Research on Key Technologies in Web Service Runtime Environment

Web服务(Web Service)是Web发展的自然产物，它能够支持应用系统以松散耦合的方式实现集成与协作，并通过降低应用连接的复杂性来减少应用维护和更新的代价，是目前Web应用环境中非常受欢迎的一种解决方案。Web服务自产生以来，得到了工业界和学术界的普遍关注，已有大量的研究围绕Web服务技术展开，本文主要关注Web服务运行支撑平台的研究。 面向服务的体系结构定义了构建面向服务的软件系统的整体思路，而软件系统的实施则需要落实到具体的运行支撑平台，Web服务运行支撑平台为Web服务的部署、运行、管理和维护提供各种基础设施支持，具有良好的应用前景。但Web服务运行支撑平台的研究起步较晚，在体系结构、服务组件模型、调度机制和事务处理方面研究尚不充分，本文针对这些问题展开研究，并将这些问题的解决方法和技术应用到我们研制的Web应用服务器中。 本文首先提出了一种基于Web应用服务器的Web服务运行支撑平台架构——OnceWSREA以及相应的Web服务组件模型OnceSCM。其中，Web服务以Web服务组件的形式纳入到Web应用服务器中，从而借助Web应用服务器提供的各种基础服务设施，满足构建企业级Web服务应用的需求。此外，OnceWSREA还具备运行期间动态可重配的能力，提高了Web服务运行管理的可扩展性和灵活性。 其次，本文对Web服务应用的性能问题进行了研究，提出了一种应用敏感的Web服务请求调度策略AWSRS。目前Web服务运行支撑平台对请求的调度仍然是传统的先来先服务策略，导致服务器重负载时，无法区分请求的重要性，降低了关键请求的性能。本文从应用的性能需求出发考虑服务器的请求调度机制，引入了应用获益的概念，并使用该概念来评估服务器为应用提供的性能保障效果。服务器将请求按照应用的需求进行分类，并按照应用获益最大化的目标为不同类型的请求分配资源。实验表明，AWSRS策略在服务器重负载时能够按照应用的意愿优先保障关键请求的处理，改善了服务器的整体性能表现。 再次，本文还研究了Web服务事务处理技术，提出了一种新型的Web服务事务处理模型OnceWSTM。该模型包括Web服务事务的静态结构和动态执行两方面的内容。在静态结构方面，构成Web服务事务的基本元素是原子事务，多个原子事务通过顺序、并行、优先等控制结构组合成一个复杂事务。OnceWSTM模型基于原子事务的事务属性，给出了Web服务事务的松弛原子性和良构性的严格定义，并给出了相应的良构性判定定理以及有效的良构性判定算法。另一方面，在Web服务事务的执行阶段，OnceWSTM提出了一种Web服务事务调度算法，它利用事务的语义知识和准入控制机制，有效地提高了Web服务事务的并发处理效率。 最后，本文实现了一个Web服务运行支撑平台的原型系统OnceASWS，它对上述研究成果进行了原型实现和验证。本文简要介绍了OnceASWS的体系结构、主要组件和功能实现。OnceASWS构建在Web应用服务器OnceAS之上，由Web服务容器、SOAP引擎和Web服务事务管理器三部分关键模块构成，为Web服务组件的创建、部署、运行和管理提供了基础设施支持。Web service is a natural consequence of the evolution of the Web. Web services can integrate and collaborate with various applications in a loosely coupled way to achieve business goals. It is one of the most promising solutions in the web application environment. Web services have drawn much attention from academia and industry. There are various research fields of Web services, and this thesis concentrates on the web service runtime environment. SOA has introduced the concept of how to build service oriented software applications, which is hard to implement without support from the underlying system. Web service runtime environment provides a series of runtime services, such as transaction and security services, to support the deployment, execution, management and maintenance of web services. It has a wide prospect in distributed applications. However, at this stage, the problems of building a web service runtime environment are not well addressed. In this thesis, we studied several key issues of web services runtime environment, and applied their solutions to design and implement the web service runtime environment in the web application server. Firstly, we proposed a web service runtime environment architecture based on application server with the name OnceWSREA. And a web service component model named OnceSCM was also presented. In the OnceWSREA, a web service was plugged into the application server as a web service component. Therefore, web services can satisfy the requirements of enterprise applications well by making use of various infrastructure services provided by the application server. Moreover, the OnceWSREA also provided mechanisms for dynamical reconfiguration which improved the extensibility and flexibility of web services runtime management. Secondly, we studied the issues of the performance of web service applications and proposed a novel application-aware web service requests scheduling strategy, named AWSRS. Currently, Web service runtime environment typically adopt the traditional FCFS scheduling strategy for handling application requests, which does not distinguish critical requests from non-critical ones, and therefore the performance of critical requests might be greatly reduced. We introduced the concept of "application benefit" to evaluate the effect of the server in improving the performance for applications. Based on this method, AWSRS was able to classify critical requests from applications and thus intelligently assigned corresponding resources for handling different classes of requests to maximize the total application benefits. In the scenarios where the server is in heavy load, our strategy can keep effective in maintaining the system performance. Later experimental results confirmed our efforts. Thirdly, we developed a web service transaction model, named OnceWSTM, which specified both structural and executive aspects of web service transaction. As to the static structure, we regarded atomic transactions as the building blocks of web service transactions. They construct complex transactions through a set of constructral rules. We formally defined the concept of relaxed atomicity and well-formedness of a web service transaction. And an effective method for well-formedness validation was also proposed. On the other hand, during the execution of web service transactions, OnceWSTM incorporated two enhancements, the semantic of transaction and admission control, to provide a higher degree of concurrency for web service transactions. Finally, we implemented a prototype of the web service runtime environment, named OnceASWS, and applied the approaches and solutions proposed in this thesis. The OnceASWS was implemented based on the web application server, named OnceAS, and it comprised three main components: the Web service container, the SOAP engine, and the Web service transaction manager. The implementation of OnceASWS was explained in details

Web服务事务的研究综述

Web服务的出现对分布式事务提出了新的需求,为了保证多个Web服务交互获得正确的执行和一致性的结果,有必要为Web服务提供事务机制.但是Web服务具有松散耦合性、运行时间长等特点,这使得传统的事务处理技术在处理Web服务事务时显得力不从心.本文对Web服务事务的关键问题进行了阐述,包括Web复合框架的事务性支持、Web服务事务规范以及扩展事务模型等方面的研究内容,并指出了目前研究的不足以及未来的发展趋势.中国科学院计算技术研究

a survey on web service transaction

Web服务的出现对分布式事务提出了新的需求,为了保证多个Web服务交互获得正确的执行和一致性的结果,有必要为Web服务提供事务机制.但是Web服务具有松散耦合性、运行时间长等特点,这使得传统的事务处理技术在处理Web服务事务时显得力不从心.本文对Web服务事务的关键问题进行了阐述,包括Web复合框架的事务性支持、Web服务事务规范以及扩展事务模型等方面的研究内容,并指出了目前研究的不足以及未来的发展趋势

design and implementation of web service engine in web application server

Web Service为程序之间的交互提供了基础,实现了独立于程序设计语言的一致化编程模型,并以通用的方法进行应用程序集成.分析了Web应用服务器实现Web Service的关键需求,阐述了在应用服务器中基于SOAP的Web Service引擎的设计与实现,介绍了实现Web Service引擎的若干关键技术和解决办法.Web Service引擎已在自主研发的OnceAS应用服务器中实现

Web应用服务器中Web Service引擎的设计与实现

Web Service为程序之间的交互提供了基础,实现了独立于程序设计语言的一致化编程模型, 并以通用的方法进行应用程序集成.本文分析了Web应用服务器实现Web Service的关键需求,阐述了在应用服务器中基于SOAP的Web Service引擎的设计与实现,介绍了实现Web Service引擎的若干关键技术和解决办法.本文描述的Web Service引擎已在自主研发的OnceAS应用服务器中实现.中国科学院计算技术研究

research on performance optimization in j2ee resource integration

J2EE应用服务器基于JCA规范为企业资源系统提供了一个统一的资源集成解决方案.在JCA框架下,应用服务器提供连接管理、事务管理及安全管理等服务,这些服务是影响系统性能的重要因素.本文主要研究了应用服务器端在支持资源集成中与性能相关的几个关键问题,包括连接池管理和事务管理,提出了行之有效的优化策略.本文的工作已经应用到中科院软件所自主开发的J2EE应用服务器OnceAS中,取得了很好的效果

research and implementation of the container managed persistence of entity bean

实体Bean是一种重要的J2EE应用组件,具有持久保存状态的特性.实体Bean容器是实体Bean的运行环境,持久化管理器是其中具体负责持久化的组件.本文研究了以关系数据库作为存储介质实现容器管理持久化的理论,提出了一种灵活高效的实现方法.该持久化管理器通过静态映射模型创建持久化方案,并创建动态模型以响应客户请求.在实体Bean容器并发访问控制机制的帮助下,该持久化管理器能够保证实体Bean高效可靠的运行.该持久化管理器和容器已经在中科院软件所自主研制的J2EE应用服务器OnceAS中得到实现

performance model-based self-configuration framework for middleware

高动态的计算环境使得QoS(quality of service)保障对于基于组件的分布式系统越来越重要,软件系统需要具备自我调整的能力以适应外部环境的变化.给出一种自适应的中间件配置框架,能够动态感知负载变化,并自动调整系统参数配置以保持用户所要求的服务质量.该框架的核心是一个基于分层排队网络的性能预测模型,用于指导搜索最优的资源配置,使性能需求得到最大的满足.在OnceAS应用服务器上进行原型实现,并以StockOnline应用做实验,比较了在使用和不使用该框架时的性能需求的满足情况.结果显示,在负载增加时,通过自配置框架的调控,应用性能需求的保障程度得到了较大的提升

application-aware web service requests scheduling strategy

在当前企业级Web服务应用中，性能问题一直是人们关注的重点．然而作为支撑Web服务应用的主流平台，Web应用服务器对请求的调度仍然是传统的先来先服务策略（FCFS）．这种策略无法区分请求的重要性，降低了关键请求的性能．以往的研究较少从应用的性能需求出发考虑服务器的请求调度机制，影响了服务器性能保障的效果．对此，提出了应用敏感的Web服务请求调度策略（AWSRS），使用应用获益来评估服务器为应用提供的性能保障效果．服务器将请求按照应用的需求进行分类，并按照应用获益最大化的目标为不同类型的请求分配资源．实验表明AWSRS策略能够有效提高关键请求的性能