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动态Web服务注册框架移动环境
Rohit Verma · Abhishek Srivastava
摘要：
技术进步将移动设备从简单的通信小部件转变为多功能的计算设备。这些手持设备的扩散使其成为访问和处理数字信息的常用手段。大多数基于Web的应用程序今天可用的形式，可以方便地在移动设备上访问。然而，Web服务（应用程序意味着被其他应用程序消费而不是人类）通常在移动设备上提供/消费的。为了实现这一目标，实际上通过移动设备实现面向服务的系统，有可能进一步增强移动设备的潜力。这种整合的主要挑战之一是缺乏有效的服务注册系统来满足与动态和易失性移动环境相关的问题。为传统系统设计的现有服务注册表技术尚未适应这些问题。在本文中，我们提出了一种新颖的方法来管理仅通过移动设备提供的服务注册系统，从而实现了SOA，而不需要用于高端计算系统。该方法以轻量级和分布式注册表的形式管理动态服务注册表系统。我们通过在实际的移动设备上进行工程设计和部署建议的注册系统的工作原型来评估我们的方法的可行性。还提供了对拟议方法和传统UDDI（UniversalDescription，Discovery和Integration）注册表的比较研究。我们的框架的评估在电池成本，可扩展性，本地应用的阻碍方面显示出有利的结果。
关键词：
务导向系统、移动计算、对等移动Web服务、Web服务注册表、Web服务发现。
1.介绍
技术的不断发展使得计算设备成为人们生活的重要组成部分。 最常见的表现就是“手机”。 现代技术已经将手机从简单的通信设备转变为多功能的计算设备。 这些手持设备使我们不仅可以访问信息，而且还可以向其他人提供信息。装有强大传感器的现代手机具有提供和创建近乎实时信息的能力。 这个实时信息对自己和其他人都是有用的。建立共享和提供信息并创造有用的方法分布式环境中的应用程序是面向服务架构（SOA）[1]。通过移动设备实现SOA具有将普通人从仅信息订阅者转换为信息提供商及其以外的手机设备的潜力。这样做的主要优点是可用于很少或没有预先存在的基础设施的情况。这种情况的例子包括战前，救灾管理。 在这种情况下，基于移动的SOA有可能使地面团队能够向指挥单位提供运行时信息，帮助灾区的团队交换数据，分析损害并使用移动设备检查各种统计信息。 在这种通过移动设备的SOA系统中，SOA三角形的所有三个要素：服务提供商，服务使用者和服务注册表都是通过移动设备实现的。 而且，服务提供将通过移动设备以点对点的方式完成。
Web服务是实现“面向服务架构”的经过验证的方法。移动设备技术的进步推动了研究人员探索通过移动设备有效地托管Web服务的可能性，从而尝试在移动环境中实现面向服务的系统。实现移动设备托管Web服务已经有大量工作[2-4]。然而，面向服务的系统的一个重要方面，“服务发现”在移动环境中仍然是一个挑战。有关分布式环境服务发现的文献[5-7]，但仍然缺乏专门针对移动环境的业务。在这种服务发现机制中需要考虑到通过移动设备托管Web服务的几个挑战。这些包括但不限于电池和网络约束，移动设备的计算能力有限。此外，这种动态移动服务容易出现不确定性（由于网络中断，电池问题，物理损坏）和功能频繁变化（主要是由于上下文的变化），因此频繁的服务更新是有效地用作网络的必要条件。因此，服务登记处的作用成为适当管理这种活力的突出之一。针对Web服务（如UDDI [8]，ebXML [9]）的传统服务注册表解决方案不能直接用于需要频繁更新的环境中。有助于此的是这种注册表产品的详尽数据模型，在运行时难以分析和解析移动设备。据我们所知，目前的工作是首先尝试全面调查这些问题，并设计一个动态服务注册表，以促进移动环境中的服务发现。
如前所述，最终的目标是在不涉及高端服务器的情况下实现移动设备上面向服务的架构。 因此，所提出的架构可以使用移动设备本身提供所有与注册表相关的信息和操作，而不需要高端计算机或高管理成本。 此外，为了支持可扩展性，容错和故障定位，我们提出了一个分布式和基于类别的服务注册表。
为了演示该方法的可行性，我们设计了一个原型部署。 这包括以协作方式部署的异构和松散耦合的移动设备来管理服务注册表以及本地托管服务。 我们还将拟议的方法与传统的UDDI系统进行比较，从移动设备的角度来管理服务注册表。评估结果表明有利于我们的方法，其中后者显示具有可接受的电池需求，低数据通信成本，有希望的可扩展性 ，并且对移动设备的本机应用的工作几乎没有任何障碍。
这项工作是我们以前工作的重要延伸[10]。在我们以前的工作[10]中，我们引入了基于XMPP的模型来维护移动环境的服务注册表。工作的主要重点是在注册表中介绍服务发现过程中遵循的注册表架构和通信机制。在提出的工作中，我们提供了一个整体服务注册表框架，其中使用基于XMPP的服务注册表框架为核心。我们定义了涉及服务注册表框架的移动设备的角色，以提供可扩展的移动注册表解决方案。我们进一步扩展了服务注册机构的运作，以满足移动环境的具体需求。我们进一步提供有助于实现动态移动服务注册表的各种注册表操作的详细描述。我们通过工作原型实现提出的方法，并将其部署在志愿者的移动设备上，进一步评估了该方法。我们进一步介绍了涵盖各类服务注册表的详细文献调查。
本文的其余部分组织如下：第2节介绍了新颖方法的动机和要求。 第3节提供了拟议的细节方法和设计概念。各种注册表操作在第4节中讨论。原型实现细节和与UDDI的内联比较在第5节第6节，包括对该方法进行实验评估的说明。 其次是第7节，介绍了有关工作的调查。 最后，第8节结束本文，简要讨论未来的可能性。
- 动机
科特勒等人 [11]将服务提出为“基本上无形的，不会导致任何东西的所有权”的“出售活动或福利”。 移动服务在这项工作中定义的是从提供商的手机提供的服务; 这还可以包括由移动传感器，第三方软件，或人类用户。这允许不同的机器通过网络彼此交换信息，而不一定需要用户界面。通常，服务可以是人类用户通常使用的web应用的组件或子部分。例如，聊天Web应用程序向人类用户提供GUI以与另一人进行通信。 虽然嵌入在Web应用程序中的在线服务检测到其他机器的存在，但此存在服务不需要任何人为干预。
2.1激励场景
爱丽丝是一名高危心血管病患者。最近，她在身体上植入了一个ECG传感器[12]，监测她的心血管健康状况，并通过手机提供统计和信息作为移动服务。这项服务可以由她的心脏病专家消费，她可以按照目前的健康状况给予适当的处方。一天她在前往另一个城市的途中突然心跳骤停。她的移动设备上的服务观察到她的ECG信号的惊人变化，并且服务通过后者的暴露的移动服务发现了最近的救护车。此外，她的移动服务自动向救护车支持医务人员自动提供她最新的心电图信号，并使他们能够提前准备好患者准备。通过在移动设备上提供GPS的另一项服务，该功能能够发现她当前的位置坐标.此外，当公益事业顺利的时候，公益服务部门向最近医院的医生提供了有关情况的最新资料。同时，医院能够利用爱丽丝的心电图移动服务收集她的心电图历史，并在她到达医院之前，医生有机会详细研究她的医学资料和病例。在去医院途中，救护车能够利用其他旅客在其各自的移动设备上公开的服务，以避免繁忙的路线，并选择较少的路况。同时，Alice的移动服务联系了保险公司，提供了医院信息，即使在到来之前，财务方面也可以照顾。爱丽丝的心脏病专家还能够提供他/她的预防措施的细节，通过他/她的移动服务到医院的医生，以便后者可以了解她的药物和过敏如果有的话。
随着移动技术和无线网络的快速发展，移动设备已成为提供动态，短暂，上下文，个性化服务的最合适和最经济的解决方案。这些移动提供的服务可以使服务访问方便，方便服务消费者。此外，移动服务的提供是一种经济的解决方案，需要很少或没有预先存在的基础设施。在所讨论的情况下，爱丽丝，她的心脏科医生，救护车，医院工作人员可以在关键情况下利用彼此的移动服务，并且可以提供协助爱丽丝。这解释了移动服务的重要性;然而，随后，上述情况也提出了一个问题：“移动服务消费者如何能够在诸如移动环境的不确定环境中发现如此大量服务中的适当服务？”。
2.2需要一个新颖的移动服务注册表
在移动设备上托管的Web服务主要用于共享上下文，个人和近端信息。这样的环境中的移动设备大部分是分布式发布的，使服务注册表的服务发现和管理变得繁琐。 在本节中，我们将讨论移动环境的新型服务注册表体系结构的需求。
为了为移动环境提供有效的服务注册表，有两种方法是可能的。第一个是经典的集中式服务注册表方法。关于可用移动业务的信息保持在一个地方，这通常是强大的计算设备;第二种方法是分散式服务注册表方法。在这里，注册表由分布式节点的系统维护，使得每个节点满足一小部分服务并且存在大的冗余度。在这两种方法之间，分散式服务注册机构似乎更适合移动环境。这有几个原因，例如在集中式系统的情况下发生单点故障，缺乏对移动设备与中央服务器之间连续可靠连接的明确保证，快速和定期更新大型集中式注册表，从而导致过时的信息等。当然，分散制度也存在缺点。我们将在本文的其余部分讨论并尝试克服这些缺点。云端卸载是通常用于促进移动设备上的服务的另一种方法。在云卸载中，服务逻辑通常驻留在云端，移动设备可以作为这些服务的代理。云卸载的相关关注[13]（显着的网络延迟和延迟，刚性SLA要求等）并不能使其成为动态移动服务注册表的潜在候选者。 Sanaei等[13]详细讨论了这些挑战。
可以使用传统有线系统中常用的传统服务注册表方法（例如UDDI [8]）来实现分散式服务注册表，ebXML [9]）或一种特别适应移动环境变幻莫测的新方法。尽管如此，采用W3C的UDDI [8]等传统的方案不适合动态移动环境。传统的注册表架构包括UDDI数据实体（businessEntity，businessService，bindingTemplate，tModel，publish-erAssertion，订阅），各种UDDI服务和API集，用于支持节点API集的UDDINodes，UDDI注册表。这样的基础架构是相当“重的”，并且使得难以通过移动和资源约束来承载UDDI设备。此外，通过移动设备提供的服务往往以无政府主义的方式行事;由于设备的上下文和网络环境的定期改变，服务的功能性，非功能性，其他方面的变化可能非常频繁。这需要频繁更新服务注册表。另一方面，UDDI是针对SOAP / WSDL的概念设计的，重量级技术使得频繁更新成为繁琐的过程。因此，UDDI注册表中的信息很快就会过时。因此，维持一个有效的移动环境注册系统是必不可少的。
2.3移动服务注册要求
在我们详细讨论建议的方法之前，以下是有效的移动服务注册管理机构的要求的一个快速的概括环境。这是沿着Dustdar等人的线。 [14]谁做了类似的内容，以阐明Web服务注册表的一般要求。
R1：临时Web服务的管理：移动设备的本质使托管Web服务重复随机进入和离开网络。服务注册机构应该是支持服务提供商的动态和频繁的到达和离开。
R2：轻量级：为移动环境设计的服务注册表应该是轻量级的。轻量级服务器注册表将补充电源（即电池）和移动设备的计算约束。此外，轻量级服务注册表是敏捷的，更容易与多元化的移动环境集成。
R3：最低通信开销：鉴于移动设备中的电池和网络限制，重点应该是注册系统的最小化通信开销。
R4：分布式服务注册表：随着移动设备的数量（从而潜在的Web服务在这些上）数量呈指数级增长，集中式服务注册表系统的实用程度有限而且已经过时了。因此，需要分布式服务注册表系统来支持可伸缩性。
R5：启用运行时搜索：面向移动的面向服务的系统的一个重要推动因素是对运行时搜索的支持。这是必要的，因为新的和经常更有能力的服务的频繁到达和/或现有服务的失败。符合上述要点可能有保证
适合移动环境的服务注册表。
拟议方法
在基于移动的SOA环境中，每个移动设备都可以执行服务提供商和服务使用者的功能。作为服务消费者，移动设备发现网络服务，并在与提供商协商之后调用它们。作为服务提供商，移动设备托管服务并向服务注册中心发布托管服务。然而，如前所述，仍然缺乏在动态环境中发布和发现此类移动服务的有效移动注册表。移动服务由移动设备提供，并且可以由另一移动设备以点对点的方式使用。
3.1注册表细节
我们的方法建议一个服务注册表系统，其中包括每个参与移动设备的轻量级注册服务器。每个移动设备上的注册表都包含足以唯一标识注册实体的最小信息。注册表服务器（在每个移动设备上）管理两种类型的注册表：
1.服务注册表：注册的移动服务在服务注册表中进行管理。服务注册表包含每个服务的条目：服务名称，服务接入点，服务ID，服务描述，服务组，可用性，服务位置，服务提供商，其他服务信息。
2.组注册表：注册服务分为服务组。这些服务组在组注册表中进行管理。 组注册表包含服务组的以下信息：组名，组域，组描述，注册人，组ID，组接入点，其他组信息。
如所提出的，注册管理机构的组织如图1所示.刚刚识别注册服务并且不太可能改变的服务信息被保存在更有可能改变但不影响服务发现过程的注册表和服务信息中， 提供者服务绑定描述和上下文描述是提供者特定的，并且在移动环境中可能会发生变化。因此，这些对服务的描述被保持在移动服务提供商附近。这里的附近意味着描述被托管在与服务或第
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