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理论计算机科学电子笔记146(2006)117-132www.elsevier.com/locate/entcs通过个性化的Web服务组合规范:从XML到C-XMLC. Ghedira1和H. Mezni2法国里昂第一大学摘要在过去的几年里,Web服务技术为Web应用程序之间的互操作性提供了一种新的、成功的方法。Web服务是一种软件系统,它的设计方式使其他软件组件和人类可以发现并调用它来满足不同的需求。WS作为一个软件组件的愿景允许组合多个WS,提供一个全局增值WS,称为组合WS。虽然目前对Web服务组合的研究已经有了一定的成果,但还需要更多的研究它的个性化,特别是关于如何以及组成的结果对应于什么用户真正想要的。 因此,我们在本文中提出了一种方法,可能有助于Web服务组合规范的个性化。我们的方法是一个基于上下文的建议,使服务组合规范更有效地考虑到用户的上下文,需求和偏好和Web服务上下文,并通过将它们集成到组合过程。此外,为了允许规范的重用,我们通过开发一种基于上下文的规范语言来增强可重用性,该语言将用于我们称为C-C的组合。关键词:Web服务,上下文,个性化,规范化。1导言动机在过去几年中,对新的通信和信息技术进行了大量投资其中一些技术创新证明了它们的相关性,同时成为公司增长的真正催化剂。在这些技术中,促进互操作性1电子邮件:chirine. liris.cnrs.fr2电 子 邮件:haithem. fsjegj.rnu.tn1571-0661 © 2006 Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放访问。doi:10.1016/j.entcs.2005.11.011118C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117应用程序之间。Web服务是一种可访问的应用程序,其他应用程序和人类可以发现并触发它来满足各种需求。Web服务(在本文的其余部分也称为服务)的一个优点是它们的组合能力。组合服务而不是访问单个服务是必不可少的,并且可以为用户带来更好的利益组合强调了用户需求的复杂性,以及单个Web服务自身无法实现这些需求的能力[2]。然而,可以使用通过组合可用服务获得的组合服务[3]。组合服务总是与一个规范相关联,该规范描述了参与组合服务的组件Web服务的列表、这些服务的执行时序以及它们之间的依赖关系类型。规范还需要被细化,并适应组件Web服务执行环境的特征,以便组合服务能够根据这些特征和用户的偏好满足用户需求。将用户的偏好集成为了允许组件Web服务的个性化,使组合服务能够满足用户的需求,需要根据环境的特点和用户的偏好,考虑Web服务的组合和执行的上下文。上下文是表征人类、应用程序和周围环境之间交互的信息[4]。例如,在组合过程期间和提供服务以供执行之前,重要的是评估资源的计算能力与该服务的计算需求在本文中,上下文的主要用途是个性化组合服务规范。不同的语言已经被用于指定Web服务组合,例如业务流程执行语言(Business ProcessExecution Language,简称BPEL)[1],Web服务流语言[15],Web服务集成 和 处 理 语 言 ( Web Services Integration and Process Language , 简 称WSIPL)[7]和状态图[12]。这些规范语言的主要目的是提供对合成过程的高级描述。然而,这些语言不允许描述用户的环境和偏好。实际上,现有的组合语言没有考虑参与组合的用户我们在这篇论文中的重点是提出我们的建议,个性化的Web服务组合规范,在组合过程中的上下文集成。为此,我们重点介绍了规范语言XML,它定义了组成业务流程的Web服务之间的交互C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117119cess.我们的目标是扩展可扩展性,以便用于个性化组合规范。扩展语言被称为C-BASIC,即基于上下文的业务流程执行语言。本文的其余部分组织如下。第2节定义了一些概念,如Web服务和上下文。第3节介绍了重用组合规范的能力以及在其个性化中使用C-XML的优势。在第4节中,通过定义特定语言C-SQL中的上下文结构,介绍了组合特定化个性化方法。第5节概述了新的规范语言在组合过程中使用上下文信息以最终获得满足用户需求的组合服务相关工作见第6节。最后,我们在第7节中得出结论。2背景Web服务-根据W3C,Web服务是一种软件系统,旨在支持网络上的可互操作机器对机器交互。 Web服务可以被看作是基于Web的应用程序,它使用包括XML、XML和SOAP在内的开放标准与其他Web应用程序动态交互。Dey将上下文定义为与用户和环境之间的交互相关的任何信息[10]。从Web服务的角度来看,我们将上下文定义为一组信息,一方面是关于用户的环境、偏好、需求,另一方面是关于Web服务的当前执行状态。上下文包含多个Web服务与同一活动相关联所必需的信息,并且可以通过应用程序和服务动态地增强规范-是与复合Web服务相关的数据结构。它包含有关组合过程的信息,例如组合服务的组件Web服务的执行时间表以及它们之间的依赖关系类型。初始规格是设计师第一次设计的规格。个性化规范是从初始规范导出的规范或在其上下文改变后个性化的规范。Web服务业务流程执行语言(BPEL4WS或BPEL)[14]是一种基于XML的工作流定义语言,由IBM和微软联合开发,它允许企业描述既可以消费又可以提供Web服务的复杂业务流程。这种语言定义了组成业务流程的Web服务之间的交互。它的作用是定义一个新的Web服务,120C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117UWSWSU WSWSCSU WS一组现有服务的组合。XML允许执行以Web服务、这些服务共享的数据以及隐含的合作伙伴(客户机和Web服务)的形式公开的多个操作。它还包含异常处理机制。3个性化Web服务组合规范中的上下文上下文感知计算是指软件应用程序检测和响应其环境变化的能力[21]。在我们的工作中,上下文的主要用途是根据环境的当前特征识别和调整复合服务的规范。在我们的工作[18]中,上下文有三种类型:用户(-上下文),Web服务(-上下文)和组合服务(-上下文)。在我们的研究的这个阶段,我们只关注(-context)和(-context)。一个Web服务可以参与多个组合服务。在它参与新的组合之前,要检查与Web服务相关的几个元素,例如可用性和资源需求。为此,Web服务需要一个存储这些元素的结构。 在我们的建议中,这种结构被称为-context,代表Web服务的上下文。- 上下文被引用或传播分布式环境,以提供远程执行环境之间的上下文信息的连续性,并且可以例如在SOAP报头块内传输。这可以对客户端和应用程序服务透明地发生,也可以是显式交换的一部分在新的组合期间,考虑初始组合服务规范当用户发送他的服务请求时,他实际上发送了他的上下文信息,然后与组件Web服务的上下文进行检查,以细化组合服务规范,从而在执行初始规范后获得新的规范[17]。新获得的组合服务规范被称为个性化规范。组件Web服务的聚合是根据特定的执行时间表完成的因此,当考虑到被称为上下文的用户上下文和被称为上下文的用户上下文时,新获得的合成被称为个性化合成。Web服务上下文。新的组合服务可以参与其他组合。在这种情况下,它的上下文被认为是另一个合成过程中的上下文。在U上下文和WS上下文中使用演化属性,C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117121WSUU WSU WS复合服务规范变量。事实上,与允许创建与给定规范相关联的组合服务的Java相反,由于用户和服务属性的动态特性(例如,用户事实上,每当在组成的环境中检测到变化时,两种类型的上下文的结构就发生变化。其结果是组合服务规范的修改,如执行时序3,这意味着现有规范的执行具有新的规范,从中获得组合服务。因此,每次U-上下文或WS-上下文改变时,规范可以被个性化。为此,我们在我们的建议区分两种类型的上下文-上下文和-上下文,每种类型是由一个静态的一部分和一个-其他动态。这些结构将在下一节中详细介绍如上所述,复合Web服务是使用多种语言指定的。一旦它的规范被开发出来,组合服务就可以被编排,然后由BPWS4J这样的引擎执行[9]。可以使用程序分析[20]和Petri网[22]等技术来分析该规范。在下文中,我们将讨论C-XML的基础,C-XML是我们用于指定基于上下文构建的组合服务的语言。4关于C-C众所周知,XML是一种规范语言,它定义了组成业务流程的Web服务之间的交互。它的作用是通过一组现有服务的组合来定义一个新的Web服务XML允许基于流程及其合作伙伴(客户端和Web服务)之间的交互来描述业务流程的行为。活动过程中的每一步都被称为一个活动。由于C-XML过程主要基于接收用户- 使用receive和invoke活动获取被调用服务的上下文。在图1中,用户需要根据他的需要、他的偏好和他的环境来个性化他对Web服务的搜索。为此,他发送了一个请求3. -context或-context的修改会导致组件Web服务执行顺序的修改,例如新服务的加入或其他服务的消除。122C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117U WSFig. 1.基于上下文的合成过程同时固定一些参数。这些参数被组织和存储,以构成他的上下文的结构,并将被发送到C-DRM进程,该进程通过考虑以下参数来评估用户- 上下文和-上下文。该评估基于评估两个上下文的一些参数,例如资源的计算能力与服务的计算要求。在参数之间兼容的情况下,上下文的两个结构被更新,并且服务被提供给用户。为指定组合Web服务而生成的C-XML代码基于两个上下文结构的参数,并且可以选择参与组合的组件Web服务的执行时间顺序。因此,用C语言编写的规范可以根据这些数据进行编排。但是,使用新开发的语言生成个性化规范不在本文我们专注于定义一组参数,可以用来描述组合的周围环境4.1作文过程为了使本文自成一体,我们概述了一个XML文档中的主要复杂类型结构。表1表示复杂类型invoke的XML模式。一个复杂类型由一系列元素组成,这些元素根据过程的性质以序列的形式出现,以及一组描述基本活动参数的属性(例如,inputVariable)。为了整合上下文,我们通过添加以下内容来特别增强复杂类型模式:• 属性context,它指示进程必须考虑组合的上下文此元素被添加到元素中如下:<属性名称=• 用户或Web服务的上下文它被添加到元素序列>中,如下所示:elementname ==“context”类型被分解为两个C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117123UUUWSWS WSWS表1复合型结构<复杂内容><扩展base=“bpws:tactivity”><元素名称=“correlations”type=“bpws:tCorrelationsWithPattern”minimum=“0”maxoccurs=“1”><元素名称=“catch”type=“bpws:tCatch”minimum =“0”maximum =“unbounded”><元素名称=“catchALL”type=“bpws:tActivityorCompensateContainer”minimum =“0”><元素名称=“compensation”type=“bpws:tCompensation”minimum =“0”>序列><属性名称=“partnerLink”type=“NCName”use=“required”/><属性名称=“portType”type=“QName”use=“required”/><属性名称=“操作”类型=“NCName”使用=“必需”/><属性名称=“inputVariable”type=“NCName”use=“可选”/><属性名称=“outputVariable”type=“NCName”use=”可选“/>扩展> . 表2显示了新复杂类型的结构表2新复合型的结构<复杂内容><扩展base=“bpws:tActivity”><元素名称=“u-context”type=“bpws:tU-context”minoccurs=“0”maxOccurs=“1”/><元素名称=“w-context”type=“bpws:tW-context”minoccurs=“0”/>扩展>用户上下文的描述在元素-context>中,它被分解为两个元素:-static>和-dynamic>。<<<第一个描述了用户的个人特征,第二个描述了他的动态特征。元素-context>描述Web服务上下文。< 至于用户上下文,-context>被分解为<<静态>和<-dynamic>,第一个描述静态属性第一个描述了服务的动态特性,第二个描述了服务的动态特性。所有的124C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117U WSUU构成这两个结构的元件在下文中详细描述4.2上下文模型为了描述上下文,形式化了一组参数来指定用户的上下文或独立于应用程序域定义的Web服务上下文,并且可以在各种应用程序域中使用。这些参数根据上下文的类型而有所不同。本文所定义的语境第一个定义了永久的特征,第二个定义了可变的属性。在下文中,我们定义了组成用户上下文(-context)和Web服务上下文(- context)的主要参数类,以及它们在C-XML中的定义。这些参数将在C-EJB中用于个性化组合服务规范。4.2.1用户上下文U上下文表示用户在给定时间的状态。它以个人资料、需求和偏好来表达。由于- context的动态特性,需要注意的是,用户配置文件是渐进的,任何交互都可以修改它。在图2中,我们展示了-context的结构,并在下文中详细介绍了其内容。图二. U-语境结构C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117125U静态用户上下文用户的静态上下文的描述在元素-static>中。<该元素包含五个属性:年龄、性别、语言、宗教和种族,它们在C-XML文档中显示如下:表3静态用户上下文 动态用户上下文用户的动态上下文在元素u-dynamic>中由六个元素描述:• 元素goal>表示用户需求。它由属性名称描述,它定义了用户的目标,允许描述这个目标的属性描述,以及元素tasks>,它表示允许实现目标的任务集• 元素environmental>表示环境的特征,它由两个属性描述:time和location,分别表示服务调用的时间和位置• 元素device>定义用于服务调用的设备。为此,我们定义一个属性类型来描述设备的类型。我们还定义了两个要素,用于描述器械特征:<硬件和软件>。• 元素interests-preferences>由两个元素定义:interests>和preferences>。第一个定义用户的兴趣,第二个描述他的偏好。四个属性构成了元素preferences>:language,用于指示交付结果的语言;dataType,用于指示可视化数据的类型;u-time和u-location,用于指示交付结果的时间和位置• 元素state>定义用户状态。它分解为:、psychologicalState>和physicalState>。• 元素others>允许用户添加无法在前面描述的任何维度中定义的附加信息和首选项126C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117U WSWSWS4.2.2Web服务上下文-context定义了Web服务在组成时的状态。 作为完成与语境的两个方面,我们将在下面描述。静态Web服务上下文Web服务的静态上下文的描述在元素- static>中,它由五个元素描述:languages>,cost>,access>,<<资源,质量。• 元素languages>定义了服务可以回答用户的语言。服务的应答可以是多种语言。为此,我们使用元素语言>来定义所使用的各种语言。• 元素cost>表示用于提供服务的全部资源。成本值由属性值定义。• 元素access>表示对服务的访问权限。它由属性操作来描述,属性操作定义了服务允许的操作类型。• 要素资源>定义了服务执行所需的全部资源这些资源由两个元素定义:硬件>和软件>。- :这个元素描述了硬件资源。有三个属性用来描述这些资源:属性memory定义所需的存储容量,属性speed确定处理器速度,属性netWork定义所使用的网络类型。- <软件>: 三个属性被用来描述软件再生产,sources:属性os用于定义执行服务的操作系统,属性connection用于确定其连接类型,属性throughput用于定义传输速率• 质量>定义了服务的质量。在我们的工作中,我们通过属性水平来定义质量,该属性水平具有三个值(低,平均,高)。动态Web服务上下文Web服务的动态上下文的描述在元素中由两个元素描述:• 元素availability>允许确定服务在用户请求时是否可用。为此,我们使用布尔C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117127属性值• 元素responseTime>允许定义服务对用户请求的响应时间它包含一个属性值来指示响应时间的值。5执行作为一种将可用服务组合成新服务的语言,C-XML过程主要包括接收用户请求,然后调用其他服务,同时考虑用户和被调用服务的上下文信息。在本节中,我们将通过一个基于游客上下文的旅游Web服务的组合过程4图三. 旅游活动在图2中,该过程模拟了一个计划进行一些活动(如观光和购物)的游客。为此,它会根据自己的兴趣和偏好发出访问地点的请求。这个请求将被处理,然后,游客将获得这些地方的列表。因此,该过程以从活动开始的步骤的顺序执行,该活动从游客接收信息,以通过检查未来几天的天气预报并通过确保这些地方向公众4.考虑到论文的长度,我们只描述了过程,而不提供C-Cash描述。后者可以通过电子邮件发送。128C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117在访问的日子里。为此,它调用观光Web服务和天气预报Web服务(调用活动)来选择要访问的地方这两个活动是并行执行的(流程活动)。然后,该过程提出了旅游的交通解决方案,通过调用交通Web服务。一旦调用此服务,请求的结果将被发送给游客(回复活动),其中包含要访问的地方和要使用的交通背景匹配模块个性化Web服务的搜索不能完全由通用注册中心完成。实际上,这个注册中心只考虑了传统文档WSDL的元素。为了尽可能地找到满足用户需求的服务,使用了上下文匹配模块。这个模块被称为CMM,使客户提出的服务请求与服务提供者提出的建议之间的匹配成为可能。本节重点介绍我们在上下文匹配模块上的工作。服务的选择基于两个文档:第一个文档包含服务的上下文和WSDL描述,第二个是包含用户请求及其上下文的XML文档。CMM模块的目标是比较这两个文档以交付给用户 回答全部或部分个性化标准的服务列表。一旦选择了服务,服务提供者和服务之间的通信请求者是通过SOAP协议来描述的在我们的工作中,匹配系统被分解为三个主要步骤:元素之间的匹配、属性之间的匹配和值之间的匹配。主匹配函数将两个文档作为参数。它包括提取每个服务的上下文信息,对于这个服务,它自己的上下文与用户请求和他的上下文进行比较。为此,匹配功能首先包括从两个文档中提取和选择相同的元素。第一步的结果是一个与用户上下文和服务上下文相适应的元素列表。在第二次中,所选择的元素用于允许这两个相同元素的属性之间的匹配。这是通过一个匹配函数来完成的,该函数返回相等的属性。低层函数是匹配值函数。一旦找到匹配的属性,我们提取它们的值并检查它们的相等性。返回的结果是用户上下文和服务上下文之间匹配的结果是一组服务,它们可以回答全部或部分问题用户所需的个性化标准。结果是XMLC. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117129文档,其中包含按用户上下文组件的后代顺序排序的服务列表(该顺序取决于用户固定的这些组件的重要性级别)。 然后,用户可以做出他的服务的选择,知道每个建议的服务的个性化粒度。对于每个服务,只有与请求对应的上下文组件和上下文的两个结构出现在结果中6相关工作在Web服务领域有几个研究项目[21]。然而,据我们所知,这些举措都没有尝试在特定语言中集成上下文来个性化服务组合过程。在下文中,我们将讨论一些相关的举措,这些举措帮助我们塑造了C-ESTA的基础和期望Gervais [11]提出了一种用于组成主动服务规范的方法,其目的是适用于各种类型的主动网络。这种用于组合主动服务的方法允许组合现有服务的规范,以便在编码之前构建新组合服务的规范。因此,它的兴趣在于它为设计者提供的帮助,以便他识别代码中的修改,这些修改是执行组合所必需的在[6]中,提出了一种用于组合Web服务的分散编排的方法,其中分析了组件之间的各种交互,并使用程序分析技术划分了组合Web服务规范。这些分区本身就是完全边缘化的复合Web服务规范,它们在分布式位置执行(最好与Web服务并置),并且可以远程调用。该工具还为每个片段生成Web服务描述语言(WSDL)[8]描述符。另一个关于划分工作流程规范的工作是[19]中研究的工作。这项工作包括使用状态和活动图,使分布式执行根据原来的语义。正如前面所讨论的,采用XML语言来指定组合。它用于分散的编排方法,并且似乎是最合适的,这要归功于规范划分的附加值,它允许根据其上下文在其位置执行每个分区。在[5],Cappiello提出了一个定义和管理上下文的模型在适应性的一般环境中。他将用户的上下文分为三类:用户配置文件,用于描述与用户相关的属性。在这个类中,他定义了一个域相关的配置文件,例如:130C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117UWSCSWS特定于服务的偏好,以及与域无关的配置文件,例如用户的社交属性(例如个人数据)。第二节课是关于时间和地点方面的环境。第三类是关于渠道的,它描述了用户与用于调用服务的平台的交互的特征元素(例如,设备、网络等)。尽管这个模型和我们的模型在概念和参数方面有一些相似之处(除了它们的分类),Cappiello的工作根据[13],上下文模型分为感知的,静态的,profiled(用户提供的)和派生的。上下文符合感知、静态和轮廓模型;例如,用户的位置被感知,个人数据构成他的轮廓的一部分,用户的兴趣属于他的静态上下文。上下文符合感知模型;例如,感知服务和资源的可用性。 最后,上下文,指的是组合Web服务的上下文符合派生模型,因为它依赖于组件Web服务的上下文来派生组合服务的上下文。7结论在本文中,我们提出了一种基于上下文的方法来个性化Web服务组合。我们开发了一种语言,用于通过将上下文集成到组合过程中来个性化组合规范。这种语言被称为C语言,代表基于上下文的业务流程执行语言。拥有一个像C语言这样的规范语言的重要性可以通过考虑用户需求和一般的组合上下文的必要性来解释。这是通过在合成过程中整合上下文来完成的。由于C-XML,组合服务的规范在上下文驱动的组合过程中受到多次修改和个性化的影响。这是由于组合环境的动态性质。为了保证用户的偏好和他的上下文一般在Web服务组合期间被适当地处理,上下文匹配模块提供了个性化Web服务选择和发现的机会,这是通过由用户做出的服务请求和由提供者做出的建议的Web服务之间的匹配。C. Ghedira,H.Mezni/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 146(2006)117131引用[1] T. 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