[发明专利]一种基于面向物联网应用的Web服务并发控制方法及系统

说明书

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Internet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Internet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Internet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Internet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Internet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S₂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Envelope、Header、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。