Web服務準備：理解和使用Web服務托管技術

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Web服務準備：理解和使用Web服務托管技術

Mike Polan（polan@ca.ibm.com）

WebSphere 托管體系架構設計師，IBM Electronic Commerce 部門

2002 年 1 月

準備 Web 服務是在企業(yè)間實施按使用付費的 Web 服務的關鍵所在。無論是在您公司內部還是在業(yè)務合作伙伴之間，在使用期間控制 Web 服務的行為的是服務認證、登記、評測、計費以及管理操作的復雜混合體。這篇論文研究了“Web 服務托管技術”（Web Services Hosting Technology，WHST）包，該包通過 alphaWorks 發(fā)布，用來處理這項主要任務。

介紹

Web 服務體系架構利用因特網(wǎng)普遍深入的特性簡化了分布式應用的創(chuàng)建?，F(xiàn)在，企業(yè)組織可以有廉價、開放的渠道通到他們的客戶和合作伙伴。這使企業(yè)實體間能夠創(chuàng)建和集成自動化過程，也能夠創(chuàng)建托管的服務（可作為分布式業(yè)務流程的部分環(huán)節(jié)）。

例如，一個企業(yè)可能要實現(xiàn)一個采購系統(tǒng)。除跟蹤定單和管理內部審核所需的工作流程之外，通過外部的供應商，該系統(tǒng)還可以自動地發(fā)現(xiàn)服務、招標以及下定單。它可以發(fā)現(xiàn)服務、為定單安排籌集資金和裝運工作以及跟蹤定單情況。通過利用 Web 服務，采購系統(tǒng)仍然在管理這個流程的企業(yè)組織的控制范圍內，還可以將完成此流程所需的服務委托給外部的企業(yè)組織。

雖然實現(xiàn)這個目標還有大量工作要做，但 Web 服務托管這種基礎架構已日見端倪。因特網(wǎng)提供了連通性；Web 服務體系架構提供了交換數(shù)據(jù)的機制。標準組織將繼續(xù)改進服務接口規(guī)范，從而進一步減少集成要做的工作。

服務提供者或發(fā)布供內部或外部使用的 Web 服務的企業(yè)需要具備管理功能，從而準備和控制這些服務。Dan Gisolfi 在其 Web 服務體系架構專欄（請參閱參考資料）中描述了這些要求，這些要求是虛構的“Trumpet”公司的 IT 部門所確定的。一個 alphaWorks 包，“Web 服務托管技術”（WSHT V1.0）說明了如何能部分地滿足 Trumpet 的 IT 部門所涉及的要求。這篇論文討論了在那種環(huán)境中使用 WSHT，以及其余的要求如何在將來得到滿足。

托管方案

Web 服務準備是以 WSHT 為中心的，主要領域有下面這些：

允許將 Web 服務發(fā)布到由預訂系統(tǒng)引用的目錄的工具。

Web 服務預訂和準備系統(tǒng)。

與合同（和預訂相關聯(lián)）有關的 Web 服務的評測和計費。

用于預訂、準備、評測和計費組件的管理系統(tǒng)。

我們將從研究以下兩個主要的方案開始討論：

構建且運行于公司內部網(wǎng)中本地應用服務器上的 Web 服務的托管。

構建且運行于公司內部網(wǎng)之外的應用服務器上的 Web 服務的托管。

這兩種情況的區(qū)別是第一個是簡單的托管方案，而第二個可以被描述為代理或批發(fā)方案。要獲取關于這種區(qū)別的更進一步的信息，您應該閱讀“Applying Web services to the application service provider environment”（請參閱參考資料）。

這兩種方案的目標都是允許以一種將服務本身的問題域從預訂、準備和管理系統(tǒng)的問題域分離出來的方式管理 Web 服務；在許多情況下，當編寫服務時，服務的設計者將不需要考慮準備系統(tǒng)的需要。

開發(fā)和部署方面將包括以下幾個步驟：

開發(fā)者使用 Web 服務工具箱和單元測試環(huán)境來創(chuàng)建和測試 Web 服務。

開發(fā)者提供準備掛鉤（hook），從而允許準備系統(tǒng)有計劃地登記服務的新用戶（如果需要）。

服務提供者為定價和計費引擎創(chuàng)建定價包（使用由這些應用提供的工具）。

將 Web 服務部署到服務提供者的生產(chǎn)服務器。

將 Web 服務定義（WSDL）部署到 UDDI 或其它一些 WSDL 注冊中心。

服務提供者創(chuàng)建報價（一個報價包含一個或多個 WSDL 注冊中心列出的與定價包相關聯(lián)的服務）。

服務提供者將報價部署到在線目錄，該在線目錄引用服務目錄和定價包。

登記和預訂方面：

潛在的訂戶（消費者）通過引用目錄的注冊中心發(fā)現(xiàn) Web 服務，反之亦然。

如果還不是成員，新的訂戶向服務提供者登記（建立一個帳戶）。

訂戶選擇預訂新的 Web 服務。

自動為新訂戶準備服務。

訂戶下載使用 Web 服務所必需的資產(chǎn)，編寫并部署一個客戶應用程序。

使用方面：

客戶應用程序使用 Web 服務，由 Web 服務準備基礎架構對這種使用進行評測并給出報告。

使用事件被傳給定價引擎，為計費系統(tǒng)生成發(fā)票行。

服務提供者和訂戶都通過訪問計費系統(tǒng)獲知當前的使用費用。

服務提供者使用管理 UI 來控制對 Web 服務的訪問。

以上每一個方面都在一定程度上與準備系統(tǒng)有關。開發(fā)和部署方面需要構建一個到準備系統(tǒng)的接口；登記和預訂構建準備系統(tǒng)；使用方面利用準備系統(tǒng)。因此，登記和準備系統(tǒng)及其支持系統(tǒng)是成功地托管企業(yè)級 Web 服務的關鍵。

“Web 服務托管”要求

為了支持在企業(yè)級托管 Web 服務，您將需要許多重要的組件。這一節(jié)以“Metering and accounting for Web services”（請參閱參考資料）中介紹的為托管 Web 服務而確定的要求為基礎。

服務的目錄

為了管理托管的 Web 服務，服務可能需要與一個報價或一次交易相關聯(lián)。報價將 Web 服務與用來確定使用費用（計費）的恰當?shù)亩▋r包聯(lián)系起來。報價及其相關聯(lián)的服務被發(fā)布到目錄，之后便可供消費者發(fā)現(xiàn)和預訂。

定價包是將預訂和使用評測事件與費用關聯(lián)起來的一組規(guī)則。定價引擎根據(jù)確定的定價包對這些事件進行評估，將發(fā)票行提供給計費系統(tǒng)。計費系統(tǒng)將發(fā)票行與相應的帳戶關聯(lián)起來，也與其它許多功能（比如：跟蹤發(fā)票和收款）關聯(lián)起來。

一旦定義好了，發(fā)布步驟就使消費者可以使用 Web 服務消費所必需的資產(chǎn)。與服務相關聯(lián)的報價信息被發(fā)布到目錄服務，并由預訂服務引用。

登記和預訂

登記是使托管系統(tǒng)知道訂戶標識的過程。在隨后將 Web 服務的使用與該服務的消費者相關聯(lián)時需要這個標識。通常將登記和預訂步驟結合在一起。

預訂是將用戶添加到給定的 Web 服務消費者列表的行為。消費者通過選擇報價來選定所希望的服務，報價包含所希望的服務并確定合同中的使用條款。預訂可能需要付安裝費。一旦預訂了，消費者可以使用服務操作（消費）所必需的任何資產(chǎn)。

準備

準備是為消費者使用服務準備系統(tǒng)的行為。它包括為支持消費者活動在技術和業(yè)務兩方面作準備。

Web 服務準備

服務可以是匿名的或有準備的。匿名服務在運行時不需要消費者的標識就可以進行操作。匿名服務的一個例子是檢索股票價格。Web 服務的認證、授權和評測被委托給托管系統(tǒng)，因此，匿名服務通常不需要其它的準備。

有準備的服務是需要將用戶帳戶和／或其它信息與服務關聯(lián)起來的服務。例如，當必須確定要檢索的帳戶余額時，從用戶資產(chǎn)清單檢索帳戶余額就是有準備的服務。對與該服務相關聯(lián)的資產(chǎn)的細粒度保護還需要其它訪問控制。

要使登記和預訂過程自動化，每個有準備的服務都需要一些擴展。這些通常是構建在服務中的 API，只需要通過服務代理映射為準備系統(tǒng)功能。接下來，準備系統(tǒng)在預訂時將通過代理驅動這些功能。

支持系統(tǒng)

當托管 Web 服務時，任何分布式系統(tǒng)設計中提供的許多系統(tǒng)同樣有用，并且必須是有準備的，如表 1 所示。

表 1. 準備支持系統(tǒng)

系統(tǒng) 描述 成員 允許服務間共享用戶簡檔信息的公共資源庫。在登記步驟中，數(shù)據(jù)被植入成員資源庫。理想情況下，簡檔管理是自助式的，管理功能像作為報價一部分的其它服務一樣被準備。 認證 認證在運行時建立服務調用者的標識。認證系統(tǒng)通常在登記期間被準備。 授權 該系統(tǒng)存儲并報告策略和許可權，從而確定讓授權的用戶訪問服務，并且阻止未授權的用戶訪問組件或服務。授權系統(tǒng)將在預訂時被準備，并且在服務運行時被查閱。 許可證管理 該系統(tǒng)協(xié)助服務提供者確保對服務的訪問完全在該服務許可證協(xié)議條款的控制下。許可證協(xié)議可能是服務提供者和最終用戶之間的協(xié)議，或者是服務提供者和服務供應商之間的協(xié)議。許可證管理系統(tǒng)將在安裝服務時被準備，并且在服務運行時被查閱。 定價系統(tǒng) 當評測事件出現(xiàn)時，定價系統(tǒng)用來確定適用于這些事件的費用。定價系統(tǒng)由定價引擎以及為每一個消費者協(xié)議準備的定價包（可以共享定價包）組成。定價包將在服務預訂時被創(chuàng)建（或被引用）。雖然一些實現(xiàn)可能需要在服務運行時進行處理，但是定價引擎通常會在服務執(zhí)行之后處理評測事件（確定費用）。

合同

合同可以用來存有這樣一種信息，這種信息將 Web 服務的消費者與該服務、服務的條款（包括定價包）以及計費帳戶聯(lián)系起來。認證和標識系統(tǒng)與所調用的服務一起提供上下文，當調用服務時，該上下文用來發(fā)現(xiàn)恰當?shù)暮贤?。通過“服務級協(xié)議”（Service Level Agreement，SLA）和“服務質量”（Quality of Service，QoS）管理系統(tǒng)，合同上下文用來對信息進行評測。在預訂的基礎上，托管系統(tǒng)創(chuàng)建消費者、服務、SLA、QoS 和計費帳戶，并將它們關聯(lián)起來。

在托管的環(huán)境中，如果不存在使用這些服務的有效合同，則試圖調用托管的 Web 服務將被拒絕。

評測、定價和計費

用于準備的帳戶管理過程分為：評測、日志記錄、定價和計費這樣幾個子過程。

評測

如果您需要基于使用的計費，則消費者對 Web 服務的使用必須被評測。系統(tǒng)還收集登記、預訂和準備事件，可以使用這些信息來確定預訂費用。

使用評測通過 Web 服務運行時的裝備來完成，無需給服務本身強加額外設計要求。Web 服務的設計者可以進一步裝備服務，以提供其它評測事件。

日志記錄

評測事件被寫到公共日志中，稍后由定價引擎進行處理。評測和評測事件日志記錄都會在 Web 服務的服務器和客戶端出現(xiàn)，允許稍后進行核對。

定價

使用所指定的定價包，定價引擎將評測事件轉換為傳給計費系統(tǒng)的發(fā)票項。定價引擎根據(jù)使用和預訂的情況確定費用（基于時間）。通常定價引擎是較大的計費系統(tǒng)的一部分。

計費

計費系統(tǒng)接受來自定價引擎的發(fā)票信息，并將它與正確的用戶帳戶關聯(lián)起來。計費系統(tǒng)提供一些信息，從而允許消費者檢索計費信息并根據(jù)計費信息進行支付、在發(fā)生爭議的情況下進行核對以及更正支付給提供者的供應商（供應商反過來也可能向原提供者提供批發(fā)服務）的付款。

Web 服務托管的運行時

運行時，各種支持系統(tǒng)將再次發(fā)揮作用，如表 2 所示。

表 2：在運行時的托管支持系統(tǒng)

系統(tǒng) 運行時過程 成員 服務可能需要從這個公共資源庫檢索成員信息。 認證 建立并驗證服務調用者的標識。 授權 確保用戶只能訪問那些他們有權訪問的服務。 評測 Web 服務基礎架構將把使用事件記錄到日志記錄系統(tǒng)。 日志記錄 公共的日志記錄系統(tǒng)將捕獲審計和評測記錄，以便稍后進行處理。 許可證管理 確保系統(tǒng)和服務的組件以一種遵循適用的任何許可證協(xié)議的條款的方式被使用。

當調用了服務，Web 服務基礎架構將試圖發(fā)現(xiàn)合同，使之應用于該調用。合同將包含對信息（服務將根據(jù)此信息被處理）的引用。最低限度，合同的存在將起到授權核查的作用；如果沒有有效的合同，將不能調用服務。當對由該調用生成的評測事件進行處理時，合同還可以確定將會用到的定價包；當調度服務時，合同可以確定要用到的 QoS 和 SLA 參數(shù)。

管理

自助式簡檔管理功能的使用將可以降低服務提供者的操作成本，將賦予消費者管理其組織和個人數(shù)據(jù)的權利。

認證和授權系統(tǒng)的管理功能通常由這些系統(tǒng)本身提供。

目錄發(fā)布工具將用來管理目錄中的服務和報價信息，而托管系統(tǒng)將提供合同和預訂管理。

計費系統(tǒng)通常提供定制的管理功能。計費系統(tǒng)還可以提供訂戶接口組件，這些組件將被集成到最終用戶門戶網(wǎng)站中。

Web 服務托管技術

“Web 服務托管技術”（WHST）是發(fā)布在 alphaWorks 上的新包，它實現(xiàn)了準備的所有主要功能。以下的內容是 WSHT 及其工作原理的概述。

組件和功能

WSHT 的主要組件有門戶網(wǎng)站，報價目錄，登記和預訂系統(tǒng)，運行時擴展以及定價、計費和帳戶管理系統(tǒng)。

WHST 門戶網(wǎng)站

WSHT 包滿足了托管 Web 服務的許多要求。其目的并不是生產(chǎn)服務，因此為了方便，將登記、預訂和管理功能組合到一個門戶網(wǎng)站。門戶網(wǎng)站提供了對以下內容的訪問：

目錄構建和管理功能。

用戶和預訂管理。

計費帳戶狀況。

登記功能。

預訂功能。

權利列表。

Web 服務測試接口。

報價創(chuàng)建和報價目錄

WHST 提供了創(chuàng)建和管理稱為報價的預訂元素的工具。報價將來自 UDDI 注冊中心的一個或多個 Web 服務與用來計費的定價包相關聯(lián)。

報價放在一個簡單的目錄里提供給已登記用戶，作為登記和預訂操作的一部分。

登記和預訂

簡單的登記系統(tǒng)在 WSTK“標識”服務的基礎上被提供。要登記，用戶只需要選擇一個獨一無二的用戶標識并提供一個密碼。

預訂接口允許已登記用戶從可用的報價列表中進行選擇。接受了報價中的條款就會創(chuàng)建服務調用時所用到的合同。

運行時擴展

基本的 Web 服務運行時在 WHST 環(huán)境中被擴展。運行時被裝備為記錄審計和評測記錄?；镜?WSTK 標識服務用來進行授權（如果用戶存在且與密碼匹配，他們將被授權使用系統(tǒng)）。WSTK 合同服務用來確定服務的用戶是否擁有一個有效的合同，之后合同標識符將在評測記錄中被引用。

定價、計費和帳戶管理

輕量的定價引擎周期性地處理審計和評測日志中的評測記錄，將發(fā)票記錄傳給輕量的計費系統(tǒng)。計費系統(tǒng)將發(fā)票記錄與訂戶帳戶關聯(lián)起來。將提供一個用戶界面，允許用戶查看匯總的訂戶帳單。

操作 WSHT

操作 WSHT 是一個分為兩步的過程：第一步，用準備系統(tǒng)建立服務；第二步，將服務消費者客戶綁定到準備系統(tǒng)。

WSHT 發(fā)布、登記和預訂

圖 1 展示了服務開發(fā)者怎樣將服務定義發(fā)布到 UDDI 注冊中心。服務提供者將服務與定價包相匹配作為報價，并創(chuàng)建一個目錄條目。消費者向服務提供者登記，從目錄選出所希望的服務，并且預訂服務?？蛻糍Y產(chǎn)被消費者下載，并在調用服務的客戶應用程序的開發(fā)中使用。

圖 1. 用準備系統(tǒng)建立服務。

WHST 運行時

在運行時（請參閱圖 2），客戶應用程序綁定到服務，并使用恰當?shù)臋C制調用服務，該機制報告在登記階段建立的標識（請參閱圖 1）。Web 服務的服務器調用標識處理程序來驗證消費者標識，然后調用合同處理程序來驗證合同是否存在。接下來調用評測處理程序來記錄服務調用的啟動，之后，記錄它的結束。定價引擎處理事件日志中的事件，確定費用并且在計費系統(tǒng)中創(chuàng)建發(fā)票項。消費者使用服務門戶網(wǎng)站來查看使用費用。

圖 2. 運行時客戶應用程序綁定和服務交互

WSHT 配置

為了支持 Web 服務協(xié)議的不同實現(xiàn)，WSHT 有兩種配置：簡式和網(wǎng)關。

簡式

為了建立服務用戶的標識，簡式配置假設使用 Apache SOAP 3.0（Axis）協(xié)議實現(xiàn)中的處理程序系統(tǒng)。服務客戶將用戶標識和密碼插入到請求中。Web 服務工具箱（Web Services ToolKit）3.0 服務器（請參閱參考資料）檢索標識，并用它來發(fā)現(xiàn)適用的合同，服務將按照這個合同被調用。

網(wǎng)關

“Web 服務網(wǎng)關”（Web Services Gateway，WSGW）可以用于更復雜的情況，比如：

支持非 Axis 客戶。

支持非 Axis 托管的服務。特別是，網(wǎng)關可以用在“批發(fā)”方案中，在這種方案中服務提供者是外部服務的中介者或門戶網(wǎng)站。

支持調用 WSIF 的內部服務，包括 RMI-IIOP。

為了托管，通過添加攔截器來裝備 WSGW，攔截器的功能與上面描述的 Axis 處理程序的功能相同。網(wǎng)關將允許建立消費者標識，而不用依賴 Axis 客戶處理程序。例如，當使用 WSGW 時，WHST 將支持 HTTP 認證。

結束語

WSHT 說明了“Web 服務工具箱”和“Web 服務網(wǎng)關”如何能用來提供操作按使用付費的 Web 服務托管系統(tǒng)所需要的核心功能。合同可以用來將服務和消費者標識與定價包聯(lián)系起來。定價包把使用評測記錄轉換為發(fā)票記錄，并且與消費者帳戶關聯(lián)起來。

最重要的是，任何服務（本地的或遠程的）都可由 WHST 托管支持準備和管理，而不需要改變 Web 服務本身。像本文中介紹的這種體系架構將可以簡化 Web 服務進入服務提供者環(huán)境的接受過程。

參考資料

• 請參與本文的討論論壇。
  
• Dan Gisolfi 的專欄的關于基于付費的 Web 服務問題：第 1 部分、第 2 部分、第 3 部分。
  
• Dietmar Kuebler 和 Wolfgang Eibach 的關于評測 Web 服務的文章。
  
• Greg Flurry 的 Applying Web services to the application service provider environment，第 1 部分和第 2 部分。
  
• 從 IBM alphaWorks 下載 Web Services ToolKit。
  
• 從 IBM alphaWorks 下載 Web 服務托管技術包。

關于作者

Mike Polan 是一名 WebSphere 體系架構設計師，目前他致力于應用和服務準備，特別是 Web 服務準備開發(fā)的研究。他是 WebSphere Commerce Suite 的開發(fā)經(jīng)理并領導 VisualAge C++ 和 VisualAge Java 開發(fā)小組。您可以通過 polan@ca.ibm.com 與他聯(lián)系。