研究人员：
朱红兵，顾进广，张智，刘宇，李鹏
研究内容：
在云计算环境下，Web 服务的地位日益重要，目前云计算环境的三种主流商业模式基础架构即服务 (Infrastructure as a Servie, IaaS)、平台即服务(Platform as a Service, PaaS)、软件即服务(Software as a Service, SaaS)无不以服务计算为核心。然而，随着应用的逐渐深入，一些在研究早期没有考虑的问题逐渐受到关注，主要表现在以下几个方面： (1) Web 服务发生变化的问题。Web 服务的内容和接口在时空环境下可能会发生变化，它包含两层含义：一方面，随着需求的变化和服务质量的提升，Web 服务提供的内容和服务接口可能会发生变化；另一方面，为适应移动计算、提升服务质量以及“云计算”等多方面的需求，Web 服务可能会在云计算环境某个节点上发生“迁移”。但现有的Web 服务体系中，无论从服务描述、发现、匹配以及服务组合等多个方面，都假定在Web 服务生命周期内，Web 服务是一成不变的，没有考虑变化所带来的影响，并制定相应的策略。 (2) Web 服务重用的问题。随着网格服务资源的日益丰富，新的业务需求可能不需要重新编写 Web 服务来实现，可以直接在现在Web 服务的基础上通过重用技术来实现。我们将Web 服务重用也理解为一种变化过程，这种变化过程逐渐从抽象到具体，或者表现为服务内容和接口的不断扩充的变化过程。但是，相对于传统的分布式计算技术如组件技术而言，Web 服务在设计时没有充分考虑其可重用性的需求，而且目前还没有设计一种定量度量的技术来支持Web 服务重用。 (3) Web 服务组合的多粒度问题。云计算环境本质上是一个多粒度和变粒度的计算环境。服务组合是提高服务资源利用率的另一种手段，如何通过提供不同粒度的服务组合，以面对不断变化的业务需求，在服务成本(包括计算资源、通信等多方面的成本)和服务质量两个指标间获得平衡，这一问题日益受到关注。然而，由于目前没有提供定量的度量技术和标准，现有依据定性分析的Web 服务分层或多粒度机制并不能完全满足上述需求。 (4) 随着网格计算和云计算的兴起，为其服务的软件工程也发着质的变化，逐渐演变成服务科学、管理与工程(SSME)。然而，现有的服务工程体系中没有考虑到服务演化对服务工程维护的影响。 我们将上述问题归结为服务演化的问题。虽然目前对于服务演化没有准确的定义，但申请人认为，Web 服务演化与软件工程演化、本体演化类似，也将研究变化的捕获、变化的表示机制、变化的传播机制和变化的版本控制等问题。
研究成果：
本课题成功申请湖北省自然科学基金重点项目一项。
张智，李鹏，刘宇，顾进广
Web服务（Web Services）是一种新兴的分布式计算模型，其目的在于构建一个通用的与平台和语言无关的技术层，以实现异构平台上应用的连接和集成。目前，Web服务在电子商务、电子政务、金融证券、远程教育、远程医疗等领域得到广泛应用。 但是，Web服务在扩展性、可靠性以及效率等方面存在一些缺陷： (1) 扩展性。Web服务没有脱离C/S通信模式，例如，来自于客户端的SOAP请求消息调用位于服务器上Web服务，这种SOAP请求－响应机制表明了Web 服务系统中通信双方的非对等性，从而限制Web服务的进一步扩展。 (2) 可靠性。Web服务使用的是基于集中式UDDI的服务发布和检索机制，而集中式服务器容易造成整个系统的单点故障，从而阻断Web服务的发布和发现过程，导致整个Web服务架构的坍塌，另外，集中式UDDI服务器很容易受到诸如DoS等非法攻击，降低了服务的可靠性。 (3) 效率方面。随着服务发布和检索数量地不断增加，UDDI服务器要处理的数据量越来越多，而目前又只有少数几家公司如IBM、微软等提供UDDI商业注册的主机服务，因此性能瓶颈凸显。 针对上述问题，国内外研究提出了一些解决方法，如利用集群技术和故障恢复技术解决单点故障，但是维护和扩展服务器所需的费用却非常昂贵，同时过多的扩展设备可能出现的故障又会导致系统可靠性的不断降低；负载平衡策略虽然在一定程度上能够解决性能瓶颈问题，但不能从根本上解决集中式带来的弊端；增加UDDI操作入口站点虽然可以使用户任意选择操作入口进行查询而获得覆盖所有UDDI注册中心存在的数据，但这会产生如更新、删除、撤销等不一致问题，且查询的分发和重定向会加重服务器的负担。
对等网络（Peer-to-Peer，简称P2P）是一种分布式网络技术，它具有这样一些特征：系统依存于边缘化（非中央式服务器）设备的主动协作，每个成员直接从其他成员而不是从服务器的参与中受益；系统中成员同时扮演服务器与客户端的角色，在通讯过程中，所有的成员都是平等的一端；系统应用的用户能够意识到彼此的存在，能够构成一个虚拟或实际的群体。 对等网络的技术优势体现在以下几个方面： (1) 非中心化。对等网络中的资源和服务分散在所有结点上，信息的传输和服务的实现都直接在结点之间进行，可以无需中间环节和服务器的介入。对等网络的非中心化基本特点，带来了其在可扩展性、健壮性等方面的优势。 (2) 扩展性。在对等网络中，随着用户的加入，不仅服务的需求增加了，系统整体的资源和服务能力也在同步地扩充，始终能较容易地满足用户的需要。整个体系是全分布的，理论上其可扩展性几乎可以认为是无限的。 (3) 健壮性。对等网络天生具有耐攻击、高容错的优点，由于服务是分散在各个结点之间进行的，部分结点或网络遭到破坏对其它部分的影响很小，同时对等网络在部分结点失效时能自动调整拓扑结构，保持其它结点的连通性。对等网络通常都是以自组织的方式建立起来的，并允许结点自由地加入和离开，还能够根据网络带宽、结点数、负载等变化不断地做自适应式的调整。 (4) 高性能/价格比。性能优势是对等网络被广泛关注的一个重要原因，随着硬件技术的发展，个人计算机的计算和存储能力以及带宽高速增长，采用对等网络架构可以有效地利用互联网中散布的大量普通结点，将计算任务或存储资料分布到所有结点上，利用其中闲置的计算能力或存储空间，达到高性能计算和海量存储的目的。 (5) 负载均衡。对等网络环境下由于每个节点既是服务器又是客户机，减少了对传统C/S结构服务器计算能力、存储能力的要求，同时因为资源分布在多个节点，更好的实现了整个网络的负载均衡。 因此，对等网络为正在发展的Web服务提供了更好的网络环境，在对等网络环境下建立Web服务是一种较理想的Web服务实现方案，它可以充分利用对等网络的技术优势来弥补Web服务存在的一些缺陷。因此研究对等网络环境下的Web服务关键技术将对电子商务、电子政务、金融证券、远程教育、远程医疗等众多领域数据资源的整合与信息的共享与互操作起到积极的推进作用，这不仅具有重要的理论意义，而且具有非常广泛的应用前景。
研究方向： (1) 对等网络环境下Web服务的发布模型 根据在对等组中如何发布服务，对等网络定义了两种类型的服务：对等组服务和对等体服务。对等组服务的优势在于这些服务实例可运行在多个成员上并潜在彼此协作，某个对等体发生故障时，还可以从另一个对等体成员那里获得服务，其缺陷在于对等组服务与其所在的对等组密切相关，对等组服务在对等组建立之后是无法进行及时、有效的更新，除非重新再创建一个新的对等组。对等体服务的优势在于灵活性更高，可随时在多个对等组内发布通告，其缺陷是当对等体成员通过搜索服务通告来发现对等体服务，直到主要有一个对等体实例化并通告了该服务之后，该服务才可用，如果该对等体不可用了，则该服务也将无法使用。研究基于对等体的Web服务的发布机制是研究的重点之一。
(2) 对等网络环境下Web服务的发现模型 在对等网络中，Web服务的发现可以采取如下一些策略： (a) 基于本地缓存的发现。以往所有被发现的含有Web服务信息的通告都会在Web服务请求者节点中进行缓存，Web服务请求者可以直接而快速地在本地查询这些历史通告，虽然有些通告有可能过时，但比异地搜索却要高效的多。 (b) 基于IP多播的发现。在对等组内部，Web服务请求者节点可以发起IP多播查询，所有收到该消息的对等体都必须给出响应。这种方法可以让Web服务请求者在不知道服务提供者具体地址的情况下发送查询消息，而且IP多播可以减少使用带宽，有效避免P2P网络中消息的洪泛。 (c) 基于集合点的发现。集合点是一个能够处理来自其他节点查询的特殊对等体，集合点可以作为搜索的传递者，将发现请求转发到其他的集合点，利用集合点，Web服务请求者可以发现其他对等组内的Web服务资源。 本研究将重点研究如何利用以上策略来高效搜索和定位Web服务信息。
(3) 对等网络环境下Web服务的通用调用框架 常用的Web服务调用机制有多种形式，如XML-RPC机制、SOAP-RPC机制，这些机制通常只针对某一个特定的SOAP服务器和客户端，这给服务使用者带来复杂度，因此急待需要一种更为一般的通用机制来实现Web服务的调用。 在对等网络环境下集成WSIF（Web Services Invocation Framework）技术可以允许客户端使用者不使用传统的RPC方法来调用Web服务，而是使用基于WSDL文件的调用方法来调用Web服务，这样服务器端实现方法的更改不会影响到客户端代码的修改，而是将所有的修改限制在被使用的WSDL文件中。 本研究将重点研究P2P环境下基于WSIF的通用Web服务调用框架。
(4) Small-World理论对Web服务发现算法的改进 Small-World理论即大多数人都被许多条由熟人构成的短链连接着的理论（也称小世界现象），是由Stanley Milgram在六十年代作为社会学问题首次提出的， 非结构化对等网络中发现技术通常采用洪泛转发的方式，这种机制可靠性差，对网络资源的消耗较大。最新的研究表明对等网络符合Small-World特征即网络拓扑具有高聚集度和短链的特性。因此，对等网络发现算法中如何缩短路径长度的问题变成了如何找到这些“短链”的问题。Small-World特征的引入会对对等网络发现算法产生重大影响。本研究重点研究Small-World模型对对等网络发现算法的影响。
本方面目前在国内核心期刊和国际学术会议发表论文4篇，成功申请校科研基金项目一项。