務進行定向的組合以及發布，從軟件工程師的角度來看就是利用已經形成的模塊體系來進行二次的開發；因此首先我們要列出所有符合條件的功能，緊接著我們根據功能的列表，來進行定位以及選擇。[9]因此我們在靜態web服務組合中，需要進行一個庫的建立，在庫中提供相應的工具包，來幫助開發人員找到他們所需要的服務組件，靜態web由于其發展的局限性，因此一直沒有能夠快速的發展，再數據進行交換的過程中，數據可能會發生不匹配的現象。[10]因此才會有了動態web服務組合的誕生，靜態web服務組合的主要的缺點是數據的傳輸的過程中，可能會有一些不穩定的情況。這種方法的特點在于：首先，在判斷演化操作是否影響Web服務組合過程的數據流正確性時，該方法僅對可能遭受影響的部分進行檢查，這是一種增殖式的檢查方式；此外，當演化操作影響到Web服務組合過程的數據流正確性時，該方法向軟件開發人員提供了進一步的演化操作以消除這些問題，這是一種correctness-by-construction的方法。[11]

而動態組合在建模時并不與具體的Web服務實現綁定，而是靜態綁定任務的功能描述，在執行時動態綁定任務的實現性描述。當前的隨著web服務組合的發展，已有的web服務組合并不能支撐其，因此web服務組合必須要以更加豐富的語義進行描述，動態web服務組合憑借其龐大的web服務庫，以及穩定的傳輸以及連接，所以動態web服務組合才能夠快速的發展。[12]

服務組合涉及的內容可以從其生命周期的角度分為兩個階段：服務組合建立階段和運行階段。就Web服務組合而言，與語義Web現行標準相對應一組分層的規范如圖1所示。當中，URI通用資源標識符（Uniform Resource Identifier），就像GPS服務一樣能夠，能夠準確的找到web服務的資源。RDF資源描述框架（Resource Description Framework）、RDF-Schema（RDF-S）以及Web本體語言-OWL（Web Ontology Language）是這些都是語義web所不可缺少的部分，是語義web的基石。[13]這些標準由上而下的構成了現在的語義web。由圖1可知RDF是基于XML的標準，并且是由W3C提出來的；RDF主要是通過對象和性質來表達其中的一些關系，對XML數據增加了一些語義，RDF-schema主要是用來定義RDF所需要用到的術語的基本類和類型的，為RDF的解釋提供元數據；Web本體語言-OWL比RDF和RDF-Schema語義的表達能力更強，它的構造子更強，因此能夠提供更多的關系和類，從而加強了web服務的及其理解能力。OWL是從DAML+OIL這兩種本體語言逐步演化而來的，對于不同的約束條件，會產生不同階段的變化。[14]

2.2 基于動態工作流模型的web服務組合

動態工作流模型，就是所有的web服務組件都有一整套完整的行為規范。在工作流模型的初期的設計階段，主要是依靠各種模塊直接的組合關系進行選擇性的匹配。通過此種模型的設計，所熟悉的基于Pareto的解集的方案，也能夠通過此種模式進行設計出來。[15]

其中主要引入的是動態工作流的問題，之所以說其是動態，這是相比較靜態而言的，是兩個完全不同的概念，這兩個概念的最大不同主要是在于對不同模塊之間的銜接的流暢性的不同，動態工作模型對于不同模塊之間的組合銜接的比較流暢。而靜態工作模型，各模塊之間的相對穩定性還是有待提高的。[16]

根據服務組合的特點，基于工作流的服務組合可以分為三類，包括預定義，模板和按構建的組合。

⑴預定義的服務組合，即對相關的組合進行事先的定義，按照預定義的結果，將其帶入到相適應的工作流服務組合中去。這樣的缺點就是服務是靜態的，是事先將其寫死的。

⑵模板式的服務組合，即在相關服務開始之前找到相適應的模板，然后進行然后嵌套，此種方法的優點是可以簡便操作的方法，節約時間和效率，是資源的得到最大程度的利用，而且使得能夠快速解決一些棘手的問題，缺點是：能夠解決的模型相對而言比較的簡單，難以有深刻的方讓其來解決，而且其結果是靜態的，無法根據其動態的變化而產生相應的變化。[17]

⑶按構建的服務組合：按照服務的需求量，對web服務組合產生一定的定制的效應，可以根據web服務組合的工作量，對web服務產生一些空間大小的演繹。這種方法的優點被無限的利用，它適合現在的這種多元的的空間的利用，而且能夠有一定的自反性的特點。

3 web服務技術在大數據中的應用

大數據的飛速發展，使得web服務在其中應用更加的廣闊，大數據的存儲和抓取都需要用到web服務，其所需要的是web服務組合，需要運用到基于語義的web服務組合，以及基于動態工作流的web服務組合，兩者的混合運用能夠使得web服務技術在大數據的挖掘和存儲，運用的更加深透，特別是在代購網站的興起，對淘寶、亞馬遜等網站的數據的抓取和存儲，進行需要相應的web服務技術，而上述的web技術就是我們所需要的，通過相應的算法進行大數據的抓取和存儲。

4 服務組合演化

Web服務組合上面所介紹的只是一些簡單的web服務組合，除此之外產生了許多的web服務組合的演化。比如：QoS全局感知的Web服務組合方法、提出基于SLM的抽象服務節點自動合成方法，基于Petri網的服務組合模型驗證方法；這些都是web服務組合的升級版，這些升級版能夠使用一些能夠使得運用的更加的方便，圍繞服務組合建立階段的主要問題重點研究滿足語義要求及QoS約束的Web服務組合及抽象服務節點自動合成機制，并關注組合模型的正確性驗證問題。[18]因此web服務組合在未來還有很多的提升空間。

[參考文獻]

[1]岳昆，王曉玲，周傲英.Web服務核心支撐技術：研究綜述[J].軟件學報.2004，15（3）：428-440.

[2]付寧燕.Web服務組合方法的研究[D].吉林大學.2007，30-79.

[3]吳岳忠，李長云.Web服務技術綜述[D].株洲工學院學報.2006.11：127-129.

[4]胡文江，姜郁峰，高永兵.數據庫遺留系統向Web Services的半自動遷移[J].計算機技術與發展.2014.1：109-112.

[5]陳珊，許林英，袁琳.Web服務綜述[D].微處理機.2005.4：1-3.

[6]Shmueli O.Architectures for internal Web services deployment.In：Apers P，ed.Proc.of the 27th Intl Conf.on Very Large DataBases.Roma：Morgan Kaufmann Publishers，2001.641-644.

[7]謝海軍，齊連永，竇萬春.基于Skyline和局部選擇的啟發式服務組合方法[J].東南大學學報.2011，41（3）：449-451.

[8]崔華，應時，袁文杰，等.語義Web服務組合綜述[J]計算機科學.201037 （5）：21-25.

[9]王勇，代桂平，候亞榮.信任感知的組合服務動態選擇辦法[J].計算機學報.2009，32（8）：1000-1003.

[10]湯景凡.動態Web服務組合的關鍵技術研究[D].浙江大學.2005：50-83.

[11]孫朋蛟，郭學俊，張鵬程.基于圖的三階段Web服務組合方法[J].2014.1：148-152.

[12]丁沖，萬里.基于Pareto解集的Web服務組合推優方案[J].網絡安全. 2013.4：39-43.

[13]馮名正.Web服務組合關鍵技術研究[D].東南大學.2006：60-70.

[14]黎富剛，沈卓煒，馮名正，等.CORBA A/V Streams服務的實現及其在遠程教育中的應用[J].計算機工程與應用.2003，16：130-132.

[15]陳養平，黃士坦.中間件技術在遺留系統改造中的應用[J].微電子學與計算機.200，724（6）：30-31.

[16]馬云峰，王源.基于XML和Web Service的異構數據集成研究與實現田[J].計算機技術與發展.2010，20（11）：50-51.

[17]張佩云，孫亞民.基于多策略的異構數據庫知識獲取分析閉[J].計算機應用研究.2007，24（5）：201-203.

[18]顧寧，劉佳茂，蔡曉路.web services原理與研發實踐[M].北京：機械工業出版社.2006.1.

而動態組合在建模時并不與具體的Web服務實現綁定，而是靜態綁定任務的功能描述，在執行時動態綁定任務的實現性描述。當前的隨著web服務組合的發展，已有的web服務組合并不能支撐其，因此web服務組合必須要以更加豐富的語義進行描述，動態web服務組合憑借其龐大的web服務庫，以及穩定的傳輸以及連接，所以動態web服務組合才能夠快速的發展。[12]

服務組合涉及的內容可以從其生命周期的角度分為兩個階段：服務組合建立階段和運行階段。就Web服務組合而言，與語義Web現行標準相對應一組分層的規范如圖1所示。當中，URI通用資源標識符（Uniform Resource Identifier），就像GPS服務一樣能夠，能夠準確的找到web服務的資源。RDF資源描述框架（Resource Description Framework）、RDF-Schema（RDF-S）以及Web本體語言-OWL（Web Ontology Language）是這些都是語義web所不可缺少的部分，是語義web的基石。[13]這些標準由上而下的構成了現在的語義web。由圖1可知RDF是基于XML的標準，并且是由W3C提出來的；RDF主要是通過對象和性質來表達其中的一些關系，對XML數據增加了一些語義，RDF-schema主要是用來定義RDF所需要用到的術語的基本類和類型的，為RDF的解釋提供元數據；Web本體語言-OWL比RDF和RDF-Schema語義的表達能力更強，它的構造子更強，因此能夠提供更多的關系和類，從而加強了web服務的及其理解能力。OWL是從DAML+OIL這兩種本體語言逐步演化而來的，對于不同的約束條件，會產生不同階段的變化。[14]

2.2 基于動態工作流模型的web服務組合

動態工作流模型，就是所有的web服務組件都有一整套完整的行為規范。在工作流模型的初期的設計階段，主要是依靠各種模塊直接的組合關系進行選擇性的匹配。通過此種模型的設計，所熟悉的基于Pareto的解集的方案，也能夠通過此種模式進行設計出來。[15]

其中主要引入的是動態工作流的問題，之所以說其是動態，這是相比較靜態而言的，是兩個完全不同的概念，這兩個概念的最大不同主要是在于對不同模塊之間的銜接的流暢性的不同，動態工作模型對于不同模塊之間的組合銜接的比較流暢。而靜態工作模型，各模塊之間的相對穩定性還是有待提高的。[16]

根據服務組合的特點，基于工作流的服務組合可以分為三類，包括預定義，模板和按構建的組合。

⑴預定義的服務組合，即對相關的組合進行事先的定義，按照預定義的結果，將其帶入到相適應的工作流服務組合中去。這樣的缺點就是服務是靜態的，是事先將其寫死的。

⑵模板式的服務組合，即在相關服務開始之前找到相適應的模板，然后進行然后嵌套，此種方法的優點是可以簡便操作的方法，節約時間和效率，是資源的得到最大程度的利用，而且使得能夠快速解決一些棘手的問題，缺點是：能夠解決的模型相對而言比較的簡單，難以有深刻的方讓其來解決，而且其結果是靜態的，無法根據其動態的變化而產生相應的變化。[17]

⑶按構建的服務組合：按照服務的需求量，對web服務組合產生一定的定制的效應，可以根據web服務組合的工作量，對web服務產生一些空間大小的演繹。這種方法的優點被無限的利用，它適合現在的這種多元的的空間的利用，而且能夠有一定的自反性的特點。

3 web服務技術在大數據中的應用

大數據的飛速發展，使得web服務在其中應用更加的廣闊，大數據的存儲和抓取都需要用到web服務，其所需要的是web服務組合，需要運用到基于語義的web服務組合，以及基于動態工作流的web服務組合，兩者的混合運用能夠使得web服務技術在大數據的挖掘和存儲，運用的更加深透，特別是在代購網站的興起，對淘寶、亞馬遜等網站的數據的抓取和存儲，進行需要相應的web服務技術，而上述的web技術就是我們所需要的，通過相應的算法進行大數據的抓取和存儲。

4 服務組合演化

Web服務組合上面所介紹的只是一些簡單的web服務組合，除此之外產生了許多的web服務組合的演化。比如：QoS全局感知的Web服務組合方法、提出基于SLM的抽象服務節點自動合成方法，基于Petri網的服務組合模型驗證方法；這些都是web服務組合的升級版，這些升級版能夠使用一些能夠使得運用的更加的方便，圍繞服務組合建立階段的主要問題重點研究滿足語義要求及QoS約束的Web服務組合及抽象服務節點自動合成機制，并關注組合模型的正確性驗證問題。[18]因此web服務組合在未來還有很多的提升空間。

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[16]馬云峰，王源.基于XML和Web Service的異構數據集成研究與實現田[J].計算機技術與發展.2010，20（11）：50-51.

[17]張佩云，孫亞民.基于多策略的異構數據庫知識獲取分析閉[J].計算機應用研究.2007，24（5）：201-203.

[18]顧寧，劉佳茂，蔡曉路.web services原理與研發實踐[M].北京：機械工業出版社.2006.1.

而動態組合在建模時并不與具體的Web服務實現綁定，而是靜態綁定任務的功能描述，在執行時動態綁定任務的實現性描述。當前的隨著web服務組合的發展，已有的web服務組合并不能支撐其，因此web服務組合必須要以更加豐富的語義進行描述，動態web服務組合憑借其龐大的web服務庫，以及穩定的傳輸以及連接，所以動態web服務組合才能夠快速的發展。[12]

服務組合涉及的內容可以從其生命周期的角度分為兩個階段：服務組合建立階段和運行階段。就Web服務組合而言，與語義Web現行標準相對應一組分層的規范如圖1所示。當中，URI通用資源標識符（Uniform Resource Identifier），就像GPS服務一樣能夠，能夠準確的找到web服務的資源。RDF資源描述框架（Resource Description Framework）、RDF-Schema（RDF-S）以及Web本體語言-OWL（Web Ontology Language）是這些都是語義web所不可缺少的部分，是語義web的基石。[13]這些標準由上而下的構成了現在的語義web。由圖1可知RDF是基于XML的標準，并且是由W3C提出來的；RDF主要是通過對象和性質來表達其中的一些關系，對XML數據增加了一些語義，RDF-schema主要是用來定義RDF所需要用到的術語的基本類和類型的，為RDF的解釋提供元數據；Web本體語言-OWL比RDF和RDF-Schema語義的表達能力更強，它的構造子更強，因此能夠提供更多的關系和類，從而加強了web服務的及其理解能力。OWL是從DAML+OIL這兩種本體語言逐步演化而來的，對于不同的約束條件，會產生不同階段的變化。[14]

2.2 基于動態工作流模型的web服務組合

動態工作流模型，就是所有的web服務組件都有一整套完整的行為規范。在工作流模型的初期的設計階段，主要是依靠各種模塊直接的組合關系進行選擇性的匹配。通過此種模型的設計，所熟悉的基于Pareto的解集的方案，也能夠通過此種模式進行設計出來。[15]

其中主要引入的是動態工作流的問題，之所以說其是動態，這是相比較靜態而言的，是兩個完全不同的概念，這兩個概念的最大不同主要是在于對不同模塊之間的銜接的流暢性的不同，動態工作模型對于不同模塊之間的組合銜接的比較流暢。而靜態工作模型，各模塊之間的相對穩定性還是有待提高的。[16]

根據服務組合的特點，基于工作流的服務組合可以分為三類，包括預定義，模板和按構建的組合。

⑴預定義的服務組合，即對相關的組合進行事先的定義，按照預定義的結果，將其帶入到相適應的工作流服務組合中去。這樣的缺點就是服務是靜態的，是事先將其寫死的。

⑵模板式的服務組合，即在相關服務開始之前找到相適應的模板，然后進行然后嵌套，此種方法的優點是可以簡便操作的方法，節約時間和效率，是資源的得到最大程度的利用，而且使得能夠快速解決一些棘手的問題，缺點是：能夠解決的模型相對而言比較的簡單，難以有深刻的方讓其來解決，而且其結果是靜態的，無法根據其動態的變化而產生相應的變化。[17]

⑶按構建的服務組合：按照服務的需求量，對web服務組合產生一定的定制的效應，可以根據web服務組合的工作量，對web服務產生一些空間大小的演繹。這種方法的優點被無限的利用，它適合現在的這種多元的的空間的利用，而且能夠有一定的自反性的特點。

3 web服務技術在大數據中的應用

大數據的飛速發展，使得web服務在其中應用更加的廣闊，大數據的存儲和抓取都需要用到web服務，其所需要的是web服務組合，需要運用到基于語義的web服務組合，以及基于動態工作流的web服務組合，兩者的混合運用能夠使得web服務技術在大數據的挖掘和存儲，運用的更加深透，特別是在代購網站的興起，對淘寶、亞馬遜等網站的數據的抓取和存儲，進行需要相應的web服務技術，而上述的web技術就是我們所需要的，通過相應的算法進行大數據的抓取和存儲。

4 服務組合演化

Web服務組合上面所介紹的只是一些簡單的web服務組合，除此之外產生了許多的web服務組合的演化。比如：QoS全局感知的Web服務組合方法、提出基于SLM的抽象服務節點自動合成方法，基于Petri網的服務組合模型驗證方法；這些都是web服務組合的升級版，這些升級版能夠使用一些能夠使得運用的更加的方便，圍繞服務組合建立階段的主要問題重點研究滿足語義要求及QoS約束的Web服務組合及抽象服務節點自動合成機制，并關注組合模型的正確性驗證問題。[18]因此web服務組合在未來還有很多的提升空間。

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[4]胡文江，姜郁峰，高永兵.數據庫遺留系統向Web Services的半自動遷移[J].計算機技術與發展.2014.1：109-112.

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