分布式主动Web服务注册信息管理系统及其实现方法

摘要

本发明公开了一种分布式主动Web服务注册信息管理系统。该系统由多个主动Web服务注册信息管理器按照分布式结构组织而成，每个主动Web服务注册信息管理器具有本地服务库、用户信息库、邻居信息库和缓存服务信息库，各信息库通过本地服务监测模块、本地服务管理模块、缓存服务管理模块、用户管理模块以及服务同步模块、扩散查询模块、调度模块进行维护。本Web服务注册信息管理系统通过对服务的主动监测机制来保证其上注册的服务信息的有效性；通过分布式的互连结构，避免UDDI的集中服务管理模式下出现的单点失效问题，从而提高服务注册库的实际可用性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向Web服务的注册信息管理系统，尤其涉及一种具有分布式结构、采用主动监测机制的Web服务注册信息管理系统，也涉及到实现该Web服务注册信息管理系统的方法，属于计算机网络应用

技术领域。

背景技术

在电子商务领域，未来的技术发展趋势是从紧耦合的单一系统发展为松耦合的动态绑定组件系统，Web服务正是在这种趋势下出现的新的构造商务系统的技术手段。

一般认为，Web服务是独立的、模块化的应用程序，能够在网络上被描述、发布、查找和调用。目前，比较成熟的Web服务标准包括SOAP、WSDL和UDDI。其中SOAP(Simple Object Access Protocol)是在分散或分布式环境中交换信息的协议；WSDL(Web Services Description Language)描述Web服务的接口以及服务的功能；UDDI(Universal Description，Discovery and Integration)是Web服务的信息注册规范。

UDDI系列规范是目前广泛使用的Web服务资源注册规范，2004年10月发布的UDDI3.0.2承认全球统一的服务注册库不能有效地解决服务Web发布和发现的问题，提出了附属注册中心的概念，用于指代目前广泛存在的私有或半私有服务注册中心。但其附属注册中心是对UBR(UniversalBusiness Registry)信息的部分复制，而UBR仍然记录所有的公共信息，附属注册中心主要作为信息的本地缓存存在，其大集中的模式没有改变。另外，UDDI3.0.2的提出并没有改变UDDI作为被动服务信息注册系统的性质，UDDI服务器被动地接受服务提供者注册或更新服务请求，被动地接受服务请求者的服务查询请求。而Su Myeon Kim等人的统计研究表明，服务提供者在发布服务后极少有提供者能及时更新UDDI上注册的服务信息，进而导致服务请求者从UDDI获取的信息是过时的、无效的信息，因此提高UDDI中信息的有效性，以及UDDI结构的合理性是服务资源注册的重要发展方向。

MSWDI(METEOR-S Web Service Discovery Infrastructure)是美国佐治亚大学提出的分布式UDDI。它是一个可扩展的，在多个注册库间执行联合Web服务发布及发现的框架，主要考虑语义Web服务的发布、发现。提出了注册库Ontology来维护各注册库间的关系，由于Ontology的维护是另外的一套语义维护体系，增加了系统实现和使用的复杂度。另外，该研究也不解决UDDI中服务信息有效性的问题。

荷兰的Mike P.Papazogloul等人试图将Web服务与P2P网络融合在一起，提出了结合P2P网络的服务注册系统，主要考虑在某服务领域内部将服务注册于统一的注册库中，然后各服务加入自己感兴趣的联盟，每个联盟内部是P2P的结构。其服务信息仍主要发布在统一的注册库中，无法有效解决单点失效问题。该研究也不解决UDDI中信息有效性问题。

UDDIe是英国Cardiff大学提出的针对UDDI的扩展，主要提出了服务的租赁时间和属性包概念。其中服务租赁时间允许服务定义其租赁UDDI空间的时间，在服务租赁时间内，UDDI确信服务的信息是实时有效的，过了租赁时间或没有定义租赁时间，则UDDI不提供信息有效性保障。但其有效性保障主要是依靠UDDI与服务提供者之间的信任关系建立，并没有提供相应的监测机制来确认服务信息的实际有效性。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种新型的分布式主动Web服务注册信息管理系统。该Web服务注册信息管理系统通过对服务的主动监测机制来保证其上注册的服务信息的有效性；通过分布式的互连结构，避免UDDI的集中服务管理模式下出现的单点失效问题，从而提高服务注册库的实际可用性。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种分布式主动Web服务注册信息管理系统，其特征在于：

所述Web服务注册信息管理系统采用分布式结构，分为三层，其顶层为根注册中心，用于管理维护注册于其上的各主动Web服务注册信息管理服务；中间层为主动Web服务信息管理器层，包含多个主动Web信息管理器，所述各主动Web服务注册信息管理器按照全球行业分类标准分类建立，每个主动Web服务注册信息管理器作为Web服务注册于所述根注册中心中；底层为服务层，每个业务服务分别注册于其中的一个主动Web服务注册信息管理器上，所述主动Web服务注册信息管理器负责管理、维护注册于其上的服务信息。

其中，

每个所述主动Web服务注册信息管理器具有本地服务信息库，用户信息库，邻居信息库和缓存服务信息库，所述各信息库通过本地服务监测模块、本地服务管理模块、缓存服务管理模块、用户管理模块以及服务同步模块、扩散查询模块、调度模块进行维护，

所述本地服务管理模块分别连接所述本地服务监测模块和所述本地服务库，所述调度模块分别连接所述本地服务管理模块、所述缓存服务管理模块、所述扩散查询模块和所述用户管理模块，所述缓存服务管理模块连接所述缓存服务库和所述服务同步模块，所述本地服务监测模块也与所述服务同步模块相连接，所述服务同步模块连接所述邻居表，用户管理模块连接所述用户信息库。

所述邻居信息库中记录已与本主动Web服务注册信息管理器建立邻居关系的主动Web服务注册信息管理器的基本信息。

所述缓存服务信息库中记录为请求者缓存的服务信息。

一种分布式主动Web服务注册信息管理系统实现主动监测机制的方法，其特征在于：

所述主动Web服务注册信息管理器由定时触发事件触发，进入监测状态；

首先所述主动Web服务注册信息管理器向服务提供者发送消息，该消息中包含目前主动Web服务注册信息管理器中注册的服务名称、键值以及当前服务版本号；

所述服务提供者按照服务名称、键值以及版本号与自身服务的基本信息进行匹配，若完全一致，则返回一致消息；若不完全一致，则返回新的服务信息，通过所述主动Web服务注册信息管理器的信息更新算法完成服务信息更新；

所述主动Web服务注册信息管理器若收到一致消息，则结束监测线程；若收到不一致消息，则执行更新服务算法；若在规定时间内，未收到返回消息，则说明当前服务无效，主动Web服务注册信息管理器进入更新状态，将该服务更新为无效服务。

当前服务无效时，继续进行预定次数的监测，若在多次监测中都无法获得服务信息，则将该服务彻底删除；若其中某一次监测得到了正确返回结果，则根据返回结果更新服务信息，并将该服务状态恢复为有效状态。

一种在分布式主动Web服务注册信息管理系统中建立新的邻居关系的方法，其特征在于：

当新的主动Web服务注册信息管理器加入时，首先将自身基本信息注册到根注册中心；然后在根注册中心查找与其属于同一行业的其他主动Web服务注册信息管理器；根据查找结果，与全部或部分同行业其他主动Web服务注册信息管理器分别建立连接，请求与其建立邻居关系；如果被请求方同意，则双方均在自己的邻居表中记录对方信息，邻居关系建立。

一种在分布式主动Web服务注册信息管理系统中维护邻居关系的方法，其特征在于：

所述根注册中心主动监测分布式主动Web服务注册信息管理系统服务的状态，发现其信息变化时，将该Web服务注册信息管理器的信息广播至同行业的其他Web服务注册信息管理器，以更新邻居表。

一种在分布式主动Web服务注册信息管理系统中实现服务信息查找的方法，其特征在于：

服务请求者首先在连接到的Web服务注册信息管理器缓存中查找服务信息，如果缓存中有所需服务信息，则将结果返回，查找过程结束；如果本地无缓存，则Web服务注册信息管理器在本地查询服务，同时将查询请求信息广播给邻居Web服务注册信息管理器，并等待本地和邻居的查询结果返回；将返回的结果信息加入缓存中，最后将结果信息按请求者要求返回。

一种在分布式主动Web服务注册信息管理系统中实现服务信息同步更新的方法，其特征在于：

某个Web服务注册信息管理器中的服务信息出现更新时，首先向其邻居Web服务注册信息管理器发出查询缓存信息，所述邻居Web服务注册信息管理器查询本地的缓存信息；如果本地无该服务缓存，则丢弃该查询信息，如果本地有关于该服务信息的缓存，则更新该服务信息。

本发明所述的分布式主动Web服务注册信息管理系统及其实现方法具有如下的优点：

1.针对各行业的主动Web服务注册信息管理器均通过邻居表与其他主动Web服务注册信息管理器建立联系，只有新的主动Web服务注册信息管理器进入时才通过根注册中心，因此根注册中心的单点失效问题被大幅度弱化；

2.根注册中心仅管理各行业的Web服务注册信息管理服务，不管理具体业务Web服务，使得其管理负担大幅下降，提高了根注册中心的实用性；

3.各行业的主动Web服务注册信息管理器的建立及连接方式，为目前广泛存在的私有或半私有UDDI的互连提供了基础，使得各服务孤岛可以方便的连接在一起；

4.主动监测机制使得从主动Web服务注册信息管理系统中查询到的服务信息的实时有效性大幅提高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1为具有分布式结构的分布式主动Web服务注册信息管理系统的示意图。

图2为组成上述分布式主动Web服务注册信息管理系统的单个主动Web服务注册信息管理器的内部结构示意图。

图3为Web服务注册信息管理系统实现主动检测机制时的状态示意图。

图4显示了主动Web服务注册信息管理器监测单个服务时的交互协议。

图5为在分布式主动Web服务注册信息管理系统中，新的主动Web服务注册信息管理器加入的交互过程示意图。

图6为在分布式主动Web服务注册信息管理系统中，某个主动Web服务注册信息管理器在退出时，将其服务信息委托给其他Web服务注册信息管理器时的交互过程示意图。

图7为在分布式主动Web服务注册信息管理系统中，服务查找请求交互过程的示意图。

图8为在分布式主动Web服务注册信息管理系统中，服务信息扩散同步机制的示意图。

图9为在分布式主动Web服务注册信息管理系统中，Web服务注册信息管理器实现主动监测时的状态示意图。

具体实施方式

本发明所提供的分布式主动Web服务注册信息管理系统本身是分布式结构，包含多个主动Web服务注册信息管理器，其分布式结构如图1所示，其中的每个主动Web服务注册信息管理器的结构如图2所示。

图1为本发明所述的分布式主动Web服务注册信息管理系统的整体结构示意图。该分布式系统的结构分为三层，顶层为根注册中心，它负责维护、管理注册于其上的各主动Web服务注册信息管理器的信息，但不接受业务服务的注册与查找，以减轻根注册中心的负担；中间层为主动Web服务注册信息管理器层，各主动Web服务注册信息管理器按照GICS(全球行业分类标准)分类建立，一个主动Web服务注册信息管理器中可以注册一类或几类行业服务。每个主动Web服务注册信息管理器作为Web服务注册于根注册中心中；底层为服务层，每个业务服务注册于某主动Web服务注册信息管理器上，主动Web服务注册信息管理器负责管理、维护注册于其上的服务信息。为了提高服务查询效率，每个主动Web服务注册信息管理器中建立服务信息缓存空间，以记录请求者查询过的服务信息。由于缓存空间有限，长期没有被查询的信息会被新的缓存信息替代。

如图2所示，上述分布式主动Web服务注册信息管理系统中的单个主动Web服务注册信息管理器包括本地服务监测模块、本地服务管理模块、缓存服务管理模块、用户管理模块以及服务同步模块、扩散查询模块、调度模块。此外，还包括用户信息库、本地服务库、邻居信息库和缓存服务库。另外，服务同步模块连接有邻居表，用户管理模块连接用户信息库。每个主动Web服务注册信息管理器对外提供四个接口，包括本地服务监测接口、服务同步接口、扩散查询接口以及用户请求处理接口。其中本地服务监测接口用于向相关服务提供者发送定时主动监测请求，并接收返回信息；服务同步接口用于在本地服务信息发生变化时，向邻居主动Web服务信息管理器广播更新的服务信息，若邻居缓存了该服务信息，则进行相应的更新；服务扩散查询接口用于将本地的服务查询请求扩散至邻居，以在更大范围内寻找合适的服务；用户请求处理接口与原有UDDI对外提供的接口类似，负责从用户接收用户信息管理请求、服务查询请求以及服务注册、更新请求等等。在Web服务注册信息管理器内部，本地服务管理模块分别连接本地服务监测模块和本地服务库，调度模块作为本Web服务注册信息管理器的管理中心，分别连接本地服务管理模块、缓存服务管理模块、扩散查询模块和用户管理模块，而缓存服务管理模块则连接缓存服务库和服务同步模块，此外，本地服务监测模块也与服务同步模块相连接。

在上述的主动Web服务注册信息管理器中，保存的信息主要包括本地服务库、用户信息库、邻居信息库以及缓存服务信息库四部分。本地服务库和用户信息库与UDDI的实现相同，本发明主要扩充和实现邻居信息库以及缓存服务信息库两部分。邻居信息库主要记录已与本Web服务注册信息管理器建立邻居关系的Web服务注册信息管理器的基本信息，包括其名称、存取点、注册行业等等；缓存服务信息库中记录了为请求者缓存的服务信息，主要记录服务名称、服务信息来源Web服务注册信息管理器、服务类别、服务存取点等等。此外，还包括7个功能模块来管理维护上述信息库中的信息，它们分别是：

√用户管理模块：管理属于本自治域的服务提供者及服务请求者信息，1)接受注册，2)进行身份认证及访问控制管理，3)将通过身分认证和访问控制的服务发布请求或查询请求递送给调度器，以对不同的请求，进行相应的处理；

√调度模块：1)负责根据用户的不同请求(注册/查询)调用不同的管理模块；2)服务查询时负责调度本地、缓存以及扩散更新模块以找到服务；

√本地服务管理模块：注册、查询、更新本地服务库，以维护本地服务信息的有效性；

√本地服务探测模块：负责根据本地服务库信息，联系相应服务提供者，检测服务的版本及有效性，负责定时更新变化了的服务信息，以避免服务发生变化导致的调用失败；

√缓存服务管理模块：负责管理、维护缓存服务库，1)记录扩散更新模块找回的其它自治域提供的服务；2)根据同步更新模块请求，查找缓存服务库，如果有待同步信息，则修改缓存中的服务；3)管理、维护缓存空间；

√服务同步模块：1)本地服务发生变化时，负责根据邻居表，将变化广播给邻居，以更新其它注册服务信息管理器上的相关缓存；2)接收其它注册服务信息管理器广播过来的更新请求，将请求交给缓存服务管理器，以更新缓存中的相应服务信息；3)负责将接收到的请求继续广播给其它邻居；

√扩散更新模块：服务请求者发起的查询请求由扩散查询模块向邻居广播请求，找相应的Web服务。

上面介绍了主动Web服务注册信息管理器的基本结构，下面具体介绍本分布式Web服务注册信息管理系统如何实现主动监测机制以及多个主动Web服务注册信息管理器如何连接组成分布式结构的具体方法。

众所周知，Web服务注册库能实用的一个重要前提就是其注册信息的实时有效性，即需要保证服务请求者在其上找到的服务是实时有效的。但实际的Web服务注册库中，由于很少有组织在发布服务信息后主动进行更新，导致服务注册库中信息多数变为垃圾信息，因此必须提供服务的主动监测机制，由服务注册库主动向服务提供者发起监测请求，监测服务的当前状态，以保证注册库中服务信息的有效性。本发明提出的主动监测机制为定时监测机制，即分布式主动Web服务注册信息管理系统定时向注册于其上的服务提供者发送监测请求。

主动Web服务注册信息管理器的状态图如图3所示，其中正常状态指主动Web服务注册信息管理器被动等待触发事件的状态；监测状态指主动Web服务注册信息管理器主动向服务提供者发起监测请求的状态；更新状态指主动Web服务注册信息管理器根据服务提供者的返回信息更新服务注册库的状态。处于正常状态的主动Web服务注册信息管理器由定时触发事件触发，进入监测状态，运行主动监测算法，如果监测服务没有更新，则主动Web服务注册信息管理器由监测状态回到正常状态，等待其他事件触发；如果需要更新，则通过更新信息触发进入更新状态，运行服务信息更新算法，更新结束后，主动Web服务注册信息管理器回到正常状态，等待其他事件触发。本主动Web服务注册信息管理系统是对目前UDDI规范的扩充，它仍然提供接口接受服务提供者对服务的更新请求，因此在正常状态下的主动Web服务注册信息管理器也接收服务提供者的更新请求，由更新请求触发进入更新状态，运行服务信息更新算法，更新结束返回正常状态。

图3显示了主动Web服务注册信息管理器监测单个服务时的交互协议。首先主动Web服务注册信息管理器向服务提供者发送“Monitor”消息，消息中包含目前主动Web服务注册信息管理器中注册的服务名称、键值以及当前服务版本号。服务提供者按照服务名称、键值以及版本号与自身服务的基本信息进行匹配，若完全一致，则返回在“nonUpdate”消息；若不完全一致，则将新的服务信息通过“save_Service”消息返回给主动Web服务注册信息管理器。该主动Web服务注册信息管理器若收到“nonUpdate”消息，则结束监测线程；若收到“save_service”消息，则执行更新服务算法；若在规定时间内，未收到返回消息，则说明服务当前无效，主动Web服务注册信息管理器进入更新状态，将该服务更新为(unavailible)无效服务。

由于无效服务可能是因为网络的异常或服务提供者服务器的短期失效引起的，也有可能是因为服务本身已经被取消引起的，因此不能简单的删除无效服务的注册信息。而是通过不同的服务监测策略来决定如何处理无效服务，例如我们可以设定策略为：若连续10次监测，都无法获得服务信息，则将该服务彻底删除等等；若某次监测得到了正确返回结果，则根据返回结果更新服务信息，并将该服务状态恢复为有效状态。服务请求者请求服务时，仅在状态为有效的服务中进行查询、选择。

以上是对本分布式Web服务注册信息管理系统实现主动监测机制的说明，下面将详细介绍分布式主动Web服务注册信息管理系统中的主动Web服务注册信息管理器的加入与退出机制，服务的注册、更新机制以及服务查找机制等。

1)新的主动Web服务注册信息管理器的加入

加入新的主动Web服务注册信息管理器的过程实际上也是建立新的邻居关系的过程。如图5所示，新的主动Web服务注册信息管理器加入时，首先需要将自身基本信息注册到根注册中心；然后在根注册中心查找与其属于同一行业的其他主动Web服务注册信息管理器；根据查找结果，与全部或部分同行业其他主动Web服务注册信息管理器分别建立连接，请求与其建立邻居关系；如果被请求方同意，则双方均在自己的邻居表中记录对方信息，邻居关系建立。邻居关系建立后，业务服务的发布和查找将仅在中间主动Web服务注册信息管理器层进行，而不涉及根注册中心。通过主动Web服务注册信息管理器之间邻居关系的建立，可大大降低根注册中心的负担，避免单点失效问题。

2)主动Web服务注册信息管理器的退出

主动Web服务注册信息管理器的退出包含两方面问题：1)是否向根注册中心发出退出请求；2)是否对注册于自身的服务进行相应处理。根据这两个问题的不同处理方法，可产生四种主动Web服务注册信息管理器的退出机制。第一种是放弃注册于自身的服务，直接关闭Web服务注册信息管理器，不通知根注册中心；第二种是简单放弃注册于自身的服务，并向根注册中心更新自身信息为无效；第三种将自身服务委托给邻居Web服务注册信息管理器，直接关闭主动Web服务注册信息管理器，不通知根注册中心；第四种是将自身服务委托给邻居主动Web服务注册信息管理器，并向根注册中心更新自身信息为无效。以上四种方法处理复杂度依次增加，第四种是处理复杂度最高，但最有利于根注册中心的管理以及服务提供者利益的一种处理方法。由于主动Web服务注册信息管理器的退出可能由不同原因引起，因此可能使用不同的退出方法。例如主动Web服务注册信息管理器使命结束，正常退出时，可能选择第四种方法；而由于网络的原因导致主动Web服务注册信息管理器无法与根注册中心和其他服务主动Web服务注册信息管理器建立连接时，则只能选择第一种处理方法。

如果主动Web服务注册信息管理器主动向根注册中心请求更新其信息为无效，则根注册中心直接删除该Web服务注册信息管理服务的信息，若主动Web服务注册信息管理器未通知根注册中心，而由根通过主动监测机制发现Web服务注册信息管理服务无法连接时，则根据根监测策略，先将其信息置为无效(unavailable)，而不能直接删除。

待退出的主动Web服务注册信息管理器若简单放弃注册于其上的服务信息，则不需做任何处理，关闭主动Web服务注册信息管理器即可。若主动Web服务注册信息管理器要将其服务信息委托(transfer)给其他主动Web服务注册信息管理器，则需要征得对方的同意，并要通知服务信息所属的服务提供者。其具体交互过程如图6所示。

3)邻居关系的维护

新的主动Web服务注册信息管理器加入时，通过加入协议建立了Web服务注册信息管理器间的邻居关系，而由于各Web服务注册信息管理器的自治性，其更新或退出不一定会通知邻居，因此需要建立邻居关系维护机制。邻居关系的维护主要利用根注册中心的主动监测机制实现。根注册中心主动监测主动Web服务注册信息管理服务的状态，发现其信息变化时，将该Web服务注册信息管理服务的信息广播至同行业的其他主动Web服务注册信息管理器，以更新邻居表。

4)服务查找

各主动Web服务注册信息管理器负责管理注册于其上的服务信息，并接收服务请求者发来的查找服务请求。为了给请求者提供更多、更好的服务选项，主动Web服务注册信息管理器可根据请求者要求不仅在本地服务目录中查询，还同时将请求信息广播给它的邻居，以取得更多的服务选择。

图7显示了服务请求者与主动Web服务注册信息管理器的交互过程。服务请求者首先在连接到的主动Web服务注册信息管理器缓存中查找服务信息，如果缓存中有所需服务信息，则将结果返回，查找过程结束；如果本地无缓存，则主动Web服务注册信息管理器在本地查询服务，同时将查询请求信息广播给邻居Web服务注册信息管理器，并等待本地和邻居的查询结果返回；将返回的结果信息加入缓存中，最后将结果信息按请求者要求返回。

5)服务信息扩散同步机制

前面描述的服务主动监测机制保证了单个主动Web服务注册信息管理器上记录的服务信息是实时有效的，但在分布式结构下，由于缓存信息的存在，需要将单个主动Web服务注册信息管理器上服务信息的更新扩散至缓存了该信息的邻居主动Web服务注册信息管理器上，以同步缓存信息，服务信息扩散同步交互过程如图8所示。当某个主动Web服务注册信息管理器中的服务信息出现更新时，首先向其邻居主动Web服务注册信息管理器发出查询缓存信息，邻居Web服务注册信息管理器查询本地的缓存信息；如果本地无该服务缓存，则丢弃该查询信息，如果本地有关于该服务信息的缓存，则更新该服务信息。

由于同步更新机制的存在，使得图2所示的分布式主动Web服务注册信息管理系统的主动监测状态图扩展为图9，在服务信息完成更新后，需要向邻居主动Web服务注册信息管理器广播更新信息，邻居主动Web服务注册信息管理器实现的缓存服务更新利用服务信息扩散同步机制。

以上对本发明所述的分布式主动Web服务注册信息管理系统及其实现机制进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。