軟件服務生態(tài)中的非確定科學問題互操作的應用基礎問題.ppt

軟件服務生態(tài)中的非確定性科學問題、互操作性的應用基礎問題,何克清 SKLSE(WHU) 軟件工程國家重點實驗室（武漢大學） H 2003/12/27,計算機科學面臨的挑戰(zhàn),目 錄,1. 問題提出的背景 2. 軟件服務生態(tài)中的非確定性問題 3. 應用基礎中的互操作性問題 4. 工作基礎-一個解決方案：本體元建模與自組織MDA理論方法 5. 小結,網絡上的軟件工程：電子商務、電子政務、軟組件、軟件框架開發(fā)和服務 ，系統(tǒng)集成,在瀏覽器上使用Web技術進行資料的參考和交流,軟件工程開放信息服務網格：軟件信息資源的最大化共享、組合服務與高效率開發(fā)、互操作、分布異構、人性化。進行業(yè)務集成，適配性軟件的開發(fā)，軟件信息資源庫的建設管理、服務、交易，等,下一代網絡技術應用,第一代網絡技術應用,互聯(lián)網技術的快速發(fā)展促進了軟件開發(fā)與服務形態(tài)的變更,第二代網絡技術應用,1.問題提出的背景,開放信息網格時代的服務主導型軟件生產方式的變革,信息資源最大化共享與服務 信息的Discoverability & Coopratability 信息孤島與信息海洋的矛盾 分布協(xié)同的作業(yè)方式 網絡應用的發(fā)展 共享交換與互操作協(xié)同 Internet從WWWGGG 以信息服務為中心的組合型軟件生產方式開放型信息系統(tǒng)：異構的、分布的、動態(tài)的、協(xié)同的、大規(guī)模的、自主成分等構成的計算系統(tǒng)； 開放信息系統(tǒng)計算生態(tài)學（廣義生態(tài)學） 開放信息系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)，從協(xié)同的角度，計算過程可以看成是一種相變，是系統(tǒng)處在一種非線性結構下產生更有序的時空結構的過程。 服務也是一種計算：計算生態(tài)學-服務生態(tài)。,服務生態(tài)中互操作（相互作用）和協(xié)同問題在語義層上才能實現(xiàn),網格信息資源的組織和服務匹配存在巨大的語義鴻溝 難以確定信息資源的內容和確切含義 信息表達不一致信息服務的供求雙方通常不能確切地在服務的時間、地點、提供方式和內容上達成一致 信息的互操作方法不一致信息服務的供求雙方看待服務的角度和對服務的了解程度各不相同 現(xiàn)存的絕大多數基于XML的標準缺乏清晰的語義 對網格信息服務的語義，缺乏一套公共的本體的承諾 信息資源的服務匹配需要一個語義層上的互操作，需要為網格中的信息資源和服務定義一套公共的語義規(guī)范,需要一種統(tǒng)一的語義支撐的基礎理論與方法及其技術標準,2. 軟件服務生態(tài)中的非確定性問題,信息資源的科學管理如何科學地分類、有效地組織與管理軟構件的信息？ 復雜的軟件屬性信息結構的科學分類(Taxonomy)的非確定性問題 復雜的軟件屬性信息結構的登記與注冊(Registering)的非確定性問題 軟件信息資源建設與管理：如何科學地建設資源庫(Repository)，查找資源庫中的軟件信息？ 信息資源的高效服務 如何有效地查詢軟構件信息？ 如何有效地綁定(Binding)軟構件信息在應用系統(tǒng)中，實現(xiàn)高效率的組合型軟件系統(tǒng)開發(fā)？ 如何實現(xiàn)系統(tǒng)集成到業(yè)務集成(business integration)的進化,有效地進行業(yè)務集成？,服務請求者,資塬服務中心,查詢,綁定(binding)服務,發(fā)布,服務生態(tài)模型,Registering,資源庫,資源的公 共注冊管 理MMF,Repository,業(yè)務集成服務,語義web服務中信息資源描述與管理,RDF Schema,RDF,XML(+URI+Namespaces),WSDL,SOAP,UDDI,Semantic Web Services,Web Services,MMF Repository,Interface & Protocol描述 資源的描述 資源的管理,Ontology/OWL+,UDDI: Universal Description,Discovery and Integration WSDL: Web Service Description Language SOAP: Simple Object Access Protocol XML: extensible Markup Language OWL: Ontology Web Language RDF: Resource Description Framework MMF: MetaModel Framework,3. 應用基礎中的互操作性問題,軟件的互操作性(Interoperability)、透明性(Transparency)、開放性(Openness)、可伸縮性(Scalability)問題中最核心的互操作性問題； 從傳統(tǒng)的系統(tǒng)集成(system integration)到業(yè)務集成(business integration)的服務轉變問題; 從互連、互通，到語義層面的互操作； 需要解決互操作性保證的軟件開發(fā)與服務的理論與方法及其技術標準。,4. 工作基礎-一個解決方案：本體元建模理論與自組織MDA方法,本體元建模理論與方法，即本體及其元模型承諾(commitment)的理論與方法 本體承諾是建立在某種語言和可以被稱為本體的某種事物之間的映射 以本體模型分類注冊(Registering)復雜的信息結構、本體模型與元模型的映射 以元模型體系建設管理信息資源庫（Repository） 用戶接口：公共邏輯的本體模型 資源庫信息結構的組織與管理：元模型框架MMF 核心：本體元建?？蚣躆MF(Meta-Model Framework),基于本體元模型的軟件工程信息網格中的軟件服務與開發(fā),ontology 分類、注冊,標 準 元 模 型 CORE,公共的識別和分類的本體方法,Registering,模型映射 的元模型,領域模型構筑,領域的公共軟構件信息結構,國際標準 MOF元建模的基本標準&ISO11179,擴充,UML & XML& MDA,基于本體 元模型的 分類與登記,Repository（庫管理）,基于元模 型的映射,Ontology方法,UMM建模方法, UML,UML&XML&MDA,基于元模型的網格中軟構件信息資源庫的建設與管理方法,領域元模型、框架及其規(guī)約,軟構件信息結構分類、登記的本體模型,元 模 型 框 架MMF,UOD,軟構件屬性信息本體,公共的屬性本體 公共的軟構件不同屬性本體（標準模板）；定義本體接點的元屬性及其制約關系； 用戶定義和提交的軟構件屬性本體必須繼承公共的軟構件屬性本體的標準 使用屬性本體進行軟構件分類、注冊,服務過程（動態(tài)）本體：CIM過程本體模型；業(yè)務工作流本體模型；用戶提交的服務過程本體模型； 本體描述語言：DAML+OIL,OWL+ 過程（動態(tài)）本體語義：分布操作語義，Petri網； 綁定服務模型：BPEL4WS模型 + 服務過程（動態(tài)）本體模型; WSDL模型 + 服務過程（動態(tài)）本體模型,服務過程本體與綁定服務,綁定服務模型,BPEL4WS Composition Model,綁定服務模型,Component Service Implementation with Process ontological Model,Binding Service,Web Services Description Language Component Model,元建模(Meta Modeling),元語言是描述語言的語言，元數據是描述數據的數據，元模型是描述模型的模型 ； 元模型場體系(M3,M2,M1,M0)結構形成的自組織法則、交互作用關系及反射、變換的內在統(tǒng)一性、廣泛的適應性； 滿足結構主義的結構的三屬性：整體性、轉換性、自身調整性,元模型層次的停止問題,“元的層次”，是表示“描述的”與“被描述的”對象間的關系的層次，兩者之間的關系可以無限的重復。所以，往往需要強制地停止。而且，基于什么標準來確定元的層次？往往也沒有絕對的基準 作為構成元層次的基準，一般來說考慮上層對象的描述內容。常見的基準有：,泛化型（類型和實現(xiàn)值） 生成與操作規(guī)則 抽象類型,管理屬性 解釋描述等,軟件工程中，我們往往采用基準來確定“元的層次”。例如IRDS采用了“類型和實現(xiàn)值”強制停止“元的層次” UML,MOF(Meta Object Facility)也基本上采用了“類型和實現(xiàn)值”的基準:,MOF的元層次,承擔的ISO國際標準項目內容,武漢大學承擔的部分,(MOF1.4 + ISO11179(MDR),MMF (Meta-Model Framework),基于本體元模型方法的軟構件R&R平臺（原型）的開發(fā),自組織MDA,PIM,PSM,PSM,PSM,業(yè)務要件,每個平臺的映射,實現(xiàn)的映射,實現(xiàn),實現(xiàn),實現(xiàn),業(yè)務領域的分析建模,CIM(Computing Independent Models) 領域的建模，業(yè)務過程本體，靜態(tài)本體 PIM與PSM PIM是不依賴于平臺的模型 PSM是使用了平臺固有功能的模型 模型編譯、映射、轉換： - CIM-PIM （過程本體與元模型） - PIMPSM （元模型與基本模型） - PSM實現(xiàn) 自組織體系 - CIM PIMPSM PIMPIM自組織: PIM軟構件的相互作 用與集成 PIM有序行為； PSMPSM自組織: PSM軟構件的相互 作用與集成 PIM有序行為；,CIM,從系統(tǒng)集成到業(yè)務（Business）集成； 基于CIM過程本體的業(yè)務集成； 三個級別（CIM,PIM,PSM)的互操作性 保證與測評；,Model Driven Architecture, OMG,2001,業(yè)務系統(tǒng)的分析設計標準模型,UML Modeling Tool,Metamodel Framework,Model Driven Execution Engine,Common MMF(Meta-model Frameworks),Metamodel Framework,SC Patterns,Control Patterns,Components,Model and Software Constructs,Platform Independent Models,Platform Specific Models,Metamodel Instance,Metamodel Instance,基于元模型的模型編譯： PIM-PSM,本體元模型支持MDA軟件開發(fā),基于元建模型的互操作性測評,互操作性是網格時代系統(tǒng)的基本 的、核心的技術指標 成立中國互操作性測評中心 （2002.12 武漢大學） 參加亞洲ebXML互操作性測 評工作委員會 完成了ebXML互操作性的MSH, CPP,BPSS標準的測試 （亞洲國家與地區(qū)聯(lián)網測試） 獲得亞洲ebXML互操作性測評資格證書,本體元建模理論與方法在一定程度上解決軟件服務生態(tài)中的非確定性問題 元模型體系、MDA一定程度上解決互操作性標準的問題 今后研究的課題： 服務過程本體與服務模型的形式化 軟件服務的本體體系與領域的元模型體系 MDA 模型編譯的原理與方法 業(yè)務集成與語義互操作方法 互操作性保證技術與標準 新型中間件：反射中間件；基于CWM的元信息服務中間件。,5.小結,謝謝大家！ 敬請指導！,WSCI,HTTP,FTP,SMTP,etc,ebXML CPA,BPML,BTP,ebXML BPSS,ebXML CPP,ebXML Messaging,ebXML Registries,DAML-S Service Grounding,RDF,DAML-S Service Profile,DAML-S Service Model,DAML-S Service Model,