Khóa luận Xây dựng Service Proxy để kiểm chứng ràng buộc thời gian trong Web Service Composition

85 trang phuongvu95 4750

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Xây dựng Service Proxy để kiểm chứng ràng buộc thời gian trong Web Service Composition", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

khoa_luan_xay_dung_service_proxy_de_kiem_chung_rang_buoc_tho.pdf

Nội dung text: Khóa luận Xây dựng Service Proxy để kiểm chứng ràng buộc thời gian trong Web Service Composition

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  Nguyễn Đức Trung XÂY DỰNG SERVICE PROXY ĐỂ KIỂM CHỨNG RÀNG BUỘC THỜI GIAN TRONG WEB SERVICE COMPOSITION KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành : Công Nghệ Thông Tin HÀ NỘI, 2009
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  Nguyễn Đức Trung XÂY DỰNG SERVICE PROXY ĐỂ KIỂM CHỨNG RÀNG BUỘC THỜI GIAN TRONG WEB SERVICE COMPOSITION KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành : Công Nghệ Thông Tin Cán bộ hướng dẫn: TS. Trương Ninh Thuận HÀ NỘI, 2009 i
LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến TS. Trương Ninh Thuận, người thầy đã cho em định hướng, tận tình chỉ bảo em những ý kiến quý báu về công nghệ Web Service, các kiến thức về chất lượng dịch vụ Web. Thầy đã giúp đỡ em rất nhiều và đi cùng em trong suốt thời gian thực hiện khoá luận. Thầy chỉ cho em cách tiếp cận, nghiên cứu một công nghệ mới, cách tìm ra những giải pháp cho vấn đề mắc phải. Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô và các bạn đã giúp đỡ em trong những năm học qua. Em xin cảm ơn Bộ môn Công nghệ phần mềm, Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại Học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và làm khoá luận này. Đề tài “Xây dựng Service Proxy để kiểm chứng ràng buộc thời gian trong Web Service Composition ” là một đề tài khá mới mẻ, lại được hoàn thành trong quỹ thời gian hạn hẹp nên khó tránh khỏi những khiếm khuyết. Em mong nhận được những góp ý chân thành từ thầy cô giáo và các bạn để đề tài có thể được mở rộng và nghiên cứu kỹ hơn, đưa vào trong thực tiễn ngành công nghệ thông tin hiện nay. Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2009 Sinh viên: Nguyễn Đức Trung ii
TÓM TẮT KHOÁ LUẬN Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của môi trường Internet, các ứng dụng triển khai trên nền Web ngày càng được phát triển rộng rãi và phong phú. Đồng thời đi cùng sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thị trường là nhu cầu áp dụng công nghệ thông tin vào trong các quy trình thương mại ngày càng trở nên phổ biến và là điểm mấu chốt để các tổ chức doanh nghiệp giải quyết công việc của mình. Sự ra đời của Web Service được coi là một công nghệ mang đến cuộc cách mạng trong cách thức hoạt động của các dịch vụ B2B – Business to Bussiness và B2C – Bussiness to Customer. Giá trị cơ bản của dịch vụ Web dựa trên việc cung cấp các phương thức theo chuẩn trong việc truy cập đối với hệ thống đóng gói và kế thừa. Các phần mềm được viết bởi những ngôn ngữ lập trình khác nhau và chạy trên các nền tảng khác nhau có thể sử dụng Web Service để chuyển đổi dữ liệu thông qua mạng Internet. Nội dung của khóa luận đưa ra một cái nhìn tổng quát về công nghệ Web Service, phân tích và tìm hiểu các thành phần chuẩn được sử dụng trong công nghệ Web Service, đi vào nghiên cứu kiến trúc về Web Service. Từ những kiến thức thu được về công nghệ Web Service, khóa luận đi đến một hướng tiếp cận mới đó là tìm hiểu về chất lượng các dịch vụ Web – QoS cho Web Service dựa trên mô hình tích hợp Web Service với các Web Service Composition. Từ các kiến thức về chất lượng các dịch vụ Web, khóa luận sẽ tìm hiểu về một khía cạnh chất lượng dịch vụ Web đó là kiểm chứng ràng buộc thời gian đáp ứng của các Web Service Composition và mô hình hóa các ràng buộc thời gian trên biểu đồ UML Timing Diagram. Để minh họa cho việc kiểm chứng ràng buộc thời gian đáp ứng của các Web Service Composition, chúng tôi đã tiến hành xây dựng một ứng dụng nhỏ là Web Service Travel-Agent và tiến hành đo lường thời gian đáp ứng của các Service Composition hợp thành lên Web Service Travel-Agent đó. iii
MỤC LỤC CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.1. Bối cảnh 1 1.2. Mục tiêu khóa luận 2 1.3. Cấu trúc khóa luận 3 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ WEB SERVICE 5 2.1. Kiến trúc hướng dịch vụ SOA 5 2.1.1. Khái niệm kiến trúc hướng dịch vụ SOA 5 2.1.2. Nguyên tắc thiết kế của SOA 6 2.2. Công nghệ Web Service 7 2.2.1. Tổng quan về Web Service 7 2.2.2. Kiến trúc Web Service 9 2.2.3. Các công nghệ của Web Service 13 CHƯƠNG 3: QoS CHO WEB SERVICE 24 3.1. Chất lượng dịch vụ Web Service – QoS cho Web Service 24 3.2. Các yêu cầu về chất lượng dịch vụ cho Web Service 25 3.3. QoS cho các dịch vụ Web 27 3.4. Điều chỉnh và thiết lập ràng buộc QoS 27 3.5. Hiệu ứng thắt cổ chai trong quá trình thực thi của Web Service 28 3.6. Đánh giá hiệu năng giao thức SOAP 29 3.7. Phương pháp tiếp cận để cung cấp chất lượng dịch vụ cho Web Service 30 CHƯƠNG 4: BIỂU ĐỒ TIMING DIAGRAM 32 4.1. Giới thiệu UML 32 4.2. Tổng quan về biểu đồ Timing Diagram 33 4.3. Mục đích của biểu đồ Timing Diagram 34 4.4. Các kí hiệu của biểu đồ Timing Diagram 34 4.5. Các thành phần của biểu đồ Timing Diagram 36 iv
4.5.1. Các trạng thái 36 4.5.2. Các sự kiện và các thông điệp 37 4.5.3. Thời gian 38 4.5.4. Các đường State-Line 39 4.5.5. Ràng buộc thời gian 40 CHƯƠNG 5: BÀI TOÁN NGHIÊN CỨU 42 5.1. Tìm hiểu về Service Proxy 42 5.2. Tìm hiểu về Web Service Composition 45 5.3. Bài toán kiểm chứng ràng buộc thời gian đáp ứng của các Web Service Composition 49 5.3.1. Giới thiệu bài toán 49 5.3.2. Mục tiêu và yêu cầu của bài toán 50 5.3.3. Phân tích bài toán 51 CHƯƠNG 6: THỰC NGHIỆM 54 6.1. Phạm vi ứng dụng 54 6.2. Thiết kế ứng dụng 56 6.3. Cài đặt, xây dựng và triển khai ứng dụng 58 6.3.1. Cài đăt chương trình 58 6.3.2. Xây dựng và triển khai các Web Services thành phần 61 6.3.3. Xây dựng và triển khai Service Proxy 66 6.3.4. Phát triển chương trình client và thực nghiệm 69 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN 74 v
DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VÀ KHÁI NIỆM THUẬT NGỮ KHÁI NIỆM SOA Service Oriented Architecture – Kiến trúc hướng dịch vụ Service Các Serivice có sẵn có thể được dùng để tích hợp lên một Web Composition Service lớn hơn. Hoặc là một Web Service thành phần chuyên biệt phục vụ cho một nhiệm vụ Web Service được tổng hợp lên từ các Service Composition Service Composite Nhà cung cấp dịch vụ Web Service. Đây chính là các nguồn Service Provider cung cấp đưa ra các dịch vụ cho khách hàng sử dụng Đây chính là dịch vụ ở phía người sử dụng, yêu cầu các dịch vụ Service Consumer đưa ra bởi Service Provider Nơi chấp nhận các yêu cầu đưa ra bởi Service Consumer, liên hệ với Service Provider để lấy dịch vụ trả về cho Service Service Broken Consumer Viết tắt của Word Wide Web Consortium – là một tổ chức lập ra các chuẩn cho các công nghệ chạy trên nền Internet, đặc biệt W3C là Word Wide Web QoS Quality of Service - Chất lượng dịch vụ Message request Thông điệp yêu cầu Message response Thông điệp đáp ứng vi
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Web Service cho phép truy cập tới các code ứng dụng sử dụng chuẩn công nghệ Internet 7 Hình 2: Web Service cung cấp một tầng trừu tượng giữa ứng dụng client và ứng dụng cần gọi tới. 8 Hình 3: Mô tả cơ chế hoạt động của Web Service 9 Hình 4: Web Service technology stack 10 Hình 5: TCP/IP network model 11 Hình 6: Mô tả cấu trúc của một thông điệp XML 14 Hình 7: Mô tả cấu trúc của một thông điệp SOAP 15 Hình 8: Mô tả thông điệp SOAP faults 16 Hình 9: Mô tả việc trao đổi thông điệp SOAP thông qua giao thức HTTP 17 Hình 10: Mô tả thành phần binding trong tài liệu WSDL 20 Hình 11: Minh họa ví dụ của một tài liệu WSDL 20 Hình 12: Minh họa cấu trúc dữ liệu businessService 22 Hình 13: Biểu đồ Timing Diagram dưới dạng “Robus Diagram” 35 Hình 14: Biểu đồ Timing Diagram dưới dạng mở rộng 36 Hình 15: Minh họa các trạng thái được thể hiện trong biểu đồ Timing Diagram 37 Hình 16: Minh họa các sự kiện và thông điệp trong biểu đồ Timing Diagram 38 Hình 17: Minh họa thể hiện thời gian trong biểu đồ Timing Diagram 39 Hình 18: Thời gian ước lượng trong biểu đồ Timing Diagram 39 Hình 19: Minh họa các đường state-line trong biểu đồ Timing Diagram 40 Hình 20: Minh họa các ràng buộc thời gian trong biểu đồ Timing Diagram 40 Hình 21: Minh hoạ mô hình Web Service với Service Proxy 42 Hình 22: Minh họa mô hình tích hợp Web Service 46 Hình 23: Minh hoạ mô hình tổng quan bài toán Travel-Agent 51 Hình 24: Minh hoạ đường Lifeline cho SearchHotel Service 52 Hình 25: Minh hoạ đường Lifeline cho SearchFlight Service 53 vii
Hình 26: Minh họa thiết kế tổng thể của ứng dụng 56 Hình 27: Biểu đồ tuần tự của hệ thống 57 Hình 28: Minh họa giao diện Admin của apache soap trên Web Server tại cổng 2417.59 Hình 29: Minh họa giao diện Admin của apache soap trên Web Server tại cổng 8080.60 Hình 30: Minh họa trang Admin của Apache Axis trên Web Server tại cổng 8080 60 Hình 31: Code kết nối database trong file SearchHotel Service 61 Hình 32: Nội dung của tệp deploy.wsdl 62 Hình 33: Danh sách các dịch vụ liệt kê trên web site soap engine 63 Hình 34: Nội dung file deploy.wsdd 64 Hình 35: Các dịch vụ được liệt kê trên trang quản trị của Axis 65 Hình 36: Nội dung file WSDL của dịch vụ SearchFlightService 66 Hình 37: Code Service Proxy goi tới SearchFlightService 67 Hình 38: Minh họa đo lường thời gian đáp ứng 68 Hình 39: Minh họa test chương trình 70 Hình 40: Biểu đồ Timing Diagram mô tả ràng buộc thời gian của WSComposition 71 Hình 41: Minh hoạ mô hình kiểm chứng ràng buộc thời gian đáp ứng 72 viii
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Bối cảnh Sự phát triển của công nghệ thông tin cho phép ứng dụng hiệu quả vào các hoạt động kinh doanh, giải trị, quản lý cũng như một số lĩnh vực khoa học xã hội khác. Sự bùng nổ của Internet đã trở thành một điều kiện hết sức thuận lợi, đem lại hiệu suất cao trong công việc đồng thời giảm thiểu chi phí cho các doanh nghiệp. Tuy nhiên các yêu cầu về nghiệp vụ phức tạp trong hệ thống này dẫn đến các hệ thống phần mềm tương ứng cũng ngày càng trở nên phức tạp, cồng kềnh và khó kiểm soát. Rất nhiều yêu cầu nghiệp vụ đòi hỏi xử lý các vấn đề liên quan đến dữ liệu phân tán, xử lý các thông tin khác nhau do nhiều tổ chức nắm giữ. Đã có nhiều kiến trúc phần mềm được đưa ra nhưng chưa đủ mạnh để giải quyết được vấn đề này. Sự ra đời của kiến trúc phần mềm hướng dịch vụ đã mở ra một hướng đi mới trong việc giải quyết các loại bài toán này. Kiến trúc SOA định nghĩa một kiểu kiến trúc cho việc xây dựng các hệ thống phân tán theo hướng dịch vụ, tức là hệ thống được phân tách thành các module chương trình, và các module này được phát triển độc lập, các module sử dụng các công nghệ khác nhau nhưng vẫn có thể giao tiếp được với nhau. Một công nghệ tiêu biểu nhất cho kiến trúc hướng dịch vụ là công nghệ Web Service. Với công nghệ Web Service, mỗi Service ở đây là một module có thể thực hiện các công việc khác nhau, ta có thể tổng hợp các Service thành phần lại để cùng thực hiện một công việc lớn, đó được gọi là công nghệ tích hợp Web Service, khi đó mỗi Service thành phần được gọi là một Service Composition. Sự ra đời của công nghệ Web Service đã đem lại rất nhiều lợi thế cho việc chia sẻ tài nguyên qua mạng, trợ giúp xây dựng các hệ thống phân tán đồng thời đáp ứng được tính mềm dẻo cần thiết, hệ thống có thể dễ dàng chấp nhận những thay đổi lớn so với thiết kế ban đầu mà vẫn đảm bảo cho vấn đề nâng cấp và bảo trì sau này. Web Service đem đến đầy đủ sự 1
đáp ứng cần thiết cho các quy trình B2B – Bussiness to Bussiness và B2C – Bussiness to Customer, chính vì thế Web Service hiện tại đang là một thuật ngữ đang được nhắc đến rất nhiều và ngày càng được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên Web Service là một công nghệ triển khai thông qua môi trường Internet cho nên vấn đề về chất lượng các dịch vụ Web cũng là một vấn đề đáng lưu tâm, chính vì thế đã xuất hiện các tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ cho Web Service – QoS cho Web Service. Một khía cạnh về QoS cho Web Service đó là thời gian đáp ứng của các dịch vụ Web, đây là một vấn đề rất đáng quan tâm vì Web Service là một kiến trúc phần mềm phân tán, cho nên thường có một sự liên kết giữa các dịch vụ với nhau. Khi thời gian đáp ứng của một dịch vụ quá lâu có thể dẫn đến ảnh hưởng tới các dịch vụ khác. Mặt khác khi có nhiều nhà cung cấp dịch vụ Web thì khi đó sẽ có nhiều sự lựa chọn của khách hàng trong việc tìm và sử dụng dịch vụ Web tốt nhất cho mình. Trên môi trường Internet, người sử dụng trước tiên sẽ quan tâm nhất đến vấn đề thời gian, thời gian đáp ứng của một dịch vụ Web nhanh hay chậm sẽ quyết định đến sự thành công hay không của nhà cung cấp dịch vụ Web đó. Việc kiểm soát thời gian đáp ứng của các dịch vụ Web là một khía cạnh rất rộng, cho nên ở phạm vi khóa luận này chúng tôi đề cập đến việc kiểm chứng ràng buộc thời gian đáp ứng của việc tích hợp các Web Services có đáp ứng được với tiêu chuẩn QoS về thời gian hay không. 1.2. Mục tiêu khóa luận Để thực hiện các vấn đề nêu ra như trên, khoá luận sẽ lần lượt trình bày những kiến thức cần thiết để giải quyết yêu cầu của bài toán đặt ra. Khóa luận sẽ tập trung vào một số các vấn đề sau: Tìm hiểu khái quát về kiến trúc hướng dịch vụ SOA, đi sâu tìm hiểu công nghệ Web Service, kiến trúc và các thành phần sử dụng cho Web Service. Tìm hiểu Service Proxy, một dạng Web Service đặc biệt được triển khai ở phía người sử dụng dịch vụ. 2
Tiếp cận đến vấn đề về chất lượng các dịch vụ Web, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng hoạt động của Web Service. Đi vào tìm hiểu việc đo lường thời gian đáp ứng của các Web Service Composition sử dụng Service Proxy. Nghiên cứu về biểu đồ UML Timing Diagram, mô hình hóa các ràng buộc thời gian đáp ứng của Web Service Composition trên biểu đồ UML Timing Diagram. Đề xuất phương pháp kiểm chứng tự động thời gian đáp ứng của các Web Services trong một ứng dụng sử dụng sự tích hợp các Web Services với các ràng buộc mà biểu đồ UML Timing Diagram mô tả. 1.3. Cấu trúc khóa luận Các phần còn lại của khóa luận bao gồm các phần sau: Chương 2 đưa ra cái nhìn tổng quát về công nghệ Web Service, tìm hiểu về các thành phần chuẩn được sử dụng trong công nghệ Web Service, kiến trúc Web Service và quy trình hoạt động của một Web Service. Chương 3 tiếp cận đến vấn đề chất lượng dịch vụ Web. Xem xét các yêu cầu về chất lượng cho Web Service, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng hoạt động của Web Service và một vài phương pháp đơn giản để cung cấp chất lượng dịch vụ Web. Chương 4 trình bày về biểu đồ mới được thêm vào trong UML 2.0 đó là biểu đồ Timing Diagram. Tìm hiểu về mục đích biểu đồ, các thành phần sử dụng trong biểu đồ Timing Diagram và từ đó sử dụng biểu đồ Timing Diagram để đặc tả cho các ràng buộc thời gian của các Web Service Composition. Chương 5 phân tích bài toán “Xây dựng Service Proxy để kiểm chứng ràng buộc thời gian đáp ứng trong Web Service Composition”, nghiên cứu về Service Proxy, Service Composition và công nghệ tích hợp Web Service. 3
Chương 6 xây dựng một ví dụ minh hoạ cho bài toán kiểm chứng, dựa vào các kết quả thu được từ ví dụ minh hoạ để thực hiện mục tiêu của khóa luận đó là kiểm chứng xem các kết quả thu được có đáp ứng được tiêu chuẩn đề ra hay không. Chương 7 đánh giá kết quả khóa luận đã đạt được và nêu ra hướng phát triển trong tương lai cho đề tài này. 4
CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ WEB SERVICE Chương 2 đề cập đến công nghệ Web Service, đưa ra khái niệm căn bản về kiến trúc hướng dịch vụ SOA, đi sâu vào tìm hiểu công nghệ Web Service, các công nghệ được sử dụng cho Web Service, kiến trúc của Web Service và các lợi ích khi sử dụng công nghệ này. 2.1. Kiến trúc hướng dịch vụ SOA 2.1.1.Khái niệm kiến trúc hướng dịch vụ SOA SOA - viết tắt của thuật ngữ Service Oriented Architecture (kiến trúc hướng dịch vụ) là “Khái niệm về hệ thống trong đó mỗi ứng dụng được xem như một nguồn cung cấp dịch vụ” [9]. Dịch vụ là yếu tố then chốt trong SOA. Có thể hiểu dịch vụ như là hàm chức năng (module phần mềm) thực hiện quy trình nghiệp vụ nào đó, một cách cơ bản, SOA là tập hợp các dịch vụ kết nối mềm dẻo với nhau (nghĩa là một ứng dụng có thể nói chuyện với một ứng dụng khác mà không cần biết các chi tiết kĩ thuật bên trong), có giao tiếp (dùng để gọi hàm dịch vụ) được định nghĩa rõ ràng và độc lập với nền tảng hệ thống, và có thể tái sử dụng. SOA là cấp độ cao hơn của phát triển ứng dụng, chú trọng đến quy trình nghiệp vụ và dùng giao tiếp chuẩn để giúp che đi sự phức tạp của kĩ thuật bên dưới. Thiết kế SOA tách riêng phần thực hiện dịch vụ (phần mềm) với giao tiếp gọi dịch vụ. Điều này tạo nên một giao tiếp nhất quán cho ứng dụng khách sử dụng dịch vụ bất chấp công nghệ thực hiện dịch vụ. Thay vì xây dựng các ứng dụng đơn lẻ và đồ sộ, nhà phát triển sẽ xây dựng các dịch vụ có tính linh hoạt có thể triển khai và tái sử dụng trong toàn bộ quy trình nghiệp vụ. Điều này cho phép tái sử dụng phần mềm tốt hơn, cũng như tăng sự linh hoạt vì nhà phát triển có thể cải tiến dịch vụ mà không làm ảnh hưởng đến Client sử dụng dịch vụ. 5
Thực ra khái niệm SOA không hoàn toàn mới, DCOM và CORBA cũng có kiến trúc tương tự. Tuy nhiên các kiến trúc cũ ràng buộc các thành phần với nhau quá chặt, ví dụ các ứng dụng phân tán muốn làm việc với nhau phải đạt đuợc thoả thuận về chi tiết tập hàm API, một thay đổi mã lệnh trong thành phần COM sẽ yêu cầu những thay đổi tương ứng đối với mã lệnh truy cập thành phần COM này. Ưu điểm quan trọng nhất của SOA là khả năng kết nối mềm dẻo (nhờ sự chuẩn hoá giao tiếp) và tái sử dụng. Các dịch vụ có thể được sử dụng với trình Client chạy trên nền tảng bất kì và được viết bởi ngôn ngữ bất kì. 2.1.2.Nguyên tắc thiết kế của SOA SOA dựa trên hai nguyên tắc thiết kế quan trọng [17]: Mô-đun: đó là tách các vấn đề lớn thành nhiều vấn đề nhỏ hơn Đóng gói : Che đi dữ liệu và lô-gic trong từng mô-đun đối với các truy cập từ bên ngoài. Hai tính chất này sẽ dẫn đến đặc điểm thiết kế của kiến trúc SOA đó là các dịch vụ tương tác với nhau qua các thành phần giao tiếp, tuy nhiên các dịch vụ đó vẫn hoạt động độc lập với nhau, chia sẻ các lược đồ dữ liệu cho nhau và tuân thủ các chính sách của kiến trúc chung nhất. 6
2.2. Công nghệ Web Service 2.2.1.Tổng quan về Web Service Web Service là gì: Web Service là một giao diện truy cập mạng đến các ứng dụng chức năng, được xây dựng từ việc sử dụng các công nghệ chuẩn Internet [1][4]. Được minh hoạ trong hình dưới đây. Hình 1: Web Service cho phép truy cập tới các code ứng dụng sử dụng chuẩn công nghệ Internet Thuật ngữ Web Service diễn tả một cách thức tích hợp các ứng dụng trên nền web lại với nhau bằng cách sử dụng các công nghệ XML, SOAP, WSDL, và UDDI trên nền tảng các giao thức Internet với mục tiêu tích hợp ứng dụng và truyền thông điệp. XML được sử dụng để đánh dấu dữ liệu, SOAP được dùng để truyền dữ liệu, WSDL được sử dụng để mô tả các dịch vụ có sẵn và UDDI được sử dụng để liệt kê những dịch vụ nào hiện tại đang có sẵn để có thể sử dụng. Web Service cho phép các tổ chức có thể trao đổi dữ liệu với nhau mà không cần phải có kiến thức hiểu biết về hệ thống thông tin đứng sau Firewall kia [1]. Không giống như mô hình Client/Server truyền thống, chắng hạn như hệ thống Webserver/webpage, Web Service không cung cấp cho người dùng một giao diện đồ hoạ nào, Web Service đơn thuần chỉ là việc chia sẻ các dữ liệu logic và xử lý các dữ liệu đó thông qua một giao diện chương trình ứng dụng được cài đặt xuyên suốt trên mạng máy tính. Tuy nhiên nguời phát triển Web Service hoàn toàn có thể đưa Web Service vào một giao diện đồ hoạ người dùng (chẳng hạn như là một trang web hoặc một chương trình thực thi nào đó) để có thể cung cấp thêm các chức năng đặc biệt cho người dùng. 7
Web Service cho phép các ứng dụng khác nhau từ các nguồn khác nhau có thể giao tiếp với các ứng dụng khác mà không đòi hỏi nhiều thời gian coding, do tất cả các quá trình giao tiếp đều tuân theo định dạng XML, cho nên Web Service không bị phụ thuộc vào bất kì hệ điều hành hay ngôn ngữ lập trình nào. Ví dụ, chương trình viết bằng ngôn ngữ Java cũng có thể trao đổi dữ liệu với các chương trình viết bằng Perl, các ứng dụng chạy trên nền Windows cũng có thể trao đổi dữ liệu với các ứng dụng chạy trên nền Linux. Công nghệ Web Service không yêu cầu phải sử dụng trình duyệt và ngôn ngữ HTML, đôi khi Web Service còn được gọi là Application Services. Xét theo một khía cạnh khác, nếu các ứng dụng có thể truy cập thông qua mạng máy tính bằng việc sử dụng các giao thức như HTTP, XML, SMTP hoặc Jabber thì đó chính là Web Service. Như Hình 1 và Hình 2 đã minh họa , Web Service là một Application Interface được đặt giữa Application Code và người sử dụng các code đó. Nó có thể được ví như một tầng trừu tượng, phân tách giữa platform và ngôn ngữ lập trình, nó mô tả cách thức mà các application code được triệu gọi như thế nào. Điều này có nghĩa nếu bất kì một ngôn ngữ lập trình nào hỗ trợ Web Service đều có thể truy cập các ứng dụng chức năng của nhau. Hình 2: Web Service cung cấp một tầng trừu tượng giữa ứng dụng client và ứng dụng cần gọi tới. Ngày này, Web Service có thể được triển khai trên Internet dưới dạng một Website HTML, chính vì thế, các Application Service cần phải có một cơ thế cho việc công bố, quản lý, tìm kiếm và phục hồi nội dung được người sử dụng truy cập thông qua giao thức chuẩn HTTP và định dạng dữ liệu HTML. Các ứng dụng Client ( như Web Browser) cần phải hiểu các chuẩn mà Web Service hỗ trợ để có thể tương tác với các service nhằm thực thi một nhiệm vụ như việc đặt mua sách, gửi thiệp mừng hoặc là đọc bản tin v v. 8
Web Service cung cấp tính trừu tượng cho các giao diện chuẩn, cho nên sẽ không nảy sinh ra bất kì vấn đề gì trong quá trình tương tác khi các service được viết trên java và trình duyệt được viết bằng C++, hoặc các service được triển khai trên Unix trong khi các trình duyệt lại được triển khai trên Windows. Web Service cho phép giao tiếp giữa các platform khác nhau có thể hoạt động cùng nhau theo nguyên tắc tạo ra một platform trung gian có liên quan. Tính tương thích (Inteoperability) là một lợi thế vô cùng mạnh mẽ của Web Service, thông thường, các công nghệ Java và công nghệ của Microsoft rất khó có thể tích hợp được với nhau , nhưng với Web Service thì các Application và Client sử dụng 2 công nghệ trên hoàn toàn có khả năng tương tác với nhau thông qua Web Service. Rất nhiều nhà cung cấp ứng dụng như IBM và Microsoft đều đã hỗ trợ Web Service trong các sản phẩm của họ. IBM hỗ trợ Web Service thông qua gói WebSphere, Tivoli, Lotus và DB2 và Microsoft với .NET cũng đã hỗ trợ Web Service. 2.2.2. Kiến trúc Web Service 2.2.2.1. Mô tả cơ chế hoạt động của Web Service Hình 3: Mô tả cơ chế hoạt động của Web Service. Cơ chế hoạt động của Web Service yêu cầu phải có 3 thao tác đó là : Find, Public, Bind[1]. 9
Trong kiến trúc Web Service, Service Provider công bố các mô tả về các service thông qua Service Registry. Service Consumer tìm kiếm trong các Service Registry để tìm ra các service mà họ cần sử dụng. Service Consumer có thể là một người hoặc cũng có thể là một chương trình. Kĩ thuật mô tả dịch vụ là một trong những thành phần chủ chốt của kiến trúc Web Service. Các thông tin mô tả đầy đủ nhất về kiến trúc Web Service được thể hiện trong hai tài liệu riêng biệt, đó là NASSL – Network Accessible Service Specification Language và WDS – Web-Defined Service. NASSL là một tài liệu dưới dạng chuẩn của XML cho các service chạy trên nền Network, nó được sử dụng để chỉ ra các thông tin hoạt động của Web Service, chẳng hạn như danh sách các service, các mô tả về service, ngày hết hạn của service và các thông tin liên quan đến các Service Provider, như tên, địa chỉ. Tài liệu WDS là một tài liệu mang tính đáp ứng đầy đủ cho tài liệu NASSL. Khi ta kết hợp hai tài liệu này với nhau ta sẽ có được sự mô tả một cách đầy đủ về các dịch vụ để cho phía yêu cầu dịch vụ có thể dễ dàng tìm kiếm và gọi các dịch vụ đó. 2.2.2.2.Kiến trúc phân tầng của Web Service Hình 4: Web Service technology stack 10
Mô hình kiến trúc phân tầng của Web Service tương tự với mô hình TCP/IP được sử dụng để mô tả kiến trúc Internet. Hình 5: TCP/IP network model Các tầng truyền thống như Packaging, Description, và Discovery trong mô hình Web Service Stack là những tầng cung cấp khả năng tích hợp và cần thiết cho mô hình ngôn ngữ lập trình trung lập. Tầng Discovery : Tầng Discovery cung cấp cơ chế cho người dùng khả năng lấy các thông tin mô tả về các Service Provider. Công nghệ được sử dụng tại tầng này đó chính là UDDI – Universal Description, Discovery and Integration. Tầng Desciption : Khi Web Service được thực thi, nó cần phải đưa ra các quyết định về các giao thức trên các tầng Network, Transport, Packaging mà nó sẽ hỗ trợ trong quá trình thực thi. Các mô tả về dịch vụ sẽ đưa ra phương pháp để làm thế nào mà các Service Consumer có thể liên kết và sử dụng các service đó. Tại tầng Description, công nghệ được sử dụng ở đây chính là WSDL (Web Service Desciption Language) – Ngôn ngữ mô tả Web Service. Ngoài ra, ít phổ biến hơn, chúng ta còn có 2 ngôn ngữ khác được định nghĩa bởi tổ chức W3C đó là ngôn ngữ môt tả tài nguyên - W3C’s Resource Desciption Framework (RDF) và ngôn ngữ đánh dấu sự kiện DARPA. Cả hai ngôn ngữ này đều có khả năng cung cấp việc mô tả Web Service mạnh hơn ngôn ngữ WSDL tuy nhiên do tính phức tạp của chúng nên không được phát triển rộng rãi. Chúng tôi sẽ đề cập đến ngôn ngữ WSDL một cách cụ thể hơn trong phần “Các công nghệ của Web Service ” tại chương 2 của khóa luận này. 11
Tầng Packaging: Việc thực hiện vận chuyển các dữ liệu Web Service được thực hiện bởi tầng Transport, tuy nhiên trước khi được vận chuyển, các dữ liệu cần phải được đóng gói lại theo các định dạng đã định trước để các thành phần tham gia vào mô hình Web Service có thể hiểu được, việc đóng gói dữ liệu được thi bởi tầng Packaging. Việc đóng gói dữ liệu bao gồm các công việc định dạng dữ liệu, mã hóa các giá trị đi kèm dữ liệu đó và các công việc khác. Các dữ liệu có thể được đóng gói dưới dạng các tài liệu HTML, tuy nhiên với các tài liệu HTML thường không thuận tiện cho yêu cầu này bởi vì HTML chỉ có ưu điểm trong việc thể hiện dữ liệu hơn là trình bày ý nghĩa dữ liệu đó. XML là một định dạng cơ bản nhất cho việc trình bày dữ liệu, bởi vì XML có thể được sử dụng để trình bày ý nghĩa dữ liệu được vận chuyển, và hơn thế nữa, hiện tại đa số các ứng dụng chạy trên nền Web-Base đều hỗ trợ các bộ phân tích cú pháp XML. SOAP là công nghệ chủ yếu được sử dụng tại tầng này, nó là một giao thức đóng gói dữ liệu phổ biến dựa trên nền tảng XML. Chúng ta sẽ đề cập sâu hơn đến giao thức đóng gói dữ liệu SOAP trong phần “Các công nghệ của Web Service ” trong chương 2 của khóa luận này. Tầng Transport : Tầng Transport có vai trò đảm nhiệm việc vận chuyển các Web Service Message, tại đây bao gồm một vài dạng công nghệ khác nhau cho phép các giao tiếp trực tiếp giữa các Application – to – Application dựa trên tầng Network. Mỗi công nghệ bao gồm các giao thức như tcp, http, smtp và jabber v.v. Việc lựa chọn giao thức vận chuyển được dựa trên mỗi nhu cầu giao tiếp của các Web Service. ví dụ: với giao thức HTTP là một giao thức vận chuyển khá phổ biến được sử dụng cho các ứng dụng Web-Base, nhưng nó không cung cấp cơ chế giao tiếp bất đối xứng. Jabber, xét trên phương diện khác, nó không phải là một chuẩn nhưng có khả năng cung cấp tốt các kênh giao tiếp bất đối xứng. 12
Tầng Network : Tầng Network trong công nghệ Web Service chính xác giống tầng Network trong mô hình giao thức TCP/IP. Nó cung cấp khả năng giao tiếp cơ bản, định địa chỉ và định tuyến. 2.2.3.Các công nghệ của Web Service 2.2.3.1.Ngôn ngữ XML – RPC XML : được viết tắt của cụm từ Extensible Markup Language – Ngôn ngữ đánh dấu dữ liệu[1][3]. RPC – được viết tắt của cụm từ Remote Procedure Call – Thủ tục gọi từ xa. RPC cung cấp cho người phát triển kĩ thuật để định nghĩa ra một giao diện mà có thể được gọi từ xa thông qua môi trường mạng máy tính. Giao diện này có thể là một hàm đơn giản nhưng cũng có thể là một thư viện API khổng lồ[1][3]. XML – RPC là một hướng tiếp cận dễ và rõ ràng nhất cho Web Service, nó cung cấp phương thức gọi một ứng dụng từ một máy tính local đến một máy tính từ xa thông qua môi trường mạng. XML – RPC cho phép chương trình có khả năng tạo ra các hàm hoặc các thủ tục gọi hàm thông qua mạng máy tính. XML – RPC sử dụng giao thức HTTP để vận chuyển thông tin từ Client đến Server. XML – RPC sử dụng ngôn ngữ XML để mô tả các thông điệp yêu cầu và các thông điệp đáp ứng gần gũi với ngôn ngữ tự nhiên. XML – RPC Client chỉ ra cụ thể các thông tin về tên thủ tục, các tham biến trong thông điệp XML request, và Server trả về lỗi hoặc trả về thông điệp response trong thông điệp XML response. Các tham số của XML-RPC đơn giản chỉ là kiểu dữ liệu và nội dung – tuy nhiên các cấu trúc dữ liệu phức tạp như struct, array cũng được hỗ trợ bởi XML –RPC. 13
2.2.3.2.Giao thức truyền thông điệp SOAP SOAP viết tắt cho cụm từ - Simple Object Access Protocol. Trong kiến trúc phân tầng của Web Service, SOAP nằm ở tầng Packaging, SOAP là một giao thức đóng gói cho các dữ liệu chia sẽ giữa các ứng dụng. Xét về cơ bản, SOAP là XML, chính vì thế SOAP là một ứng dụng cụ thể của XML. SOAP được xây dựng lên từ các chuẩn XML như XML Schema và XML Namespaces dùng cho việc định nghĩa SOAP và các chức năng của nó[14]. Các thành phần chuẩn của SOAP a) Thông điệp XML Thông điệp XML đó là các tài liệu XML được dùng để trao đổi thông tin giữa các ứng dụng. Nó cung cấp tính mềm dẻo cho các ứng dụng trong quá trình giao tiếp với nhau và là một dạng cơ bản của SOAP. Các thông điệp này có thể là bất cứ thứ gì: Hóa đơn thanh toán, yêu cầu về giá cổ phiếu, một truy vấn tới một công cụ tìm kiếm hoặc có thể là bất kì thông tin nào có quan hệ tới từng thành phần của ứng dụng. Hình 6: Mô tả cấu trúc của một thông điệp XML Bởi vì XML không phụ thuộc vào một ứng dụng cụ thể, hệ điều hành hay ngôn ngữ lập trình nào, cho nên các thông điệp XML có thể sử dụng trong tất cả các môi trường. Một chương trình Windows Perl có thể tạo ra một thông điệp XML, trình bày thông điệp đó và gửi đến cho một chương trình cài đặt bằng ngôn ngữ Java được triển khai trên nền Unix. 14
b) RPC và EDI Sử dụng thông điệp XML, đương nhiên SOAP có 2 ứng dụng liên quan: RPC và EDI. Thủ tục gọi hàm từ xa RPC - Remote Procedure Call là một dạng tính toán phân tán cơ bản, mô tả cách thức để một chương trình tạo ra một thủ tục gọi hàm hoặc phương thức tới một máy tính khác, truyền đối số và lấy giá trị trả về. Trao đổi tài liệu điện tử EDI Electronic Document Interchange là một dạng transaction cơ bản cho quy trình thương mại , nó định nghĩa các chuẩn định dạng và thông dịch của các tài liệu, thông điệp tài chính và thương mại. Nếu bạn sử dụng SOAP cho EDI, khi đó thông điệp XML có thể là các hóa đơn thanh toán, trả tiền thuế, hoặc các tài liệu tương tự. Nếu bản sử dụng SOAP cho RPC khi đó thông điệp XML có thể trình bày các đối số hoặc các giá trị trả về. c) Thông điệp SOAP Thông điệp SOAP bao gồm phần tử gốc envelope bao trùm toàn bộ nôi dung thông điệp SOAP, và các phần tử header và body. Phần tử header chứa các khối thông tin có liên quan đến cách thức các thông điệp được xử lý như thế nào. Nó bao gồm việc định tuyến và các thiết lập cho việc phân phối các thông điệp. Ngoài ra phần tử Header còn có thể chứa các thông tin về việc thẩm định quyền, xác minh và các ngữ cảnh cho các transaction. Các dữ liệu thực sự được lưu trữ tại phần tử body. Bất cứ thứ gì có thể trình bày cú pháp XML đều nằm trong phần tử body của một thông điệp SOAP[3]. Hình 7: Mô tả cấu trúc của một thông điệp SOAP 15
Tất cả các phần tử envelope đều chứa chính xác một phần tử body. Thần tử body có thể chứa các nốt con theo yêu cầu. Nội dung của phần tử body là các thông điệp. Nếu phần tử envelope mà chứa phần tử header, nó chỉ chứa không nhiều hơn một phần tử header và phần tử header này bắt buộc phải là phần tử con đầu tiên của phần tử envelope. Mỗi một phần tử chứa header đều được gọi là header block. Mục đích của header block cung cấp giao tiếp các thông tin theo ngữ cảnh có liên quan đến quy trình xử lý các thông điệp SOAP. d) SOAP Faults SOAP faults là một dạng thông điệp SOAP đặc biệt được dùng để thông báo lỗi trong quá trình trao đổi thông tin, SOAP faults có thể xuất hiện trong quá trình xử lý các thông điệp SOAP[1]. Hình 8: Mô tả thông điệp SOAP faults Các thông tin về SOAP faults được diễn tả dưới đây: - Fault code: Các thuật toán phát hiện lỗi sẽ tự sinh ra các giá trị dùng để phân biệt các kiểu lỗi xuất hiện. Các giá trị này phải là là các XML Qualified Name, điều đó có nghĩa là các tên của các mã lỗi chỉ có ý nghĩa duy nhất trong vùng định nghĩa XML Namespace. - Fault string: Diễn tả các lỗi mà người dùng có thể đọc hiểu được. - Fault actor: Đây là dấu hiệu nhận dạng duy nhất của các nốt xử lý các thông điệp nơi mà các lỗi có khả năng xuất hiện. 16
- Fault details: Được sử dụng để trình bày các thông tin cụ thể của ứng dụng về lỗi mà nó xuất hiện. Nó phải được trình bày nếu có lỗi xuất hiện trực tiếp có liên quan đến các vấn đề về phần thân của thông điệp. Fault details có thể không cần sử dụng, tuy nhiên sẽ cần thiết khi ta cần trình bày cụ thể về thông tin lỗi xuất hiện trong mối quan hệ tới các phần còn lại của quy trình xử lý các thông điệp SOAP. e) Vận chuyển SOAP Như chúng tôi đã trình bày ở trên, SOAP được đặt ở tầng Packaging trong kiến trúc phân tầng của Web Service, SOAP đứng phía trên tầng Network và tầng Transport. Vì thế SOAP không quan tâm đến việc giao thức vận chuyển nào được sử dụng trong quá trình trao đổi các thông điệp, điều đó làm cho giao thức thực sự mềm dẻo tại bất kì môi trường SOAP được triển khai nào. Tính mềm dẻo của SOAP được thể hiện qua việc SOAP có thể sử dụng các giao thức vận chuyển khác nhau để trao đổi các thông điệp, như HTTP, FTP, SMTP, POP3, MQUERY và Jabber. Hiện nay, HTTP được sử dụng phổ biến trên Internet, chính vì tính phổ biến của nó, cho nên HTTP hiện tại đang là giao thức vận chuyển phổ biến nhất cho việc vận chuyển các thông điệp SOAP. SOAP thông qua HTTP rất thuận tiện cho SOAP RPC trong việc gọi yêu cầu và nhận các thông điệp đáp ứng bởi vì bản chất HTTP chính là giao thức dựa trên nền tảng gọi các yêu cầu và nhận các đáp ứng (request-response-base protocol). Các SOAP request được gửi tới HTTP server thông qua phương thức POST và HTTP Server trả lại giá trị SOAP response thông qua các HTTP response. Hình 9: Mô tả việc trao đổi thông điệp SOAP thông qua giao thức HTTP 17
2.2.3.3.Ngôn ngữ mô tả Web Service - WSDL Tổng quan về WSDL WSDL viết tắt của cụm từ Web Service Description Language – Ngôn ngữ mô tả Web Service. WSDL ra đời dưới sự phát triển của IBM và Microsoft[15]. WSDL dựa trên giao thức XML để trao đổi thông tin trong môi trường tập trung hoặc phân tán. WSDL mô tả cách thức truy cập tới Web Service và các hành động thực thi trên Web Service đó. WSDL là ngôn ngữ cho việc mô tả các giao diện Web Service dựa trên nền tảng XML. WSDL là ngôn ngữ mà UDDI Sử dụng. Các thành phần của WSDL Một tài liệu WSDL thường bao gồm các thành phần chính sau đây: Thành phần Mô tả Định nghĩa kiểu dữ liệu được dùng trong Web Service Các thông điệp được sử dụng trong Web Service Các thao tác được thực thi bởi Web Service Các giao thức giao tiếp dùng cho Web Service Giải thích ý nghĩa các thành phần[15] Type : Thành phần type định nghĩa kiểu dữ liệu được sử dụng cho Web Service Để đảm bảo tính không phụ thuộc vào platform, WSDL sử dụng cấu trúc của lược đồ XML để định nghĩa kiểu dữ liệu. 18
Message : Thành phần message dùng để định nghĩa các thành phần dữ liệu và các thông điệp mà nó được gọi tới. Mỗi thông điệp có thể bao gồm một hoặc nhiều phần, các thành phần này có thể so sánh với các câu lệnh của các lời gọi hàm trong các ngôn ngữ lập trình truyền thống. Port Type : Đây là thành phần quan trọng nhất trong một tài liệu WSDL. Nó được sử dụng để mô tả Web Service, các thao tác được thực thi và các lời gọi thông điệp. Thành phần port type có thể được so sánh với các thư viện hàm (hoặc các module, các lớp ) trong các ngôn ngữ lập trình. Trong thành phần , ta thường gặp 4 kiểu thao tác được WSDL định nghĩa dưới đây: Kiểu thao tác Mô tả One-way Thao tác này thể hiện rằng nó chỉ nhận các lời gọi thông điệp nhưng không trả lại thông điệp đáp ứng Request-response Thao tác này bao gồm việc nhận các thông điệp yêu cầu và trả về các thông điệp đáp ứng Solicit-response Thao tác này sẽ gửi đi các yêu cầu và đợi các đáp ứng Notification Thao tác này sẽ gửi đi các yêu cầu nhưng không đợi để nhận các đáp ứng Binding: Thành phần này định nghĩa các định dạng thông điệp, các mô tả cụ thể về các giao thức cho mỗi port. 19
Hình 10: Mô tả thành phần binding trong tài liệu WSDL Một thành phần binding thông thường bao gồm 2 thuộc tính: name và type. Thuộc tính “name” định nghĩa tên của “binding”, và thuộc tính “type” trỏ đến “port” của binding, trong ví dụ này port của binding là “glossaryTerms”. Thành phần soap:binding có 2 thuộc tính là “style” và “transport”. Thuộc tính style có thể là “rpc” hoặc “document”. Trong ví dụ trên chúng ta sử dụng “document”. Thuộc tính transport định nghĩa giao thức vận chuyển thông điệp SOAP. Trong ví dụ trên sử dụng giao thức HTTP. Hình 11: Minh họa ví dụ của một tài liệu WSDL Trong ví dụ trên, thành phần định nghĩa “glossaryTerm” như là tên của một Port, và “getTerm” như tên của một thao tác. Thao tác “getTerm” có thông điệp nhập vào gọi là “getTermRequest” và có thông điệp xuất ra gọi là “getTermResponse”. 20
Thành phần định nghĩa các phần của mỗi thông điệp và kiểu dữ liệu kết hợp với các thông điệp đó. Nếu so sánh với các ngôn ngữ lập trình truyền thống, glossaryTerm có thể được coi như là một thư viện hàm, “getTerm” là một hàm với đối số truyền vào là “getTermRequest” và trả lại lại kết quả là getTermResponse. 2.2.3.4.Đăng ký dịch vụ UDDI Tổng quan về UDDI UDDI là một chuẩn dựa trên XML dùng cho việc mô tả, công bố và tìm kiếm Web Service. UDDI được viết tắt của Universal Description, Discovery and Integration. UDDI là thư mục dùng cho việc lưu trữ các thông tin về Web Service. UDDI là thư mục của một giao diện Web Service được mô tả bởi WSDL. UDDI giao tiếp thông qua SOAP. UDDI cùng với SOAP và WSDL được xem là 3 chuẩn của Web Service. UDDI là một kỹ thuật mở đầu tiên cho phép các quy trình thương mại điện tử có thể khám phá lẫn nhau và định nghĩa cách thức tương tác với nhau qua Internet. UDDI có 2 phần Phần đăng ký của tất cả các Web Service’s metadata, bao gồm cả việc trỏ đến tài liệu WSDL mô tả dịch vụ[16]. Phần thiết lập WSDL Port type định nghĩa cho các thao tác và tìm kiếm thông tin đăng ký. UDDI xây dựng dựa trên các giao thức chuẩn Internet được công bố bởi W3C và IETF như XML, HTTP, và DNS. UDDI sử dụng WSDL để mô tả giao diện của Web Service. Thêm nữa tính năng độc lập với nền tảng ngôn ngữ lập trình đã được điều hợp cùng với giao thức SOAP. 21
Mô hình dữ liệu của UDDI UDDI bao gồm lược đồ XML, mô tả bốn kiểu cấu trúc dữ liệu dưới đây: BusinessEntity BusinessService BindingTemplate tModel publisherAssertion a) Cấu trúc dữ liệu businessEntity Cấu trúc dữ liệu businessEntity trình bày nhà cung cấp Web Service. Cấu trúc này chứa các thông tin về công ty, bao gồm danh sách liên lạc, thông tin, phân biệt các tổ chức thương mại, và danh sách các nhà cung cấp dịch vụ web. b) Cấu trúc dữ liệu businessService Cấu trúc dữ liệu business service trình bày một Web Service độc lập được cung cấp bởi business entity. Nó mô tả các thông tin về cách thức gắn kết với Web Service, định nghĩa kiểu Web Service và phân loại danh mục được liệt kê trong đó. Hình 12: Minh họa cấu trúc dữ liệu businessService Chú ý rằng sử dụng dấu hiệu nhận dạng duy nhất – Universally Unique Identifiers trong thuộc tính BusinessKey và serviceKey. Tất cả các business entity và business service đều là dấu hiệu nhận dạng duy nhất trong UDDI registries thông qua việc chỉ định UUID bởi việc đăng ký khi thông tin được nhập vào lần đầu. 22
c) Cấu trúc dữ liệu bindingTemplate BindingTemplate là kĩ thuật mô tả của Web Service được trình bày bởi cấu trúc dữ liệu Business Service. Binding template trình bày sự hoạt động thực tế của Web Service, mô tả công nghệ sử dụng để giao tiếp với Web Service. Một Business Service có thể có thể có nhiều binding template, cho nên dịch vụ phải chỉ rõ các hành động cụ thể khác nhau trong cùng một dịch vụ. d) Cấu trúc dữ liệu tModel tModel là lõi trong cùng của kiểu dữ liệu, nhưng rất khó có khả năng để có thể nắm bắt được hết. tModel là chuẩn cho mô hình kĩ thuật tModel là phương pháp để mô tả một vài quy trình thương mại, dịch vụ và các cấu trúc mẫu lưu trữ trong UDDI registry. Bất kì một khái niệm trừu tượng nào đều có thể được đăng ký trong UDDI như là một tModel. Ví dụ: chúng ta có thể định nghĩa ra một kiểu cổng (port type) WSDL mới, và đồng nghĩa với đó ta có thể định nghĩa ra một tModel mới mà trình bày kiểu cổng đó trong UDDI. Sau đó, ta có thể chỉ định ra dịch vụ thương mại mà thực thi kiểu cổng đó bằng việc kết hợp với tModel với một business service’s binding template. e) Cấu trúc dữ liệu publisherAssertion Đây là một cấu trúc dữ liệu quan hệ mà nó đặt sự kết hợp giữa hai hoặc nhiều cấu trúc dữ liệu businessEntity theo một kiểu quan hệ cụ thể, chẳng hạn như một công ty con hoặc một phòng ban. Cấu trúc dữ liệu pubisherAssertion bao gồm ba thành phần chính: fromkey (BusinessKey đầu tiên), toKey (bussinesskey thứ hai) và keyedReference. KeyReference thiết kế ra kiểu mỗi quan hệ kết hợp trong cặp thuật ngữ keyName, keyValue trong tModel. Tham chiếu duy nhất bởi tModelkey. 23
CHƯƠNG 3: QoS CHO WEB SERVICE Trong chương 2 chúng tôi đã trình bày các khái niệm cơ bản về công nghệ Web Service. Với sự phát triển mạnh mẽ của Internet và công nghệ Web Service, chất lượng các dịch vụ Web trở thành một vấn đề hết sức cần thiết. Trong chương 3 này, chúng tôi sẽ đề cập đến hướng tiếp cận khá mới và sẽ trở thành một xu hướng tất yếu cho các dịch vụ web trong tương lai gần, đó là Chất lượng dịch vụ Web. 3.1. Chất lượng dịch vụ Web Service – QoS cho Web Service Với sự phát triển nhanh phóng và phổ biến của công nghệ Web Service, Chất lượng các dịch vụ Web Service (QoS – Quality of Service) sẽ trở thành một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá sự thành công của các nhà cung cấp dịch vụ web. QoS sẽ quyết định đến khả năng sử dụng và tính hữu ích của dịch vụ, cả hai yếu tố này đều ảnh hưởng đến tính phổ biến của một dịch vụ web. Trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày một vài yêu cầu khác nhau của QoS cho Web Serivce, ảnh hưởng của hiệu ứng thắt cổ chai đến hiệu năng hoạt động của một Web Service, tiếp cận tới các phương pháp cung cấp chất lượng dịch vụ cho Web Service và một phương pháp đơn giản để đo lường thời gian đáp ứng của Web Services sử dụng Service Proxy[6]. Trong thời đại hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của thương mại điện tử, một yêu cầu đặt ra là phải làm sao có thể tích hợp liền mạch các quy trình thương mại, các ứng dụng thương mại điện tử và các Web Service thông qua môi trường Internet. Việc đánh giá chất lượng một dịch vụ web là một thách thức lớn, vì môi trường Internet cùng các ứng dụng Web–Base ngày càng phát triển mạnh mẽ, cũng chính vì thế nên các yêu cầu về chất lượng dịch vụ cũng luôn thay đổi và không thể dự đoán theo cách tự nhiên được. Các ứng dụng với các đặc điểm và yêu cầu riêng biệt sẽ cạnh tranh nhau về tài nguyên mạng vốn đã rất hạn chế. Sự thay đổi lưu lượng thông tin trên mạng, tấn công từ chối dịch vụ, ảnh hưởng của cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin yếu kém và vấn đề an ninh cho các ứng dụng Web-Base đã tạo ra sự cần thiết của việc đưa ra các chuẩn chất lượng cho các dịch 24
vụ trên Internet. Thông thường, khi không đáp ứng được các yêu cầu QoS là một nguyên nhân then chốt dẫn tới các giao tác có hiệu suất hoạt động rất thấp. Với các chuẩn như SOAP, UDDI và WSDL đã được thống nhất sử dụng bởi các lĩnh vực sử dụng công nghệ Web Service – bao gồm các dịch vụ tài chính, công nghệ cao, đa phương tiện và giải trí. Tất cả các Web Service đang cần phải được gắn kết với nhau để trở thành chuẩn, QoS sẽ là một yếu tố then chốt để đánh giá sự thành công cũng như sự khác nhau về chất lượng phục vụ của các dịch vụ Web. 3.2. Các yêu cầu về chất lượng dịch vụ cho Web Service Các yêu cầu về chất lượng dịch vụ cho Web Service phải đáp ứng được các yêu cầu dưới đây[6] Tính có sẵn : Tính có sẵn thể hiện một khía cạnh chất lượng của dịch vụ, tính có sẵn trình bày dịch vụ có sẵn để dùng tại một thời điểm cụ thể hay không. Tính có sẵn mô tả xác suất mà dịch vụ sẵn sàng phục vụ. Trong tính có sẵn, một giá trị thời gian được dùng để mô tả liệu một dịch vụ có sẵn sàng để phục vụ hay không. Giá trị lớn hơn chỉ ra rằng dịch vụ luôn sẵn sàng để sử dụng trong khi giá trị nhỏ hơn chỉ ra không thể dự đoán được liệu dịch vụ có sẵn trong khoảng thời gian cụ thể hiện tại hay không. Thông thường, người ta thường sử dụng một đại luợng thời gian để kết hợp với tính có sẵn của một dịch vụ, đại lượng thời gian đó được gọi là TTR (Time to Repair ) - Thời gian phục hồi. TTR mô tả khoảng thời gian được dùng để phục hồi một dịch vụ web nếu có lỗi xảy ra. Thời gian phục hồi lý tưởng và được mong đợi là thời gian phục hồi có giá trị nhỏ. Tính truy cập được : Tính truy cập được thể hiện khía cạnh chất lượng dịch vụ qua mức độ, khả năng phục vụ các yêu cầu Web Service. Nó diễn tả khả năng ước lượng bao gồm tốc độ thành công hoặc sự thay đổi thành công của một dịch vụ cụ thể trong một thời điểm. Tính truy cập được còn được thể hiện thông qua tính có sẵn của dịch vụ Web. Một Web Service có tính truy cập cao khi hệ thống triển khai 25
Web Service đó có độ mềm dẻo cao. Độ mềm dẻo tham chiếu tới khả năng phục vụ các yêu cầu một cách nhất quán mặc dù có thể có nhiều yêu cầu khác nhau cùng tồn tại trong một tập hợp các yêu cầu. Tính toàn vẹn : Tính toàn vẹn thể hiện chất lượng dịch vụ ở cách thức mà Web Service đảm bảo sự đúng đắn chính xác trong các tương tác theo từng khía cạnh cụ thể của tài nguyên. Sự thực thi đúng đắn của các giao tác Web Service sẽ cung cấp tính đúng đắn trong các tuơng tác. Một giao tác sẽ tham chiếu tới trình tự làm việc của các thao tác được xử lý như một đơn vị công việc độc lập. Tất cả các hoạt động được hoàn thành để tạo sự thành công cho một giao tác. Khi một giao tác không được thực hiện thành công, tất cả các thay đổi sẽ được phục hồi lại trạng thái ban đầu. Khả năng hoạt động : Khả năng hoạt động thể hiện chất lượng dịch vụ ở khía cạnh đo lường giới hạn của thông lượng và độ trễ. Giá trị thông lượng cao hơn và độ trễ thấp thể hiện một Web Service hoạt động tốt. Thông lượng trình bày số lượng yêu cầu Web Service phục vụ tại một đơn vị thời gian định kì. Đỗ trễ là thời gian xoay vòng giữa việc gửi yêu cầu và nhận các đáp ứng. Tính tin cậy : Tính tin cậy thể hiện khả năng đảm bảo dịch vụ và chất lượng dịch vụ. Tính tin cậy được tính qua số lượng lỗi trên một tháng hay một năm. Theo hướng tiếp cận khác tính tin cậy tham chiếu đến việc phân phát đúng đắn và đảm bảo các thông điệp sẽ được gửi và nhận bởi các dịch vụ yêu cầu và các dịch vụ đáp ứng. Tính linh động : Tính linh động thể hiện chất lượng dịch vụ ở khía cạnh Web Service có thể thích ứng với các luật, các quy tắc và khả năng kết hợp chuẩn và thiết lập các dịch vụ mức cao hơn. Web Service sử dụng một số chuẩn như SOAP, UDDI, WSDL. Sự tuân thủ ngặt nghèo các chuẩn để đảm bảo tính đúng đắn của các phiên bản (VD SOAP V1.2) bởi các nhà cung cấp dịch vụ web là một yếu tố cần thiết cho các yêu cầu đúng đắn của Web Service bởi các Web Service request. 26
Tính an toàn : Tính an toàn của Web Service thể hiện ở cơ chế bảo mật, thẩm định quyền, mã hoá thông điệp và cung cấp quyền truy cập. Các nhà cung cấp dịch vụ Web có thể có các hướng tiếp cận khác nhau để đảm bảo độ an toàn cho các dịch vụ web. 3.3. QoS cho các dịch vụ Web QoS cho các dịch vụ web yêu cầu một vài ngôn ngữ QoS để trả lời một số các câu hỏi sau[2]: Thời gian trễ mong chờ là bao nhiêu Khoảng thời gian roundtrip-time chấp nhận được là bao nhiêu Lập trình viên cần phải có khả năng hiểu được các đặc điểm QoS của Web Service trong quá trình phát triển các ứng dụng gọi dịch vụ web. Trên lý tưởng, thì QoS cho Web Service phải có khả năng hỗ trợ nhiều kiểu ứng dụng khác nhau với các yêu cầu QoS khác nhau, các quy tắc giao tiếp khác nhau và tài nguyên máy tính khác nhau. 3.4. Điều chỉnh và thiết lập ràng buộc QoS Dưới đây là các bước mà các Web Service phải thực hiện trong quá trình thiết lập ràng buộc QoS[2][6]: a) Service Requestor đưa ra yêu cầu thiết lập liên kết ràng buộc bằng cách thiết lập tham chiếu tới một Web Service Interface. Những yêu cầu này chỉ chứa các quy định về QoS. b) QoS broker tìm kiếm các service cung cấp dịch vụ trong thư mục UDDI. c) Sau đó, QoS broker thực thi việc thương lượng chất lượng dịch vụ như các mô tả dưới đây: 27
- Web Service QoS broker so sánh các QoS của các Service Provider với các yêu cầu QoS mà nó đặt ra, và sử dụng yêu cầu đó để quyết định chấp nhận QoS mà các Service Provider đưa ra hay không. Quá trình này được gọi là thương lượng QoS. - Nếu quá trình thương lượng chất lượng dịch vụ thành công, các Service Requestor và Service Provider sẽ được thông báo rằng quá trình thương lượng đã thành công và ràng buộc QoS giữa 2 phía đã được thiết lập. Từ lúc này trở đi, các đối tượng này có thể tương tác với nhau thông qua liên kết đó. 3.5. Hiệu ứng thắt cổ chai trong quá trình thực thi của Web Service Web Service có thể gặp phải hiệu ứng thắt cổ chai trong quá trình thực thi, nguyên nhân do giới hạn của các giao thức vận chuyển và số lượng thông điệp quá lớn. Việc tin tưởng vào các giao thức được chấp nhận rộng rãi như HTTP, SOAP tuy nhiên chúng vẫn tồn tại các giới hạn, chính vì thế rất quan trọng để có thể hiểu và làm việc trên các giới hạn của các giao thức đó. HTTP là giao thức theo hướng cố gắng tới mức tối đa. Hai vấn đề chính thường gặp phải trong cơ chế chuyển tiếp dữ liệu của HTTP là: Không có cơ chế đảm bảo gói tin được phân phát tới đích. Không có cơ chế đảm bảo thứ tự đến của các gói tin. Nếu không có băng thông có sẵn, các gói tin sẽ bị loại bỏ. Băng thông sẽ bị giảm sút khi người dùng và số lượng dữ liệu trong mạng gia tăng. Một số ứng dụng chỉ định đỗ trễ bằng không và băng thông bằng vô cùng. Theo truyền thống, ứng dụng thường sử dụng các thông điệp đồng bộ. Thông điệp đồng bộ sẽ tốt khi ứng dụng chạy trên một máy tính đơn, khi đó các thành phần tham gia truyền thông điệp có độ trễ đo bằng đơn vị micro giây. Tuy nhiên với Web Service, chúng giao tiếp thông qua Internet, điều đó có nghĩa độ trễ có thể đo bằng 10, 100 hoặc thậm chí 1000 mili giây. Dưới đây là một số phương pháp để tăng khả năng hoạt động của Web Service 28
Sử dụng hàng đợi thông điệp bất đồng bộ. Ứng dụng dựa trên các dịch vụ web có thể sử dụng hàng đợi thông điệp để tăng độ tin cậy nhưng lại tốn thời gian đáp ứng. Các ứng dụng và Web Service có thể sử dụng hàng đợi thông điệp như Java Messaging Service – JMS hoặc IBM MQSerier cho lời gọi thông điệp. Hàng đợi thông điệp cung cấp 2 điểm thuận lợi chính sau: - Cơ chế bất đồng bộ: các Service Provider có thể phân phát các thông điệp tới các requestor và không yêu cầu phía requestor gửi lại thông điệp xác nhận việc nhận thông điệp từ Service Provider. - Độ tin cậy: đảm bảo cho các thông điệp có thể phân phát một lần và chỉ một mà thôi. Sử dụng private Wan và mạng Web Service Sử dụng mạng riêng Wan và mạng Web Service có thể là một giải pháp thích hợp cho các doanh nghiệp sử dụng Web Service cho các nghiệp vụ quan trọng. Mạng wan riêng cung cấp độ trễ mạng thấp, ít đụng độ và đảm bảo việc phân phát các thông điệp. Tuy nhiên để có được một mạng wan riêng thì chi phí cũng rất tốn kém. 3.6. Đánh giá hiệu năng giao thức SOAP SOAP là một giao thức chủ yếu được dùng cho Web Service. Tuy nhiên hiệu năng của giao thức SOAP lại bị giảm thiểu đi vì các nguyên nhân sau đây: Việc tách bỏ thành phần Soap Envelope từ một gói tin SOAP tốn nhiều thời gian. Phân tích các thông tin XML trong thành phần SOAP envelope sử dụng bộ phân tích cú pháp XML tốn nhiều thời gian. Khả năng tối ưu hoá dữ liệu XML không cao. Các quy tắc mã hoá thông điệp SOAP phải được thực hiện ở cả phía gửi và phía nhận thông điệp. 29
Tốn thêm tài nguyên máy tính để xử lý các thông điệp XML được mã hoá dưới dạng nhị phân bao gồm việc mã hoá và giải mã. Bộ xử lý XML phải được nạp ra và vận chuyển đi cùng với các dữ liệu XML. Điều này sẽ tốn thêm tài nguyên để thực thi SOAP. Để giải quyết các vấn đề gặp phải khi sử dụng giao thức SOAP, chúng ta có một phương pháp nén dữ liệu XML. Dữ liệu XML được vận chuyển bởi giao thức SOAP . Điều gì sẽ xảy ra nếu hàng trăm thông điệp SOAP được vận chuyển qua web, khi đó sẽ dẫn đến tình trạng băng thông mạng bị tăng tới giới hạn. Phương pháp trình bày dữ liệu dưới dạng XML thường đem lại hiệu quả đáng kể khi một lượng lớn dữ liệu được nén dưới dạng nhị phân , trung bình hiệu suất làm việc có thể là 400% hoặc cao hơn. Tuy nhiên khi dữ liệu được trình bày dưới dạng nhị phân sẽ làm tăng kích thước các thông điệp dẫn tới thời gian vận chuyển các thông điệp sẽ bị tăng lên đáng kể . Một số ứng dụng được thiết kế nhằm hướng đến kỹ thuật tận dụng hiệu quả của việc thể hiện dữ liệu. Một phương pháp có thể giải quyết vấn đề trên đó là nén dữ liệu XML - đặc biệt là khi tài nguyên CPU yêu cầu cho việc nén phải nhỏ hơn độ trễ mạng. Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của Web Service Đây là một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của Web Service mà nó nằm ngoài quyền điều khiển của ứng dụng Web Service, chẳng hạn như: thời gian đáp ứng và tính sẵn sàng của Web Server Thời gian thực thi ứng dụng như EJB/serverlet trong máy chủ ứng dụng web. Back-end cơ sở dữ liệu và vượt quá khả năng hoạt động của hệ thống. 3.7. Phương pháp tiếp cận để cung cấp chất lượng dịch vụ cho Web Service Các nhà cung cấp dịch vụ trên nền web có thể tuỳ vào nhu cầu về từng loại dịch vụ mà có phương pháp cung cấp chất lượng dịch vụ web khác nhau. Hiện tại hai phương 30
pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ đang được sử dụng rộng rãi đó là cân bằng tải và sử dụng bộ nhớ đệm. Hai phương pháp này đều có khả năng thực thi tốt tại cả mức độ đó là Web Server và các ứng dụng của Web server. Phương pháp cân bằng tải thể hiện qua mức độ ưu tiên của lưu lượng và đảm bảo mỗi yêu cầu đều được giải quyết một cách thích hợp tuỳ vào mức độ tài nguyên đối với yêu cầu đó[6]. Các nhà cung cấp dịch vụ web có thể dựa vào mô hình top-down để nhận dạng các luồng yêu cầu được gửi đến, từ đó phân loại các loại Web Service traffic bằng label của các traffic đó, bao gồm các traffic cho các dịch vụ ứng dụng khác nhau xuất phát từ các nguồn khác nhau. Dựa trên các luồng traffic đó mà các nhà cung cấp dịch vụ web đưa ra yêu cầu QoS cho từng loại traffic. Điều này sẽ giúp cho việc hiểu được khả năng yêu cầu để cung cấp một chất lượng dịch vụ tốt cho các luồng traffic đồng thời có thể xây dựng được một kế hoạch cung cấp chất lượng dịch vụ trong tương lai, ví dụ như xác định chuỗi các yêu cầu liên tiếp để phân cụm ra các server phục vụ. Mỗi một yêu cầu nghiệp vụ khác nhau cũng sẽ có các yêu cầu về QoS khác nhau cho từng loại nghiệp vụ, việc dựa trên khả năng mô hình hoá của QoS có thể đảm bảo tiếp cận về mức độ QoS cho các ứng dụng và khách hàng khác nhau. Lấy ví dụ : một Web Service cung cấp các dịch vụ đa phương tiện thì thường yêu cầu QoS thiên về thông lượng tốt, tuy nhiên với các Web Service cung cấp các dịch vụ ngân hàng thì yêu cầu QoS thường thiên về đảm bảo độ an toàn cho các transaction. 31
CHƯƠNG 4: BIỂU ĐỒ TIMING DIAGRAM Trong các chương trước, chúng tôi đã đề cập đến công nghệ Web Service và phương pháp tiếp cận để cung cấp chất lượng dịch vụ cho các Web Service. Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày về một loại biểu đồ UML dùng để đặc tả ràng buộc thời gian đáp ứng của các đối tượng đó là biểu đồ UML 2.0 Timing Diagram. 4.1. Giới thiệu UML UML – Unified Modeling Language là ngôn ngữ dành cho việc đặc tả, hiển thị, xây dựng và làm tài liệu của các hệ thống phần mềm. UML tạo cơ hội để viết thiết kế hệ thống, bao gồm những khái niệm như tiến trình nghiệp vụ và chức năng hệ thống. Cụ thể nó hữu dụng cho những ngôn ngữ khai báo, giản đồ cơ sở dữ liệu, thành phần phần mềm có khả năng tái sử dụng[10]. UML là một Ngôn ngữ đặc tả hình thức (formal specification language). Chúng ta cần chú ý đến thuật ngữ “ngôn ngữ”. Ngôn ngữ ở đây không phải là ngôn ngữ giống với ngôn ngữ tự nhiên của con người hay ngôn ngữ lập trình. Tuy nhiên, nó cũng có một tập các quy luật xác định cách sử dụng. Các ngôn ngữ lập trình có một tập các phần tử và một tập các quy luật cho phép chúng ta tổ hợp các phần tử lại với nhau để tạo ra các chương trình hợp lệ. Các ngôn ngữ đặc tả hình thức giống như UML cũng có một tập các phần tử và một tập các quy luật riêng. Với UML, hầu hết các phần tử của nó là các đối tượng đồ hoạ như đường thẳng, hình chữ nhật, hình oval, Chúng thường được đặt nhãn để cung cấp thêm thông tin. Tuy nhiên, các phần tử đồ hoạ của UML chỉ biểu diễn các phần cần mô hình dưới dạng hình ảnh, ta cũng có thể tạo ra một mô hình UML dưới dạng thuần dữ liệu (Giống như CORBA và XMI DTD ). Tuy nhiên, cách biểu diễn bằng hình ảnh vẫn giúp mô hình dễ hiểu và trực quan hơn. Các quy luật trong UML được mô tả trong đặc tả UML. Có ba loại quy luật: Cú pháp trừu tượng, luật well-formedness (Luật hình thức) và ngữ nghĩa. Trong đó cú pháp 32
trừu tượng được biểu diễn như các biểu đồ và ngôn ngữ tự nhiên, luật well-formedness nằm trong ngôn ngữ ràng buộc đối tượng OCL (Object Constraint Language). Luật được biểu diễn như biểu đồ sẽ dùng một tập các ký hiệu con của UML để xác định cách kết hợp giữa các phần tử. UML được phát triển bởi Rational Rose và một số nhóm cộng tác, nó nhanh chóng trở thành một trong những ngôn ngữ chuẩn để xây dựng hệ thống phần mềm hướng đối tượng nhờ các lợi ích sau: UML cung cấp khả năng mở rộng và chuyên môn hoá để mở rộng những khái niệm cốt lõi. Độc lập với ngôn ngữ lập trình chuyên biệt, và các tiến trình phát triển. Cung cấp nền tảng về sự biểu biết ngôn ngữ mô hình hoá. Khuyến khích và hỗ trợ sự phát triển các công cụ hướng đối tượng. Hỗ trợ những khái niệm phát triển cấp độ cao như collaboration, framework, pattern and component. Tích hợp một cách tốt nhất với thực tiễn. 4.2. Tổng quan về biểu đồ Timing Diagram Biểu đồ Timing Diaram là một biểu đồ được thêm vào cho UML 2.0, là một trong các dạng của mẫu biểu đồ tương tác. Nó được dùng để khám phá hành vi của một hoặc nhiều đối tượng trong suốt một khoảng thời gian được cung cấp định kì. Biểu đồ Timing Diagram thường xuyên được sử dụng trong việc thiết kế các hệ thống nhúng, chẳng hạn phần mềm điều khiển cho hệ thống tự thêm nhiên liệu trong xe ô tô, và đôi khi biểu đồ Timing Diagram được sử dụng để mô tả phân tích thiết kế cho các phần mềm thương mại. Nhìn chung, biểu đồ Timing Diagram tương tự như biểu đồ khi ta phân tích một mạch điện tử logic. Biểu đồ phân tích mạch điện tử ghi lại trình tự xuất hiện của các thành phần trên mạch điện tử. Kết quả đưa ra của việc phân tích logic sẽ hiển thị thời gian mà 33
tại đó các thành phần của mạch điện tử ở trong các trạng thái riêng biệt và các tín hiệu điện tử sẽ thay đổi tức thì trong các trạng thái đó. Biểu đồ Timing Diagram thực thi công việc tương tự cho các thành phần trong hệ thống. Trong biểu đồ Timing Diagram, các sự kiện giống như các tín hiệu điện, và trạng thái là các trạng thái mà các thành phần được đặt trong nó khi nó nhận một sự kiện[10][11]. 4.3. Mục đích của biểu đồ Timing Diagram Biểu đồ Timing Diagram được phát triển cho các hệ thống thời gian thực: là hệ thống phải tuân thủ theo một ràng buộc thời gian trong quá trình mà hệ thống đó thực thi. Biểu đồ Timing Diagram được ưu thích hơn biểu đồ tuần tự ở điểm nó có một ràng buộc thời gian bắt buộc các đối tượng phải tuân thủ chặt chẽ. Mục đích của biểu đồ Timing Diagram được tổng hợp thành các ý chính sau: Biểu đồ Timing Diagram được sử dụng để trợ giúp quá trình phân tích các hành vi có liên quan đến thời gian thực hiện của các đối tượng, các hệ thống con. Nó dùng để chỉ rõ ràng buộc thời gian của các hành vi của đối tượng và các hệ thống con. Thường được sử dụng để mô hình hoá mối quan hệ giữa các đường lifeline trong toàn bộ quá trình tương tác mà phụ thuộc vào sự tham gia của các ràng buộc về thời gian 4.4. Các kí hiệu của biểu đồ Timing Diagram Biểu đồ Timing Diagrams là một dạng của biểu đồ tương tác, nó được thể hiện trong các khung với các từ khoá sd và tên của các tương tác trong phần tiêu đề trên phía góc bên trái của khung đó. Tên của các đường lifelines được viết ở bên trái của khung và có thể chạy xuyên suốt từ trái qua phải ở phía bên trên của khung vẽ đó. Chúng ta có thể thể hiện đầy đủ một biểu đồ Timing Diagram chỉ bằng một đường lifeline, nhằm thể hiện mục đích của biểu đồ này đó chính là trình bày các nguyên nhân ảnh hưởng đến các tương tác của các đường lifelines xuyên suốt qua một khoảng thời gian hơn là hiển thị việc vận 34
chuyển các thông điệp giữa các đường lifeline. Khi có nhiều hơn một đường lifeline trong biểu đồ Timing Diagram, chúng ta có thể phân tách chúng ra bởi các đường nằm ngang nhằm thể hiện việc chuyển tương tác của các đường linelife đó[10]. Biểu đồ Timing Diagram có thể được thể hiện dưới 2 dạng. Biểu đồ Timing Diagram có thể được thể hiện dưới dạng “Robust Diagram”, ở dạng này các trạng thái được thể hiện bằng các đường thẳng, hình dưới minh hoạ biểu đồ Timing Diagram được thể hiện dưới dạng “robust diagram”. Hình 13: Biểu đồ Timing Diagram dưới dạng “Robus Diagram” Trong dạng thể hiện này, các đường lifeline thể hiện các trạng thái tương đồng nhau một cách trực quan. Nó không thêm được bất kì ý nghĩa gì cho biểu đồ, cách thể hiện này chỉ đơn giản là thay đổi việc điều phối các thành thành phần được sử dụng cho biểu đồ timing diagram. Trong dạng thể hiện này của các đường lifeline, các trạng thái được liệt kê xuyên suốt trục y của biểu đồ và thời gian được thể hiện trên trục x, chúng ta cần chú ý rằng trong biểu đồ Timing Diagram không có một đơn vị thời gian cụ thể nào cho các trạng thái, tất cả việc đo lường thời gian cho các quá trình tương tác đều được đo trừu tượng trong một khoảng thời gian xác định cụ thể nào đó. Các đường nối tiếp nhau trình bày các trạng thái của các trường hợp trong từng thời điểm thời gian. Biểu đồ Timing Diagram có thể được thể hiện dưới dạng các trạng thái được trình bày bằng các vùng riêng biệt như Hình 14. 35
Hình 14: Biểu đồ Timing Diagram dưới dạng mở rộng Trong dạng thể hiện này, các đường lifeline được thể hiện bằng 2 đường bao quanh các trạng thái. Trường hợp này các đường lifeline được gọi là các đường giá trị tổng quan, khi các đường lifeline giao nhau nó chỉ ra rằng điểm đó là điểm chuyển tiếp giữa các trạng thái. Dưới các đường lifeline là các ràng buộc thời gian thực hiện cho các trạng thái được chạy xuyên suốt từ trái qua phải. Trong quá trình mô hình hoá, phụ thuộc vào mục đích mô hình hoá và số lượng các trạng thái được sử dụng để chúng ta quyết định xem nên dùng dạng biểu đồ nào. Nếu chỉ có một một đường lifeline hoặc số lượng trạng thái quá lớn thì biểu đồ dạng thứ 2 là thích hợp còn nếu số lượng đường lifeline lớn thì biểu đồ dạng 1 nên được lựa chọn. 4.5. Các thành phần của biểu đồ Timing Diagram 4.5.1.Các trạng thái Trong quá trình tương tác, các thành phần có thể tồn tại trong bất cứ số lượng trạng thái nào. Các thành phần có thể gọi là ở trong một trạng thái riêng biệt khi nó tiếp nhận các sự kiện (chẳng hạn các thông điệp). Từ đó thành phần được nói ở trong trạng thái đó cho đến khi một sự kiện khác xuất hiện (chẳng hạn như sự trả về của một thông điệp). 36
Các trạng thái và các điều kiện cần phải được phân biệt với các trạng thái và điều kiện trong biểu đồ tuần tự mặc dù chúng có cùng một thao tác, chúng ta cần phải dựa trên biểu đồ trạng thái để quyết định các đối tượng nào có thể được trình bày bởi các đường lifeline. Ta có thể không cần thể hiện đầy đủ tên của các trạng thái thành phần để có thể giữ cho kích thước của biểu đồ trong phạm vi quản lý được, mặc dù ta hoàn toàn có thể để tên đầy đủ các trạng thái thành phần theo định dạng : . Một số các trạng thái thành phần ta thấy xuất hiện trong biểu đồ tuần tự nhưng lại không được đưa vào biểu đồ Timing Diagram là do nó được tạo ra và hủy trong vòng đời của quá trình tương tác, các thành phần này nó không có liên hệ đến các trạng thái được thay đổi và chúng không thể thêm được bất kì thông tin nào cho các thành phần. Trong suốt quá trình mô hình hóa, chúng ta cần phải quyết định những gì nên và không nên đặt vào trong biểu đồ bằng cách trả lời câu hỏi : “Những thông tin cụ thể đó có quan trọng để hiểu những gì ta đang mô hình hóa hay không” và “Liệu thêm các thông tin đó vào có làm cho biểu đồ của ta trở nên trong sáng hơn hay không”, nếu câu trả lời là có thì ta hãy đưa các thông tin đó vào trong biểu đồ, còn không thì không đưa các thông tin đó vào để giữ biểu đồ trong phạm vi kiểm soát đơn giản nhất. Hình 15: Minh họa các trạng thái được thể hiện trong biểu đồ Timing Diagram 4.5.2.Các sự kiện và các thông điệp Trong biểu đồ timing diagram, các thành phần thay đổi trạng thái để đáp ứng một sự kiện. Các sự kiện có thể là các lời gọi thông điệp hoặc có thể là bất cứ thứ gì, chẳng hạn như sự trả về của một thông điệp sau khi nó đã được gọi. Trong biểu đồ timing diagram, 37
ta không cần phân biệt rõ sự khác nhau giữa các thông điệp và các sự kiện như trong biểu đồ tuần tự. Điều quan trọng nhất cần phải nhớ ở đây đó chính là sự kiện xảy ra như thế nào, và cách thức nó hiển thị trên biểu đồ timing diagram để thể hiện rõ sự thay đổi trạng thái của các thành phần[10][11]. Hình dưới minh hoạ các sự kiện và các thông điệp được đặt vào biểu đồ Timing Diagram để thể hiện sự thay đổi của các trạng thái dưới sự tác động của các sự kiện đó. Hình 16: Minh họa các sự kiện và thông điệp trong biểu đồ Timing Diagram Trong ví dụ trên ta thấy, sự kiện 1 được thực thi trong 1 đơn vị thời gian, và được gọi bởi thành phần p1 và được nhận bởi thành phần p2. Các thông điệp ở đây có thể là các thông điệp yêu cầu và các thông điệp trả về. Các thông điệp yêu cầu được thể hiện bằng các đường nét liền, và các thông điệp trả về được thể hiện bằng các đường nét đứt. Các thông điệp thể hiện các giao tiếp giữa các đường lifeline. 4.5.3.Thời gian Thời gian được thể hiện theo chiều từ bên trái qua phải dọc theo trục x của biểu đồ như hình 17. 38
Hình 17: Minh họa thể hiện thời gian trong biểu đồ Timing Diagram Đo lường thời gian có thể thực hiện theo hai cách khác nhau: chúng ta có thể sử dụng thời gian chính xác như hình minh họa trên nhưng ta cũng có thể sử dụng thời gian ước lượng như hình 18. Hình 18: Thời gian ước lượng trong biểu đồ Timing Diagram Trong biểu đồ timing diagram, thời gian t trình bày một khoảng thời gian ước lượng khi mà ta không biết chính xác khi nào một sự kiện xảy ra, nó có thể xảy ra một cách ngẫu nhiên để đáp ứng một thông điệp hoặc một sự kiện, nhưng thời gian t là một phương pháp để tham chiếu tới khoảng thời gian mà ta không biết chính xác khi nào xảy ra. Với thời gian tham chiếu t, ta có thể chỉ ra ràng buộc thời gian tại thời điểm t. 4.5.4.Các đường State-Line Sau khi đã thêm thời gian vào biểu đồ Timing Diagram, chúng ta cần phải hiển thị trạng thái của các thành phần theo các đơn vị thời gian đã được cung cấp. Trong biểu đồ Timing Diagram, các đường state-line là các đường được đặt thẳng hàng với mỗi trạng 39
thái thành phần để thể hiện ràng buộc thời gian thực hiện cho các trạng thái thành phần đó[13]. Hình dưới minh hoạ các đường state-line trong biểu đồ Timing Diagram Hình 19: Minh họa các đường state-line trong biểu đồ Timing Diagram Trong ví dụ trên, đường state-line thành phần p1 chỉ ra rằng trạng thái 1 thực thi trong 1 đơn vị thời gian, trạng thái 2 trong 3 đơn vị thời gian, và trạng thái 3 thực hiện trong 5 đơn vị thời gian (trước khi trở về trạng thái 1 để kết thúc quá trình tương tác). 4.5.5.Ràng buộc thời gian Ràng buộc thời gian mô tả một cách chi tiết yêu cầu: cần bao nhiêu thời gian để quá trình tương tác được thực thi. Các hành động cần một số lượng thời gian nhất định để các trạng thái thành phần cần để thực thi các lời gọi và lời trả về thông điệp. Việc đưa các ràng buộc thời gian vào biểu đồ Timing diagram được thể hiện như hình 20 [10]. Hình 20: Minh họa các ràng buộc thời gian trong biểu đồ Timing Diagram 40
Trong ví dụ minh hoạ trên, khoảng thời gian để thực thi sự kiện 1 phải nhỏ hơn 1 giá trị thời gian ước lượng t, và thời gian để thành phần p2 bước vào trạng thái 4 phải diễn ra trong vòng 5s. Các định dạng về ràng buộc thời gian Ràng buộc thời gian trong biểu đồ timing diagram có thể được thể hiện bằng nhiều cách khác nhau, bảng dưới đây thể hiện các định dạng có thể của ràng buộc thời gian cho các sự kiện, trạng thái trong các thành phần[10]. Định dạng Mô tả {t t+5s} Khoảng thời gian để thực thi phải diễn ra trong vòng 5s hoặc nhỏ hơn. { 5s, <10s} Khoảng thời gian cho các sự kiện hoặc trạng thái có thể lớn hơn 5s nhưng bắt buộc phải nhỏ hơn 10s. {t} Khoảng thời gian cho các sự kiện hoặc trạng thái bắt buộc phải nhỏ hơn hoặc bằng thời gian t, đây là thời gian ước lượng, và t có thể là bất cứ giá trị thời gian ràng buộc nào. {t t*5} Khoảng thời gian cho các sự kiện hoặc trạng thái có thể bằng giá trị t nhân với 5, đây cũng là một dạng thời gian ước lượng khác. 41
CHƯƠNG 5: BÀI TOÁN NGHIÊN CỨU Trong ba chương trước chúng tôi đã trình bày các kiến thức nền tảng về công nghệ Web Service, QoS cho Web Service và biểu đồ Timing Diagram. Trong chương này, chúng tôi sẽ tiếp cận đến việc phát triển bài toán xây dựng Web Service Proxy để đo lường thời gian đáp ứng của các Web Service Composition, và từ đó kiểm chứng ràng buộc thời gian đáp ứng của các Web Service Composition dựa trên đặc tả của biểu đồ UML Timing Diagram. 5.1. Tìm hiểu về Service Proxy Service Proxy về bản chất cũng là một Web Service được triển khai ở phía Client. Service Proxy tương tự như mô hình Stub trong kiến trúc Java RMI, nó chứa các đoạn code để chỉ rõ sự kết hợp với các Web Service interface, Service Proxy thường nằm phía bên trong một hệ thống mạng máy tính phức tạp. Mô hình tổng quan của một hệ thống với Service Proxy được thể hiện thông qua hình dưới đây[1] Hình 21: Minh hoạ mô hình Web Service với Service Proxy Service Proxy sẽ thực thi phương thức giống như phương thức được triển khai trên các remote Web Service, tuy nhiên trên Service Proxy sẽ không thực hiện bất kì một thao tác tính toán nào cả, nó chỉ có nhiệm vụ nhận các request từ phía Client rồi chuyển tiếp các thông điệp yêu cầu đến các remote Web Service, tại remote Web Service sẽ thực thi các thao tác tính toán trên các dữ liệu được chuyển đến đó và trả lại kết quả cho Service 42
Proxy. Service Proxy nhận kết quả trả về và chuyển tiếp cho Client. Ta lấy một ví dụ để làm sáng tỏ hơn về Service Proxy như sau: Giả sử ta có một Web Service thực hiện phép toán cộng 2 số nguyên, trên Web Service đó phương thức công 2 số nguyên được khai báo như sau: int add(int a, int b) khi đó trên Service Proxy cũng phải được thực thi phương thức int add(int a, int b), tuy nhiên phương thức add trên Service Proxy lại thực sự không thực hiện thao tác cộng 2 số nguyên mà nó chỉ có tác dụng triệu gọi đến Web Service thực sự cung cấp phương thức cộng 2 số, truyền đối số a và b trong lời triệu gọi đó để Remote Web Service kia thực hiện việc cộng 2 số a và b, trả lại kết quả cho Service Proxy và từ đó Service Proxy sẽ trả về kết quả cộng 2 số cho Client. Khi chúng ta cần tích hợp các dịch vụ Web bên ngoài hệ thống, ta hoàn toàn có thể liên kết trực tiếp tới các dịch vụ web đó trong code ở phía client bằng cách sử dụng một số thư viện API. Tuy nhiên hướng tiếp cận này lại có một số vấn đề đó là, thứ nhất chúng ta sẽ phải tạo ra một liên kết cứng giữa chương trình và các dịch vụ, thứ hai việc sử dụng liên kết trực tiếp sẽ dẫn đến tình trạng rất khó khăn khi chúng ta muốn tái sử dụng các dịch vụ tương tự trên các thành phần khác của ứng dụng: trong trường hợp này, chúng ta cần phải thực thi lại các lời gọi dịch vụ, chắc chắn chúng ta hoàn toàn có khả năng tái sử dụng lại các đoạn code tại cấp độ phương thức tuy nhiên điều đó hết sức bất tiện. Nếu sử dụng Service Proxy để thay thế, chúng ta có thể tách riêng phần dịch vụ ra khỏi chương trình chính và chúng ta hoàn toàn có khả năng đưa phần dịch vụ này vào một giao diện bên ngoài chương trình chính và có thể thực thi các nhiệm vụ hữu ích khác. Một Service Proxy sẽ thực thi lần lượt ba thao tác yêu cầu dưới đây để thực hiện một lời gọi phương thức tới một remote Web Service: Truyền đối số Xây dựng lời gọi Web Service Đọc kết quả trả về từ Remote Web Service 43
Các thao tác chính của một Service Proxy có thể được minh hoạ như hình dưới đây Hình 23: Minh hoạ các thao tác của Service Proxy Chúng ta thường sử dụng Service Proxy trong trường hợp số lượng code tích hợp Web Service thường lớn và có thể lớn hơn trong tương lai, và tồn tại việc trùng lặp các lời gọi tới cùng một dịch vụ trong các vị trị khác nhau của chương trình. Khi sử dụng Service Proxy, các đoạn code của chúng ta sẽ được sắp xếp tổ chức một cách chuẩn mực, tương đương với mỗi một dịch vụ được tổ chức trong một lớp. Chúng ta sẽ chia nhỏ các tầng kĩ thuật và các thư viện API để truy cập tới dịch vụ từ client code và đương nhiên sẽ chia nhỏ việc phải thay đổi các thư viện API như khi liên kết cứng giữa chương trình và dịch vụ. Và khi sử dụng Service Proxy chúng ta hoàn toàn có thể: Nhóm các dịch vụ lại bằng các kĩ thuật đóng gói, lựa chọn các thứ bậc của dịch vụ sử dụng bởi ứng dụng. Chia ra các lớp con từ một lớp trừu tượng, dẫn đến có thể cung cấp thêm các dịch vụ khác. Mỗi một lớp của Service Proxy trình bày một dịch vụ, và chúng ta có thể mô hình hoá các dịch vụ bằng các mối quan hệ, các sự cộng tác trong biểu đồ UML. Thông thường thì chúng ta không phải tự viết ra Service Proxy. Service Proxy có thể dễ dàng tự được sinh ra từ file WSDL. Ngày nay có với mỗi ngôn ngữ lập trình hỗ trợ công nghệ Web Service đều có các công cụ đi kèm theo để tự sinh ra Service Proxy từ các file WSDL. 44
5.2. Tìm hiểu về Web Service Composition Để hiểu kĩ hơn về Web Service Composition, trước tiên chúng ta cần phải đề cập đến một vấn đề đó chính là tích hợp Web Services. Vấn đề tích hợp các service có sẵn là một phần trong kiến trúc của SOA. Ngày này việc tích hợp Web Services vẫn đang là một chủ đề được nghiên cứu rộng rãi, và được coi là một giải pháp cho việc sử dụng lại các service có sẵn để tạo dựng lên một Service mới tốt hơn. Chúng ta có hai phương pháp tích hợp Web Service: Tích hợp tĩnh và tích hợp động: Tích hợp được coi là tĩnh nếu chúng ta kết hợp các service tại thời điểm thiết kế hoặc tại thời điểm cài đặt các Web Service. Tích hợp được coi là động nếu chúng ta kết hợp các service tại thời điểm các Service đang được thực thi. Vậy tích hợp Web Service chính là một quá trình xử lý để kết nối các Web Services đã tồn tại để xây dựng lên một Web Service mới. Web Service mới được gọi là composite service, còn các Web Service đã tồn tại dùng để xây dựng lên service mới thì được gọi “Web Service Compositions”. Từ đó ta có thể thấy, một Web Service Composition cũng có thể là một composite Web Service. Các Web Service Composition có thể được triển khai tại các vị trí khác nhau, trên các nền tảng công nghệ khác nhau. Nhưng điều quan trọng ở đây là chúng ta phải có một công nghệ chung nhất để các Web Service được tích hợp hay dùng để tích hợp có thể giao tiếp được với nhau. 45
Dưới đây ta có mô hình tích hợp Web Service Hình 22: Minh họa mô hình tích hợp Web Service Trong mô hình minh họa trên, phía client sẽ gọi các dịch vụ tới các Web Service đã được tổng hợp thông qua file WSDL của Web Service được tổng hợp đó. Từ các Composite Web Service sẽ xây dựng lời gọi đến các Web Service Composition, Các Web Service Composition thực hiện các thao tác tính toán, trả lại kết quả cho Composite Web Service. Composite Web Service tổng hợp các kết quả từ các Service thành phần và trả lại kết quả cuối cùng cho phía Client. Để hiểu rõ hơn thế nào là Web Service Composition chúng tôi đưa ra một ví dụ đơn giản sau để minh hoạ đồng thời cũng là một ví dụ dùng cho mục tiêu khoá luận đó là kiểm chứng ràng buộc thời gian đáp ứng của các Web Service Composition: Để thực hiện một tour du lịch, hành khách cần phải cần các dịch vụ sau: tìm kiếm khách sạn của thành phố đích đến du lịch, tìm kiếm các chuyến bay từ thành phố xuất phát đến thành phố đến và dịch vụ cung cấp đặt vé máy bay. Giả sử ta có 2 nhà cung cấp dịch vụ Web đưa ra 2 dịch vụ Web Service nhằm phục vụ cho việc tìm kiếm khách sạn và tìm kiếm các chuyến bay. Hai Web Service này nằm ở hai vị trí địa lí khác nhau, sử dụng các công nghệ để triển khai khác nhau. Điều đó dẫn tới khi khách hàng muốn sử dụng 2 dịch vụ đó sẽ phải tìm 46
kiếm tại hai website khác nhau nên sẽ không thuận tiện. Nhằm đem lại sự thuận tiện cho khách hàng, chúng ta muốn tích hợp 2 Web Service là tìm kiếm khách sạn và tìm kiếm máy bay đó vào một dịch vụ lớn hơn , được gọi là dịch vụ Travel-Agent. Dịch Vụ Travel- Agent sẽ gọi đến 2 dịch vụ con là SearchHotel và SearchFlight mỗi khi có một truy vấn từ client đến dịch vụ Travel-Agent. Vậy ở đây các Web Service SearchHotel và SearchFlight chính là các Web Service Composition và Service Travel-Agent ở đây chính là Composite Service. Từ đó ta thấy Web Service Composition chính là các Web Service và có thể dùng để kết hợp với nhau tạo nên một Service lớn hơn. Việc tích hợp các Web Service có thể phân chia thành hai loại như sau: a) Loại thứ nhất: Composite Service được xây dựng bằng ngôn ngữ thông thường như Java, C# Quá trình này giống như phát triển một ứng dụng từ các dịch vụ Web. Trong trường hợp này, ứng dụng cũng được coi là một Web Service, và tầng trung gian không quan tâm đến quá trình tích hợp Web Serice. Vấn đề tích hợp trở nên cồng kềnh, người lập trình phải chú tâm đến tiến trình xử lý mức dưới của thông điệp SOAP và các nghiệp vụ logic khác. Khi sử dụng phương pháp này, chỉ cần một thay đổi nhỏ trong composition services sẽ dấn đến sự thay đổi khá lớn của các Service được tổng hợp. b) Loại thứ hai: Sử dụng các công cụ mức cao cho việc tích hợp Web Service. Đây sẽ là một phương pháp hữu ích và tiện lợi cho việc tích hợp Web Service. Dưới đây chúng tôi sẽ đề cập đến một số công cụ được dùng cho việc tích hợp dịch vụ. Một số chuẩn tích hợp các Web Services: BPEL: Được viết tắt của cụm từ The Business Process Excution Language – Đây là một ngôn ngữ chuyên biệt được dùng cho các quy trình thương mại và các giao thức tương tác thương mại. Nó thay thế XLANG và WSFL như là một chuẩn để tích hợp Web Service. Việc dựa trên nền tảng mô hình và cú pháp XML được cung cấp bởi BPEL định nghĩa sự tương tác giữa các quy trình và Web Service Interface. Nó chỉ định nghĩa các trạng thái logic giữa các sự tương tác và phương 47
pháp hệ thống đối với các điều kiện ngoại lệ. Các mô hình xử lý được định nghĩa bởi BPEL đều được dựa trên nền tảng mô hình mô tả dịch vụ WSDL. Các dịch vụ (được mô tả như là các thành phần trong tập hợp BPEL) được gọi/ trả lời bằng cách sử dụng các hành động được trình bày bởi WSDL. BPML : BPML cung cấp mô hình và cú pháp trừu tượng cho việc trình bày một cách trừu tượng và thực thi các quy trình thương mại. Sử dụng BPML, các quy trình thương mại, các Web Service phức tạp có thể dễ dàng được định nghĩa. Các quy trình trong BPML là thành phần của các hành động để thực thi một chức năng cụ thể nào đó. Các quy trình hướng đến sự thực thi của các hành động. BPML định nghĩa ra 17 kiểu hành động và 3 kiểu quy trình. Các đặc tả về BPML thường hỗ trợ việc nhập và tham chiếu đến việc định nghĩa dịch vụ được cung cấp bởi WSDL. Các chuẩn của ngôn ngữ BPML sử dụng đó là RDF và Dublin Core để trợ giúp ngôn ngữ BPML gần gũi với ngôn ngữ con người hơn. BPSS: Được viết tắt của cụm từ Business Process Specification Schema – nó là một chuẩn cho việc trình bày mô hình tập hợp các quy trình thương mại điện tử. Nó sử dụng cú pháp XML như là một thành phần trong lời gọi tới các quy trình thương mại có liên quan. BPSS là một chuẩn có thể được sử dụng để cấu hình các hệ thống thương mại nhằm hỗ trợ việc cộng tác thương mại. Tuy nhiên BPSS lại không hỗ trợ việc mô tả cách thức các luồng dữ liệu giữa các giao tác mà nó lại hỗ trợ một cách rõ ràng về chất lượng dịch vụ cho các giao tác như việc thẩm định quyền, biên nhận, và định thời gian timeouts. WSCI : Được viết tắt của cụm từ Web Service Choreography Interface – dựa trên nền tảng ngôn ngữ XML dùng cho việc mô tả các hành vi của Web Service trong việc trao đổi thông điệp dựa trên ngữ cảnh của việc cộng tác các quy trình thương mại hoặc các luồng công việc. Nó định nghĩa các luồng trao đổi thông điệp bởi Web Service bằng việc mô tả các hành vi đặc biệt. Mặc dù nó cung cấp các quy trình hướng thông điệp nhưng nó lại không định nghĩa ra các hành vi bên trong các 48
quy trình xử lý Web Service. Nó là một giao diện tĩnh cung cấp các thông tin chi tiết bởi file WSDL mô tả cách thức các hành động, các thao tác và thuộc tính của Web Service. WSCL : Được viết tắt của cụm từ Web Service Conversation Language – cho phép định nghĩa các hành vi bên ngoài các service bằng việc chỉ rõ mức độ giao tiếp của các quy trình thương mại và hỗ trợ công bố quy trình thương mại bởi Web Services. Các quy trình giao tiếp được định nghĩa bằng việc sử dụng cú pháp XML và tài liệu WSDL. WSCL cung cấp các thiết lập chi tiết cho việc giao tiếp và đưa ra bởi các Service Provider. 5.3. Bài toán kiểm chứng ràng buộc thời gian đáp ứng của các Web Service Composition 5.3.1.Giới thiệu bài toán Sau khi trình bày các khái niệm về công nghệ Web Service, QoS cho Web Service, Service Proxy, Web Service Composition và biểu đồ Timing Diagram, bây giờ chúng tôi sẽ vận dụng các kiến thức trên cho bài toán kiểm chứng ràng buộc thời gian đáp ứng của các Web Service Composition, sử dụng ví dụ Travel-Agent. Ngày nay với sự phát triển rộng rãi của Internet cùng các công nghệ Web-base, các ứng dụng phục vụ cho các mục đích thương mại, văn hóa và du lịch ngày càng được phát triển rộng rãi và đa dạng. Hiện tại, song song với quá trình phát triển kinh tế, nhu cầu du lịch của con người ngày càng trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống, tuy nhiên trong bối cảnh cuộc sống bận rộn và tấp nập như ngày nay, làm thế nào để một khách hàng có thể thực hiện các công việc phục vụ cho việc du lịch thuận lợi nhanh chóng thì đang là một vấn đề đặt ra. Để thực hiện một chuyến du lịch, khách hàng cần phải quan tâm đến việc đặt phòng khách sạn, đặt vé máy bay v v. Trước đây khi công nghệ Internet chưa phát triển mạnh mẽ, các công việc như thế đòi hỏi khách hàng tốn rất nhiều công sức và thời gian để có thể thực hiện được khâu chuẩn bị, nhưng giờ đây với sự phát 49
triển của Internet cùng công nghệ Web Service, điều đó đã trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. Như chúng ta đã đề cập như trên, mỗi một công việc như tìm kiếm khách sạn, tìm kiếm vé máy bay đã có các Web Service chuyên biệt được cung cấp ra bởi các nhà cung cấp dịch vụ Web, mỗi một Web Service phục vụ cho việc tìm kiếm khách sạn, tìm kiếm máy bay đó có thể coi là một Web Service Composition phục vụ cho Web Service Travel-Agent. Nhưng việc lựa chọn các dịch vụ Web nào tối ưu nhất thì đó chính là một khía cạnh của chất lượng dịch vụ(QoS cho Web Service), ở đây chúng tôi sẽ đưa ra một phương pháp đơn giản để kiếm chứng ràng buộc thời gian đáp ứng của các Web Service Composition nhằm kiểm tra mất bao lâu để một Web Service Composition thực hiện một yêu cầu công việc và thời gian để thực hiện đó có đáp ứng được với tiêu chuẩn đặt ra hay không. 5.3.2. Mục tiêu và yêu cầu của bài toán 5.3.2.1.Mục tiêu bài toán Mục tiêu bài toán nhằm giải quyết vấn đề đo lường thời gian đáp ứng của các Web Services sử dụng Service Proxy. Ở đây chúng ta đã có 2 Web Services đó là tìm kiếm khách sạn dựa trên tên của thành phố đến (SearchHotel Service) và tìm kiếm chuyến bay dựa trên tên của thành phố khởi hành và tên của thành phố đến (SearchFlight Service). Chúng tôi sẽ xây dựng Service Proxy để triệu gọi đến 2 Web Services để lấy kết quả trả về đồng thời đo lường thời gian đáp ứng của 2 Web Service đó. Sử dụng kết quả đáp ứng thời gian của 2 Web Services để thực hiện kiểm chứng ràng buộc dựa trên các đặc tả bằng biểu đồ UML Timing Diagram. 5.3.2.2.Yêu cầu bài toán Bài toán cần phải đáp ứng được yêu cầu sau: Kiến trúc của chương trình phải đảm bảo là kiến trúc phân tán, thể hiện được các đặc điểm nổi bật của kiến trúc hướng dịch vụ. 50
Kết quả trả về của bài toán phải bao gồm đầy đủ kết quả của tìm kiếm 2 dịch vụ SearchHotel và SearchFlight đồng thời phải chứa cả thời gian đáp ứng khi triệu gọi 2 Web Services đó. 5.3.3.Phân tích bài toán Một điểm chú ý khi ta sử dụng công nghệ Web Service đó là một Web Service Composition lại có thể là một Web Service Composite của các Web Service Composition khác, điều đó thể hiện được tính phân tán của công nghệ Web Service. Tuy nhiên ở đây chúng ta chỉ quan tâm đến việc đo lường thời gian đáp ứng của các Web Service Composition bằng một Service Proxy được đặt ở phía client. Mô hình bài toán bao gồm 3 thành phần đó là phát triển 2 Web Services là SearchFlight Service và SearchHotel Service, phần thứ 2 là phát triển Service Proxy và cuối cùng là phát triển một chương trình ứng dụng ở phía Client để triệu gọi đến Service Proxy. Việc trao đổi dữ liệu giữa các Web Service được sử dụng giao thức SOAP và các thông điệp SOAP được vận chuyển thông qua giao thức HTTP. Các Web Service có thể được triển khai bằng các ngôn ngữ lập trình thông thường như Java, C#, .NET v v, có thể được cài đặt trên các nền hệ điều hành khác nhau như Linux, Windows. Ta có mô hình tổng quan của bài toán có thể được minh hoạ như hình dưới đây Hình 23: Minh hoạ mô hình tổng quan bài toán Travel-Agent 51
Trong mô hình trên, Client có thể là một Website, cũng có thể là một chương trình giao diện người dùng, cũng có thể là một chương trình thể hiện dưới dạng console để triệu gọi Service Proxy. Trên Service Proxy có chứa các đoạn code để đo lường thời gian đáp ứng mỗi khi một Service Composition được triệu gọi, ta có thể thấy thông qua minh hoạ bằng chiếc đồng hồ đặt trên hình vẽ của Service Proxy như hình trên. Trong bài toán của chúng ta sẽ gồm các đối tượng Client: Trong đối tượng Client sẽ có các thành phần để gọi tới Service Proxy. Ở đây ta có 2 Web Services, tương đương trong Service Proxy cũng phải chứa 2 lớp để gọi tới 2 Service đó. Hai lớp này có thể gọi tới hai Web Services một cách song song hoặc cũng có thể gọi tuần tự, tuỳ thuộc vào mục tiêu của người viết chương trình. Và đương nhiên trong Service Proxy chứa 2 lớp cho 2 Web Services nên trong code phía Client cũng phải chứa 2 lớp để gọi tới 2 lớp tương ứng trong đối tượng Proxy đó. Mô tả chi tiết về cách cài đặt chương trình sẽ được thể hiện trong “Chương 6 - Thực Nghiệm” của khoá luận này. Sau khi đã phân tích thiết kế của chương trình, ta thấy ở đây có hai Web Services, áp dụng vào biểu đồ Timing Diagram để thể hiện ràng buộc thời gian đáp ứng của các Web Services. Tương ứng với một Web Service ta có một đường Lifeline minh hoạ cho các trạng thái thành phần của Web Service đó. Ta có minh hoạ đường Lifeline cho dịch vụ tìm kiếm khách sạn thể hiện trong biểu đồ Timing Diagram như hình dưới đây: Hình 24: Minh hoạ đường Lifeline cho SearchHotel Service 52
Tương tự ta cũng có hình minh hoạ đường Lifeline cho dịch vụ tìm kiếm chuyến bay Hình 25: Minh hoạ đường Lifeline cho SearchFlight Service Qua hình minh hoạ trên ta thấy, mỗi một đường Lifeline sẽ minh hoạ cho một Web Service. Ở đây, mỗi một Web Services chính là một thành phần riêng biệt, trong mỗi thành phần đó có chứa các trạng thái, các trạng thái có thể là chờ đợi, truy cập database, trả lại kết quả v v. Mỗi một Web Service được thực hiện trong một thời gian t nào đó, giả sử thời gian thực hiện cho SearchFlight Service là t1, thời gian thực hiện cho SearchHotelService là t2, và hai Web Service này được gọi tuần tự. Ta có thời gian đưa ra để đáp ứng tiêu chuẩn QoS về thời gian cho công việc gọi hai Web Services này là t. Nếu : t1 + t2 ≤ t thì thời gian thực hiện triệu gọi 2 Web Service đó đáp ứng được tiêu chuẩn QoS đưa ra. Ngược lại nếu t1 + t2 > t thì không thoả mãn tiêu chuẩn QoS. Đó chính là ý tưởng và là mục tiêu cần đạt được của khoá luận. 53
CHƯƠNG 6: THỰC NGHIỆM Chương 6 xây dựng một ứng dụng cụ thể cho bài toán Travel-Agent để kiểm tra ràng buộc thời gian đáp ứng của các Web Service Composition, và dùng kết quả đạt được bằng thực nghiệm để mô hình hoá ràng buộc thời gian trên biểu đồ UML Timing Diagram. 6.1. Phạm vi ứng dụng Trong phạm vi khoá luận này, chúng tôi chỉ chọn một ứng dụng nhỏ làm ví dụ minh hoạ kiểm chứng ràng buộc thời gian đáp ứng của trong Web Service Composition. Ứng dụng được chia thành các nhiệm vụ chính như sau: Xây dựng hai Web Services, một Web Service tìm kiếm khách sạn dựa vào tên của thành phố đích đến – Tên Web Service này là SearchHotel Service, một Web Service tìm kiếm các chuyến bay dựa trên tên của thành phố xuất phát và tên của thành phố đích đến. Cả 2 Web Service này đều được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình Java, quá trình phát triển hai Web Service hoàn toàn thủ công, không dùng bất cứ một công cụ hỗ trợ nào. Cơ sở dữ liệu được dùng cho hai Web Service được triển khai trên hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL hoàn toàn miễn phí. Xây dựng Service Proxy để triệu gọi tới hai Web Services kia. Trên Service Proxy chứa hai phương thức để triệu gọi tới hai Service Composition. Thông thường Service Proxy không cần phải được viết ra bởi người lập trình viên mà thường được tự sinh từ file WSDL của SearchFlight Service và SearchHotel Service. Tuy nhiên về vấn đề bản quyền, chúng tôi đã sử dụng công cụ tự sinh miễn phí trên Internet tại trang ở đây việc tự sinh ra Service Proxy cũng bị giới hạn về các chức năng của Service, để Service Proxy có thể thực hiện được bằng cách sinh từ website trên bắt buộc cần phải có các thư viện API đi kèm được cung cấp bởi nsoftware.com. Vì thế chúng tôi chỉ sử dụng website để sinh ra các lớp và phương thức trừu tượng của Service 54
Proxy, còn quá trình phát triển lõi bên trong để triệu gọi tới các Service Composition và đo lường thời gian đáp ứng đều được code thủ công. Service Proxy cũng được phát triển trên ngôn ngữ java. Chương trình Client để triệu gọi tới Service Proxy là một chương trình giao diện GUI. Cho phép người dùng chọn lựa tên thành phố đến và tên thành phố xuất phát. Từ đó chương trình sẽ triệu gọi tới Service Proxy để lấy kết quả trả về bao gồm danh sách các chuyến bay, danh sách các khách sạn và kết quả thời gian đáp ứng của hai Web Service Composition. Để thể hiện tính độc lập với platform, ở đây chúng tôi có 3 Web Service tuy nhiên do điều kiện có hạn nên chúng tôi sẽ triển khai tất cả các Web Service này trên môi trường localhost tại 2 Web Server khác nhau. Service SearchHotel được triển khai bằng thư viện Apache-Soap, cài đặt trên môi trường J2EE – Java 2 Platform, Enterprise Edition. Web Server thực hiện trên cổng 2417 Ở đây chúng tôi sử dụng thư viện Soap đính kèm vào trong môi trường J2EE. Trang Admin của SOAP có thể được truy cập qua URL : Service SearchFlight được triển khai bằng thư viện Apache-Axis cài đặt trên Web Server Apache TomCat tại cổng 8080. Trang Admin của Axis có thể được truy cập qua URL : Service Proxy được triển khai bằng thư viện Apache-Soap, cài đặt trên Web Server Apache TomCat tại cổng 8080. Trang Admin của Soap trên Apache TomCat có thể truy cập qua URL : Ta thấy mặc dù có hai web server, nhưng chúng tôi đã bố trí tất cả các Service đều được thực thi trên các nền Platform khác nhau. Service SearchFlight và Service Proxy cùng được triển khai trên Apache Tomcat tại cổng 8080 nhưng chúng lại dùng 2 thư viện API khác nhau để triển khai đó là Axis và Apache Soap. Còn Service SearchHotel thì 55
được triển khai hoàn toàn trên một Web Server khác và sử dụng công nghệ khác là J2EE. Qua đó để thấy được tính độc lập với nền của công nghệ Web Service. 6.2. Thiết kế ứng dụng Ta có mô hình thiết kế tổng thể của ứng dụng như sau: Hình 26: Minh họa thiết kế tổng thể của ứng dụng Người sử dụng tại Client sẽ lựa chọn thành phố xuất phát và thành phố đích đến. Tại đây Soap engine làm nhiệm vụ tạo ra các thông điệp SOAP request gửi đến Service Proxy. Tại Service Proxy sẽ phân ra làm 2 luồng SOAP request tiếp tục gửi đến hai Web Service SearchFlight và SearchHotel. Sau khi gửi đi các thông điệp Soap request, Service Proxy bắt đầu bật đồng hồ đếm thời gian để đo thời gian đáp ứng của hai Web Service thành phần. Tại hai Web Service thành phần tiếp nhận các Soap request đó xử lý và trả lại các thông điệp Soap response cho Service Proxy. Sau khi nhận được thông điệp Soap response của các Service Composition, Service Proxy dừng đồng hồ đo thời gian. Đóng gói kết quả đo lường thời gian đáp ứng vào cùng thông điệp Soap response và gửi trả lại kết quả cho Client bao gồm kết quả tìm kiếm chuyến bay, tìm kiếm khách sạn và kèm theo thời gian đáp ứng của từng dịch vụ. 56
Do ứng dụng khá đơn giản nên chúng tôi không sử dụng các biểu đồ phân rã chức năng, biểu đồ lớp, biểu đồ tương tác . Mà chỉ sử dụng biểu đồ tuần tự để thấy được thứ tự làm việc của các thành phần trong hệ thống. Hình 27: Biểu đồ tuần tự của hệ thống Dựa vào biểu đồ tuần tự ta thấy tại chương trình Client sẽ có các đối tượng ApplicationGUI, CallService1, CallService2. Đối tượng ServiceProxy đại diện cho Web Service Proxy và hai đối tượng còn lại đại diện cho các Web Service Composition. Khi người sử dụng nhập thông tin và click submit, dữ liệu sẽ được gửi đi lần lượt bằng 2 đối tượng CallService1, CallService2. Trong ví dụ này chúng tôi gọi CallService1 trước, sau khi dữ liệu được trả về cho CallService1 sẽ tiếp tục gọi đến CallService2. Sau khi có tất cả các dữ liệu cần thiết trả về mới trả lại kết quả cho User. 57
6.3. Cài đặt, xây dựng và triển khai ứng dụng 6.3.1.Cài đăt chương trình Bài toán được xây dựng dựa trên ngôn ngữ Java, để có thể thực hiện việc xây dựng và triển khai bài toán chúng ta cần phải cài một số chương trình sau[8][12]: Cài đặt môi trường chạy cho Java: Cài đặt JDK -1.5 và thiết lập biến môi trường JAVA_HOME là : C:\Program Files\Java\jdk1.5.0_07. Cài đặt môi trường Web Server. Ở đây chúng ta sử dụng 2 Web Server. Trước tiên cài đặt bộ công cụ J2EE – Java 2 platform, Enterprise Edition. Bộ công cụ J2EE sau khi cài đặt sẽ có đường dẫn C:\Sun. Sau đó cài Web Server Apache Tomcat theo đường dẫn C:\ Webservice\tomcat. Cài đặt hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL và thiết lập biến môi trường cho bộ kết nối MySQL connector. Ta cần phải thiết lập biến môi trường CLASSPATH trỏ đến thư mục chứa file mysql-connector-java-5.0.5.jar. Cài đặt Soap engine: ở đây chúng tôi sử dụng Soap engine là Apache Soap được cài đặt trên 2 Web Server, một Web Server được triển khai tại cổng 2417, một Web Server chạy tại cổng 8080. Soap engine thứ hai là Apache Axis. Lưu ý tất cả các Soap Engine đều được mặc định cài đặt trong thư mục C:\Webservice. Một điều rất quan trọng khi chúng ta cài đặt các Soap engine cần phải chú ý ở đây đó là để các Soap engine này có thể thực hiện được cần phải chứa danh sách cách thư viện cần thiết đó là thư viện Java Mail với file mail.jar, thư viện activation.jar, thư viện xerces với 2 file xercesImpl.jar và xml-apis.jar – được sử dụng cho bộ phân tích cú pháp XML. Sau khi có đầy đủ tất cả các thư viện trên chúng ta chép 2 file mail.jar và activation.jar vào thư mục tomcat/common/lib. Sau đó chúng ta cần phải cập nhật lại biến môi trường CLASSPATH, đây là bước rất quan trọng và không cho phép được bỏ qua. Dưới đây là cấu hình CLASSPATH kèm theo. 58
WEBSERVICE_HOME=C:\WebService JAVA_HOME=: C:\Program Files\Java\jdk1.5.0_07 CATALINA_HOME=%WEBSERVICE_HOME%\tomcat CATALINA_LIB=%CATALINA_HOME%\common\lib XERCES_HOME=%WEBSERVICE_HOME%\xerces SOAP_HOME=%WEBSERVICE_HOME%\soap CLASSPATH=%CLASSPATH%;%SOAP_HOME%\lib\soap.jar CLASSPATH=.;%CATALINA_LIB%\mail.jar;%CATALINA_LIB%\activation.jar; CLASSPATH=%CLASSPATH%;%XERCES_HOME%\xercesImpl.jar; %XERCES_HOME%\xml-apis.jar PATH=%PATH%;%CATALINA_HOME%\bin;%JAVA_HOME%\bin Sau khi thiết lập biến môi trường cho Apache SOAP chúng ta phải tiến hành thiết lập các biến môi trường cho Apache Axis Nếu quá trình cài đặt Apache Soap và Apache Axis thành công thì màn hình máy tính sẽ hiển thị như sau khi ta gọi đến trang admin của các Soap engine này. Hình 28: Minh họa giao diện Admin của apache soap trên Web Server tại cổng 2417 59
Hình 29: Minh họa giao diện Admin của apache soap trên Web Server tại cổng 8080 Nếu cài đặt Apache Axis thành công ta có thể nhìn thấy giao diện trang Admin của Apache Axis như hình dưới đây: Hình 30: Minh họa trang Admin của Apache Axis trên Web Server tại cổng 8080 60
Sau khi các Soap Engine đã sẵn sàng phục vụ, chúng ta hoàn toàn có thể triển khai các Web Service để thực hiện mục tiêu bài toán. 6.3.2. Xây dựng và triển khai các Web Services thành phần Sau khi đã cài đặt thành công các Soap engine, chúng tôi sẽ tiến hành cài đặt các Service Composition trên các Web Server vừa được cài đặt lên. Cài đặt Service SearchHotel Trước tiên tiến hành cài đặt Web Service SearchHotel chạy trên môi trường J2EE tại cổng 2417. Tệp cài đặt cho Web Service SearchHotel được chúng tôi viết trong file SearchHotelService.java, trong file này có chứa một phương thức SearchHotel với đối số truyền vào là một String và kết quả trả về cũng là một String. Khi Service Proxy gọi tới SearchHotel Service, thì xâu chứa tên của thành phố đích đến được đóng gói vào thông điệp SOAP, tại SearchHotel Service, sử dụng xâu chứa tên thành phố đích đến làm đối số truyền vào, thực hiện thao tác tìm kiếm trong database xem có kết quả khách sạn nào tương ứng với thành phố đích đến đó hay không. Hình 31: Code kết nối database trong file SearchHotel Service Sau đó chúng tôi tiến hành biên dịch file SearchHotelService.java thành file HTService.SearchHotelService.class, copy file này và đặt vào trong thư mục Wapp của J2EE theo đường dẫn sau “C:\Sun\SDK\domains\domain1\applications\j2ee- modulees\soap\WEB-INF\classes”. 61
Tiếp theo để triển khai dịch vụ này trên Web Server, ta cần phải viết một tệp deploy.wsdl để triển khai tệp đó lên web server, nội dung của file deploy.wsdl được thể hiện qua Hình 32: Hình 32: Nội dung của tệp deploy.wsdl Nhìn vào nội dung của tệp deploy.wsdl ta thấy một số các đặc điểm sau: id = “urn:HTService” : Đây chính là tên của Web Service mà ta triển khai, sẽ được dùng để gọi trong code của Service Proxy. methods=”SearchHotel” : Đây chính là phương thức mà Web Service sẽ sử dụng để thực hiện các thao tác tính toán như tìm kiếm database, trả về kết quả. dd:java class=”HTService.SearchHotelService” : Đây là đường dẫn để web server có thể tìm kiếm được file SearchHotelService.class để thực thi công việc. Sau đó chúng tôi copy file deploy.wsdl này vào thư mục C:\Webservice. Mở một console, chuyển thư mục làm việc tới thư mục C:\WebService và gõ lệnh sau để triển khai dịch vụ lên Web Server : C:\Webservice > java org.apache.soap.Server.ServiceManagerClient deploy deploy.xml. Lệnh này nhận ba tham số truyền vào đó là URL đến máy chủ SOAP, lệnh deploy và tập tin hợp lệ để triển khai dịch vụ trên máy chủ SOAP. Nếu quá trình 62