面向服务架构中的服务分类及其应用

第15卷第9期Vol.15No.92009年9月ComputerIntegratedManufacturingSystemsSep.2009:1006-5911(2009)09-1844-10:2008207222;:2009202223。Received22July2008;accepted23Feb.2009.:黄小庆(1981-),女,湖南岳阳人,东南大学电气工程学院博士研究生,主要从事企业信息集成等的研究。E2mail:[e-mail]。面向服务架构中的服务分类及其应用黄小庆1,关维德2,周宇1,夏安邦1(1.东南大学电气工程学院,江苏南京210096;2.东南大学机械工程学院,江苏南京210096):针对当前电力信息资源建设和整合中存在的紧耦合和重用度差等问题,提出了基于面向服务架构的集成协议栈,并对涉及的所有独立的功能进行系统的分类,讨论了其实现。在此基础上,给出了分类资源协同的逻辑框架,并应用于构建电力市场竞价系统。基于分类服务的面向服务架构模式可提高资源重用,加快新业务部署。:电力;信息集成;面向服务架构;集成协议;分类服务:TP311;TM73:AServiceclassificationofservice2orientedarchitectureanditsapplicationHUANGXiao2qing1,GUANWei2de2,ZHOUYu1,XIAAn2bang1(1.SchoolofElectricalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China;2.SchoolofMechanicalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:Aimingattheproblemsexistedintheintegrationofelectricutility,suchastightlycoupledandlowreus2ability,anintegrationprotocolstackbasedontheService2OrientedArchitecture(SOA)waspresented.Meanwhile,allindependentfunctionswereclassifiedandtheirimplementationswerediscussed.Onthisbasis,thelogicframe2workforclassifiedresourcescollaborationwaspresented.Anditwasappliedinpowerplantbiddingsystem.ItwasprovedthattheSOAmodelbasedonclassifiedserviceswasabletoimprovetheresourcesreusabilityandfacilitatenewbusinessdeployment.Keywords:electricutility;informationintegration;service2orientedarchitecture;integrationprotocol;classifiedservice0分布在不同节点的电力数据和计算能力需要灵活、快速地整合与扩展。面向服务架构(ServiceO2rientedArchitecture,SOA)作为一种应用程序体系结构,其所有功能都定义为独立的、带有定义明确且可调用的接口的服务,服务可按定义好的顺序被调用,形成业务流程[1],实现了Internet环境下的跨平台集成。在金融、保险、农业、宇航、电信、出版、医疗卫生等多个领域的SOA应用中,讨论了涉及领域适用的参考框架、组织服务的中间件、面向服务的门户集成及资源访问安全控制等问题[227]。SOA在电力行业也得到了初步应用[8]。目前提出的一些SOA模型,如IBMSOAfoundationArchitecture,OASISFERA,PESOI,NetWeaver[9],三层SOA模型等[10],在动态服务重组、支持系统工程,以及控制中心和通信网络的容错能力方面各有特色。Web服务作为SOA通常采用的服务实现方式,从封装、提供、管理、使用到建模、仿真及控制,从静态、动态组合到基于分级评价的服务发现都进行了研究[11215]。电力行业对Web服务的应用研究侧重于将组件封装成Web服务[16],并基于Web服务整合资源。但在基于Web服务实施SOA的研究中:¹服务的研发开始表现出差异性。有关面向服第9期黄小庆等:面向服务架构中的服务分类及其应用务环境中的数据访问问题的讨论较少[17],缺乏面向服务的门户集成研究,基于流程的服务组合研究较多,但具体实现时仍依赖于硬编码,流程难以重用。º部分服务成为效率瓶颈。业务变动或效率的提高通常只依赖于部分服务,这些服务未被区分,影响了软件复用和运行效率的提高。如交易模式和市场规则的变化对计算机底层通信、数据库访问、信息发布等影响最大[18],Web服务调用过程的绝大部分时间都花费在数据传输、数据定位和数据格式转化阶段[19221]。»服务剧增,管理混乱。为此,亟需一种有效的方式进行服务分类,即定义服务层次,反映服务的组合特征[22]。不同类别的服务应用通过界定和组织,可有差别地进行研发,同时确保服务类型简洁、全面而不重叠。工程中已经广泛应用服务分类的思想,如CaliforniaISO的市场重构和技术升级项目(MarketRedesignandTechnologyUpgrade,MRTU)将企业服务分为数据服务、业务状态服务、业务流程服务和基础设施服务等[23]。遗留系统基于企业服务层次分为执行服务,以及传输、接收和重获取数据服务[24]。能量管理系统封装成以数据获取、操作为主的服务和执行系统保护安全评估功能服务[25]。面向服务的电力资产管理系统框架划分为由提交、执行、代理、监测、存储构成的内部服务,以及数据提供、信息处理外部服务[26]。IBM的CBMBoIT模型,将传统IT功能面向软件生命周期划分成多类组件,组合成服务来满足业务需求[27]。注册中心按分类学编制服务目录[28]。但针对服务分类的研究并不多见,主要有:文献[29]将整个服务体系结构划分为以数据为中心的基本服务、以功能为中心的基本服务、中介服务、以流程为中心的服务和公共企业服务等。文献[30]设计了一个面向服务的系统,服务分为业务服务、公共服务、消费者接口服务和编制服务等。但是,上述分类应用和研究都没有覆盖信息系统的各个层面)))数据、功能、流程、系统支撑和接口交互,未建立可供业务分析员、架构师、设计员和编程员交流观点和看法的完整公共语言模型,也未系统讨论服务对象定义及实现。为解决上述问题,本文提出了一种基于SOA的集成协议栈,以五大类服务作为服务设计、实现、管理的公共语言,对SOA中的所有独立功能系统地分类,并讨论分类资源的实现及其协同框架。1在面向服务环境中,网络通信依赖于一系列规范,图1给出了SOA中信息集成的层次图,类似于ISO七层网络协议栈,笔者称之为信息集成协议栈。第一层保证数据在不同通信子网之间传输。第二层支持浏览、简单邮件传输等具体应用。第三层是语法层,覆盖内容表达规则。基于预定义语法的可扩展标记语言(eXtensibleMarkupLanguage,XML)能同时被人和机器理解。Web服务描述语言(WebServiceDescriptionLanguage,WSDL)虽能对服务进行描述,但不能解释服务和数据的含义。第四层是本体层。分布、开放、动态的服务计算环境要求建立起一个语义基础,用于描述应用共享的数据、术语和资源关系,获得语义的互操作性。由于XML不具备语义描述能力,资源描述框架(ResourceDescriptionFramework,RDF)作为XML的补充,以一种标准化、互操作的方式来规范XML的语义。Web本体语言(WebOntologyLanguage,OWL)在XML和RDF的基础上增加了更多用于描述语义的词汇,全面支持基于本体的建模。统一描述、发现和集成协议(UniversalDe2scription,Discovery,andIntegration,UDDI)不仅提供基于关键字匹配的服务注册和发现[31],还结合Web服务本体(WebOntologyLanguageforServ21845计算机集成制造系统第15卷ices,OWL2S)描述服务功能,支持基于知识的查询与匹配。以电力系统为例,公共信息模型(Com2monInformationModel,CIM)及其扩展规范实现的电力数据本体,提供输电设备、监控和数据采集系统(SupervisoryControlAndDataAcquisitionsys2tem,SCADA),发电设备等的标准数据模型,实现了电力资产管理和配电领域的语义互操作性。结合RDF语法和词库编写CIM模型,可建立一种规范的、基于XML的电力系统资源定义[30],构建起企业语义模型。第五层是内容层,用于描述消息的实际内容。一些服务可能使用简单固定的语法和语义,来描述其消息内容;另一些则基于内容描述语言,如谓词逻辑或约束选择语言(ConstraintChoiceLanguage,CCL),通过附加限制来刻画消息内容表达式。ebXML和BizTalk是典型的内容描述语言,它们制定全世界范围内的商务数据格式,用于企业业务协同和数据交换。第六层是通信活动层,它选择与应用无关的通信机制在不同系统间传输消息。XML及其所描述的简单对象访问协议(SimpleObjectAccessProtocol,SOAP)使消息能够穿透防火墙,SOAP封装消息内容、发送者、接收者和处理框架,将待交换的消息捆绑并映射到底层协议,响应远程过程调用。WS2Transaction以传输无关的机制描述服务信息,WS2Security提供大数据集传输机制,WS2Coordination定义一个异步发布/订阅事件传递机制。第七层是会话层,定义了消息互操作规范。会话模式可能是请求/响应模式或复杂的发布/订阅模式等。此外,远程门户网站Web服务(WebServiceforRemotePortlets,WSRP)定义了用户界面交互的WebService标准。Web服务业务流程执行语言(BusinessProcessExecutionLanguageforWebService,BPEL4WS)用于业务集成[32]。IEC61970定义的通用接口定义(GenericInterfaceDefinition,GID)结合C++,Java程序语言等,提供一个完整但不冗余的应用程序接口(ApplicationProgram2mingInterface,API)集,如IEC619702503给出了C语言和Web服务实现通用数据访问(GenericDataAccess,GDA)接口的技术视图[33]。2211所设计的功能服务是用来实现一个或多个功能区域。它既封装了计算方法和业务规则,又包含了过程性的数据操作。在服务接口不变,仅改变算法的情况下,客户端不用修改。特别地,传统应用程序通常包括表示层、业务流程层、业务逻辑层、数据访问层四层,遗留系统封装成的功能服务、包括简单的创建、查询、更新、删除(CRUD)等数据访问操作,该部分是否封装为数据服务,主要依据投资回报率决定。功能服务分为公共功能服务、专用功能服务和以决策为中心的功能服务。以电力营销系统为例,公共服务有权限、图库、报表管理等服务;专业服务有电费计算、收费管理、业扩管理、计量管理、线损统计等;决策功能服务则封装复杂、高效的决策算法,以重用商务智能,支持实时决策。功能服务元模型如图2所示,它由组件单元实现,服务合约引导对服务的消费,同时指定服务组件充当某些角色。配置信息提供服务组件的版本、前集、效应集和协同条件,支持服务动