Web服務(wù)的計量與統(tǒng)計

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Web服務(wù)的計量與統(tǒng)計
 
 －－一種動態(tài)電子商務(wù)解決方案

Dietmar Kuebler

軟件設(shè)計師，IBM Software Group

Wolfgang Eibach

軟件設(shè)計師，Banking Solutions，IBM Software Group

2001 年 7 月

作者在本文中描述了一個面向可由服務(wù)提供者為服務(wù)請求者實現(xiàn)的商業(yè) Web 服務(wù)的通用定價模型。他們提出的解決方案顯示了 Web 服務(wù)的使用如何被計量以及計量所得到的數(shù)據(jù)（供隨后的統(tǒng)計與記賬使用）。文中提出的解決方案自身以示例的方式作為 Web 服務(wù)得以實現(xiàn)。

對 Web 服務(wù)定價模型的需求

隨著 Web 服務(wù)在業(yè)界的發(fā)展，面向商業(yè) Web 服務(wù)提供者的商業(yè)模型會成為受到越來越多的矚目和討論的對象。如今發(fā)布的 Web 服務(wù)基本上都是免費的，因此并未對其價值進行衡量。然而隨著更高價值的服務(wù)（例如，支付處理）的出現(xiàn)，對于一個能有效衡量由服務(wù)請求者調(diào)用的 Web 服務(wù)模型的需求也將不斷增長。由于這些服務(wù)并不依賴于瀏覽器，因此廣告收入在這一環(huán)境中多少會失去意義，這就必須用另一個模型來對其進行替換。

Web 服務(wù)及其體系結(jié)構(gòu)的概述

Web 服務(wù)是一個被包裝成單一實體，且被發(fā)布以供其它程序使用的功能集合，它引入了由程序啟動的事務(wù)對使用瀏覽器人工啟動的事務(wù)的置換。它們能在分布式環(huán)境中得到描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)以及動態(tài)調(diào)用，這意味著 Web 服務(wù)是完全建立在因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之上的。

Web 服務(wù)背后的體系結(jié)構(gòu)概念是面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（service-oriented architecture，SOA）。它描述了三個基本角色：

服務(wù)提供者

服務(wù)中介者

服務(wù)請求者

如圖 1 所示，這些角色通過 find、bind 和 publish/unpublish 操作進行交互。

圖 1：Web 服務(wù)組件

服務(wù)提供者提供服務(wù)，并將它們通過注冊方進行發(fā)布。服務(wù)中介者為發(fā)布及定位服務(wù)提供支持。而服務(wù)請求者則通過服務(wù)中介者查找所需的服務(wù)并通過服務(wù)提供者綁定到服務(wù)。

創(chuàng)建 Web 服務(wù)定價模型的難題

當(dāng)前 Web 服務(wù)倡議的發(fā)展相當(dāng)快，并且面臨著許多技術(shù)難題，其中有：

可靠性與安全性

事務(wù)與可伸縮性

可統(tǒng)計性與測試，等等。

本文中簡要說明的解決方案主要關(guān)注的是 Web 服務(wù)的統(tǒng)計這一問題領(lǐng)域，特別觀察了面向服務(wù)提供者的商務(wù)管理以及他們?nèi)绾尾拍苡行У貫樗麄兯峁┑姆?wù)向服務(wù)請求者收費。

計量與統(tǒng)計模型

計量與統(tǒng)計模型是專為 Web 服務(wù)設(shè)計的，它采用了比測量 IP 地址間的流量、對發(fā)送的電子郵件進行計數(shù)，或者記錄特定用戶所使用的存儲量更為高級的方法。盡管它的設(shè)計是用來支持使用 Web 服務(wù)的服務(wù)提供者的，但每個提供者仍能在他們自己的系統(tǒng)中運行不同的 Web 服務(wù)?？偟膩碚f，我們考慮的是：

簡單服務(wù)，類似股票行情服務(wù)或溫度服務(wù)等沒有服務(wù)質(zhì)量擔(dān)保、且可以免費獲得的服務(wù)。

客戶在商業(yè)交易中所使用的服務(wù)。在這種服務(wù)中，服務(wù)質(zhì)量起到了非常重要的作用，而該服務(wù)很可能不是免費提供的。

對于后一種服務(wù)，服務(wù)提供者需在使用時對其進行審計，并為其記賬。這通常是定期實行的，同時也是要用到計量和統(tǒng)計模型的地方。

模型是在這樣一個基本設(shè)想上進行操作的，即價值較高的 Web 服務(wù)是通過服務(wù)級別協(xié)議（Service Level Agreement）（SLA's）或其等效協(xié)議訂立合同的，這表明雙方對合同達成一致意見。合同涵蓋了服務(wù)慣例的所有屬性以及提供者和請求者如何對其進行使用，它的訂立為計量服務(wù)的使用建立了基礎(chǔ)。合同還可包含使用 Web 服務(wù)的環(huán)境先決條件。

一旦請求者（或客戶方）與提供者簽訂了合同（或進行了注冊），請求者就為提供者和服務(wù)計量所知了。這可通過用電子方式簽訂關(guān)于使用 Web 服務(wù)的合同和證書來實現(xiàn)。

合同提供了有關(guān)下列事項的詳細(xì)信息：

合同的類型：長期的、臨時的、限期的、無限期的，等等

合同的生效日期和終止日期

使用的時間模型：每天、周一到周五，等等

數(shù)量模型，規(guī)定了所提供服務(wù)的數(shù)量限制

安全性：加密與認(rèn)證的簽名或證書

計量與統(tǒng)計服務(wù)通過證書的內(nèi)部使用將合同中詳細(xì)說明的請求者與提供者之間的關(guān)系存儲起來。這對于記賬用途來說特別重要，從而可以避免對服務(wù)請求者的錯誤收費。服務(wù)請求者在使用有合同的服務(wù)時必須同時使用一個帶簽名的 SOAP 消息。

請注意，合同的使用并不能排除不同地動態(tài)發(fā)布的 Web 服務(wù)之間的關(guān)系；它僅僅要求使用一個合適的使用模型。

計量的功能性適合很多可能的商業(yè)模型，如：

點擊付款／付費使用模型

預(yù)訂模型

租用模型

欲了解關(guān)于不同收入模型的討論，請參閱參考資料部分。

用途與功能性

計量與統(tǒng)計 Web 服務(wù)通常充當(dāng) Web 服務(wù)的資源計數(shù)器。它為下列事項提供了輸入：

根據(jù)服務(wù)提供者的等級模型進行記賬（例如：公共記賬接口）

支付與稅收處理

定義如下的功能與統(tǒng)計圖：

記錄用戶使用服務(wù) xyz 的起始時間

記錄用戶使用服務(wù) xyz 的結(jié)束時間

記錄一個特定用戶的全部資源使用量

報告每次請求的使用服務(wù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)

創(chuàng)建服務(wù)請求者（Service Requestor，SR）賬戶（臨時賬戶和合同）

創(chuàng)建服務(wù)提供者（Service Provider，SP）賬戶

如果用戶標(biāo)識得到使用所請求的服務(wù)標(biāo)識（合同元素）的許可，則對查詢作出答復(fù)。

創(chuàng)建與 XML 一致的 IPDR.org 使用記錄

計量服務(wù)使得用 XML 文件那樣的標(biāo)準(zhǔn)格式來檢索使用數(shù)據(jù)成為可能。該數(shù)據(jù)能在成批的模型中使用，也就是說，它可供一個支持符合處理標(biāo)準(zhǔn)的輸入的記賬產(chǎn)品使用。

面向基于 IP 的服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理用途

服務(wù)元素參與了基于 IP 的服務(wù)的傳遞，這些服務(wù)元素中的使用數(shù)據(jù)的交換用到了一些技術(shù)信息，IPDR 組織指定這些技術(shù)信息中哪些是充分的。他們開發(fā)了一個框架，可以限定 IP 網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)元素以及支持系統(tǒng)，并描述了系統(tǒng)間的關(guān)系。這一框架提供了一個模板，該模板指定了需要交換的 IP 資源類型和服務(wù)使用信息。

所有 IPDR 服務(wù)通用的元素是在一個單獨的 Master IPDR Schema 文檔中被聲明。服務(wù)專用模式指定了定義每項服務(wù)特定的 IPDR 元素所需的數(shù)據(jù)類型。在本文展示的引導(dǎo)實現(xiàn)中，我們根據(jù)計量與統(tǒng)計模型開發(fā)了一個 Web 服務(wù)專用模式。
 
概念體系結(jié)構(gòu)的計量

圖 2：概念體系結(jié)構(gòu)的計量

圖 2 展示了作為 Web 服務(wù)實現(xiàn)的資源計數(shù)器的概念體系結(jié)構(gòu)。服務(wù)請求者（客戶方）在服務(wù)提供者的服務(wù)器上執(zhí)行服務(wù)。如果存在合同，并且調(diào)用的服務(wù)不是免費的，服務(wù)提供者就會向計量服務(wù)發(fā)送一個“記錄用戶起始時間”的請求。這一請求攜帶著服務(wù)請求者的用戶標(biāo)識，可供計量服務(wù)作為關(guān)鍵字用來為該用戶查找統(tǒng)計模型及當(dāng)前計量數(shù)據(jù)。被提議的概念還將計量服務(wù)定義為一種需使用 SOAP 消息進行訪問的 Web 服務(wù)。它允許服務(wù)提供者或者將計量作為在其自身的位置實現(xiàn)的本地服務(wù)，或者使用提供該項服務(wù)的可用的 Web 服務(wù)提供者。

計量服務(wù)在其數(shù)據(jù)庫中保存著不同的統(tǒng)計模型，它反映了服務(wù)請求者與服務(wù)提供者之間合同的統(tǒng)計部分。合同的這一部分可能指出了允許客戶方何時使用服務(wù)、每天或每月的服務(wù)最大使用量，等等。它還根據(jù)時間、調(diào)用數(shù)目或一些其它的模型規(guī)定如何對服務(wù)收費。

作為對“記錄用戶起始時間”的響應(yīng)，計量服務(wù)可能會指出當(dāng)前不允許客戶使用請求的服務(wù)，或者已經(jīng)超過了最大使用量。在得到肯定的響應(yīng)時，服務(wù)提供者會執(zhí)行請求的服務(wù)，并且會在執(zhí)行結(jié)束后用“記錄用戶結(jié)束時間”的請求通知計量服務(wù)。

服務(wù)提供者可以隨時請求得到客戶方的統(tǒng)計數(shù)據(jù)供記賬使用。

解決方案的組件

圖 3 顯示了建立一個計量服務(wù)平臺所需的組件。與服務(wù)提供者的連接是使用 SOAP 通過 HTTP 實現(xiàn)的。我們假定計量服務(wù)是在 Web 服務(wù)器平臺上實現(xiàn)的。一個類似 Websphere 的 Web 應(yīng)用服務(wù)器和一個 SOAP 服務(wù)器是 Web 應(yīng)用服務(wù)器平臺上可用的標(biāo)準(zhǔn)組件。另外還需要兩個附加組件（稍后我們將加以討論）以實現(xiàn)計量服務(wù)。

圖 3：組件概述

資源計數(shù)器服務(wù)組件從服務(wù)提供者處接收進入的請求，提供被請求的服務(wù)并返回響應(yīng)。該組件與一個帶有 XML 擴展的關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接在一起，如帶有 XML 擴展器的 DB2，并為指定的服務(wù)請求者檢索統(tǒng)計模型和當(dāng)前賬戶記錄。如果該統(tǒng)計模型不排除服務(wù)的執(zhí)行，則資源計數(shù)器服務(wù)組件將更新當(dāng)前數(shù)據(jù)，并給服務(wù)提供者一個肯定的響應(yīng)，隨后該服務(wù)提供者開始執(zhí)行該服務(wù)。

已訂立合同的 Web 服務(wù)組件會對進入的 SOAP 請求進行認(rèn)證。合同對于服務(wù)請求者必須可用，否則請求將遭拒絕。

使用案例

圖 4 中的順序圖表顯示了一個經(jīng)過認(rèn)證的服務(wù)請求者是如何請求可記賬的服務(wù)的。服務(wù)請求者與服務(wù)提供者之間有一個有效合同。服務(wù)提供者利用過濾器來檢查請求者的權(quán)限，并與計量服務(wù)提供者進行交互。然后該過濾器在 SOAP RPC 調(diào)用過程中集成數(shù)字簽名。（請參閱參考資料部分中的教程，來獲取一個這樣的示例。）

圖 4：資源計數(shù)器使用案例

上述圖表示范的過程中執(zhí)行了下列步驟：

SOAP 綁定（SOAP Bind）請求服務(wù)提供者提供的 Web 服務(wù)

服務(wù)提供者過濾器使用提供的簽名來檢查服務(wù)請求者的認(rèn)證，并在萬一沒有認(rèn)證的情況下給出一個 SOAP 錯誤（SOAP Fault）響應(yīng)。

SOAP 請求被發(fā)送給計量服務(wù)提供者，請求其對 Web 服務(wù)進行計數(shù)，而計量服務(wù)提供者根據(jù)合同的詳細(xì)信息驗證服務(wù)提供者的請求，并開始計數(shù)

服務(wù)提供者執(zhí)行服務(wù)

Web 服務(wù)完成

SOAP 請求消息被發(fā)送到資源計數(shù)器以停止計數(shù)

SOAP 響應(yīng)消息被發(fā)送到服務(wù)請求者，表明服務(wù)已經(jīng)完成，并返回結(jié)果

為簡單起見，我們省略了次要的交互作用（也就是出錯情況以及驗證簽名所需的認(rèn)證機構(gòu)）。

引導(dǎo)實現(xiàn)

我們實現(xiàn)了一個原型來展示計量的用法。代碼被集成到 IBM Web Services ToolKit（可從 IBM Alphaworks 中獲得；請參閱參考資料）中的 Gourmet2Go 演示應(yīng)用程序中。

圖 5 展示了由使用 Gourmet2Go 演示應(yīng)用程序和注冊服務(wù)的用戶在幾次會話期間收集到的數(shù)據(jù)。正如我們先前討論過的那樣，服務(wù)根據(jù)不同的演示目的被分配了不同類型的使用模型。

結(jié)論

應(yīng)包含在企業(yè)商務(wù)交易中的有價值的 Web 服務(wù)需要關(guān)于服務(wù)提供者如何對服務(wù)的使用進行收費的模型。在本文中，我們已經(jīng)就此問題展示了一個可能的解決方案。

一個使用該服務(wù)來計量 Web 服務(wù)使用的服務(wù)提供者首先在計量服務(wù)中注冊可用的 Web 服務(wù)。選擇使用服務(wù)提供者提供的某個服務(wù)（如，在仔細(xì)地查過 UDDI 注冊方以后）的服務(wù)請求者預(yù)訂使用該服務(wù)并訂立合同。合同的一部分是選擇一個預(yù)先定義的使用模型并在諸如 X509.v3 的證書標(biāo)準(zhǔn)上達成一致。這對于請求者簽名 SOAP 消息以及提供者評測正確的請求者都是必要的。一種典型的情況是，提供者定期使用計量服務(wù)來生成記賬數(shù)據(jù)對簽過合同的請求者進行收費。

我們建議的模型是作為 Web 服務(wù)自身來實現(xiàn)的。服務(wù)提供者能將一個類似的模型直接集成到其服務(wù)提供者平臺中，但這樣就會失去一些可能會飛速發(fā)展的 Web 服務(wù)的優(yōu)勢。

參考資料

• 請閱讀關(guān)于 Web 服務(wù)體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。
  
• 請閱讀 Web 服務(wù)設(shè)計師，第 2 部分：動態(tài)電子商業(yè)模型，看看關(guān)于 Web 服務(wù)和收入模型的價值問題的討論。
  
• 請從 IBM Alphaworks 頁中查找 IBM Web Services Tookkit。
  
• 在這里您能找到關(guān)于 IPDR.org 倡議的所有詳細(xì)信息。
  
• 請使用關(guān)于 SOAP 數(shù)字簽名的出色教程。
  
• 白皮書： Dynamic e-business and with DB2 and Web services 展示了 DB2 是如何通過 DB2 XML 擴展器支持 Web 服務(wù)的。

關(guān)于作者

Dietmar Kuebler 是一個在 IBM Boeblingen 實驗室工作的軟件設(shè)計師。他曾擔(dān)任過開發(fā)、技術(shù)營銷和項目管理幾個方面的各種職務(wù)，具有在多環(huán)境下進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和軟件開發(fā)方面的廣泛經(jīng)驗。它的專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域包括 OO 技術(shù)、Java、WebSphere 以及中間件技術(shù)。

Wolfgang Eibach 在 IBM Boeblingen 實驗室工作，擔(dān)任開發(fā)與體系結(jié)構(gòu)方面的多個職務(wù)。他作為軟件設(shè)計師的專業(yè)經(jīng)驗包括大型的基于主機的軟件系統(tǒng)、OO 技術(shù)、MQSeries、Workflow 以及金融應(yīng)用程序。

Dietmar 和 Wolfgang 目前正在 IBM Boeblingen 實驗室從事 Web 服務(wù)倡議的工作。