Web服务容错关键技术研究

论文摘要

Web服务在电子商务、应用集成、业务流程管理等领域有广阔的应用前景,得到了工业界和学术界的广泛关注。近年来,许多研究机构、组织和公司纷纷投入到Web服务的研究和应用当中。工业界主要注重Web服务规范和协议的标准化问题,学术界主要关注Web服务的核心支撑技术研究。目前,Web服务研究仍有许多关键问题尚待解决。其中的一个非常重要的问题是Web服务的可用性问题。容错是增强Web服务可用性的核心技术。本文针对Web服务的特点,对Web服务容错关键技术展开研究,旨在为容错Web服务的开发和管理提供平台支持。本文在分析现有研究成果的基础上,在计算模型、动态容错算法、层次式自适应失效检测器及容错管理等方面展开深入研究,主要工作有:1.Web服务容错计算模型的研究。系统模型是容错关键技术的核心。在分析了三种典型计算模型的基础上,结合服务模型和反射模型,提出了适合Web服务特点的FTWSCM计算模型。该模型一方面能适合Web服务的特点,另一方面又使得容错机制透明易用易定制,容错属性灵活配置,并且还能最大限度的减轻应用开发者的负担。2.容错算法性能改善的研究。复制算法决定着副本的冗余方式,在很大程度上影响着服务的性能,是容错领域研究的一个主要问题。针对主动复制算法中的不足,本文提出了RRR算法,它在不改变可用性的前提下提高了算法的性能。它基于下述设计思想:每个冗余副本都接收请求消息,但应答只由处理速度最快的副本返回。与主动复制算法相比,其主要优点是:应答由处理速度最快的副本返回,响应时间短;算法不需要对结果协调;算法基于主动复制,但避免了重复嵌套呼叫问题,不需要引入过滤机制。此外,我们还针对主动复制带来的重复嵌套呼叫问题,提出了一种新的过滤方法,能很好的解决多级重复嵌套呼叫问题。3.层次式自适应失效检测器的研究。失效检测是容错计算非常关键的问题,是一个容错系统必须首先解决的问题。目前许多失效检测器的实现往往都基于一个假设,即被检测实体和失效检测器之间可靠通讯,没有考虑到消息丢失、通道失效等问题。本文基于自适应失效检测器,提出了层次式自适应失效检测器,它可扩展性好,能识别实体失效、通道失效、消息失效这三种不同类型的失效。4.容错管理技术的研究。为了在发生部分失效时继续正常工作,系统实现容错的手段主要有冗余配置,失效检测和恢复等。容错系统必须解决复制管理、日志和恢复管理等容错管理问题。本文研究的容错管理技术主要包括:1)复制管理:冗余副本的管理是复制管理研究的主要问题。我们借鉴已有的面向对象分布计算平台上的对象组管理方式,设计了一个复制管理框架,实现服务组的维护以及服务组的属性管理等功能。2)日志和恢复管理:日志和恢复管理是实现失效恢复的主要手段。本文针对Web服务的特点,提出了日志和恢复管理框架,该框架既对用户透明,又不破坏Web服务自身的特点。5.Web服务容错支撑平台的设计与实现。在对构造Web服务容错系统的上述关键技术作了深入研究的基础上,基于国防科技大学研制的基于Web Services分布应用支撑平台StarWebService,设计实现了一个Web服务容错支撑平台原型系统SFTWS,为容错服务的开发和管理提供有效的支持。综上所述,本文的工作针对目前Web服务容错技术中亟待解决的几个关键问题提出了相应的解决方案,对于推进Web服务的可用性研究具有一定的理论价值和实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 容错技术概述
• 1.1.1 容错计算学科领域的三个来源
• 1.1.2 基本概念
• 1.1.3 容错技术的主要实现方法
• 1.1.4 容错中间件
• 1.2 Web服务计算中的可用性需求
• 1.2.1 Web服务计算的兴起
• 1.2.2 服务面临可用性的挑战
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 相关工作
• 1.3.2 存在的不足
• 1.4 研究内容
• 1.5 论文结构
• 第二章 Web服务容错计算模型
• 2.1 容错关键技术
• 2.2 Web服务容错基本概念
• 2.3 Web服务容错计算模型
• 2.3.1 典型的容错计算模型
• 2.3.2 FTWSCM计算模型
• 2.4 Web服务容错体系结构
• 2.4.1 容错基本服务
• 2.4.2 容错服务
• 2.4.3 通告服务
• 2.4.4 服务访问流程
• 2.5 小结
• 第三章 复制管理
• 3.1 问题描述
• 3.2 基于主动复制的RRR动态容错算法
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 系统模型
• 3.2.3 RRR算法
• 3.2.4 算法分析
• 3.3 多级重复嵌套呼叫过滤机制
• 3.3.1 系统模型
• 3.3.2 过滤机制
• 3.3.3 性能测试
• 3.4 复制管理框架
• 3.4.1 复制管理器
• 3.4.2 属性管理器
• 3.4.3 服务组管理器
• 3.5 小结
• 第四章 层次式自适应失效检测器
• 4.1 问题描述
• 4.1.1 失效的类型
• 4.1.2 失效检测问题
• 4.1.3 失效检测研究现状
• 4.1.4 失效检测研究中存在的不足
• 4.2 HAFD拓扑结构
• 4.3 HAFD实现算法
• 4.3.1 失效检测器实现算法
• 4.3.2 主机失效检测器实现算法
• 4.3.3 性能分析
• 4.4 失效管理服务
• 4.5 小结
• 第五章 日志和恢复管理
• 5.1 问题描述
• 5.2 日志和恢复管理框架
• 5.3 日志的存储管理
• 5.3.1 日志的数据结构
• 5.3.2 日志的存储
• 5.4 日志管理模块
• 5.4.1 日志的记录
• 5.4.2 日志的获取
• 5.4.3 被动复制模式下的日志恢复算法
• 5.5 恢复管理模块
• 5.6 小结
• 第六章 Web服务容错支撑平台
• 6.1 StarWebService系统
• 6.1.1 Web服务运行环境
• 6.1.2 资源网关
• 6.2 Web服务容错支撑平台
• 6.2.1 扩展的Web服务运行环境
• 6.2.2 容错基础设施
• 6.2.3 管理工具
• 6.2.4 性能分析
• 6.3 容错服务的开发和运行过程
• 6.3.1 容错服务的开发
• 6.3.2 容错服务的工作过程
• 6.4 小结
• 结束语
• 论文的主要贡献
• 下一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果