专利名称：一种基于面向物联网应用的Web服务并发控制方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及Web服务并发控制方法，具体涉及一种基于面向物联网应用的Web服 务并发控制方法及系统。。
背景技术：
物联网(Internet of Things, IOT)是一个新兴的概念，是一种通过射频识别 (RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，把任何物品与互联网连 接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。通过物 联网的定义可以看出，其核心和基础仍然是互联网，不同的是将互联网连接的用户端扩展 到物品和物品。因此，提供商提供的各种物联网应用服务，可以通过hternet进行部署以 便客户端远程访问和调用执行，这将是物联网服务管理的一种必然发展趋势。
Web服务(Web Service, WS)是当前hternet上最主要的一种服务实现技术，它 通过Web服务描述语言(WSDL)对各种软件应用程序进行描述和封装，进而利用统一资源标 识符(URI)对封装后的软件应用程序进行标识定位，通过简单对象访问协议(SOAP)进行消 息通信，最终实现跨越不同地域、不同行业的服务间互操作。
Web服务技术为hternet上的服务管理提供了有效的技术支撑。然而，面向具体 的物联网应用，Web服务将特别呈现出以下两个新特点
第一，物联网的服务将主要建立在各种传感设备之上，通过与底层传感设备的数 据交互来实现特定的功能。例如，一个温度传感器就可以构建入侵检测和空调控制等多个 服务。因此，随着接入hternet的传感设备种类和数量大大增加，物联网中的Web服务规 模将远超于当前hternet上的服务规模，呈指数级增长趋势。
第二，由于底层传感设备的高度互联，物联网的服务依赖关系也将更加紧密。在这 种情况下，同一个服务资源往往可能要被多个服务调用和操作。例如，在提供游客实时视频 浏览的公园旅游场景下，摄像头就属于公共的服务资源。服务S1可以提供查询摄像头是否 空闲的服务，而服务&也可以提供对该摄像头的移动操作。
随着物联网的快速发展，Web服务中的资源共享程度大大增加，将对Web服务的并 发控制提出新的机遇和挑战。Web服务发展了近十年，至今没有有效地并发控制研究，通过 调研分析，可能有两个方面的原因。一方面，Web服务请求SOAP协议是建立在HTTP协议 基础之上的，在资源冲突发生不频繁的情况下，仅依赖成熟的HTTP并发控制来解决Web服 务的并发控制，是可以满足基本需求的。另一方面，Web服务是面向普适计算而提出的新理 论，在缺乏具体应用需求驱动的背景下，面对复杂多样的服务表示及资源刻画，设计一个通 用的并发控制方法是不切实际的。因此，在物联网领域，针对物联网的服务设备资源提出新 的Web服务并发控制方法，可以说，既有强烈的需求驱动又有具体的实施目标，是物联网上 成功开发Web服务不可避免的关键研究问题。
目前，Web 服务请求主要采用 IBM、Microsoft、UserLand 和 DevelopMentor 在 1998年共同提出，并于2000年提交给万维网联盟(W3C)的SOAP协议，当前的最新版本为SOAP1. 2。SOAP是建立在XML语言基础上的一个轻量的协议，用以规范在一个分布式环境下 进行结构化的信息交换。一条SOAP消息就是一个普通的XML文档，包含Envelopedeader、 Body和Fault四个基本元素，通过HTTP进行承载(如
图1所示)。对于搭载在HTTP上的 Web服务请求，相应的并发控制机制如图2所示。
搭载Web服务请求的HTTP消息到达Web服务器后，线程池分配线程用以处理HTTP 消息。首先经过HTTP解析得到搭载的SOAP消息，进一步进行XML解析，获得SOAP Body包 含的服务请求内容，由相应的Web服务进行处理，经过上述相反过程对响应信息进行封装 并返回给服务请求端。最后，线程释放该Web服务请求实例并放回线程池以循环执行Web 服务请求。以上Web服务并发控制核心在于线程池维护确定数量的等待线程，每当有Web 服务请求到达，线程池就分配一个线程为请求服务。为了运行这些线程，处理器为每个独立 线程安排一些处理器时间，处理器以顺序轮换方式向线程提供时间片，实现多线程的并发 处理。线程池的优势在于服务器运行之初一次性创建多个线程并循环使用，将线程创建开 销分摊到多个任务上，避免了频繁创建、销毁线程带来的巨大资源开销，以及创建过多的线 程耗尽系统资源。
由图2可知，Web服务器在收到服务请求时即分配线程进行响应，而具体的服务请 求内容是在经过HTTP及XML解析后获得。传统的Web服务并发控制方法缺陷就在于线程 的分配没有考虑HTTP消息中封装的服务请求内容，多个HTTP请求被分配独立的线程单独 执行。如果当前的多个HTTP请求封装相同的服务请求或服务请求之间有冲突或执行优先 级之分，有可能会造成线程浪费、资源冲突和错误的发生。仍然以上面提到的公园旅游场景 为例，用户A将请求服务S1来询问摄像头是否空闲，而用户B将请求服务&来移动摄像头 查看景点。当用户A与用户B的请求同时到达时，目前的Web服务并发控制方法是分配两 个独立线程并随机执行Web服务响应。但是，这两个服务请求是存在优先级之分的，用户B 的请求应该优先用户A的请求执行，以避免用户A查询到摄像头空闲而请求操作时摄像头 已被占用。发明内容
本发明的目的在于，为克服传统的Web服务并发控制方法造成线程浪费、资源冲 突和错误的发生等问题，从而提供一种基于面向物联网应用的Web服务并发控制方法及系 统。
本发明的一种基于面向物联网应用的Web服务并发控制系统，该系统在SOAPBody 内容解析模块之后增加并发控制模型来实现Web服务的并发控制，所述的并发控制系统， 包含两个线程池和一个并发控制模型，该并发控制模型包含重复和冲突检测模块、优先 级设定模块和执行模块；
所述的重复和冲突检测模块包含预处理子模块，用于对解析的服务请求消息进 行数学表示；重复检测子模块，用于对解析消息的数学表示进行重复性检测；过滤器子模 块，用于过滤检测得到的重复的服务请求消息；和冲突监测子模块，将过滤后的所有服务请 求消息进行再冲突性检测。所述的优先级设定模块包含优先级设定子模块，用于对存在冲 突的服务请求消息进行优先级排序。所述的执行模块包含请求消息预处理子模块，用于对 标记优先级的服务请求进行排序并分配线程；寻址子模块，使用该子模块通过消息发送模块执行服务请求。
其中，上述模块的所有操作基于在SOAP Body中定义了服务设备资源统一描述框 架，该框架如下所示
表1，服务设备资源属性定义
权利要求
1. 一种基于面向物联网应用的Web服务并发控制系统，该系统在SOAP Body内容解析 模块之后增加并发控制模型来实现Web服务的并发控制，所述的并发控制系统，包含两个 线程池和一个并发控制模型，该并发控制模型包含重复和冲突检测模块、优先级设定模块 和执行模块；所述的重复和冲突检测模块包含 预处理子模块，用于对解析的服务请求消息进行数学表示； 重复检测子模块，用于对解析消息的数学表示进行重复性检测； 过滤器子模块，用于过滤检测得到的重复的服务请求消息；和 冲突监测子模块，将过滤后的所有服务请求消息进行再冲突性检测； 所述的优先级设定模块包含优先级设定子模块，用于对存在冲突的服务请求消息进 行优先级排序；所述的执行模块包含请求消息预处理子模块，用于对标记优先级的服务请求进行排序并分配线程； 寻址子模块，使用该子模块通过消息发送模块执行服务请求； 其中，上述模块和子模块的所有操作基于在SOAP Body中定义了服务设备资源统一描述框架，该框架如下所示表1服务设备资源属性定义
2.根据权利要求1所述的基于面向物联网应用的Web服务并发控制系统，其特征在于， 所述的优先级设定模块还包含当前场景获取子模块和规则子模块，用于为优先级设定子 模块的优先级算法提供信息。
3.一种基于面向物联网应用的Web服务并发控制方法，该方法利用一种基于面向物联 网应用的Web服务并发控制系统，所述的并发控制系统，包含两个线程池和一个并发控制模型，该并发控制模型包含重复和冲突检测模块、优先级设定模块和执行模块；所述的重 复和冲突检测模块包含预处理子模块，用于对解析的服务请求消息进行数学表示；重复 检测子模块，用于对解析消息的数学表示进行重复性检测；过滤器子模块，用于过滤检测得 到的重复的服务请求消息；和冲突监测子模块，将过滤后的所有服务请求消息进行再冲突 性检测；所述的优先级设定模块包含优先级设定子模块，用于对存在冲突的服务请求消 息进行优先级排序；所述的执行模块包含请求消息预处理子模块，用于对标记优先级的 服务请求进行排序并分配线程；寻址子模块，使用该子模块通过消息发送模块执行服务请 求；其中，上述模块的所有操作基于在SOAP Body中定义了服务设备资源统一描述框架；该 框架如下所示表1服务设备资源属性定义
4.根据权利要求3所述的基于面向物联网应用的Web服务并发控制系统，其特征在 于，所述的重复算法步骤为通过比较两个服务请求的访问地址URL、OperationName和 OperationInput来判断，若全部相同则表示两个服务请求是重复的；若至少有一项不同，则两个服务请求是不同的。
5.根据权利要求3所述的基于面向物联网应用的Web服务并发控制系统，其 特征在于，所述的冲突检测算法的步骤为首先服务请求存在冲突的前提条件为RL (S)=Rl. RL(Sl)nR2. RL (S2)辦，即两个服务请求Rl，R2关联有相同的服务设备资源；其 次，服务请求R1，R2对其关联的相同服务设备资源的操作类型决定了冲突的存在。
6.根据权利要求3所述的基于面向物联网应用的Web服务并发控制系统，其特征在于， 所述的优先级算法的计算公式为
7.根据权利要求6所述的基于面向物联网应用的Web服务并发控制系统，其特征在于， 所述的静态优先级计算公式可表示为
8.根据权利要求6所述的基于面向物联网应用的Web服务并发控制系统，其特征在于， 所述的动态优先级算法步骤为系统通过不断更新服务的等待时间，按从小到大顺序产生一组等待时间序列RW = {1， 2，...M}，RW每隔固定间隔更新的；假设冲突服务请求RS在RW序列中的序号为Z，则动态 优先级计算公式为=Pdynamic = Z，其中，1彡S彡M，1彡Z彡M。
全文摘要
本发明提出的一种基于面向物联网应用的Web服务并发控制系统，该系统在SOAP Body内容解析模块之后增加并发控制模型来实现Web服务的并发控制，所述的并发控制系统，包含两个线程池和一个并发控制模型，该并发控制模型包含重复和冲突检测模块、优先级设定模块和执行模块；所述的重复和冲突检测模块包含预处理子模块，重复检测子模块，过滤器子模块，和冲突监测子模块；所述的优先级设定模块包含优先级设定子模块，用于对存在冲突的服务请求消息进行优先级排序；所述的执行模块包含请求消息预处理子模块，用于对标记优先级的服务请求进行排序并分配线程；和寻址子模块其中，上述模块的所有操作基于在SOAPBody中定义了服务设备资源统一描述框架。
文档编号H04L29/08GK102035890SQ20101059034
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者唐晖, 牛温佳, 童恩栋, 谭红艳, 赵志军 申请人:中国科学院声学研究所