基于分布式适配的服务协作关键技术研究

面向服务的计算（Service Oriented Computing，SOC）与面向服务的体系结构（Service Oriented Architecture，SOA）是分布式系统和软件集成技术领域中的一种新型的计算范型和体系结构。Web服务作为一种自治、开放以及平台无关的网络化构件，可使分布式应用具有更好的可重用性、灵活性和可扩展性，为Internet开放网络环境下的资源共享与业务集成提供了新的解决方案。然而由于Web服务的分布性以及异构、动态和不断演化的特点，使得服务之间的协作变得非常复杂，如何保证服务之间协作的正确性和可靠性便成为应用SOA架构的关键问题。适配技术为解决这一问题提供了可行的解决方案，服务适配使得原本无法正确交互的服务在服务适配器的介入下正确地完成协同工作，从而提高了服务组件的可重用性，实现了复杂系统的高效开发，保证了协作系统的可扩展性和健壮性。因此，服务适配机制的研究对面向服务计算技术的发展以及面向服务架构的成功应用与实施有着重要的意义。 本文在分析服务适配相关工作的基础之上，重点围绕服务协作中的分布式适配结构、适配器流程的自动生成方法，以及适配器的动态演化机制等几个方面的理论基础和关键技术展开研究工作，并建立了支持分布式适配的服务协作支撑框架和原型系统，对上述方法进行验证。本文主要的研究内容和贡献如下： 首先，本文提出了一种自顶向下地实现服务协作中分布式适配的方法。以全局服务协作流程为出发点，基于角色进行投影得到各个参与者对应的抽象服务接口，并以此为依据，为服务组件生成独立的适配器，实现分布式的服务适配结构，从而更加满足开放网络环境对于高效、灵活的服务协作机制的需求。本文深入探究了分布式适配模型的构造方法，定义了模型中各个层次的组成元素，重点给出了失败等价（Failure Equivalent）行为语义保持的投影规则，以保证全局协作流程与生成的抽象服务接口的等价性。 其次，围绕适配器流程的自动生成方法展开研究，现有方法对适配器流程的正确性进行分析时，只能给出确定的“是”或者“否”的结果，而并没有更深入地分析服务行为中无法适配的程度，从而无法对服务交互中的内在关系进行更深入的揭示。本文引入了可适配度的概念，以此来分析服务组件与协作需求的差异性，并给出了基于交互路径的方法来计算无法适配的节点及对应的模式。这样一方面可以依据可适配度来选择合适的服务进行协作，从而降低服务协作应用的开发成本，另一方面，开发人员还可以利用无法适配的相关信息，对服务实现进行有效地修改，这对于服务流程的管理和改进等方面都有着重要的作用。此外，与现有适配器自动生成方法相比，本文所给出的整体构造，一次性检查的方法，有效地降低了自动构造算法的复杂度。 再次，在面向服务的计算与面向服务的软件架构中，服务组件具有动态和不断演化的特性，现有的适配机制只是静态地分析了适配器的结构和相关属性，但是缺乏对适配器响应动态变化的可适应能力的研究。本文研究了适配器流程定义的自动更新以及适配器实例的动态调整方法，从而使适配器具有可重配置以及动态调整的能力，保证了基于适配的服务协作系统的灵活性和动态可适应性。 最后，在上述研究的基础之上，设计与实现了一个原型系统，包含了流程建模，协作管理以及协作运行三大模块，用于实现服务协作中的分布式适配方法。同时，针对每个核心组件，介绍了其功能模块的设计与实现，并基于实例说明了适配器的应用开发过程。