基于有狀態Web服務的體檢人數控制中間件研究與實現

鐘鋒

摘 要： WSRF和WSN的Web服務規范，給解決有狀態的Web服務問題提供了新的方法。介紹了體檢人數控制中間件的背景及需求，然后基于有狀態的Web服務設計了體檢人數控制中間件SOA框架，并對其有狀態的資源封裝方法和狀態資源改變時的消息通知機制等關鍵技術進行詳細的闡述，最后通過Globus Toolkit 4.0實現了中間件，在體檢預約平臺上取得了良好的應用效果。

關鍵詞： Web服務資源框架； Web服務通知； 體檢； 中間件

中圖分類號：TP399 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2017）04-25-04

Abstract： The framework of WSRF（Web Services Resource Framework）and WSN（Web Services Notification）provides the Web service with the stateful resource. In this paper， the physical examination control middleware is presented and the stateful Web service is introduced to the middleware framework. The stateful resource encapsulation method and the notification mechanism are subscribed. The middleware is implemented by GT4 （Globus Toolkit 4.0）， and the application in the physical examination system shows that the middleware is applicable.

Key words： WSRF； Web Services Notification； physical examination； middlewar

0 引言

基于HTTP的傳統Web服務是不包含服務本身的狀態信息。Web服務的客戶端根據WSDL描述，一次性調用Web服務讓其執行并得到返回結果，完成Web服務執行的過程。但在實際的業務流程中，例如體檢預約平臺中的人數控制服務，都是需要有狀態信息的Web服務。業務上對有狀態服務的需求，對傳統Web程序的復雜性和穩定性都提出的挑戰。網格和Web服務的結合，WSRF和WSN的Web服務規范，給解決有狀態的Web服務的問題提供了新方法。

本文主要介紹體檢人數控制中間件的背景和需求；介紹基于有狀態資源服務的中間件框架；給出中間件框架中有狀態資源封裝和消息通知機制的實現；闡述了利用GT4對系統關鍵部分的實現；最后總結并作出展望。

1 體檢人數控制中間件

體檢預約平臺主要為各大體檢中心提供平臺入駐、線上預約和個性化體檢功能，幫助體檢中心從傳統的體檢走向互聯網體檢。

體檢預約平臺為體檢中心實現一個非常重要的功能就是人數控制。傳統的體檢中心都是體檢人到現場才會登記體檢，無法預測和控制今天會來多少客戶體檢，很容易造成體檢中心資源浪費或超負荷運轉。通過體檢平臺預約則可以讓體檢中心自己實現名額的限制，名額用完了用戶便無法進行在線下單預約體檢，有效提高了體檢中心資源的利用率。此外，體檢預約平臺還會為第三方健康管理中心提供體檢中心剩余名額信息，有效拓展了傳統體檢中心檢前運營的能力。

體檢預約平臺基于SOA架構，主要通過Web Service實現，而體檢人數控制中間件是體檢預約平臺對體檢中心人數控制的一個核心中間件。要求其既能夠很好的控制體檢中心的體檢名額，又能夠同步為第三方健康管理中心提供名額信息。

2 體檢人數控制中間件架構

基于體檢預約平臺現有體系架構和對人數控制中間件的需求，我們設計了基于SOA的有狀態的Web服務框架。主要有三層構成：最底層的體檢中心名額資源層、中間狀態服務管理層和頂層的人數控制門戶API及短信訂閱功能。

2.1 有狀態資源層

傳統的Web服務是無狀態信息的。在有狀態服務的管理中，我們將“狀態”本身也看成是實體，也就是資源的一種，而Web服務則可以對應多種狀態的資源。當每次調用Web服務的時候，就可以找到特定狀態的資源，從而對其保存的狀態信息進行操作。資源可以有不同的狀態信息，而一個Web服務可以對應多個資源。把狀態作為有狀態資源來建模并且通過一個隱含的資源模式使Web服務之間的關系規范化。

2.2 服務管理層

服務管理層有三部分構成：Web服務資源框架（WS-ResourceFramework，WSRF）、Web服務消息通知（WS-Notification，WSN）和Web服務分布式管理（WS-DistributedManagement ）[1]。

WSRF定義了使用Web服務來訪問有狀態資源的一系列規范。它包括：Web服務資源特性（WS-ResourceProperties）、Web服務資源生命周期（WS-ResourceLifetime）、Web服務基本故障（WS-

BaseFaults）和Web服務服務組（WS-ServiceGroup）規范。這些新規范的目的是雖然Web服務實現在它們交互的過程中并不維護狀態信息，但是它們的交互必須經常性地為狀態操作考慮。也就是說，數據的值通過Web服務交互得以持久化，并且作為Web服務交互的結果而保存[3]。

WSN制定了在Web服務環境中創建事件驅動系統的標準流程。它包括了：Web服務基本通知（WS-BaseNotification），解決了有狀態資源服務通知的基本功能，可以實現通知和訂閱且講他們融合到了一起；Web服務通知主題（WS-Topics），規范了用戶訂閱通知的主題的定義；Web服務經紀人通知（WS-BrokeredNotification），可以實現對不能管理訂閱的實體通過一個單獨的NotificationBroker來發布這些消息。

WSDM實現了定義了如何表示和訪問作為 Web 服務的資源的可管理性接口，讓Web 服務作為平臺來提供基本的分布式運算功能性、互操作性，松耦合以及獨立實現能力[2]。

2.3 人數控制API和短信訂閱

人數控制中間件最上層提供2種服務，一種是短信訂閱，通過短信訂閱的方式，平臺可以通過中間件實時向用戶推送體檢中心剩余名額信息；第二種是通過程序API，也是通過訂閱的方式，讓第三方平臺程序能夠隨時掌握訂閱的體檢中心剩余名額信息。

3 有狀態的資源服務關鍵技術

3.1 有狀態的人數控制資源封裝

在人數控制中間件中，有狀態的體檢資源包括體檢中心id、體檢中心名稱、項目類別、項目名稱、項目介紹、項目價格、剩余名額等資源屬性。這些屬性訂單值定義了資源的狀態，更改了屬性的值變更改了資源狀態，通過這些屬性來反應出當前某體檢中心某項目剩余名額的資源狀態。

在系統中，我們可以把有狀態的資源表示成一個由其屬性構成的XML文檔，該文檔稱為資源屬性文檔，體檢中心項目剩余名額的資源文檔如圖2所示。有狀態的資源在WSRF機制中通過WS-Addressing來實現。WS-Addressing提供了一種方式來指定資源位置的信息，而不只是一個統一的資源標識符。WS-Addressing引入了端點引用（EndpoingReference）的概念，端點引用包含了地址組件和引用屬性組件兩個部分，地址組件說明了Web服務的位置，而引用屬性組件則包含了有狀態的資源標識符。包含了有狀態的資源標識符的端點引用是有資格的端點引用。

在系統中，我們通過工廠模式來實現有創建的資源。當客戶端想要創建有狀態的資源時，通過工廠服務（Factory Service）來創建有狀態的資源。資源在創建的時候，會產生各自單獨的標識符，并通過工廠服務返回包含了資源標識符的端點引用。

當客服端要訪問某個有狀態的資源實例的時候，他所發送的資源請求在SOAP的信息投中必須必須包含這個有裝改的資源標識符。被訪問的Web服務從SOAP中解析有狀態的資源標識符，通過標志符號來找到狀態，實現對有狀態資源的訪問。

對有狀態資源生命周期的管理，可以通過立刻銷毀和預定銷毀兩種方式。

3.2 通知機制的實現

通過WSRF機制來實現前端對有狀態資源的訪問并修改其屬性，通過WSN機制來實現讓客戶端隨時收到有狀態資源屬性狀態改變的通知[4]。

在通知機制的選擇上，本系統采用了發布/訂閱消息交換模式。發布/訂閱模式是在松耦合系統中采用一種消息通信方法。在該模式中，生產者實體負責發布信息給消費者實體，消費者實體對于這些信息指定自己的訂閱。當生產者實體發生該主題的任何變化、事件和情況時，消費者實體都希望能夠得到通知。發布/訂閱模式為服務生產者和消費者之間建立了惟一的關聯關系，他們之間的消息交換是以動態通知的形式完成的。

對于本系統，首先用戶將通過主題來訂閱其感興趣的資源，并將訂閱的信息發送給消息生產者，消息生產者在收到消息后會根據主題來解析訂閱信息，并修改有狀態資源的訂閱屬性，會返回一個信息說明是否訂閱成功。消息生產者是維護有狀態資源的狀態服務，當資源的屬性更新時，消息生產者根據訂閱信息將時間通知給訂閱者。為了使用戶能夠更改和刪除訂閱信息，訂閱信息的處理還包括了訂閱信息的更改和退訂功能。更改和退訂的功能同樣也是通過生產者概念有狀態資源的訂閱屬性來實現完成。

4 中間件關鍵部分實現

4.1 GT4環境準備

本系統采用J2EE開發環境。使用Globus Toolkit（GT） WS Core開發Web服務。Globus是工程計算領域廣泛接受的網格技術解決方案。支持網格和網格應用的軟件庫。該工具包解決了安全、信息發現、資源管理、數據管理、通信、錯誤監測以及可移植等問題[5]。

Globus Toolkit是一個兼容WSRF的軟件組件集，開發人員可以利用它們來構建分布式系統。GT4提供了OGSA所需要的很多服務。由于Globus Alliance在網格和分布式領域方而有豐富經驗，所以這個工具包被廣泛使用。Globus Toolkit 4.0對一組Web服務進行打包，這些服務提供了一個面向服務的基礎設施。GT4最大的改進在于對WSRF和WSN規范的實現，從而可以對建立有狀態資源訪問的Web服務時，以通用的標準來實現。

4.2 關鍵功能實現

在有狀態資源服務的實現中，資源的創建和獲取是通過Resource Home來實現。資源由Resource Home負責管理。服務通過Resource Home創建資源實例。資源創建后，會返回資源的標識；客戶端對某個特定的資源進行操作也是通過Resource Home來獲取的。

通過Resource Home創建資源方法的實現如下：

5 總結與展望

Web服務是構建面向服務體系結構的最佳實踐，然而Web服務也有其自身存在的缺點。WSRF通過引入有狀態資源來解決Web服務不能在多次調用之間維護狀態的問題；WSN規范則制定了Web服務環境中創建通知服務的流程。本文在體檢預約平臺人數控制中間件的設計與開發中，對人數控制的Web服務采用了WSRF來實現狀態資源的封裝和WSN的消息通知和訂閱機制，有效的解決了Web服務人數資源狀態的問題，并在實際應用中取得了良好的效果。

參考文獻（References）：

[1] 賈雄.數值天氣預報云計算環境關鍵技術研究與實現[D].國防科學技術大學，2011.

[2] 劉海，張衛民，張矚喜，賈雄，廖蔚.滿足原子事務與 QoS端對端約束的服務優化選擇方法[J].通信學 報，2011.

[3] WSRF[EB/OL].http：//www.cs.virginia.edu/～gsw2c/wsrf.net.html

[4] 張連榮.有狀態通知服務在民航綜合信息平臺的設計與實現[D].南京航空航天大學碩士學位論文，2008.

[5] GSBT. Globus Service Build Tools [EB/OL] http：//gsbt.sourceforge.net/content/view/14/31/