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基于移动Agent和主动网络的服务组合与定制

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第32卷 第17期 VoL32 ・计算机工程 2006年9月 September 2006 Na 17 Computer Engineering 网绰}与通信・ 文章编号:1llll0__-3428(2llll6)17—_0153__一l3 文献标识码:A 中圈分类号:TP393 基于移动Agent和主动网络的服务组合与定制 徐其兴 。,余镇危 (1.中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院,北京100083;2郯州经济管理干部学院,郑州451191) 摘要:在面向服务的架构中,为了实现根据用户需求,利用已有的服务构件组装新的服务,提出了基于主动网络和移动代理技术的服务 定制模型,该模型将定制服务所需的基本服务封装成主动服务包(称为Service Agent,SA),通过SA的不同组合生成用户所需要的服务, 并对服务定制过程中涉及的服务捕述、服务发布、服务发现与选择、服务组合与定制等关键技术进行了研究,解决了传统网络不能实现服 务定制的问题。 关健词:服务组合;主动}=《J{络;移动agent;原子服务;复合服务 Service Composition and Customization Based on Mobile Agent and Active Network XU Qixing '..YU Zhenwei (1.School ofMechelectronics and Information Engineering,China University ofMining and I1echn0l(】gy(BeUjng) Beijing 100083; 2.Zhengzhou Economic Management Institute,Zhengzhou 45 1 1 9 1) l Abstract]ln service—oriented architecture,in order to composite a new service on—demand by existing service components.this paper puts forward service customization framework based on mobile agent and active network,the core of the approach is encapsulating elementary service into active packet(called Service Agent,SA)using mobile agent,and composing the service of user required by the different SA combining.Then it researches on key technologies such as service description,service publishing,service discovery and service composition,it can realize service customizing which traditional network can't. 1 Key words】Service composition;Active network;Mobile agent;Atomic service;Complex service Web服务作为一种基于开放标准的新型分布式应用构 件,一方面为构造松耦合应用提供了支持,另一方面在满足 用户需求时只需组合服务而不必重写代码。Web服务的出现 为实现用户业务端编程提供了更便利的条件,已成为学术界 可以{艮好地提供灵活定制服务的半台,而应用层主动网络是 在现有网络基础之上构造的位于应用层的虚拟主动网络,它 不需要整个网络范围内的网络组件的支持,易于部署和应用。 利用移动代理实现主动数据包(原子服务)的封装和运行, 不仅可以充分利用移动代理的自主性和可移动性,而且提供 了更好的服务定制能力。 和工业界研究和开发的热点。目前,Web服务研究仍然有许 多关键问题尚待解决,如何提高服务的可定制性,使不同类 型的用户能够根据自身的要求裁剪服务和定制新的服务;如 何屏蔽底层通信基础设施的多样性,提供一个统一、开放、 可扩展、安全稳定和高性能的服务平台,以支持快速灵活地 开发、集成、定制和部署网络应用等,都是Web服务研究面 临的问题。 2服务定制的体系结构 图l描述了服务定制的基本架构,该架构由4个参与者、 4种代理和7种基本操作构成。4个参与者分别是服务提供者 (Provider)、服务请求者(Client)、服务代理注册库(SA库)和主 动节点(Active Node)。4种代理是注册Agent(Registry Agent, 1基本思想 复合Web服务是Web服务应用的主流形式…,一个复合 RA)、代理Agent(Broker Agent,BA)、执行Agent(Execution Agent,EA)和服务Agent(Service Agent,SA)。7种基本操作是 发布(Publish)、请求(Request)、发现(Discover)、选择(Select)、 Web服务可以看作由原子Web服务按照业务逻辑组成的工作 流。但在具体实现上,需要解决原子服务的封装和发布、执 行平台两个关键问题。为解决第1个问题,引入移动Agent 和主动网络技术,提出基于主动网络利用移动Agent封装原 子服务(Service Execution Code),形成具有不同功能单元的 主动服务包(称为Service Agent,SA)。SA是服务属性描述 绑定(Bind)、迁移(Migrate)和提交(Result)。 服务提供者将其开发的服务通过RA寻找距其最近SA 库,并在其上注册入库;当BA接收到某一用户服务请求时, 它首先判断用户请求是否可以通过原子服务满足,若不能满 足,用户服务请求被BA依据任务本体(Task Ontology)分 基金项目:教育部博士点基金资助项目(20030290003) 和服务接口的封装体,具有相对的功能和可供交互的接 口,若干个SA可以组合成功能强大的网络服务。 为解决第2个问题,引入应用层主动网络(P2P)技术,克 服传统UDDI技术中原子服务集中注册、集中存放带来的不 足。_丰动网络的主要技术优势在于它中间节点的计算能力, 作者简介:徐其兴(1965一),男,博士生、副教授,主研方向:网络 体系结构,主动网络;余镇危,教授、博导 收嵇日期:2005-12-02 E-mail:Xuqix@sina.corn l53— 维普资讯 http://www.cqvip.com

解为若干原子任务(每个原子任务可通过一个原子服务实 现),然后BA在SA库中匹配寻找满足每个原子任务要求的 服务代理,一般通过匹配能满足每个原子任务要求的SA不 止一个,这时通过Select操作选取最优的一组服务(SA); 当满足所有原子任务的SA被挑选出来后,EA迁移到相应的 主动节点并调用已选出的SA,根据规约绑定SA,完成服务 的组合与定制,最后将定制的服务提交给服务请求籽。 Select 图1服务定制体系结构 这里的SA库是部署在应用层主动网络的主动 点上, 使得主动节点在完成节点处理能力的同时,成为P2P网络中 的一个服务描述的注册库。借助于P2P网络的自组织能力, 将分布在各地的服务描述信息库汇集在一起,形成丰富的、 可用性强的Web服务候选集。 3服务定制的关键技术 一系列相互关联的Web服务组合技术构成了面向服务的 架构(SOA),在SOA『{lI怎样描述和发布服务,怎样查找和 选择用户需要的服务,并且把多个服务动态组合以完成特定 的功能,这些问题成为制约服务定制的关键技术。 3.1服务描述 在面向服务的方法中,将服务区分为两个抽象的级别: 原子服务(As)和复合服务(cs)。原子服务作为提供服务的幕 本单位,拥有单一的功能,通常由服务商或用户开发提供。 复合服务由多个已存在的原子服务通过协议被聚合在一起, 作为一个新的服务提供给用户。假设一个复合服务(cs)是卜h n个原子服务聚合提供的,则CS形式化表述如下: CS={ASI,AS2,…,AS } U AS =CS 本文提出利用移动Agent封装原子服务,形成具有不同 功能单元的服务代理SA。SA是服务商或用户开发的具有接 口和行为的实体,要通过不同SA的协同机制实现服务定制, 就要求对SA进行标准化,以满足SA开发者和使用者的需求。 SA形式化表述如下: SA={K ,S,I} K ={kI ,k2 ,…,k } s=l , , 。 , 。“} 其中,K 关键字列表,k. 为关键字;S为服务能力;I为 接口; 。, , P0 , 分别是WSMO规范中描述服务 能力的Pre—conditions,Assumptions,Post—conditions,Effects。 3.2服务发现与选择 用户对服务的需求可由两部分组成:一部分是用户对需 求的纯文本描述,另一部分是按照WSMO中对Goal s的精确 描述。BA从文本描述中抽取出关键字列表,对用户需求R 的形式化表述如下: l5 一 R--{KR,G} KR={kI ,k2 ….…k R} G=I qbPOst,中 } 其中,K 关键字列表,k 为关键字;G用户需求的目标描 述,使用中 和中“ 分别表示目标服务执行的结果和影响。 服务发现与选择的}j标就是从sA库中找到与用户需求 R一致的SA,并将这样的SA列表反馈给服务请求者。一般 在一个服务发现系统L}I,分布在不同S ex库中原子服务数量 巨大,如果采用穷举法进行匹配比较,将耗费大量的时间。 这里捉出两阶段的服务发现与选择算法。 第1阶段 基于关键字的粗略匹配算法 使用类似文档检索中常用的关键字匹配技术,对描述SA 的K 和用户需求R的K 进行相似度计算,如果结果大于 某个规定的阈值,则将该SA加入第2阶段匹配算法的候选 服务予集,否则,将该SA丢弃。 算法如下: SubCandidates=0 //SubCandidates第二阶段匹配算法候选服务子集 For SA.∈Candidates //Candidates SA库候选服务集 1F similarity(K Kr)>threshold ,/如果相似度大f蚓值 Then SubCandidates.Add(SA.) ,/则将该SA.加入到候选子集 E11dif Return SubCandidates 第1阶段算法简单,计算 主要在相似度计算上。相似 度计算可以采用文档检索中成熟的算法,阈值可以根据系统 性能要求灵活选取,如果系统时间消耗超过预期指标,可以 加大闽值,缩小第2阶段算法的候选子集。 第2阶段基于用户需求目标G的服务匹配函数算法 }I标G使用Post—conditions和Effects描述用户需求,分 别从信息空间和现实世界的角度描述目标服务执行后的结果 和影响。 对应于每个用户需求G,总存在一个可选SA的集合: S(G)=f SAi IServiceMatch(SA ̄,G)>0} 其中,SA 是满足G的原子服务,ServiceMatch(SA,G)是服务 匹配函数。若ServiceMatch(SA ,情况G)≤0,表明SAi不满足 G;若ServiceMatch(SA ,G)>0,表明SA 满足G,其返回值是 服务的匹配度。若(V SA ,SA ∈s(G)),ServiceMatch(SAi,G)> ServiceMatch(SAj,G),则应当优先为G选择服务sA 。 算法如下: s(G)=口//满足用户需求服务集 For SA.∈SubCandidates 1F ServiceMatch(SA ,G)>0 //女Ⅱ果服务的匹配度大于0 Then S(G).Add(SA ) ,/则将该SA 加入到满足用户需求服务集 Endif Elldfor Return SfG1 //在满足用户需求服务集中选择服务匹配度最大者 维普资讯 http://www.cqvip.com

SCandidate:SA I For SA.∈S(G)//i=2TO n 机制,借鉴串行程序并行化的思想,使用PDG(Program Dependence Graph)图将复合Web服务划分为多个可并行执行 IF ServiceMatch(SA.,GJ>ServiceMatch(SCandidate,G) Then SCandidate=SA Endif Endfor 的子单元,通过分布并行方式完成Web服务的复合计算,改 进了复合Web服务的执行效率。Tapestry{51描述了在P2P覆 盖网络上实现新的分布式应用和服务的快速部署机制和算 法。MWSDI” 在UDDI规范的基础上引入P2P技术,在UDDI 服务器之问建立P2P网络,从而将多个服务注册中心连接起 来,共享服务描述信息。 Return SCandidate 3.3服务组合与定制 个复合服务呵以看作由多个原子服务按照业务逻辑组 成的工作流…,一般有两种模式实现这一过程:集中式和分 一5结束语 、 本文将移动Agent和主动网络技术引入Web服务组合与 布式。 定制的研究中,提出了基于主动网络和移动代理技术的服务 定制模型,并对服务组合过程中涉及的服务描述、服务发布、 服务发现与选择、服务组合与定制等关键技术进行了研究, 解决了传统网络不能实现服务定制的问题。目前我们已经基 于Linux系统,用Java语言实现了一个原型系统,模拟实验 集中式的服务组合由单一协调者完成,它接收客户请求, 根据规约执行数据转换并调用相应的原子服务,这将带来很 大的服务提供者与组合调度程序之间的通信量,对于复杂的 服务应用,容易形成性能瓶颈,可伸缩性和可靠性不佳。分 布式服务组合能大大降低信息交换的数量。本文利用移动 Agent迁移性和协同工作能力,提出在应用层主动网络节点 (P2P)上利用执行Agent迁移实现分布式服务组合与定制的机 制,如图1右下部分所示。主动节点(Active Node)为完成 服务组合与定制的执行Agent(EA)提供运行环境,EA顺序迁 表明提出的模型和算法是可行的,进一步的完善工作正在进 行之中。 参考文献 l岳 昆,王晓玲,周傲英.Web服务核心支撑技术:研究综述Ⅲ. 软件学报.2004.15(3):428—442. 2 Mcllraith S.Son T C.Adapting Golog for Composition of Semantic 移到相应的主动节点并调用为满足用户需求已选出的SA,根 据规约绑定该原子服务,完成服务的组合与定制。在这一过 程中,可以利用主动节点的计算能力,对某些SA包含的功 能代码进行适当的裁剪,实现服务客户化定制,即我们提出 的基于主动网络和移动代理技术的服务模型,不仅可以实现 原子服务的组合,而且可以根据用户对服务的不同需求,实 现服务定制。 Web Services[C].Proceedings of the 8 International Conference on Knowledge Representation and Reasoning.Toulouse,2002. 3 Maximilient E M.Singh M R A Framework and Ontology for Dynamic Web Services Selection[J].IEEE Internet Computing,2004, 8r51:84—93. 4相关工作 当前,对服务组合技术的研究非常活跃,产生了许多服 务组合方法和技术,如一系列开放的服务建模规范 (SOAEWSDL,UDDI.WSMO等);基于服务语义本体的Web 服务组合方法DAML—S。 4 Chafle G.Chandra S.Mann V Decentralized Orchestration of Composite Web Services[C].Proceedings of the 13 International ConfeFence on World Wide Web New York,USA,2004. 5 Zhao B Y.Ling Huang.Stribling J,et al,Tapestry:A Resilient Global—scale Overlay for Service Deployment[J].IEEE Journal on SelectedAreasCommunications,2004,22(11:4l-53. 6 Verma K,Sivashanmugam K.Sheth A,et a1.METEOR—S WSDI:A Scalable P2P Infrastructure of Registries for Semantic Publication and 文献【2】提出了一个基于Agent的Web服务组合框架,该 框架使用通用的程序和语义标签服务来指导组合,Agent Broker扮演了Web服务的入口,负责选取和调用服务。文 献I3】提出了基于移动Agent的Web服务发现与选择方法。文 Discovery of Web Services[J].Journal of Information Technology and Management,2005,6(1):1 7-39. 献…提出一种复合Web服务(使用BPEL描述)的分布式执行 (上接第104页) 时,才能获得比任一单传感器系统更高的分类性能,这里强 2周开利、康耀红.冲经网络模型及其MATLAB仿真程序设计【MJ. 北京:清华大学出版社,2005. 调了多传感器信息的有效利用,换句话说,当错误利用多传 感器信息时,可能得到比某一单传感器系统更差的性能。 3黄德双.神经网络模式识别系统理论【M】.北京:电子工业出版社, l996. 参考文献 1康耀红.数据融合理论与应用【M J.西安:西安电子科技大学出版 社,l997. 4姜 丹,钱玉美.信息理论与编码fM】.合肥:中国科学技术大学 出版社,1992. 155— 

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