基于目录服务的语义Web Service共享技术

朱 建， 周爱霞， 卢晨晨， 罗 炜， 沈 晔

(中国人民解放军理工大学气象海洋学院，江苏南京211101)

随着语义网的发展，当前基于语义的Web Service成为研究的热点。语义Web服务借助本体论模型，在语义描述框架的基础上，通过对服务能做什么，怎么与它交互，提供机器可以理解的语义描述［1-2］。借助本体和本体描述语言来准确描述Web服务的语义，并且可以对本体进行推理，通过这些具备语义的描述信息来实现服务的自动发现、组合和执行调用等操作。

文献［3］提出了基于Web服务本体的目录服务系统架构。该系统针对Web服务本体构建本体目录服务，利用OWL-S描述Web服务本体，将服务本体信息存入目录库中，并针对目录树中Web服务本体信息的更新设计了触发器，保证了信息的同步［4-5］。文献［3］中将服务本体存储在目录库中，随着本体信息的更新，目录库发生频繁变化，而且目录服务器同时执行目录信息查找和本体推理的任务，目录服务器的工作负担加大;再则如果大量的Web服务本体都写入目录库中，目录查询效率将会明显降低。

如何把信息表示为计算机能够理解和处理的形式，而XML、RDF和Ontology用于表示信息的结构、内容及语义基础，是语义Web实现必不可少的三大关键技术［1，5］。文中针对文献［1］中存在的问题进行研究，并提出解决语义Web服务的关键技术。

1 LDAP目录服务

目录是一个为查询、浏览和搜索而优化的专业分布式数据库，它成树状结构组织数据，就如同Linux/Unix系统中的文件目录一样。目录数据库和关系数据库不同，它有优异的读性能，但写性能差;并且没有事务处理、回滚等复杂功能，所以目录主要用作查询服务。目录服务是由目录数据库和一套访问协议组成的系统［6-7］。

LDAP协议是基于客户机/服务器模式的、运行于TCP/IP之上的应用层协议，一个或多个LDAP服务器组成了LDAP目录树。LDAP服务器由目录服务模块、复制服务模块和管理服务模块3个模块组成［7］，如图1 所示。

图1 LDAP目录服务功能结构Fig.1 Function structure of LDAP directory service

网络通信模块负责客户机和服务器之间的网络通信，完成协议解析和分析;复制服务模块负责LDAP服务器之间的目录数据复制;管理服务模块负责目录信息管理，以确保用户在期望的反应时间、完整性、安全性及一致性层次上取得准确的目录信息。

2 语义Web Service在LDAP中的发布

针对引言中提出的问题，文中提出将Web服务本体从目录库中抽取出来，在目录库之上构建Web服务本体的推理机，而目录库中只存储访问Web服务的地址索引信息(URL)［2，7］，如图 2 语义 Web 服务体系结构示意图。图3为Web服务本体推理模块。

图2 语义Web服务体系结构Fig.2 Architecture of semantic Web service

图3 Web服务本体推理模块Fig.3 Ontology reasoning module of Web service

图2 中各模块功能如下:

1)服务提供者:提供服务，用OWL-S描述语言描述服务，将提供服务的访问地址注册到服务注册中心。

2)Web服务本体推理机:实现以下两个功能:(1)将服务提供者提供的服务存入Web服务本体库，并将服务访问接口(URL)存入服务注册中心，完成服务的发布;(2)根据服务请求者的服务请求合约以及服务本体库等进行服务匹配，查找最优的服务集合，返回给服务请求者。

3)服务注册中心:提供用户认证功能、服务访问接口，接收用户的请求并将请求转发到服务提供者，以提供服务。

4)服务请求者:通过目录服务器访问接口取得Web服务的访问地址，并将请求的参数传入Web服务中执行。

图3 中各模块描述如下:

1)智能Agent:负责发现用OWL-S语言描述的服务，并将服务提交到服务注册接口。下面是OWL-S描述的元数据搜索(Search Meta data)举例:

＜service:service

2)服务注册 /请求接口:负责对服务提供者用OWL-S语言描述的Web服务进行语法验证，保证注册的服务符合注册中心的约束规则;同时将通过验证的服务本体存入服务本体库，并将服务接口(URL)存入服务注册中心;负责对服务请求的OWL-S语言描述进行语法验证。

3)预处理模块:负责将服务请求的服务合约转化为特定的领域本体提交给匹配模块。

4)匹配引擎:负责根据用户的服务合约查找满足用户需求的服务。该模块根据预处理模块得到的服务合约与用户访问的历史记录库进行匹配得到一级结果集;与服务本体库进行功能属性和非功能属性匹配得到二级结果集;与服务注册中心进行匹配得到三级结果集传给筛选模块。如图4匹配模块所示。

5)筛选模块:主要根据用户的Qos定制筛选规则，然后根据筛选规则对服务集合进行筛选。

图4 匹配模块Fig.4 Matching module

结合LDAP目录服务器数据库的查询优势，将Web Service通过目录服务器进行发布和访问，极大地提高了Web服务的发布效率和灵活性，并给用户的访问带来方便［6］。同时建立Web服务本体推理机，在服务注册中心上层进行服务本体推理，实现服务的自动发现、组合和执行调用等操作［3］。语义 Web Service目录服务分布式共享的体系结构如图5所示。

图5 目录共享的体系结构Fig.5 Structure diagram of catalogue sharing system

图5 中目录共享的分布式结构包括目录服务主、从节点。各个Web Service在从节点的目录服务器中进行注册，主、从节点目录服务器之间通过目录复制、分区、推荐等模块进行目录信息共享。这样用户访问主节点的服务器就可以透明地访问到分布式结构中的任何Web Service。Web服务索引地址在目录数据库中的存储模式定义如图6所示。

图6 Web服务(查询服务)在目录服务器中的存储模式示例Fig.6 Web service(query service)in directory server storage pattern

图7 黑线框中是通过Java程序访问从目录服务器中Web服务的目录信息，得到所有主目录服务器中Web服务的目录信息。根据目录信息中提供的Web服务的访问地址(description)访问Web Service，从而实现了语义Web服务的发布和分布式共享。

图7 访问主服务器取得Web服务的访问地址Fig.7 Web service access address by accesing to the main server

3 结语

根据当前语义Web服务的研究现状，提出建立基于LDAP目录服务器的语义Web服务发布和分布式共享体系结构。文中通过OWL-S描述语言建立Web服务本体，并在此基础上构建Web服务本体推理机，能提高Web服务的自动处理效率和分布式共享性能。

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