WebServiees服务管理论文基于WebServiees服务管理协议的设计与分析.docx

WebServiees服务管理论文基于WebServiees服务管理协议的设计与分析.docx

《WebServiees服务管理论文基于WebServiees服务管理协议的设计与分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《WebServiees服务管理论文基于WebServiees服务管理协议的设计与分析.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

WebServiees服务管理论文基于WebServiees服务管理协议的设计与分析

WebServiees服务管理论文：

基于WebServiees服务管理协议的设计与分析

摘要:

该文提出基于WebServices的服务管理协议（WSSMP），用于有效地管理跨不同管理域的服务。

利用Petri网对WSSMP进行了形式化描述，并利用Petri网的可达性分析对此协议进行了逻辑正确性验证，确保了此协议具有有界性、活性、完整性、前进性等性质，从而减少了协议设计中潜在的错误。

并在仿真平台上进行了协议测试，测试表明读取大量对象时，随着读取对象数的增多，压缩WSSMP所使用的带宽增加很少，该协议适应服务管理需要大量处理数据的特性。

关键词:

互联网服务管理:

WebServiees;UML（UnifiedModeli鳍Lan，ase）;petri网

引言

随着Internet向面向服务体系结构的方向发展，服务提供商发现网络服务能够带来巨大利益，从而出现了各种网络服务，如IPTV，Volp（VoieeoverIP），VOD（VideoonDemand）等多媒体服务。

为了吸引更多的客户，服务提供商提供的网络服务需要有服务质量保证。

这就需要对网络服务进行有效的管理。

然而，网络服务需要跨越多个管理域进行配置。

这些端到端应用服务需要多个组织、系统和实体通过互联网相互合作来完成。

同时，由于商业政策的限制使每个服务提供商的服务组件实现细节和多数管理信息是不公开的，所以跨域的管理显得特别重要。

目前，服务管理领域的相关工作如下:

文献【11提出了WebSer说ees（WS）管理网络（wSMN），主要用于管理跨不同管理域交互的WS。

这篇文章假定所管理的互联网服务是由WS实现的，但是目前大部分互联网服务并不是由WS实现的。

文献[z]提出了一种用于大规模互联网中应用服务的端到端管理，该体系结构主要特征是通过扩展现有的商业网管平20（）尽0孚17收到，200尽07一14改回国家“973计划”（2003CB314806）和下一代互联网中日IPv6合作项目资助课题台的管理功能来实现该体系结构。

但是没有定义如何描述服务管理信息和服务管理系统各实体间是如何通信的。

文献[sl描述了一种基于SLA（ServiceLevelAgreement）的跨不同管理域有选择共享管理信息的体系结构。

但是并未对服务管理信息进行描述和如何传输服务管理信息。

为了实现在跨域服务管理系统中的有效的管理信息的传输，本文提出了一种基于WS服务管理协议（WSSMP），用于管理各种互联网服务（包括由ws实现的以及不是由WS实现的互联网服务）。

WSSMP具有以下特点:

使用WS传输服务管理信息，使用XML描述服务管理信息，使用XPath表达式的指定范围和过滤规则;WSSMP操作通过指定操作范围和过滤规则支持灵活的数据读取方式;在服务管理代理中通过指定过滤规则可以确定要接收的事件通知:

通过定义了专门用于配置的操作可以实现对服务的灵活配置。

从而，WSSMP可实现有选择地共享跨不同管理域的服务管理信息和支持各种粒度的事件通知以及有效地管理跨不同管理域的服务。

为了验证该协议的逻辑准确性，文章中采用Petri网[4一l0j对该协议的动态行为进行建模和分析，结果表明WSSMP具有逻辑正确性。

本文第2节介绍服务管理系统的体系结构;第3节提出第10期任兴田等:

基于W七bServices服务管理协议的设计与分析2461基于ws服务管理协议（wSSMP）;用Petri网描述并验证了SSMP协议:

第4节介绍WSSMP仿真验证;第5节是结束语。

2服务管理系统的体系结构为了实现跨不同的管理域有选择地共享服务管理信息检验服务的SLA，以及对服务进行灵活地配置，在文献ls]的基础上，本文提出了一种服务管理系统的体系结构。

在每个管理域中，设置了一个服务管理代理，负责选择地读取管理域的管理信息、验证服务的SLA和灵活地置各种服务。

在管理域中，每个被管设备上都设有网络管代理，用于配置和监控该域的网络设备。

服务管理站通过务管理代理来实现跨不同管理域的服务管理功能。

WWWS接口口服服务管理器器器器圈圈圈圈圈SLA验证证证证证证证资资资资}亘巫日与与与SLAAA源源源源辱竺鱼创理理理理资资目目目目目目目目目目目目目料料录录录录录录库库插插插件程序序序网网络管理代理理图2服务管理代理服务管理站WSS入IP只一”一\厂‘一~…~.~.，、···~.~二，·、.一:

缨服务管理代理服务管理代理SN、IPSNMP...……四N网络管理代理网络管理代理网络管理代理网络管理代理\管理萝工厂火醒葺._..…_._，_.，____一_一_二_…~又_._..一一，一，.置理墩-n.，’月一电-一_______一_____娜___一产图1服务管理系统的体系结构为了实现服务管理站与服务管理代理间的服务管理信的交互，必须设计有效的网络管理协议。

目前网络管理标主要是SNMP和CMIP协议。

但是由于SNMP主要用于管网元和网络不适合管理服务，而CMIP定义复杂，操作困，没有具体的管理方案，应用受到了很大限制。

因此，为了实现成块读取数据和有选择地读取数据等灵活的信息读方式、支持各种粒度事件通知以及灵活配置服务管理代，本文提出了一种新的协议，即基于WS服务管理协议WSSMP），用于服务管理站与服务管理代理之间的服务管信息的交互。

而服务管理代理和网络管理代理间的网络管协议仍采用传统的SNMP协议。

是服务管理代理的内部功能结构图。

以下介绍其各成部分的功能。

（l）资源目录包括它所管理服务组件的具体细节，确定务中包含的各种组件;明确服务中的不同元素之间存在的互依赖关系;确定每个组件可用的度量方法。

另外，如果务组件的操作需要由其它域中的服务组件来完成，可以通资源目录中包含的所需外部管理域的服务管理索引信息，求外部管理域的服务管理代理来实现。

（2）SLA资料库包含该管理域的服务提供商和客户间LA的详细信息。

（3）服务管理器直接利用包含在资源目录中的数据来调用系统中相关的插件程序收集管理信息;服务管理器的SLA验证和事件通知处理部分负责对SLA中参数指标进行核对、计算和验证，并生成事件通知;配置处理部分负责处理服务管理代理的配置信息。

（4）ws接口对收到的请求消息进行解码，调用服务管理器执行相应的操作，然后对操作结果进行编码，并把响应消息发给服务管理站;另外，对服务管理器生成的事件通知进行编码，然后把事件通知消息发给服务管理站。

3WSSMP协议WSSMP协议基于WS，用于服务管理站与服务管理代理间通信的服务管理信息协议。

WS是由SOAPoverHTTP实现的，因此WSSMP一次能够传输各种大小的数据块。

同时，WSSMP还具有以下优点:

WSSMP使用XML描述服务管理信息;WSSMP可以通过XPath表达式的指定范围和过滤规则;WSSMP操作通过指定操作范围和过滤规则支持灵活的数据读取方式;在服务管理代理中通过指定过滤规则可以确定要接收的事件通知;通过定义了专门用于配置的操作可以实现对服务的灵活配置。

该部分首先介绍WSSMP协议的服务管理信息模型，然后用SOAPRPC定义了传输服务管理信息的操作，并采用顺序图描述了操作的时序，最后用Petri网对WSsMP的各种操作进行描述和验证。

3.1WssMP的服务管理信息模型XML是现在比较流行的用于描述数据和交换数据的标准方式，其具备以下特点:

首先，XMLschema能够定义管理信息中出现的新数据类型，其次，XML的层次式信息表示方式能够描述各种复杂的数据，因此XML适于描述服务管理信息。

WSSMP协议中，主要采用了XMLsehema定义服务管理信息模型，用来规范在WSSMP里面的信息结构，它包括数据名称、数据类型等。

WSSMP协议中，服务管理信息以XML的形式进行传输和存储的，每个管理信息对应XML中的一个或者多个元素。

例如:

IPTV点播服务的管理信息包括:

点播节目的各2462电子与信息学报种服务器（如:

内容服务器、流媒体服务器、用户管理服务器等）的管理信息、服务器与终端之间链路的管理信息、点播节目的各种子服务（如:

点播节目描述、点播具体节目、用户管理等子服务）的管理信息和终端的管理信息等。

图3是某一时刻IPTV点播服务管理信息的XML文档。

（servernanle=’eontentserver’）eontenserver.bupt.edu￡n30%60%（linkna刃Qe=，server-viewerLink，）IMb/s0.2%200ms0刀lms99.99%2590%有一个显著的优点，就是它支持信息的过滤。

同时，在XPath中，可以通过一个简单的表达式来指定被管对象的名称（对应于xML文件中的元素）、被管对象的某种属性来获取特定的管理信息。

除此之外，XPath表达式能对被管对象进行更多的选择，从而减少网络中冗余数据的传输。

因此，通过XPath表达式，WSSMP能准确地定位特定对象的信息。

3.3WssMP操作的执行过程为了描述WSSMP各操作的执行过程，我们采用UML（uninedModelingLan，ase）[“]的顺序图对wssMP各操作进行建模。

是服务管理请求操作的顺序图。

服务管理站向服务管理代理发送SOAP请求，服务管理代理收到请求消息后创建SOAP请求处理器处理请求，SOAP请求处理器根据解析出的操作进行相应的处理，如果是读取服务管理信息和验证SLA的操作，就直接利用服务处理器通过SNMP协议向网络管理代理发出ge七请求，读取网络和服务管理相关参数，并计算;如果是处理服务管理代理配置信息的操作（如:

读取、修改配置信息等操作），就要利用服务处理器对服务管理代理进行相应的处理（如果修改配置信息，还需要通过SNMP协议向网络管理代理发出，et请求，配置网络管理代理），然后根据操作的结果向服务管理站发送SOAP响应。

请求执行完毕后，SOAP请求处理器自行删除，并释放占有的资源。

IPTV点播服务管理信息的XML文档大服州管理代理.刀服服务处理器器SSSOAPPP请请求处理器器返返回（数据:

:

:

r~esesssssssssssss甲甲甲甲甲~----站理甘.1-务口汉口H一3.2WSSMP的操作wSSMP协议提供了6种服务管理请求操作（ge七，ver海，ge七一config，merge，update和delete等），与定义的事件通知（notify）完成服务管理系统中服务管理信息的传输，用SOAPRPC定义的服务管理操作如下:

get:

服务管理站有选择地从服务管理代理读取管理域的共享信息。

verify:

测试指定管理域的服务状态能否满足设定的SLA。

get一config:

服务管理站从服务管理代理中读取配置信息。

merge:

服务管理站向服务管理代理添加配置信息。

该操作可以指定出错后取消整个操作或忽略错误。

uPdate:

服务管理站修改服务管理代理中指定的配置信息。

该操作可以指定出错后取消整个操作或忽略错误。

delete:

服务管理站从服务管理代理中删除指定的配置信息。

该操作可以指定出错后取消整个操作或忽略错误。

no七街:

当服务管理代理检测到服务状态与SLA资料库中的SLA不符时，通过notify操作自动向服务管理站发出事件通知。

为了指定WSSMP操作的操作范围和过滤规则，需要解决对象定位问题。

wSSMP通过使用xPath来解决的，Xpath服务管理请求操作的顺序图图5是服务管理事件通知的顺序图。

服务管理代理运行时，调用SLA验证器，SLA验证器利用服务管理器向网络管理代理重复地发送SNMP的get请求，读取网络和服务管理相关参数，检测被管服务状态，如果服务状态不符合SLA资料库中设定的SLA，创建事件通知处理器进程，向服务管理站报告事件通知。

发送完毕后，事件通知处理器自行删除，并释放占有的资源。

服务处理器器返返回（数据据）））事事件通知知处处理器器早︿一繁!

图5务管理事件通知的顺序图3.4WSSMP操作的Petri网描述和脸证协议设计中的一个重要的环节是协议的描述和验证，可以最大限度地消除协议设计中的潜在错误。

Petri网是一种图形化和模型化的工具，可以广泛应用于网络管理协议逻辑正确性的研究匿l0]。

本文采用Petri网对该协议的动态行为进行建模，验证了该协议的完全可达性、有界性、活性、完整性和前进性等性质，从而，说明该协议是逻辑正确的。

3.4.1WSSMP的Petri网描述是WSSMP的服务管理请求操作的Petri网模型RPN二（尸，T，F，琳M0），其中作伽l，pZ，…，夕12}是非空库所集;介{tl，口，…，t一l}是非空变迁集，凡{（夕1，亡1），（tl，P3），（忿1，娜），（P2，tl），（口，夕2），（沼，夕2），（夕3，t2），（P3，t3），（衅，t2），（P5，t3），（tll，P5），（t12，禅），（p12，tll），（P13，忿12），（t9，p12），（t10，，13），（夕11，‘），（尹11，t10），（侣，pll），（夕10，侣），（t7，plo），（仍，p12），（P8，t6），（娜，t7），（t7，P9），（t6，P9），（P9，t5），（p7，巧），（风，，7），（声，似）}是连接库所与变迁的有向弧的集合，M0=（l，1，0，0，0，0，0，o，1，o，o，0，O）是初始标识。

服务管理请求操作的Petri网的库所:

P1为服务管理站新请求，P2为服务管理站准备好处理SOAP消息，户为服务管理站等待接收SOAP响应消息，抖为服务管理站进行接收正确的SOAP响应消息，P5为服务管理站进行接收错误的SOAP响应消息，丙为服务管理代理等待接收SOAP请求消息，P7为服务管理代理进行接受SOAP请求消息，P8为服务管理代理进行解析收到SOAP请求消息，P9为服务管理代理准备好处理SOAP消息，p10为服务管理代理解析的命令和变量，Pll为服务管理代理进行处理SOAP请求消息，P12为服务管理代理正在生成错误SOAP响应消息，P13为服务管理代理正在生成正确SOAP响应消息。

服务管理请求操作的Petri网的变迁:

红为服务管理站发送SOAP请求消息，t2为服务管理站报告正确结果，t3为服务管理站报告错误结果，风为服务管理代理接受SOAP请求消息，t5为服务管理代理解析收到的SOAP请求消息，泌为服务管理代理解析SOAP响应消息产生错误，t7为服务管理代理结束解析SOAP响应消息过程，t8为服务管理代理开始处理SOAP请求消息，份为服务管理代理处理SOAP请求消息产生错误，t10为服务管理代理结束处理SOAP请求消息，tn为服务管理代理发送错误SOAP响应消息，t12为服务管理代理发送正确SOAP响应消息。

是WSSMP的服务管理事件通知的Petri网模型NpN=（p，T，F，W，风），其中p={夕1，夕2，一ps};T={tl，泥，…，叮}，F={（夕l，忿1），（忿1，pZ），（夕2，t2），（‘，P3），（P3，tl），（P4，t3），（户，份），（t3，P6），（P6，胜），（P6，t5），（衍，禅），（风，p7），（夕7，仍），（仍，夕8），（夕8，t7），（t7，pl）}，M0=（0，0，l，1，1，o，o，o）图7服务管理事件通知的Petri网模型图6服务管理请求的Petri网模型服务管理事件通知的Petri网的库所:

P1为服务管理站进行接收事件通知SOAP消息，P2为服务管理站进行解析收到事件通知SOAP消息，P3为服务管理站准备好处理SoAP消息，禅为服务管理代理新服务状态验证，P5为服2464电子与信息学报第29卷务管理代理准备好验证服务状态，娜为服务管理代理进行验证服务状态，p7为服务管理代理等待处理事件通知，ps为服务管理代理进行生成事件通知SOAP消息。

服务管理事件通知的Petri网的变迁:

红为服务管理站接收事件通知的SOAP消息，t2为服务管理站处理收到的事件通知SOAP消息，沼为服务管理代理开始验证服务状态，t4为服务管理代理验证服务状态符合设定的SLA，t5为服务管理代理验证服务状态不符合设定SLA，t6为服务管理生成事件通知SOAP消息，灯为服务管理代理发送事件通知SOAP消息。

3.4.2WSSMp的Petri网数学脸征Petri网的可达树分析法直观简捷，可方便地分析系统的动态特性。

Petri网的动态性质对应着被模型化系统特定的行为特性，服务管理协议的正确性可以通过分析其Petri网所拥有的动态特性加以验证。

下面采用可达树法分别分析服务管理请求操作和服务管理事件通知都具有可达性、有界性、活性、完整性和前进性等动态性质，从而验证服务管理协议的正确性。

根据可达树生成算法Ilz]，可构造出服务管理请求操作Petri网的可达树。

（户，刃，P9）“l（闪，娜，阅）“!

（户，P7，川）6{（P3，P8）夕/\戈、（林玉，夕g，尹10）{‘（夕3，P9，刀11）州次（闪，夕9，尹12）‘，‘!

（尹3，P5，尸9）“{（尹3，阅，护13）{。

，，（IJ3，川，pg）（尹2，P9），川）!

（夕2，服务管理请求操作Petri网的可达树根据图8中服务管理请求操作Petri网的可达树，可知请求操作具有下列性质:

完全可达性:

丫城任RPN，日。

（。

为点火序列），使叽巨>从，风la>风为从初始标识叽经过点火序列。

到达城，因此，即N是完全可达的。

这表明服务管理请求操作在执行过程中不会出现无法跳出或无用的状态。

有界性:

RPN的可达树中，每个结点中库所的Token数为0或1，因此，RPN是有界的，而且是安全的。

Petri网有界，则表明服务管理请求操作在任何变迁序列的情况下，对消息的需求量或所处的状态都是有限和确定的。

L1一活性:

通过RPN的可达树可知，从M0开始，丫人〔T能被从M0开始的点火序列至少点火一次，因此，即N是L1-活性的。

Petri网为Ll一活性的，表明服务管理请求操作从初始状态M0开始后无论出现什么情况都不会死锁，即在成功或失败的情况下都可以正确地结束。

完整性:

从可达树可以看到，RPN的3个点火序列al=tlt4tst7翻10t12t2，几=红风t5t6tllt3和几=tl风tst7侣t份tllt3都能将请求操作推进到终止状态，al对应操作成功，几和，:

对应操作失败，请求操作无论在成功或失败时都能正确地维护系统的一致性，因此，RPN是完整的。

具有完整性的Petri网能够描述请求操作中可能出现所有情况。

前进性:

可达树中，任意状态之间没有出现无意义的循环，任一点火都将算法从初态逐步地推向终态，在执行过程中不会出现无意义的动作。

因此，服务管理请求操作是正确的。

同理，可以验证事件通知操作具有下列性质:

完全可达性、有界性、Ll一活性、完整性、前进性。

因此，服务管理事件通知是正确的。

3.4.3WSSMP的Petri网工县脸征除了上述的Petri网数学验证以外，本文还采用了ARP软件包对协议进行了分析。

由于ARP软件包易于使用、能够执行结构分析和性能分析，因此，采用该软件包验证Petri网模型的动态特性。

同样，验证的结果表明服务管理协议的请求操作和事件通知都具有:

完全可达性、有界性、Ll一活性、完整性、前进性等动态特性。

因此，服务管理协议是正确的。

4仿真测试为了测试WSSMP协议的性能，开发了一个仿真系统，并测试了压缩WSSMP的ge七操作的带宽使用情况和读取属性个数的关系。

在looMbi七/s的以太局域网内，由4台PC组成一个仿真运行环境:

服务管理站、服务管理代理、IPTV服务器代理、IPTV终端代理，另外，还有多台IPTV终端代理通过Internet与该以太网相连。

服务管理站和服务管理代理gS0AP（c/c++语言实现的）软件包[l3]作为soAP协议栈的实现。

gs0AP工具能生成skeleton，stub，并能利用C语言的头文件生成WSDL定义，WSDL定义说明了RPC操作。

选用hbxml作为XML解析器。

IPTV服务器代理和IPTV终端用Net一SNMP软件包实现。

使用Etherealll’l工具在服务管理站处获取压缩wssMP的get操作的流量（通过zhbl‘5]压缩soAP。

ve:

Http实现压缩WSSMP的get操作）。

本文着重测量了TCP层以上（不10期任兴田等:

基于W七bServices服务管理协议的设计与分析2465括TCP层）的带宽使用情况。

读取某一属性个数的数据时复测量10次，图中的带宽使用情况是取其平均值。

进行次重复测量精确度足够了，这是因为读取数据时，被读取据变化不大，因此生成的消息变化也不大。

带宽使情况与读取属性个数的变化曲线。

叮冷130012001100100（）9oo800男升国︶蛤悠买掣侧架05010015020（j读取的属性个数带宽使用情况与读取属性个数的变化曲线从图9可以看出，读取属性较少时，随着读取属性的增，压缩WSSMP的ge七操作的所使用的带宽增加很快，但是，读取属性个数超过36个时，随着读取属性的增多，压缩SSMP的get操作所使用的带宽增加很缓慢，充分显示出了缩的WSSMP在处理较多属性的情况下的优势，这说明压的WSSMP适于大量传输数据的服务管理系统，具有较好扩展性。

结束语提出了基于WS服务管理协议，该服务管理协议能够对务代理进行有效的配置，能够跨不同管理域有选择共享服管理信息，并能够通过过滤规则支持较细粒度的事件通，解决了跨不同管理域间实现服务管理的难题。

设计了有的传输服务管理信息的操作（如:

get，verify，get一config，erge，update，delete和notify等），并通过Petri网验证T服管理协议具有完全可达性、有界性、活性、完整性和前进等性质，减少了协议设计中潜在的错误。

并在仿真平台上行了测试，结果表明读取属性个数超过36个时，随读取属增多，压缩wSSMP的get操作所使用的带宽增加很缓慢，说明WSSMP适于大量传输数据的服务管理系统。

参考文献一

1.M朗hirajuV，sahaiA，andvanMoorselA·，几bservlcesmanagementnetwork:

An~riaynetworkforfederatedservieeman

2.emellt.IFIP/IEEEEighthInternationalSymPosiumonIntegratedNetworkManagenlent，CoforadoSprings，USA，2003:

351一364.2」

3.KarGandKellerA.AnarehiteetureformanagingaPPlieationservieesovergfobalnetworksProeeedlngsoftheTwentiethAnnualJointConfereneeoftheIEEEComPuterandCommunieationsSoeieties（IEEEINFOCOM2001），!

101

4.Anchorage，AK，USA，2001:

1020一1027.BhojP，singhals，andChut硒S·SLAman昭ementin企deratedenvironments，Co呷。

terNe细。

南，2001，35

（1）:

5-24.ZuberekWM.T

5.edPetr