基于SOA的Web服務應用構建關鍵技術研究

引言

SOA是一個體系結構概念，與具體的技術無關，Web服 務是一種實現(xiàn)方式，也可以基于其他技術來實現(xiàn)SOA，比如 OSGi （Open Services Gateway initiative））CORBA （Common Object Request Broker Architecture，公共對象請求代理體系 結構）、DCOM、RPC等。而且，Web服務不僅僅限于實現(xiàn) SOA，通過將一個方法公開為Web服務，可以實現(xiàn)過程式的 RPC。

1 SOA和Web服務

最初，Web服務被描述為一種連接技術。這種方式由于 是基于已有的HTTP協(xié)議之上，因此具有簡單、安全和無障 礙的特點。SOAP與WSDL的出現(xiàn)和應用可以說是軟件技術 史上的一個里程碑。

Web 服務之前的 CORBA、MQ、EJB、COM/COM+ 等 技術可以很好地解決在某種特定平臺或技術之上的分布式計 算問題，它們都很強大。然而，業(yè)務全球化和企業(yè)國際化導致 信息現(xiàn)代化必須面臨“不同系統(tǒng)平臺、不同組件技術和不同技 術下的遺留系統(tǒng)整合”的現(xiàn)實情況。而Web服務提供了一種 技術，即不管什么平臺、什么技術和什么開發(fā)語言，它能夠通 過WSDL技術和標準將不同平臺、不同技術和不同開發(fā)語言 下的業(yè)務服務發(fā)布出去，客戶端可以通過基于HTTP的SOAP 協(xié)議來遠程調用。由于訪問是基于HTTP，因而遠程調用可以 突破防火墻，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)級別的遠程調用。因此，目前軟件 技術已走向了“無技術”時代。所謂“無技術”時代并不是不 要任何技術，而是通過Web服務實現(xiàn)了企業(yè)級應用系統(tǒng)基于 平臺無關性、技術無關性和語言無關性的開發(fā)、整合、部署和 運行的全新時代。

SOA與Web服務的關系如圖1所示。

Web服務用機器可處理的格式，以特定的Web服務描述 語言描述接口及其他系統(tǒng)與Web服務的互動，以SOAP消息 實現(xiàn)通信。事實上，可以把Web服務看做是一種至少具有以 下制約的SOA :

第一是接口必須基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，如HTTP、FTP、 SMTP ；第二是消息必須是XML格式的。

REST （Representational State Transfer，表現(xiàn)層狀態(tài)轉化） 在Web領域已經(jīng)得到了廣泛的接受，是基于SOAP和WSDL 的Web服務的更為簡單的替代方法。REST定義了一組體系架 構原則，可以根據(jù)這些原則設計以系統(tǒng)資源為中心的Web服 務，包括使用不同語言編寫的客戶端如何通過HTTP處理和 傳輸資源狀態(tài)。Web服務具體實現(xiàn)應具備以下SOA技術點： 2關鍵技術研究

2.1服務的連接與集成（Integration）

服務的主要形式是點對,點（Point-to-point）和中心輻射（總 線式）方式。點對點方式就是服務消費者與服務直接連接。每 個服務消費者必須確保與所有相連的服務接口保持一致（例如 同步或異步、SOAP或REST、服務的版本、安全性問題等）。 圖2所示是點對點服務的連接方式。

點對點方式適用于以下環(huán)境：

-服務和服務消費者的數(shù)量較小

-采用同質技術體系

中心輻射型(Hub-and-spoke)的主要方式是總線型(ESB)) 有些ESB廠商認為ESB不屬于中心輻射型，其實ESB在邏 輯拓撲上仍然屬于中心輻射型，只不過其組件可能是分布式的, 以消除性能瓶頸和單點故障(SPOF, single-point-of-failure)。 圖3所示是總線型連接方式。

圖3總線型連接方式

近年來，ESB往往被視為構建SOA的基石之一。實踐證 明，ESB是企業(yè)構建真正的SOA架構應用所必須的基礎設施。 ESB可以理解為一類產(chǎn)品，即在服務消息者和服務之間連接 和中介所有通信和接口的中間件產(chǎn)品。也可以理解為一種模式, 具有多個廠商和開源實現(xiàn)。實際應用中，一般從一個廠商或開 源實現(xiàn)開始，根據(jù)業(yè)務需要增加擴展或定制。

服務使用Web服務或其他標準或適配器連接到一個公共 的骨干背板上。ESB管理接口的相容性、服務的路(基于內容、 可用性、負載或其他規(guī)則，可能是動態(tài)決定，可能是一對多或 多對一的聚合)以及數(shù)據(jù)轉換問題(格式和業(yè)務語義)。可以 促進系統(tǒng)的松耦合。減少連接的復雜性。

ESB適用于技術上異構、變化快速和大規(guī)模系統(tǒng)如果 具體的把ESB產(chǎn)品和傳統(tǒng)EAI里面的消息總線類產(chǎn)品(如 ActiveMQ)做個比較，兩者差異就很大了，主要有三方面。第 一，ESB以SOA面向業(yè)務的哲學為基礎，所以它主要是通過 配置來建立，而不是通過編程建立；第二，ESB必須有能力 在不同的協(xié)議之間建立互通機制，包括傳統(tǒng)的消息機制(JMS) 和Web服務接口(WS)；第三，除了消息(服務)代理方式外, ESB還必須為SOA服務治理提供服務的生命周期管理，而非 簡單的過濾、轉發(fā)、路由，包括服務發(fā)布、注冊、使用、推廣、 效益統(tǒng)計、升級等。

2.2日艮務發(fā)布與發(fā)現(xiàn)

服務發(fā)布(publish)指在目錄服務(directory service)中 發(fā)布和更新Web服務的信息。服務發(fā)現(xiàn)(discovery)指客戶 使用發(fā)現(xiàn)服務(discovery service)發(fā)現(xiàn)已注冊的服務。發(fā)現(xiàn) 服務是目錄服務的一種特例。包括靜態(tài)和動態(tài)兩種。服務發(fā) 布和發(fā)現(xiàn)均可以基于人工，注冊庫是自動方式的一種。

Repository (翻譯為資源倉庫或存儲庫)和Registry (注 冊中心)經(jīng)?；煊茫ǔ６贾赣脕碜苑盏囊粋€中心位置。 如果嚴格區(qū)分的話，區(qū)別在于Repository除了注冊服務及其元 數(shù)據(jù)外，還可以注冊任何其他制品；而Registry 一般僅用于 服務的定位。存儲庫比注冊中心包含的內容更為豐富，目前一 般采用存儲庫的較多，因為同時可以實現(xiàn)治理(Governance) 的一些功能。服務注冊本就屬于SOA治理(SOA governance) 的范疇。

通用描述、發(fā)現(xiàn)與集成(Universal Description，Discovery and Integration，UDDI)標準旨在為Web服務提供一個平臺 中立的注冊表。UDDI可被用作私有或公開的注冊表。然而， UDDI的術語相當晦澀和復雜，它的動態(tài)發(fā)現(xiàn)功能過于想當然， UDDI Registry的實現(xiàn)比較少。如今只有少數(shù)企業(yè)用戶在使 用UDDI，公共的注冊表就更少了。現(xiàn)實當中，除了少數(shù)幾個 商業(yè)產(chǎn)品(在那里它的復雜度用戶看不到)，很少用到UDDI。 UDDI的失敗并不意味著對注冊表的需求也隨之消失，大多 數(shù)公司轉而尋求別的替代。可以使用簡單的數(shù)據(jù)庫或輕量目 錄訪問協(xié)議(Lightweight Directory Access Protocol，LDAP) 應用，甚至在Wiki上保存一個目錄。開源注冊表方案，如 MuleSource 的 Galaxy 及 WSO2 的 Registry，試圖填補這一空白。 2.3 BPM、服務編排與編配

BPM (業(yè)務流程管理)是設計、制定規(guī)則、控制、分析 操作過程的軟件，涉及人、組織、應用、文檔和其他資源。在 尋求良好的性能、對變化迅速的市場及時響應、發(fā)展軟件等方 面，SOA和BPM是天生的“伴侶” BPM工具和技術在設計 和編排SOA服務時，非常有用。目前，有如下幾種BPM標準：

BPEL-WS規(guī)范在2003年4月提 交給了 OASIS Organizationfor the Advancement of Structured Information Standards，結構化信息標準促進組織)并更名為WSBPEL(Web Services Business Process Execution Language) 規(guī) 范，2007 年 4 月發(fā)布 WSBPEL2.0 版本，除了 Microsoft, BEA、IBM、 SAP和Siebel, Sun Microsystems和甲骨文公司也相繼加入了 OASIS組織。除去政治因素，BPEL的流行還在于Web正成 為分布式系統(tǒng)架構的平臺以及SOA的雄起，SOA強調服務的 分解和解耦，而BPEL則對這些Web服務進行編制，兩者密 不可分。但BPMN到BPEL的轉換存在著先天上的缺陷，原 因是BPMN是基于圖的，而BPEL是基于塊的，BPEL是一 個結構化(塊[Block])和非結構化(控制鏈和事件)的混合體。 這個缺陷導致有些BPMN建模的流程無法映射到BPEL,兩

者的雙向工程更是存在問題。這個缺陷成為人們反復詬病的對 象。許多支持BPEL的產(chǎn)品為了解決這一問題，不得不在用戶 建模時做出種種限制，讓用戶繪制不出無法轉換的模型。

BPMN2.0正式版本于2011年1月3日發(fā)布。BPMN2.0 正式將自己更名為 Business Process Model And Notation (業(yè)務 流程模型和符號)，相比BPMN1.X,最重要的變化在于其定 義了流程的元模型和執(zhí)行語義，即它自己解決了存儲、交換 和執(zhí)行的問題，BPMN由單純的業(yè)務建模重新回歸了它的本 源，即作為一個對業(yè)務人員友好的標準流程執(zhí)行語言的圖形 化前端。BPMN2.0 一出手，競爭就結束了，XPDL、BPEL和 BPDM各自準備回家釣魚。看起來勝利者似乎是BPMN,但 看看BPMN2.0的領導者，就會發(fā)現(xiàn)最后的勝利者還是IBM, Oracle和SAP這些大廠商們，他們提交的草案明確要賦予 BPMN2.0以執(zhí)行語義，這迫使BPDM團隊撤回了其提交，并 將他們的提議與BPDM團隊想法合并，這就是BPMN2.0最 后內容的由來。

BPMN的目標是期望通過一套統(tǒng)一的建模、執(zhí)行模型填 起業(yè)務人員與開發(fā)人員之間的那道鴻溝

服務編排(choreography):在編排的業(yè)務流程中，流程 的每個節(jié)點都自己決定接下來怎么往前走。舉例來說，每個節(jié) 點可能都在自己的虛擬機里運行，從某個內向(in-port)的隊 列接收消息，執(zhí)行處理，然后決定往哪個向外(out-port)的 隊列發(fā)送消息。從某種意義上來說，節(jié)點并不知道自己在更大 的流程中扮演什么樣的角色。在編排的服務中，并沒有“流程 實例”的概念，而是采用存在于流程節(jié)點內部某處的消息。

服務編配(orchestration)：編配的業(yè)務流程是集中管理的, 通常還是在單個虛擬機內。拿BPEL來說，每一個流程啟動, 都會創(chuàng)建這個流程的“實例”，交給BPEL引擎管理。如果是 長時間的流程，該實例則有可能被持久放在數(shù)據(jù)庫(這個處理 過程叫做“脫水”)。

2.4服務安全

對Web服務的威脅涉及網(wǎng)絡基礎設施、應用和托管系統(tǒng)。 要使Web服務安全，需要一組基于XML的安全機制來解決 有關消息層次的安全性、認證、基于角色的接入控制、分布安 全策略的執(zhí)行等。

Web服務需要點到點還是端到端的安全機制，決定于威 脅的程度和面臨的安全風險。“端到端”是指從最初的請求者 到最終的接收者，傳統(tǒng)的面向連接的點到點安全機制不能滿足 Web服務的終端到終端的安全需求。但是，安全性需要在風 險和對抗措施的成本之間進行折中，如果風險可以容忍，那 么點到點傳輸層的安全機制也是可用的，只要它能夠提供足夠 的對抗能力。

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡安全機制，如傳輸層的SSL和TLS、VPN、 IPSec、S/MIME等，都可以用于Web安全保護，但它們都是 點到點的安全技術，對端到端的安全性是不夠的。

現(xiàn)在，Web服務的應用拓撲包括大量移動設備的組合、 網(wǎng)關、代理、負載均衡器、外包數(shù)據(jù)中心等，并且是全球分布、 動態(tài)配置的系統(tǒng)。所有這些系統(tǒng)依靠消息處理中介的能力去 轉發(fā)消息。中介設施的數(shù)據(jù)接收和轉發(fā)超越傳輸層，數(shù)據(jù)的 完整性和安全性信息可能喪失。這一情況迫使任何消息處理 器要信任前一個中介設施的安全性評估，并且完全相信它們 對消息內容的處理。一個全面的Web服務安全性體系結構所 需要的是端到端的安全性。成功的Web服務安全性解決方案 應當同時成功地對傳輸層和應用層實現(xiàn)安全保護，提供全面的 安全性能力。

信息系統(tǒng)通常采用的安全性保護技術，可以用于Web服 務，包括以下方面：

認證。認證是對服務請求者和提供者身份的檢驗， 有時候還需要對雙方進行互相認證?？捎玫募夹g包括：口令、 證書、LDAP、Kerberos、PKI ；

授權?？刂普埱笳呓尤胭Y源，并規(guī)定請求者的接入 權利。通常采用最小接入權限的策略；

數(shù)據(jù)完整性和機密性。一般使用數(shù)據(jù)加密和簽名技術；

交易正確性；

不可抵賴；

端到端的消息完整性和機密性；

安全的消息傳輸。保證信息安全性、消息的加密和 簽名技術；

審計蹤跡。可以通過對資源的監(jiān)測和守護而得到。

安全策略的分布執(zhí)行；

跨領域的身份標識。支持不同領域身份標識的映射;

安全的發(fā)現(xiàn)機制；

發(fā)現(xiàn)與信任。

2 Web服務架構示例

以服務發(fā)現(xiàn)為例，完成服務發(fā)布。下面是SOAP服務發(fā) 布使用的詳細過程。

發(fā)布通過WSOL ESB完成，目前發(fā)布SOAP服務到 ESB,必須提供正確可用的WSDL文件。提供方式有兩種： 第一是給管理員提供可訪問WSDL的URL ；第二是把WSDL 以純文本文件發(fā)送給管理員。

發(fā)送URL方式可以訪問WSDL所在URL的協(xié)議，必 須是 HTTP/HTTPS 協(xié)議。例如：http : //yczy.zys.zbb.hj/wiki/ ws.php?wsdl,這樣，管理員可以在ESB上導入此URL所包含 的WSDL內容，從而創(chuàng)建相應的SOAP Web Service。

發(fā)送WSDL文件，發(fā)送的WSDL文件必須是純文本文件, 內容為XML。這樣才能為系統(tǒng)進行解析處理。下面是WSDL 的示例作為參考，主要代碼如下：

<?xml version=v1.0 v?>

<wsdl : definitions name= ” WikiService ” targetNamespace=” http : //wiki.hyperats.com/”

xmlns : ns1=” http : //schemas.xmlsoap.org/soap/ http”xmlns : soap=” http : //schemas.xmlsoap.

org/wsdl/soap/‘‘ xmlns : tns=” http : //wiki.hyperats. com/”xmlns : wsdl=” http : ^schemas.xmlsoap.

org/wsdl/” xmlns : xsd=” http : //www.w3.org/2001/ XMLSchema” >

<!-- Messages -->

<wsdl: message name=” helloResponse” >

<wsdl : part element=” tns : helloResponse” name=” parametersv>

</wsdl part>

</wsdl message>

<wsdl: message name=” hello” >

< w s d l : part el e m e n t = ” tns : hello ” name=” parametersv>

</wsdl part>

</wsdl message>

<!--省略-->

</wsdl message>

<!-- Operations -->

<wsdl: portType name="WikiWs">

<wsdl: operation name="hello">

<wsdl : input message= "tns : hello" name="hello">

</wsdl input>

<wsdl : output message="tns : helloResponse" name="helloResponse"〉

</wsdl output>

</wsdl operation>

<!--省略-->

</wsdl portType>

<!-- Protocol binding -->

<wsdl : binding name="WikiServiceSoapBinding"

type="tns : WikiWs">

<soap : binding style="document" transport="http : // schemas.xmlsoap.org/soap/http"></soap binding>

<wsdl: operation name=” hello” >

<soap : operation soapAction=””

style=” documentv></soap : operation>

<wsdl: input name=” hello” >

<soap : body use=” literalv></

soap body>

</wsdl input>

<wsdl: output name=” helloResponse” >

<soap : body use=” literalv></

soap body>

</wsdl output>

</wsdl operation>

<!--省略-->

</wsdl binding>

<!-- Service endpoint -->

<wsdl: service name="WikiService">

<wsdl: port binding="tns : WikiServiceSoapBinding" name="WikiPort">

<soap : address location="http :

〃192.168.12.44/ws.php"></soap : address>

</wsdl port>

</wsdl service>

</wsdl definitions>

這樣就完成了服務發(fā)布工作。

3結語

通過構建面向服務的應用支撐環(huán)境，各級保障部門、各 個業(yè)務系統(tǒng)的信息服務，都能夠通過服務的包裝，成為隨取即 用的IT資產(chǎn)，以服務的形式對外發(fā)布，以松耦合原則實現(xiàn)共享, 并可將各種服務快速整合，開發(fā)出組合式應用，達到“整合即 開發(fā)”的目的。

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