冯志勇天津大学计算机学院2008 年 10 月

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SOA 模型 Web Services 概述 XML and XML Schema 通信协议 Web Services 描述 Web Services 流描述 Web Services 发布和发现

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作为一个分布式计算架构， Web 服务是最重要的 SOA实现。

SOA 模型是 Web 服务体系结构的概念

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角色 Services Provider Services Requestor Services Registry

操作 Publish Find Bind

关键组件 Services Services Description

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标准 Web Services Description Language (WSDL) Universal Description, Discovery and Integration

(UDDI) Simple Object Access Protocol (SOAP) Web Service Flow Language (WSFL) ……

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业务组件分析

服务识别

服务定义

组件识别

组件定义

服务实现决策

SOA 实现

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已有应用资源

组件

服务

业务过程

服务提供者

服务消费者

Qo

s

安全管

理

集成架

构

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Based on open standard and flexible implementation, Web services is natively applicable to SOA implementation.

The Relationships between Web services and SOA are: Web services provide an open standard and machine-readable

model (WSDL) for creating explicit, implementation-independent descriptions of service interfaces.

Web services provide communication mechanisms that are location-transparent and interoperable.

Web services are evolving through BPEL4WS, document-style SOAP, and WSDL, and emerging technologies such as WS-ResourceFramework to support the technical implementation of well-designed services that encapsulate and model reusable function in a flexible manner.

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Web: 灵活的人机交互 Web Services: Web 服务是最近制定的技术规范，充分利

用现有的开放标准如 XML ， URL 和 HTTP 提供一个新的系统对系统通信标准

工作定义：通过标准化协议访问网络软件服务 简单对象访问协议 (SOAP) ：非常灵活的远程过程调用

(RPC) 大量的利益在商业界，学术界，标准制定机构 , . . . 应用电子商务，电信，科技，资源数据库，政府，教育 , . . .

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面向业务的 Web Services ERP,CRM ， 应用系统集成

面向消费的 Web Services B2C 的网站，全国多方 B2C 系统

面向设备的 Web Services 支持不同种类的服务。如天气报告，电子邮件服务

面向系统的 Web Services 认证 监测 QoS

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简化和 / 或自动化 Web 服务 发现

是什么性质应予以说明？ 如何有效地对他们的查询？

组合 指定组成的目标 ; 指定组成的约束 ; 构建一个组成 ; 分析组成的成分。

调用 保持颁布分离 ; 提供交易担保。

监控 如何跟踪条款 ; 回收失败条款。

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传输层 : HTTP, SMTP, FTP, etc.

XML 消息层 : SOAP , WS-Addressing, WS-Notification, WS-Eventing, WS-Enumeration, WS-MessageDelivery, WS-Reliability,WS Reliable Messaging, WS-Resources WS-Transfer

服务描述层 : WSDL, WSCL, WSCI,WS-MetadataExchange, WS-Policy

Web Services 组合 :

WSFL,BPEL4WS WS-CDL WS-CAF

发布和发现 :UDDI,WSIL

, WS-Discovery

Web Services 事务 :

WS-Coordination WS-Transaction

WS-AtomicTransaction WS-BusinessActivity

Web Services Management:

WSDM, WS-Manageability SPML, WS-Provisioning

Web Services 安全 :

XML-Encryption XML-Signature WS-Security

WS-SecureConversation

WS-SecurityPolicy

WS-Trust

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数据

类型

接口

行为

消息

BPEL

Web Service 标准 实现平台

WSDL

SOAP

XML Schema

XML Su

n J2

EE

Mic

roso

ft .

Net

IBM

Web

Sp

here

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标签：部分数据的标签 元素和子元素：数据节以 <tagname> 开始和 </

tagname> 结束 , 内容必须正确匹配 正确匹配

<account> … <balance> …. </balance> </account>

不正确匹配 <account> … <balance> …. </account> </balance>

正确：对同一父元素 , 每一个开始标签必须有一个独特的匹配的结束标记 .

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每个文件必须有一个顶层元素

<bank> <customer>

<name> Hayes </name> <street> Main </street> <city> Harrison </city> <account>

<account-number> A-102 </account-number> <branch-name>Perryridge </branch-name> <balance> 400 </balance>

</account> <account> … </account>

</customer>. .

</bank>

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Top level element

属性 Attribute 元素可以有属性 <account acct-type = “checking” >

<account-number> A-102 </account-number> <branch-name> Perryridge </branch-name> <balance> 400 </balance>

</account> 对内部开始标记的一个组成部分 , 属性定义为

name=value 一个因素可能有若干属性，但每个属性名称只能出现一

次 <account acct-type = “checking” monthly-fee=“5”>

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元素和属性之间的区别属性不能嵌套

<customer name=Hayes street=Main city=Harrison>

<account> <account-number> A-102 </account-number> <branch-name> Perryridge </branch-name> <balance> 400 </balance>

</account> <account> … </account>

</customer>

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Well-Formed XML 文档 文件中只有一个外层元素 ( 称之为根元素 ) 每个元素包含一个开始和相应的结束标记 标签不能重叠 , 如

<author><name>LeeHong</author></name>

在属性的一个因素具有唯一的名字 元和标记名称必须是合法的

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树模型的 XML 文件 只有一个根 没有环 根以外的每个节点只有一个父节点 每个节点有一个标签、元素或属性 该元素的序是很重要的

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XML 数据已成为各组织之间的交换； 在不同的组织相同的标记名称可能有不同的含义，造成交换文件的混乱；

指定一个独特的字符串作为一个元素名称避免混淆 ;

解决办法：使用 unique-name:element-name

使用 XML命名空间可以避免在整个文件中使用长的名字

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<Schema name="mySchema"         xmlns="urn:schemas-microsoft-com:xml-data"        xmlns:dt="urn:schemas-microsoft-com:datatypes" xmlns:myNS=http://www.xml_step_by_step.edu\ns.xml

>

三个命名空间 :schema namespacedatatype namespacemyNS namespace

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数据库 schemas限制哪些信息可以存储，存储值的数据类型

Schemas 对 XML 数据交换非常重要 否则，一个网站不能自动解释从另一个网站收到的数据

XML schema两个机制 Document Type Definition (DTD) XML Schema

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XML Schema Supports 数据类型

E.g. integer, string, etc Also, constraints on min/max values

用户定义类型 不像 DTDs ， XML Schema 采用 XML语法 ,

更多标准表达，且更细致 与命名空间集成 (reuse and refine) 更多特征

列表 , 唯一和外键约束 ,继承 ..

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<xsd:schema xmlns:xsd=http://www.w3.org/2001/XMLSchema><xsd:element name=“bank” type=“BankType”/><xsd:element name=“account”>

<xsd:complexType> <xsd:sequence> <xsd:element name=“account-number” type=“xsd:string”/> <xsd:element name=“branch-name” type=“xsd:string”/> <xsd:element name=“balance” type=“xsd:decimal”/> </xsd:squence></xsd:complexType>

</xsd:element>….. definitions of customer and depositor ….<xsd:complexType name=“BankType”>

<xsd:squence><xsd:element ref=“account” minOccurs=“0”

maxOccurs=“unbounded”/><xsd:element ref=“customer” minOccurs=“0”

maxOccurs=“unbounded”/><xsd:element ref=“depositor” minOccurs=“0”

maxOccurs=“unbounded”/></xsd:sequence>

</xsd:complexType></xsd:schema>

元素类型 <element name=". . ."/> with possible attributes:

‘类型’属性定义该元素的类型 : type=". . ." (more on types later) 基数限制 :

• minOccurs=“x”, x 可以使任何自然数 ( 包括 0)• maxOccurs=“x”, x 可以使任何自然数 ( 包括

0) 或无限

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<element name="email"/><element name="head" minOccurs="1" maxOccurs="1"/><element name="to" minOccurs="1"/>

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属性类型<attribute name=". . ."/> with possible attributes type=". . ." use="x", corresponds to #OPTIONAL and

#IMPLIED in DTDs use="x" value=". . .", where x may be default or fixed

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<attribute name="id" type="ID" use="required"/>

<attribute name="speaks" type="LanguageType" use="default“ value="en"/>

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数据类型 数字数据类型 , 包括： integer, Short, Byte,

Long, Float, Decimal 串类型 , 包括： string, ID, IDREF, CDATA,

Language 日期和时间类型

用户定义的数据类型 简单数据类型和复杂数据类型

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复杂数据类型和扩展数据类型 通过对子 element 的组合与其他类型扩展来完成的 , 它有三种组合方

式： sequence,all,choice. 对于 sequence 方式，各子 element 在对应的 XML 文档中的出现的次序与定义中的次序必须一致；

对于 all 方式，各子 element 在对应的 XML 文档中的可以以任意次序出现；

对于 choice 方式，各子 element 在对应的 XML 文档只出现其中的一个。<complexType name="lecturerType"><sequence>

<element name="firstname" type="string"minOccurs="0" maxOccurs="unbounded"/><element name="lastname" type="string"/>

</sequence><attribute name="title" type="string" use="optional"/></complexType>

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<element name=“lecture” type=“lectureType”>

<lecture title=“associate professor”><firstname>Zhiyong</firstname><lastname>Feng</lastname>

</lecture>

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数据类型扩展：现有的数据类型可以扩展新的元素或属性 <complexType name="extendedLecturerType"><extension base="lecturerType"><sequence>

<element name="email" type="string"minOccurs="0" maxOccurs="1"/>

</sequence><attribute name="rank" type="string" use="required"/></extension></complexType>

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限制数据类型和简单的数据类型 通过限制现有的数据类型 定义<complexType name="restrictedLecturerType"><restriction base="lecturerType"><sequence>

<element name="firstname" type="string"minOccurs="1" maxOccurs="2"/></sequence><attribute name="title" type="string"

use="required"/></restriction></complexType>

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Simple data types can also be defined by restricting existing data types.<simpleType name="dayOfMonth">

<restriction base="integer"><minInclusive value="1"/><maxInclusive value="31"/>

</restriction></simpleType>

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SOAP 协议是一个 XML 消息传递协议，独立于任何特定的传输协议。

替代复杂的分布式对象技术的轻量级协议 开始为 BizTalk (Microsoft/UserLand/DevelopMentor )

设计 是 W3C 标准 基于 XML

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Envelope contains Header Body

Header is optional Out-of-band

information such as… Authentication

information Message routes Logging Transaction flow

Body contains XML body of RPC call

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SOAP Envelope

SOAP Header

Header Block

Header Block

. . .

SOAP Body

Body Block

Body Block

. . .

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<?xml version="1.0"?>

<soap:Envelope xmlns:soap="http://www.w3.org/2001/12/soap-envelope"

soap:encodingStyle="http://www.w3.org/2001/12/soap-ncoding">

<soap:Body>

<m:GetPrice xmlns:m="http://www.w3schools.com/prices">

<m:Item>Apples</m:Item>

</m:GetPrice>

</soap:Body>

</soap:Envelope>

<?xml version="1.0"?>

<soap:Envelope xmlns:soap="http://www.w3.org/2001/12/soap-envelope"

soap:encodingStyle="http://www.w3.org/2001/12/soap-encoding">

<soap:Body>

<m:GetPriceResponse xmlns:m="http://www.w3schools.com/prices">

<m:Price>1.90</m:Price>

</m:GetPriceResponse>

</soap:Body>

</soap:Envelope>

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WSDL 是一种基于 XML 的接口定义语言 , 它分离功能和执行，使 SOA 建议的契约设计成为可能

WSDL 定义 Services 做什么– 接口 interface 访问说明 – how Services 位置– where

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OperationPort Type

MessageBinding

Port Services

Supports

Input & Output

Provides

How to encode

Formats & ProtocolsHow to invoke

Implements

接口

访问说明

Endpoints

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<definitions namespace = “http://… ”><types> XML schema types </type><message> definition of a message 消息定义 </message><portType> a set of operations 一组操作 </portType><binding> communication protocols 通信协议 </binding><Services> a list of binding and ports绑定和端口列表 </Services>

</definitions>

<types> define data types used in defining messages

XML Schema, DTD, and etc. XML Schema must be supported by any vendor of

WSDL conformant products

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<types> <schema targetNamespace=“http://example.com/stockquote.xsd”

xmlns=“http://www.w3.org/2000/10/XMLSchema”> <element name=“TradePriceRequest”>

<complexType> <all>

<element name=“tickerSymbol” type=“string“minOccur = “1” maxOccur=“10”/>

<element name = “payment”><complexType>

<choice><element name = “account” type=“string” /><element name = “creditcard” type=“string” />

</choice></complexType>

</element></all>

</complexType></element>

</schema> </types>

A <message> element defines the data elements of an operation

Each message can be the input or output of an operation, and may consist of one or more parts

A part resembles a parameter of a function

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<message name=“GetLastTradePriceInput”> <part name=“body” element="TradePriceRequest"/>

</message>

<message name=“GetLastTradePriceOutput”> <part name=“body” element=“TradePrice” />

</message>

The <portType> element is the most important WSDL element: it defines a web Services the operations that can be performed, and the messages that are involved

The <port> defines the connection point to a web Services, an instance of <portType> It can be compared to a function library (or a

module, or a class) in a traditional programming language

Each operation can be compared to a function in a traditional programming language

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<portType name=“StockQuotePortType”> <operation name=“GetLastTradePrice”> <input message=“tns:GetLastTradePriceInput” /> <output message=“tns:GetLastTradePriceOutput” /> </operation> </portType>

请求响应型是最常见的操作类型，定义的 WSDL四种类型 : One-way: 这次行动可以收到一个讯息，但不会返回响应

Request-response: 这次行动可以接收请求，并返回响应

Solicit-response: 操作可以发送请求，并等待回应

Notification: 操作可以发送消息，但不会等待回应

WSDL 1.2 adds: request – multiple response

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One-way: <message name="newTermValues">

<part name="term" type="xs:string"/><part name="value" type="xs:string"/>

</message> <portType name="glossaryTerms">

<operation name="setTerm"><input name="newTerm" message="newTermValues"/>

</operation></portType >

Request-response ：<message name="getTermRequest">

<part name="term" type="xs:string"/></message><message name="getTermResponse">

<part name="value" type="xs:string"/></message>

<portType name="glossaryTerms"><operation name="getTerm">

<input message="getTermRequest"/><output message="getTermResponse"/>

</operation></portType>

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定义消息如何传递，以及服务的位置 <binding> element 有两个属性 :

type: the port type

name: name of the binding

<soap:binding> 有两个属性 : style: either “document” or “rpc”

transport: protocol to use, e.g., “http”

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<binding name="StockQuoteSoapBinding“type="tns:StockQuotePortType"> <soap:binding style=“document”

transport=“http://schemas.xmlsoap.org/soap/http” />

<operation name="GetLastTradePrice"> <soap:operationsoapAction=“http://example.com/

GetLastTradePrice” /> <input> <soap:body use=“literal” /> </input> <output> <soap:body use=“literal” /> </output> </operation>

</binding> 55

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<Services name=“StockQuoteServices”> <documentation>

My first Services</documentation> <port name=“StockQuotePort”

binding=“tns:StockQuoteBinding”> <soap:address

location=“http://example.com/stockquote” /> </port>

</Services>

Types Message Operation PortType Binding Port Service

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把业务流程定义为相互协作的 Web 服务组 ; 定义抽象过程和可执行过程 ; 创建 Web 服务组合 ; 来自 :

扎根在传统的流模型 ; 概念来源于结构化编程语言 ; 建立于核心的 WSDL 和 XML 规范之上 ; 融合 WSFL 和 XLANG 的概念。

OASIS WS BPEL 技术委员会正在推进 BPEL4WS 规范

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与过程交互的 Web Services

过程使用的数据

用于支持异步交互 处理错误条件执行路径

当执行“ undoing”命令时的执行代码

过程实际做的工作61

<process ...>

<partners> ... </partners><messageExchanges> ... </ messageExchanges ><correlationSets> ...</correlationSets><faultHandlers> ...</faultHandlers><compensationHandlers> ...</compensationHandlers>

(activities)*

</process>

Partner 通过 web 服务信道接受，由服务链接类型定义 A is accessed over a WS “channel

SLT 定义两个角色 , 每一个角色需要 portTypes 支持

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<partner name=“...” ServicesLinkType=“...” partnerRole=“...” myRole=“...”/>

<ServicesLinkType name=“...”><role name=“...">

<portType name=“...” />*</role><role name=“...”>

<portType name=“...”/>*</role>

</ServicesLinkType>

<containers> <container name=“…"

messageType=“…"/> <container name=“…"

messageType=“…"/> </containers>

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调用一个 partner上的操作

从 partner 接受调用

发送应答消息给调用的 partner

在容器间复制数据

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<assign><copy>

<from container=“...”/> <to container=“...”/>

</copy>+</assign>

<invoke partner=“...” portType=“...” operation=“...”

inputContainer=“...” outputContainer=“...”/><receive partner=“...” portType=“...” operation=“...” container=“...” [createInstance=“...”] />

<reply partner=“...” portType=“...” operation=“...” container=“...”/>

检测处理错误和切换到故障处理模式

活动可以用于立即放弃这个终止活动的业务流程实例中的所有执行。

活动使流程能够等待一段特定的时间间隔，或者一直等到某个截止期限为止。

活动什么都不做。如果您需要捕获一个故障并抑制它，您可以使用这个活动。

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<wait for=“...”? until=“...”? />

<throw faultName=“...” faultContainer=“...”/>

<terminate/>

<empty/>

<sequence> 活动包含一个或多个顺序执行的活动。

<pick> 活动包含一组事件处理程序。每个处理程序包含一个活动，处理程序在 pick 已经启动且处理程序正在等待事件发生时运行。

<flow> 构造提供了以并行方式运行活动的能力，还提供了定义防护性链接的能力。

<switch> 活动起的作用与许多传统编程语言中出现的 switch 构造很相似。

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<flow standard-attributes>activity+</flow>

<sequence standard-attributes>activity+</sequence>

<pick createInstance="yes|no"? standard-attributes>…<pick>

<swith standard-attributes><case>…</case>

…<otherwise>…</otherwise>

</swith>

<while> 活动重复执行它的子活动，直到对指定的布尔条件求得的值不再为真。

<repeatUntil> 活动也是执行它的子活动，与<while> 活动不同的是，该活动直到对指定的布尔条件求得的值为真，才退出；

<if> 活动，首先判断<condition> 中的条件是否满足，满足就执行，执行完退出。否则，依次检查 <elseif> 中的 <condition> 中的条件是否满足，满足就执行，执行完退出。如果都不满足则执行 <else> 中的活动；

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<if standard-attributes>standard-elements<condition>…</condition>activity<elseif>*<condition>…</condition>activity</elseif><else>activity</else></if>

<while standard-attributes><condition>..</condition>activity</while>

<repeatUntil standard-attributes>activity<condition>…</condition></repeatUntil>

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<sequence>execute activities sequentially

<flow>execute activities in parallel

<while>iterate execution of activities until condition is violated

<pick>several event activities (receive message, timer event) scheduled for execution in parallel; first one is selected and corresponding code executed

<link ...>defines a control dependency betweena source activity and a target

FlowSeq Seq

Seq

While

<sequence><receive .../><flow>

<sequence><invoke ... /><while ... >

<assign> ... </assign>

</while></sequence><sequence>

<receive ... /><invoke ... />

</sequence></flow><reply ... />

</sequence>

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UDDI 的服务器作为提供目录服务的服务提供商。 SOAP 的可用于查询 UDDI, 发现 WSDL 定义的服务的位置，或在设计或开发时间搜寻可以通过用户界面执行。

数据结构规范描述什么样的数据存储在 UDDI 。 序员的 API 规范包含 UDDI 如何注册可以访问。 副本规格说明包含如何复制注册信息。

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三个基本功能 发布：如何注册Web 服务 搜索：如何找到一个特定 Web 服务 绑定：如何连接到一个 Web 服务

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UDDI 的注册包含有关业务和服务信息

– Public registries – Private registries

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• IBM Public registry Registration: https://uddi.ibm.com/ubr/registry.htmlinquiryURL= https://uddi.ibm.com/ubr/inquiryapi publishURL= https://uddi.ibm.com/ubr/publishapi

• Test registry Registration: https://uddi.ibm.com/testregistry/registry.html inquiryURL= https://uddi.ibm.com/testregistry/inquiryapi publishURL= https://uddi.ibm.com/testregistry/publishapi

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• HP Registration: http://uddi.hp.com inquiryURL = http://uddi.hp.com/ubr/inquire publishURL = https://uddi.hp.com/ubr/publish

• Microsoft Registration: http://uddi.rte.microsoft.com

inquiryURL=http://uddi.rte.microsoft.com/inquire publishURL=https://uddi.rte.microsoft.com/publish

• SAP Registration: http://udditest.sap.com

inquiryURL=http://uddi.sap.com/UDDI/api/inquiry/ publishURL=https://uddi.sap.com/UDDI/api/publish/

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• 为了测试目的经营你自己的注册表是 ;

• 建立您自己的登录服务为自己的组织 ;

• 信托问题

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• 作为一个分布式计算架构， Web 服务是最重要的 SOA 的实现 ;

• Web 服务：灵活的机械与机械交互 ; • XML 是一种强大的语言来描述数据。由 XML 模式定义它

的构造规则。 • SOAP 的是一种轻量的复杂的分布式对象技术替代，我们使用的封装Web Services 消息

• 通过 WSDL 开放 Web 服务功能和接口， Web 服务之间的交互用 BPEL 描述

• 通用描述，发现和集成（ UDDI 规范）是一种技术规范来描述，发现和集成网络服务

77

SOA & Webservices.http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/ webservicesWebServices. http://www.w3.org/2002/ws/Ueli Wahli ,Thomas Kjaer…“WebSphere Version 6 Web Services Handbook Development&Deployment”,http://www.redbooks.ibm.com/redbooks/pdfs/sg246461.pdf,2005Stan Kleijnen,Srikanth Raju.An Open Web Services Archiecture.NewYork: ACM Press,2003XML.http://www.w3.org/TR/xml/XML Schema. http://www.w3.org/TR/xmlschema11-1/XML Schema. http://www.w3.org/TR/xmlschema11-2/WSDL. http://www.w3.org/TR/wsdlTony Andrews, Francisco Curbera…Business Process Execution Language for Web Services Version 1.1.http://download.boulder.ibm.com/ ibmdl/pub/software/dw/specs/ws-bpel/ws-bpel.pdfThe Stencil Group.” The Evolution of UDDI ,UDDI.org White Paper” http://www.uddi.org/pubs/the_evolution_of_uddi_20020719.pdfJava Web Services Application and development, Publication House of