[发明专利]从传统Web服务到多维度语义模型的Web服务转换方法

摘要

本发明涉及Web服务技术领域，为提高语义Web服务描述模型的可用性，实现对现有WSDL描述的Web服务的语义化。本发明采用的技术方案是，从传统Web服务到多维度语义模型的Web服务转换方法，包括如下步骤：1)从WSDL描述的服务文档中获取功能语义：2)从WSDL描述的服务文档中获取上下文语义；3)通过调用该Web服务，按照MSDL规范定义Web服务的性能语义，多维度语义模型的性能语义描述了该服务的质量属性；4)从WSDL描述文档获取服务的时空语义；5)从WSDL描述文档获取服务的技术语义；6)按照MSDL规范定义Web服务的交互语义。本发明主要应用于Web服务技术。

主权项

一种从传统Web服务到多维度语义模型的Web服务转换方法，其特征是，包括如下步骤：1)从WSDL描述的服务文档中获取功能语义，多维度语义模型的功能语义是指调用Web服务能够实现的功能，包括了四个部分：服务目标Goal，服务输入Input，服务输出Output以及服务约束Constraint，由巴克斯范式(1)给出：＜FunSem>∷＝＜Goal>＜Input>＜Output>＜Constraint>{and|or|not}  (1)1‑1由WSDL文档中的操作信息获取Web服务的目标，将WSDL中的<operation>元素的操作名称及描述信息，按照多维度语义描述语言MSDL(Multidimensional Semantic Description Language)关于服务目标的规范，提取出Web服务的目标；多维度语义模型的Web服务的目标使用行为Behavior和意图Intention组成的动宾短语来描述，如巴克斯范式(2)所示，Behavior表示操作针对于某意图进行的行为和动作，用某领域表示意图相关行为的概念集合Bn表示，如式(3)所示，Intention是操作的意图，通过本体的概念Concept、属性Attribute或者实例Instance来描述Web服务的意图，如式(4)所示；＜Goal>∷＝＜Behaviour>＜Intention>  (2)＜Behaviour>∷＝B1orB2or…orBn  (3)＜Intention>→Concept|Instance|Attribute  (4)1‑2由WSDL文档中的输入和输出参数获取多维度语义服务的输入和输出，将WSDL中的<input>元素和<output>元素中的参数名称信息，按照MSDL关于服务输入和输入的规范，提取出Web服务的输入和输出，多维度语义模型中，服务的输入和输出作为功能的重要组成部分，由本体的概念、属性或者实例进行描述，如式(5)(6)所示；＜Input>→Concept|Instance|Attribute  (5)＜output>→Concept|Instance|Attribute  (6)1‑3由WSDL文档中的服务和操作的描述获取Web服务约束，将WSDL中的<service>元素的服务描述信息，以及<operation>元素的操作描述信息，按照MSDL的关于服务约束的规范，提取出Web服务的约束，多维度语义模型中，Web服务约束对服务功能进行限定和说明，用原子谓词Ci，i＝1,2,…,m，表示一个具体的功能约束，多个原子谓词通过逻辑符“and”连接，如式(7)所示；＜Constraint>∷＝C1andC2and…andCm  (7)2)从WSDL描述的服务文档中获取上下文语义，多维度语义模型中，上下文信息包括了服务所属领域Domain，服务提供商Provider以及服务的标签Tag，如式(8)所示，其中，服务所属领域在式(9)中被列举出，服务可能会属于不同的领域，Provider描述了Web服务的提供商信息，包括公司或组织名称，根据WSDL描述文档中的输入和输出信息，按照MSDL关于服务领域的规范，定义多维度语义Web服务的领域；根据WSDL描述文档中的<definitions>元素，提取targetNamespace属性，按照MSDL关于服务提供商的规范，定义多维度语义Web服务的提供商；通过服务的来源网站上的服务标签获取服务的标签，或根据服务的功能语义手动添加服务的标签；＜ConSem>∷＝＜Domain>＜Provider>＜Tag>  (8)＜Domain>→Travel|Education|Medical|Food|Communication|Economy|Weapons|Geography|Simulation|…  (9)3)通过调用该Web服务，按照MSDL规范定义Web服务的性能语义，多维度语义模型的性能语义描述了该Web服务的质量属性，包括如式(10)所示的六个部分；＜PerSem>∷＝＜ResponseTime>＜Price>＜Availability>＜Reliability>＜Throughput>＜Security>  (10)＜ResponseTime>∷＝＜Number>  (11)＜Price>∷＝＜Number>  (12)＜Availability>∷＝＜Number>  (13)＜Reliability>∷＝＜Number>  (14)＜Throughput>∷＝＜Number>  (15)＜Security>∷＝＜Degree>  (16)＜Degree>→General|Medium|Advanced  (17)3‑1计算服务的响应时间ResponseTime，由数字表示，如巴克斯范式(11)所示，服务s对应的操作op的响应时间等于发送请求到接受响应信息的间隔时间，是该Web服务操作的处理时间TProcess和服务传输时间Ttrans之和，由公式(18)给出：qrt(s,op)＝TProcess(s,op)+Ttrans(s,op)  (18)3‑2计算调用服务的花费Price，包括了服务请求者要执行操作的费用，如巴克斯范式(12)所示；3‑3计算服务的可访问性Availability，如巴克斯范式(13)所示，可访问性是指在一段时间内服务可被访问的概率，由公式(19)给出：qav(s)＝Ta(s)/θ  (19)其中，Ta(s)是在θ时间段内服务s可以被访问的总的时间；3‑4计算服务的可靠性Reliability，如巴克斯范式(14)所示，可靠性是指在最大预期时间内，请求被正确响应的概率，由公式(20)给出：qrel(s)＝Nc(s)/K  (20)其中，Nc(s)是在最大预期时间内服务s被成功交付的次数，K是指总的调用次数；3‑5计算吞吐率Throughput，是指给定的一段时间内，服务总的调用次数，如巴克斯范式(15)所示，吞吐率增加，则响应时间也将变大；3‑6评价服务的安全性Security，如巴克斯范式(16)所示，服务的安全性可以用级别Degree进行衡量，包括了一般General、中等Medium和高级Advanced三个级别的描述，如巴克斯范式(17)所示；4)从WSDL描述文档获取服务的时空语义，记录Web服务在时间和空间上的状态信息，多维度语义模型的时空语义定义见巴克斯范式(21)；＜SpTSem>∷＝＜Space>＜Time>  (21)＜Space>→Cyberspace|PhysicalLocation  (22)＜Time>∷＝＜LifeCycle>＜Status>  (23)＜LifeCycle>∷＝＜PubDate>＜DeathDate>  (24)＜Status>→Innovation|Offering|Matchmaking|Usage|Feedback  (25)4‑1由WSDL文档中的服务描述获取Web服务的空间Space语义，将WSDL中的<service>元素的location属性值，按照MSDL的关于服务空间语义的规范，定义Web服务的空间语义，多维度语义模型中，服务的空间语义说明了Web服务在物理上所处的位置信息或者所部属的虚拟地址，如式(22)所示，任何Web服务在空间上都会有相对固定的物理位置PhysicalLocation或者虚拟空间Cyberspace地址；4‑2通过调用该Web服务，由返回结果获取该Web服务的时态Time语义，按照MSDL的关于服务约束的规范，定义多维度语义Web服务的时态语义，多维度语义模型中，Web服务的时态语义定义如式(23)所示，它说明了Web服务在整个生命周期不同时间点所处的状态Status，包括服务提供Offering、匹配Matchmaking和反馈Feedback阶段状态信息，如式(25)所示；同时也表征了Web服务“存活”的周期LifeCycle，包括服务的发布时间PubDate和死亡时间DeathDate，如式(24)所示，若调用服务成功，则记录服务的死亡时间为空，若调用失败，则记录当前时间为服务的死亡时间，此外，在服务的来源网站上获取服务的发布日期；5)从WSDL描述文档获取服务的技术语义，多维度语义模型的Web服务的技术语义在技术层面上描述了如何与Web服务进行交互，如式(26)所示；＜TecSem>∷＝＜Protocol>＜DataFormat>  (26)＜Protocol>→SOAP|RESTful  (27)＜DataFormat>→XML|WSDL|Text  (28)5‑1由WSDL文档中的通信信息定义Web服务的通信协议Protocol，将WSDL中<binding>元素定义的消息协议信息，按照MSDL的关于服务通信协议的规范，定义Web服务的通信协议，多维度语义模型中，Web服务的通信协议描述了服务之间进行数据交换应遵守的规则，包括SOAP和RESTful协议，如式(27)所示；5‑2由WSDL文档中的数据格式信息定义Web服务的数据格式DataFormat，按照MSDL的关于数据格式的规范，定义Web服务的数据格式为WSDL文档，多维度语义模型中，Web服务的数据格式是用来描述Web服务并说明如何与该Web服务进行通信，包括WSDL和XML文档，如式(28)所示；6)按照MSDL规范定义Web服务的交互语义，从而描述了Web服务之间的动态交互关系，通过服务之间的交互关系可以将众多孤立的服务组织成一个关系网络，交互语义的定义如式(29)所示；＜IntSem>∷＝＜Competitive>|＜Collaborative>|＜Others>  (29)＜Competitive>→Exact|Plugin|Subsume|Intersection  (30)＜Collaborative>→Sequential_total|Sequential_part  (31)＜Others>→Community|MemberOf|Alliance  (32)6‑1定义服务的竞争Competitive关系，该关系是从两个Web服务的功能相似性的角度定义服务间的关联关系，包括了恒等Exact关系、插接Plugin关系、继承Subsume关系和相交Intersection关系，如式(30)所示；6‑2定义服务的协作Collaborative关系，该关系是从两个Web服务间的功能连接的角度定义服务级关联关系，分为完全后继Sequential_total关系和部分后继Sequential_part关系，如式(31)所示；6‑3定义服务的社区Community关系，该关系是由Web服务之间具有因某种属性相同得到；6‑4定义服务的成员MemberOf关系，该关系是服务之间存在隶属特性；6‑5定义服务的联盟Alliance关系，该关系是指提供商之间签订的战略协议，服务提供商之间的联盟关系势必将会影响到服务的选择。