WEB服务关键技术研究与NU-VAS系统研制

WEB服务关键技术研究与NU-VAS系统研制研制报告南京大学计算机科学与技术系二○○四年六月2汇报提纲动因立项目标内容进程特点结语报告人杨献春3一、动因国家科技教育发展“十五”重点专项规划(国家需求)新一代高速宽带信息网络（12大高技术工程之首）开展宽带综合业务的研究和试验及服务实现电信网、广播电视网和计算机网的融通以及业务的融和软件产业(20个重点专项之首)加快发展网络软件、嵌入式软件、构件、信息系统安全软件欧盟第六个研究与技术创新框架计划(国际前沿)通信、计算和软件技术领域的主要研究内容开发新的软件技术、多功能的服务生成环境和工具以控制复杂分布系统，实现智能环境和满足不断增加的应用和服务的需要研究将包括管理、控制和使用完全分布式资源的中间构件技术对多功能的服务生成环境和新组件构架的研究以开发业务功能为目标（明确了我们可以做什么？）4二、立项选题结合点（我们想做什么？）国家需要与国际研究热点的结合支持宽带综合业务的高速信息网络与软件新技术的结合切入点（怎么做？）着眼于“宽带综合业务”和“网络融合”基于WebServices分布计算模式结合在Internet软件方法及新型程序设计方面的工作瞄准Web服务生成和自主计算等关键技术应用案例Internet/Intranet环境下的海量视听信息事务处理及VOD业务资助省自然科学基金Web应用生成与更新技术的研究与应用（BK2002080,2002.7-2004.7）国家自然科学基金计算机系统的软件抗衰和自愈技术研究（60273035,2003.1-2005.12)5三、研究目标任务研究和探索Internet程序设计新方法利用这些方法设计出一个适合Web服务生成与更新的结构框架在该框架下进行案例实践特色系统研发突出面向服务（提高开发效率）系统维护体现软件更新（延长生命周期）系统运行保持软件性能（保持系统活力）6四、研究内容围绕Web服务的生成（提高软件开发效率）Web服务的构件技术基于Internet构件互操作标准的分层结构框架围绕Web服务的软件更新从软件工程和软件方法的角度，研究融入软件演进理念的软件更新基础理论形式化基础；业务流程建模方法；软件更新途径围绕Web服务的性能保持基于时间度量的软件抗衰与基于构件的软件自愈技术为均衡网络流量而合理提供QoS的区分服务旨在提高视频处理及服务的效能的基于内容的视频检索技术7五、研究进展与研制情况第一部分开放式Web服务生成框架的设计及相关构件技术研究面向Web服务的软件更新和Web应用服务器性能保持的理论与应用技术研究2003.1~2004.5共撰写相关论文15篇研制报告附录中列有11篇，新增4篇第二部分支持Web服务的案例系统NU-VAS研制案例来源于面向宽带综合业务的海量视听信息管理与服务的需求85.1Web服务生成、更新与性能保持的研究Web服务服务生成框架设计与构件技术研究开放式的Web服务生成框架分析了Web服务的原理和机制[1]基于微软的.NET开发环境所支持的Web服务构件，设计并实现了该框架的全部六层结构该结构框架各部分及其关联满足了Web服务特点总结了面向服务开发的七条原则Web服务构件技术及Delegate语言机制研究O-O语言中实现对象动态继承的Delegate机制，并给出了该机制在实际系统中的实现方法[15]；探讨了在基于类的O-O语言中扩展Delegate机制的途径以及利用该机制实现构件动态改编的方法[2]提出了一种在构件的多个实现间动态选择的算法及其优化方法[3][15]崔琳许满武等，一种delegate机制的设计和分析，计算机科学，Vol.31No.5,P.82~85,2004.59Web服务生成、更新与性能保持的研究(续）面向Web服务的软件更新研究软件更新的形式化基础运用合一和半合一算法[4][5]分别检测类型的一致性与相容性，当新构件接口类型与原构件接口类型匹配或相容时，可保证新构件能适应新计算环境[10]业务流程建模的可见性界限分析在对象建模中运用可见性界限工程方法LOVEM[16]，有效表达出应用流程的管理和更新所需信息软件更新途径设计依据可见性界限图LOVC，采用目标制导的循环测试方式利用Delegate机制解决构件动态更新问题[2]，并探讨了构件动态更新的热交换(Hotswapping)机制，使得对构件以前版本的引用能重定位到新版本上[16]陈光浩，再工程研究与应用，南京大学硕士论文，2001.510Web服务生成、更新与性能保持的研究(续）Web应用服务器的性能保持（1）软件抗衰技术研究设计和实现了一个基于时间度量的软件抗衰原型系统，来考察和体现相关问题的研究[6][7]提出了一种基于Agent并适合Web服务特点的软件抗衰方法，并将其应用于NU-VAS系统中[8]软件自愈技术研究结合以往对多Agent软件体系结构的研究[9]，认识到软件体系结构在自愈中的重要地位提出了一种综合C2和Weaves两种不同的动态体系结构风格的自愈系统构造方法，并在NU-VAS系统的VOD业务子系统中应用了该方法[10]11Web服务生成、更新与性能保持的研究(续）Web应用服务器的性能保持（2）Web服务器机群的流媒体传输QoS探讨了比例区分服务技术在Web服务中的应用，提出了一种基于比例时延区分的Web服务器机群模型以及两种不同的基于反馈机制的请求派发自适应算法，并在算法的研究中结合机群系统模型和方案给出了一种Delegate请求选择和派发策略[11]实验结果表明该两种算法能使Web服务器机群获得较高的QoS性能利用Delegate机制的特性，实现了流媒体传输策略的动态转换[15]根据用户请求的特性来动态调节不同级别的QoS12Web服务生成、更新与性能保持的研究(续）Web应用服务器的性能保持（3）Web服务器机群的视频服务快速检索技术重点研究了基于关键帧的视频检索中特征描述子的抽取和匹配算法，采用面向对象技术实现了三种特征描述子以及综合三种特征的抽取工具与搜索工具[12]构建了一个基于MPEG-7标准的多媒体搜索引擎[13]在解析MPEG-7标准参考代码的基础框架—XM实验软件的基础上，给出了按照MPEG-7标准对现有视频音像资源事务管理系统（AVTMS）进行改进的基本思路[14]13本项目相关问题的合作研究国际合作李正，法国巴黎第七大学，SoftwareRejuvenationFromTheorytoPractice（硕士论文）张雪英，德国波恩大学，专门研究Delegate机制（联合培养博士）许满武教授即将去该校合作研究国内合作许满武，南京理工大学等高校，与本项目的部分研究工作结合，将Web服务的关键技术运用于OperationalSimulation领域的DIS系统的研发中，在国际学术刊物上发表论文2篇[18]XiangjunSun,FengyuLiu,andManwuXu,ResearchonInteroperabilityofIntelligentMobileAgentforDIS，SoftwareEngineeringNotes,Vol.28No.6，Nov.2003[19]XiangjunSun,FengyuLiu,ManwuXu,andYongQi,InteroperabilityFrameworkofIntelligentMobileAgentforDIS，InternationalJournalofEngineeringSimulation,Vol.5No.1，March.2004145.2NU-VAS系统的研制工作基础1997年为南京电视台开发了基于MARC格式的磁带库信息管理系统2000年，受信兴公司委托，开发了面向音像资料管理的JVCDVD光盘事务处理系统，管理用于电视制作事务的海量多媒体信息2002年起，本项目将上述系统作为Web服务生成等方面研究的实验平台，研制了NU-VAS系统并直接应用于基于Web服务的电视台海量视听信息城域网系统的科技攻关15NU-VAS系统的研制（续）除Web服务生成技术外，NU-VAS系统还具有其它特性：视听信息管理功能（包含在多个子系统中）采用MPEG-7标准实现基于内容的检索子系统，为快速、方便的检索多媒体信息提供了一种新途径该子系统采用典型的分布式架构，适用于异构网络VOD业务功能基于多服务器群的分布式视频服务系统采用通用的中、低端服务器构建，利用高速网络协同工作，通过适当的负载平衡，作为一个整体向客户提供视频服务，性价比高大容量磁盘阵列构成的系统存储设备满足视频播放系统的流媒体对海量存储的需求流媒体传输QoS动态转换利用Delegate机制，在系统中实现了网络通信量、数据存取以及交互性等多个方面的动态转换服务器有一定抗衰和自愈能力软件系统体系结构采用了C2和Weaves相结合的风格，并引入基于排队论模型且以客户与服务器之间带宽、服务请求是否过载、服务器运行状态衰退情况等为约束条件的修复策略16研制过程（2002年7月—2003年12月）系统需求分析系统设计网络建设软件编码联调与集成系统测试NU-VAS系统的研制（续）17需求分析依据以往开发、研究经验和现有研究成果结合当前软件技术进展分析网络宽带综合业务需求的特点考察电视台网络建设情况和具体业务流程借鉴相关系统的开发经验与教训明确NU-VAS系统的目标、任务及界限制定项目的实施方案NU-VAS系统的研制（续）18系统设计（1）设计步骤明确各功能模块细化功能项制定技术路线进行总体设计各子系统分工详细设计NU-VAS系统的研制（续）19系统设计（2）设计原则系统设计必须与用户需求紧密结合保证系统的实用性和系统风格的统一性各子系统针对自身特点，选用先进、成熟、实用的开发技术确保整个工作在高水准而又切实可行的基础上进行系统设计与开发紧密结合研究思路与现有的研究成果，达到案例检验理论的目的，证实研究成果的实用价值与意义，同时保证系统的实用性与先进性相结合系统的设计要具有功能上的特色和技术上的新意使系统的先进性得到保证明确各部分的关键点和难点，在引入成熟技术的同时，对一些难点和待改进的技术进行攻关整个系统的设计开发任务能顺利完成的关键NU-VAS系统的研制（续）20开发实施过程数据库建设与存储策略以SQLServer为后台数据库环境数据库设计必须考虑电视制作事务的特点以及光盘库、网络等硬件资源的配置系统数据库包括：信息存储、事务管理、基本配置和字典开发环境的搭建系统的软件开发所需开发工具软件系统运行所需的软硬件资源的购置与设定应用软件设计开发运用分布式对象、软件构件、中间件、MPEG-7、XML和Web服务等技术结合广播电视行业的特点，进行了软件构件模型、Web服务框架、软件更新技术以及性能保持等研究与设计实现一个具有分布式、开放体系结构和可适应更新的系统NU-VAS系统的研制（续）21系统功能模块简介（1）系统管理子系统用于整个系统的配置、维护、管理等流通信息管理子系统读者管理：对磁带、光盘等资料的借阅用户进行管理入库管理：对磁带、光盘等资料的入库进行管理借还管理：对磁带、光盘等资料的借还情况进行管理出库管理：对磁带、光盘等资料的报废进行管理统计分析：对磁带、光盘等资料的借还情况进行统计显示用户管理子系统管理相关业务部门及人员和（系统的合法用户）统计分析子系统给出典型的系统统计数据并以图形显示统计结果。NU-VAS系统的研制（续）22系统功能模块简介（2）DVD光盘库管理子系统分类快速著录：按不同类别提供简易直观的快速著录能力分类快速检索：按不同类别提供简易直观的快速检索能力相关统计分析：给出光盘库使用情况的系统统计数据并以图形显示统计结果系统帮助子系统提供详尽的帮助，方便用户使用系统VO