摘要：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程是匹配的服務(wù)請(qǐng)求與廣告服務(wù)，檢索相關(guān)服務(wù)請(qǐng)求。服務(wù)發(fā)現(xiàn)過(guò)程可以更有效的利用語(yǔ)義規(guī)格的服務(wù)。OWL-S提供標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)義指定的服務(wù)，在服務(wù)的發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)能力匹配?？紤]到結(jié)構(gòu)層次匹配操作，在控制流組件可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)過(guò)程更可靠。在本文中我們提出匹配標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合的能力匹配和結(jié)構(gòu)層次匹配。服務(wù)分類的基礎(chǔ)上的能力，是為能力匹配和結(jié)構(gòu)層次匹配的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)的業(yè)務(wù)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：語(yǔ)義Web服務(wù)；OWL-S；Web服務(wù)發(fā)布；Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 21-0000-03

1 引言

Web服務(wù)是可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行描述、發(fā)布、定位和調(diào)用的獨(dú)立的模塊化應(yīng)用程序[4]。Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)是根據(jù)Web服務(wù)描述和服務(wù)請(qǐng)求者指定的功能和非功能要求，查找相關(guān)服務(wù)的一種機(jī)制[14]。今天，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)通過(guò)OWL-S、WSDL-S等各種方法標(biāo)記Web服務(wù)的語(yǔ)義，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)義Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)。

OWL-S [3]的前身為DAML-S，是一個(gè)OWL本體，包含有profile、process model和grounding等3個(gè)子本體。Profile model說(shuō)明什么服務(wù)，process model描述它是如何工作的，grounding則把process model映射WSDL文件?；贠WL-S的服務(wù)發(fā)現(xiàn)需要進(jìn)行能力匹配，把廣告服務(wù)的能力與請(qǐng)求服務(wù)的需求相匹配，但這些不區(qū)分原子服務(wù)和組合服務(wù)的能力匹配算法，降低了結(jié)果的準(zhǔn)確性。文獻(xiàn)[1]提出了一種組合服務(wù)的匹配算法，用一個(gè)圖表示復(fù)合OWL - S過(guò)程，在個(gè)體服務(wù)層次和結(jié)構(gòu)層次都進(jìn)行比較。開(kāi)展的是服務(wù)模型的匹配，而不是服務(wù)profile的匹配，其中包括復(fù)合服務(wù)的結(jié)構(gòu)部分[8，10]。

本文綜合使用能力匹配和結(jié)構(gòu)層次匹配，設(shè)計(jì)了一個(gè)broker架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)。Web服務(wù)的操作用2個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)：服務(wù)分類樹(shù)（SCT）和操作序列圖（OSG），前者存儲(chǔ)輸入/輸出參數(shù)，后者存儲(chǔ)操作中的控制流。對(duì)每個(gè)Web服務(wù)來(lái)說(shuō)，SCT根據(jù)服務(wù)分類進(jìn)行更新，OSG圖的索引是由每個(gè)分類生成的唯一ID號(hào)。服務(wù)發(fā)現(xiàn)過(guò)程包括2個(gè)層次匹配：在SCT上的能力匹配和已匹配分類圖的結(jié)構(gòu)層匹配。

2 相關(guān)研究

文獻(xiàn)[4] 通過(guò)語(yǔ)義標(biāo)記方法設(shè)計(jì)了一種Web服務(wù)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)。這種標(biāo)記可以實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、執(zhí)行、組合和互操作[9]。文獻(xiàn)[5]給出了一種擴(kuò)展WSDL方法。本文把DAML+OIL本體加入到WSDL中?；贗/O參數(shù)、先決條件和影響的功能和語(yǔ)義相似度進(jìn)行匹配。文獻(xiàn)[2]描述了基于語(yǔ)義分類方法，其中Web服務(wù)可以和任何描述語(yǔ)言綁定。這個(gè)過(guò)程包括：Web服務(wù)的語(yǔ)義分類，基于服務(wù)再定義的發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)模式的參數(shù)，以及基于匹配的語(yǔ)義相似度。

文獻(xiàn)[11，12 ]描述Web服務(wù)的功能語(yǔ)義方法，提供動(dòng)態(tài)Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)，其中的Web服務(wù)和功能請(qǐng)求用功能語(yǔ)義格式描述。創(chuàng)建一個(gè)面向領(lǐng)域的功能本體提供了異質(zhì)性，為了自動(dòng)匹配服務(wù)和請(qǐng)求，設(shè)計(jì)了一個(gè)匹配算法。文獻(xiàn)[13]通過(guò)擴(kuò)展功能知識(shí)，把請(qǐng)求操作描述或發(fā)布操作描述映射到一個(gè)抽象操作，提出了一種描述Web服務(wù)的功能語(yǔ)義。通過(guò)評(píng)估結(jié)構(gòu)層的服務(wù)，可以設(shè)計(jì)一個(gè)更高效的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法。文獻(xiàn)[6]就通過(guò)把服務(wù)操作轉(zhuǎn)換成圖的手段，設(shè)計(jì)了一種方法。文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)了一種樹(shù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)服務(wù)，提出了一個(gè)等級(jí)組織的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法。

3 Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)

3.1 基于代理的體系結(jié)構(gòu)

我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于代理架構(gòu)的有效和高效的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法。在服務(wù)提供者和服務(wù)請(qǐng)求者之間的代理的行為，可以讓服務(wù)提供者能夠發(fā)布服務(wù)，讓服務(wù)請(qǐng)求者指定需求，并執(zhí)行他們之間的匹配工作，找出與需求匹配的服務(wù)。圖1描述了這種架構(gòu)。

為了找到一種支持高效發(fā)現(xiàn)服務(wù)的存儲(chǔ)Web服務(wù)操作，我們?cè)O(shè)計(jì)了2種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：服務(wù)索引樹(shù)（SCT）和操作序列圖（OSG）。

—服務(wù)索引樹(shù)：SCT用來(lái)存儲(chǔ)服務(wù)的能力明細(xì)。服務(wù)以基于索引的層次順序組織，其中節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)每個(gè)服務(wù)的詳細(xì)I/O參數(shù)，為了能力匹配。每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括6個(gè)字段：

操作序列圖：OSG存儲(chǔ)一個(gè)服務(wù)中各種操作的控制流的詳細(xì)結(jié)構(gòu)信息。每個(gè)原子操作有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符（op-id），通過(guò)各種控制結(jié)構(gòu)，可以把原子操作和復(fù)合操作鏈接成復(fù)合操作。OSG圖包含若干類型的頂點(diǎn)，Op頂點(diǎn)表示操作節(jié)點(diǎn)，Cp頂點(diǎn)表示條件參數(shù)節(jié)點(diǎn)，S表示起始節(jié)點(diǎn)用來(lái)存儲(chǔ)分類標(biāo)志符，E表示終結(jié)節(jié)點(diǎn)，帶有指針指向匹配的服務(wù)名字集合，這些服務(wù)名字都存儲(chǔ)在Web服務(wù)列表。每個(gè)操作節(jié)點(diǎn)同時(shí)存儲(chǔ)I/O參數(shù)值，條件參數(shù)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)條件值，并且有2個(gè)指針?lè)謩e指向條件為真和為假兩種情況。

3.2 Web服務(wù)發(fā)布

服務(wù)提供者向代理提供OWL-S profile模型，Web服務(wù)發(fā)布過(guò)程如下：

（1）服務(wù)代理為每一個(gè)服務(wù)生成唯一的標(biāo)識(shí)符，把它存儲(chǔ)在Web服務(wù)列表，處理Profile模型，獲得服務(wù)類別、I/O參數(shù)和過(guò)程模型詳細(xì)信息。

（2）服務(wù)分類映射到相應(yīng)的領(lǐng)域本體，并從SCT中選出匹配的分類

（3）基于服務(wù)的I/O參數(shù)修改SCT。使用推理機(jī)匹配一個(gè)服務(wù)和一個(gè)分類。如果服務(wù)包含新的參數(shù)值，就創(chuàng)建子分類，存儲(chǔ)相應(yīng)的I/O值，并檢索出分類標(biāo)識(shí)符ctg-id。

（4）檢索過(guò)程模型，提取其中的操作，并為每一個(gè)基于I/O參數(shù)和操作名的操作生成唯一的操作標(biāo)識(shí)符。

（5）基于操作標(biāo)識(shí)符和控制結(jié)構(gòu)，生成帶有分類標(biāo)識(shí)符ctg-id的OSG，存儲(chǔ)到起始節(jié)點(diǎn)。

3.3 Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)

Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)過(guò)程如下所示。

（1）預(yù)處理服務(wù)請(qǐng)求，提取分類詳細(xì)信息，I/O參數(shù)和操作序列

（2）從領(lǐng)域本體中獲取SCT的特定分類，在子分類上匹配I/O參數(shù)，提取匹配的分類標(biāo)識(shí)符

（3）創(chuàng)建帶有特定分類標(biāo)識(shí)符的圖，并以圖的格式表示出請(qǐng)求的操作

（4）查找出匹配的服務(wù)集，其中節(jié)點(diǎn)基于I/O參數(shù)、操作id和條件值。

4 實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)

匹配算法用Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，使用OWL-S API解析OWL-S描述文件。本文設(shè)計(jì)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)采用OWL-S TC4環(huán)境中描述的原子服務(wù)，結(jié)合6中控制結(jié)構(gòu)構(gòu)建復(fù)合服務(wù)。采用Protégé編輯器編輯服務(wù)的過(guò)程模型。

服務(wù)匹配度可以通過(guò)推理機(jī)計(jì)算出來(lái)，推理機(jī)提供了多種匹配值，如EXACT，PLUGIN，SUBUMES，F(xiàn)AIL等?；谕评頇C(jī)返回的這些值，發(fā)現(xiàn)最大匹配的分類，它的內(nèi)部操作結(jié)構(gòu)也基于請(qǐng)求圖Gr和服務(wù)圖Gs的通用圖屬性匹配出來(lái)，

5 結(jié)論

本文提出了一個(gè)基于體系結(jié)構(gòu)的Web服務(wù)發(fā)布和發(fā)現(xiàn)代理。為了更快地發(fā)現(xiàn)所需服務(wù)，在發(fā)布階段先預(yù)處理服務(wù)信息，把能力詳細(xì)信息保存在SCT中，把結(jié)構(gòu)詳細(xì)信息保存在OSF。服務(wù)分類提供了更快的服務(wù)匹配方法，圖有助于找出復(fù)合服務(wù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而找到相關(guān)服務(wù)。

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