Web服务技术—大数据抓取及存储的研究与实现

孙蒙++戴淑晴++孙阳++潘颖

摘 要：简述web服务的关键技术以及其发展的过程，并对一些关键技术进行阐述，web服务是有自己独特的体系，拥有自己的一套架构，并且在这套架构上，web服务拥有自己的核心技术，当单个的web服务难以满足需求的时候，这时候web服务组合就出现了，它能够很好的解决单个web所不能解决的问题，这个很好的满足了现代社会的需求，最后提出web服务技术的未来，其中重点是说明web服务的核心技术。随着网络的兴起，web服务技术被广泛应用于大数据的海洋抓取，比如代购网站中，就需要用到数据的海洋抓取和存储。

关键词：web 服务；web服务体系；web服务组合；大数据抓取及存储

web服务（web service）技术，即是的运行在不同机器上的数据交换或者集成，不需要借助第三平台或者手段，而进行通信的一种技术。无论其是用什么语言实现的，都能够自由的进行数据的交换和处理。[1]本文主要是对web服务技术进行一个全局性的介绍，并且对一些关键技术进行深入的解析。使得读者能够深入的、以及全面的了解web服务技术。

1 web服务的简介

1.1 web服务的发展过程

Web服务的发展经历了十分漫长的过程，大概可以分为四个阶段：TCP/IP阶段，在网络设备以及各种通信协议中的到应用；在HTML（超文本标记语言）中通过其强大的B/S的特性，可以使用HTML标签显示数据；因为JAVA本身就是跨平台运行的，所以很多的web服务技术是通过JAVA来进行编写的；XML（可扩展标记语言），通过通用数据的表达，使得结构化数据在web上传送变得更加容易。

1.2 web服务的基本定义

web服务是一种模块化、松散耦合的、可重复使用的、自治的一种服务。当今web服务的研究方向分为两个方向：学术研究和商业运行，学术研究指的就是各个研究所以及科研机构的研究，对web服务进行创新和前卫的研究。而所谓的商业运行指的就是把web服务用于盈利。[2]比如阿里巴巴的阿里云，百度的百度云等现在流行的云技术都是web服务技术。

Web服务主要是通过URI来对软件程序进行识别，使其他程序在Internet上通过对外借口对其进行访问。通过借口，我们可以找到入口的物理位置，以及此时的状态，此外通过端口可以交换信息。例如，在人工智能中搜索中国和美国汇率的换算问题时候。

1.3 web服务的网络体系

在商业运行的web服务中主要要有以下技术的支撑：通用描述发现集成（Universal Description，Discovery and Integration，UDDI），简单对象访问协议（Simple Object Access Protocol，SOAP），web服务标记语言（Web Service Description Language，WSDL），web服务流语言（Web Service Flow Language，WSFL）。通过这些技术的支持才能够使得商业运行的web服务快速的发展，并且取得了一些令人骄傲的成就，但是其还是存在一些缺点，比如通信之间的语义的表达的不准确，这是由于web服务还处于发展的阶段，各种语义以及格式的规范还没有完全成型，这是发展过程中所必须经历的一部分，相信经过长时间的发展会使得的这些不便能够得到改善[3]。如表1所示，各个层次之间的关系，越高的层次越是依赖于下面的层次，当下面的得以实现的时候，上面的通信才能够正常的运行。最下面的一层即通信层和传输层，其中包括网络中使用很多的协议，如http，ftp。上面的5层就是web服务中所要用到的协议，各层会在下面进行详细了介绍。其中这些要求都代表了每一层次的最高要求，即各层都必须满足的服务管理、服务质量和服务安全，在系统的半自动迁移里面这些体现的特别明显[4]。

SOAP简单访问对象协议，主要是进行数据交换服务的，这其中主要是通过XML服务来进行的，通过SOAP这样的协议的框架，Internet上的服务以及资源都能够串联起来以达到共享的目的。WSDL即web服务标记语言，是用来对SOAP服务进行解释和说明的，相当于程序的一个软件文档。WSDL对于web服务来讲是十分重要的。其中一般会描述常用的数据类型、消息的格式、方法名称以及一些参数等，UDDI统一描述、发现和集成是一种在广阔的web服务空间里能够相互发现的一种机制，其原理是一个简单的搜索引擎，但是最重要的是，通过编程能够对其的方法能够极大的扩充[5]。

2 web服务组合的介绍

当单个的web服务不能满足需求时，多个的web服务就可以通过相应的机制就能够组合起来，这就构成了web服务组合。[6]通过对早期研究成果的分析，Web服务组合的研究可以简单的按照组合的时机划分成静态组合和动态组合两种。静态组合是事先预测客户的需求，以此建立对应的组合好的服务，并提供给用户直接调用。[7]动态组合是根据运行时具体的客户需求，动态的利用当前可用服务组合出合乎需求的服务供给用户使用。[8]如图2所示，1到7作为一个应用程序对空间中的web的服务进行相对于的选择性调用，所有的web服务组成了web服务应用池，也就是web服务组合。

2.1 基于语义web服务组合

基于语义的Web服务组合是一个新兴的研究领域，依照组合方案生成方式可将其分为两大类：静态组合和动态组合。

静态组合是在业务流程建模时绑定任务，即传统的工作流任务绑定形式，意味着请求者应在组合计划实施之前创建一个抽象的过程模型。web静态服务一般是指在设计以及编译阶段，依据环境以及不同变量的需求，对已经形成的服务进行定向的组合以及发布，从软件工程师的角度来看就是利用已经形成的模块体系来进行二次的开发；因此首先我们要列出所有符合条件的功能，紧接着我们根据功能的列表，来进行定位以及选择。[9]因此我们在静态web服务组合中，需要进行一个库的建立，在库中提供相应的工具包，来帮助开发人员找到他们所需要的服务组件，静态web由于其发展的局限性，因此一直没有能够快速的发展，再数据进行交换的过程中，数据可能会发生不匹配的现象。[10]因此才会有了动态web服务组合的诞生，静态web服务组合的主要的缺点是数据的传输的过程中，可能会有一些不稳定的情况。这种方法的特点在于：首先，在判断演化操作是否影响Web服务组合过程的数据流正确性时，该方法仅对可能遭受影响的部分进行检查，这是一种增殖式的检查方式；此外，当演化操作影响到Web服务组合过程的数据流正确性时，该方法向软件开发人员提供了进一步的演化操作以消除这些问题，这是一种correctness-by-construction的方法。[11]

而动态组合在建模时并不与具体的Web服务实现绑定，而是静态绑定任务的功能描述，在执行时动态绑定任务的实现性描述。当前的随着web服务组合的发展，已有的web服务组合并不能支撑其，因此web服务组合必须要以更加丰富的语义进行描述，动态web服务组合凭借其庞大的web服务库，以及稳定的传输以及连接，所以动态web服务组合才能够快速的发展。[12]

服务组合涉及的内容可以从其生命周期的角度分为两个阶段：服务组合建立阶段和运行阶段。就Web服务组合而言，与语义Web现行标准相对应一组分层的规范如图1所示。当中，URI通用资源标识符（Uniform Resource Identifier），就像GPS服务一样能够，能够准确的找到web服务的资源。RDF资源描述框架（Resource Description Framework）、RDF-Schema（RDF-S）以及Web本体语言-OWL（Web Ontology Language）是这些都是语义web所不可缺少的部分，是语义web的基石。[13]这些标准由上而下的构成了现在的语义web。由图1可知RDF是基于XML的标准，并且是由W3C提出来的；RDF主要是通过对象和性质来表达其中的一些关系，对XML数据增加了一些语义，RDF-schema主要是用来定义RDF所需要用到的术语的基本类和类型的，为RDF的解释提供元数据；Web本体语言-OWL比RDF和RDF-Schema语义的表达能力更强，它的构造子更强，因此能够提供更多的关系和类，从而加强了web服务的及其理解能力。OWL是从DAML+OIL这两种本体语言逐步演化而来的，对于不同的约束条件，会产生不同阶段的变化。[14]

2.2 基于动态工作流模型的web服务组合

动态工作流模型，就是所有的web服务组件都有一整套完整的行为规范。在工作流模型的初期的设计阶段，主要是依靠各种模块直接的组合关系进行选择性的匹配。通过此种模型的设计，所熟悉的基于Pareto的解集的方案，也能够通过此种模式进行设计出来。[15]

其中主要引入的是动态工作流的问题，之所以说其是动态，这是相比较静态而言的，是两个完全不同的概念，这两个概念的最大不同主要是在于对不同模块之间的衔接的流畅性的不同，动态工作模型对于不同模块之间的组合衔接的比较流畅。而静态工作模型，各模块之间的相对稳定性还是有待提高的。[16]

根据服务组合的特点，基于工作流的服务组合可以分为三类，包括预定义，模板和按构建的组合。

⑴预定义的服务组合，即对相关的组合进行事先的定义，按照预定义的结果，将其带入到相适应的工作流服务组合中去。这样的缺点就是服务是静态的，是事先将其写死的。

⑵模板式的服务组合，即在相关服务开始之前找到相适应的模板，然后进行然后嵌套，此种方法的优点是可以简便操作的方法，节约时间和效率，是资源的得到最大程度的利用，而且使得能够快速解决一些棘手的问题，缺点是：能够解决的模型相对而言比较的简单，难以有深刻的方让其来解决，而且其结果是静态的，无法根据其动态的变化而产生相应的变化。[17]

⑶按构建的服务组合：按照服务的需求量，对web服务组合产生一定的定制的效应，可以根据web服务组合的工作量，对web服务产生一些空间大小的演绎。这种方法的优点被无限的利用，它适合现在的这种多元的的空间的利用，而且能够有一定的自反性的特点。

3 web服务技术在大数据中的应用

大数据的飞速发展，使得web服务在其中应用更加的广阔，大数据的存储和抓取都需要用到web服务，其所需要的是web服务组合，需要运用到基于语义的web服务组合，以及基于动态工作流的web服务组合，两者的混合运用能够使得web服务技术在大数据的挖掘和存储，运用的更加深透，特别是在代购网站的兴起，对淘宝、亚马逊等网站的数据的抓取和存储，进行需要相应的web服务技术，而上述的web技术就是我们所需要的，通过相应的算法进行大数据的抓取和存储。

4 服务组合演化

Web服务组合上面所介绍的只是一些简单的web服务组合，除此之外产生了许多的web服务组合的演化。比如：QoS全局感知的Web服务组合方法、提出基于SLM的抽象服务节点自动合成方法，基于Petri网的服务组合模型验证方法；这些都是web服务组合的升级版，这些升级版能够使用一些能够使得运用的更加的方便，围绕服务组合建立阶段的主要问题重点研究满足语义要求及QoS约束的Web服务组合及抽象服务节点自动合成机制，并关注组合模型的正确性验证问题。[18]因此web服务组合在未来还有很多的提升空间。

[参考文献]

[1]岳昆，王晓玲，周傲英.Web服务核心支撑技术：研究综述[J].软件学报.2004，15（3）：428-440.

[2]付宁燕.Web服务组合方法的研究[D].吉林大学.2007，30-79.

[3]吴岳忠，李长云.Web服务技术综述[D].株洲工学院学报.2006.11：127-129.

[4]胡文江，姜郁峰，高永兵.数据库遗留系统向Web Services的半自动迁移[J].计算机技术与发展.2014.1：109-112.

[5]陈珊，许林英，袁琳.Web服务综述[D].微处理机.2005.4：1-3.

[6]Shmueli O.Architectures for internal Web services deployment.In：Apers P，ed.Proc.of the 27th Intl Conf.on Very Large DataBases.Roma：Morgan Kaufmann Publishers，2001.641-644.

[7]谢海军，齐连永，窦万春.基于Skyline和局部选择的启发式服务组合方法[J].东南大学学报.2011，41（3）：449-451.

[8]崔华，应时，袁文杰，等.语义Web服务组合综述[J]计算机科学.201037 （5）：21-25.

[9]王勇，代桂平，候亚荣.信任感知的组合服务动态选择办法[J].计算机学报.2009，32（8）：1000-1003.

[10]汤景凡.动态Web服务组合的关键技术研究[D].浙江大学.2005：50-83.

[11]孙朋蛟，郭学俊，张鹏程.基于图的三阶段Web服务组合方法[J].2014.1：148-152.

[12]丁冲，万里.基于Pareto解集的Web服务组合推优方案[J].网络安全. 2013.4：39-43.

[13]冯名正.Web服务组合关键技术研究[D].东南大学.2006：60-70.

[14]黎富刚，沈卓炜，冯名正，等.CORBA A/V Streams服务的实现及其在远程教育中的应用[J].计算机工程与应用.2003，16：130-132.

[15]陈养平，黄士坦.中间件技术在遗留系统改造中的应用[J].微电子学与计算机.200，724（6）：30-31.

[16]马云峰，王源.基于XML和Web Service的异构数据集成研究与实现田[J].计算机技术与发展.2010，20（11）：50-51.

[17]张佩云，孙亚民.基于多策略的异构数据库知识获取分析闭[J].计算机应用研究.2007，24（5）：201-203.

[18]顾宁，刘佳茂，蔡晓路.web services原理与研发实践[M].北京：机械工业出版社.2006.1.

而动态组合在建模时并不与具体的Web服务实现绑定，而是静态绑定任务的功能描述，在执行时动态绑定任务的实现性描述。当前的随着web服务组合的发展，已有的web服务组合并不能支撑其，因此web服务组合必须要以更加丰富的语义进行描述，动态web服务组合凭借其庞大的web服务库，以及稳定的传输以及连接，所以动态web服务组合才能够快速的发展。[12]

服务组合涉及的内容可以从其生命周期的角度分为两个阶段：服务组合建立阶段和运行阶段。就Web服务组合而言，与语义Web现行标准相对应一组分层的规范如图1所示。当中，URI通用资源标识符（Uniform Resource Identifier），就像GPS服务一样能够，能够准确的找到web服务的资源。RDF资源描述框架（Resource Description Framework）、RDF-Schema（RDF-S）以及Web本体语言-OWL（Web Ontology Language）是这些都是语义web所不可缺少的部分，是语义web的基石。[13]这些标准由上而下的构成了现在的语义web。由图1可知RDF是基于XML的标准，并且是由W3C提出来的；RDF主要是通过对象和性质来表达其中的一些关系，对XML数据增加了一些语义，RDF-schema主要是用来定义RDF所需要用到的术语的基本类和类型的，为RDF的解释提供元数据；Web本体语言-OWL比RDF和RDF-Schema语义的表达能力更强，它的构造子更强，因此能够提供更多的关系和类，从而加强了web服务的及其理解能力。OWL是从DAML+OIL这两种本体语言逐步演化而来的，对于不同的约束条件，会产生不同阶段的变化。[14]

2.2 基于动态工作流模型的web服务组合

动态工作流模型，就是所有的web服务组件都有一整套完整的行为规范。在工作流模型的初期的设计阶段，主要是依靠各种模块直接的组合关系进行选择性的匹配。通过此种模型的设计，所熟悉的基于Pareto的解集的方案，也能够通过此种模式进行设计出来。[15]

其中主要引入的是动态工作流的问题，之所以说其是动态，这是相比较静态而言的，是两个完全不同的概念，这两个概念的最大不同主要是在于对不同模块之间的衔接的流畅性的不同，动态工作模型对于不同模块之间的组合衔接的比较流畅。而静态工作模型，各模块之间的相对稳定性还是有待提高的。[16]

根据服务组合的特点，基于工作流的服务组合可以分为三类，包括预定义，模板和按构建的组合。

⑴预定义的服务组合，即对相关的组合进行事先的定义，按照预定义的结果，将其带入到相适应的工作流服务组合中去。这样的缺点就是服务是静态的，是事先将其写死的。

⑵模板式的服务组合，即在相关服务开始之前找到相适应的模板，然后进行然后嵌套，此种方法的优点是可以简便操作的方法，节约时间和效率，是资源的得到最大程度的利用，而且使得能够快速解决一些棘手的问题，缺点是：能够解决的模型相对而言比较的简单，难以有深刻的方让其来解决，而且其结果是静态的，无法根据其动态的变化而产生相应的变化。[17]

⑶按构建的服务组合：按照服务的需求量，对web服务组合产生一定的定制的效应，可以根据web服务组合的工作量，对web服务产生一些空间大小的演绎。这种方法的优点被无限的利用，它适合现在的这种多元的的空间的利用，而且能够有一定的自反性的特点。

3 web服务技术在大数据中的应用

大数据的飞速发展，使得web服务在其中应用更加的广阔，大数据的存储和抓取都需要用到web服务，其所需要的是web服务组合，需要运用到基于语义的web服务组合，以及基于动态工作流的web服务组合，两者的混合运用能够使得web服务技术在大数据的挖掘和存储，运用的更加深透，特别是在代购网站的兴起，对淘宝、亚马逊等网站的数据的抓取和存储，进行需要相应的web服务技术，而上述的web技术就是我们所需要的，通过相应的算法进行大数据的抓取和存储。

4 服务组合演化

Web服务组合上面所介绍的只是一些简单的web服务组合，除此之外产生了许多的web服务组合的演化。比如：QoS全局感知的Web服务组合方法、提出基于SLM的抽象服务节点自动合成方法，基于Petri网的服务组合模型验证方法；这些都是web服务组合的升级版，这些升级版能够使用一些能够使得运用的更加的方便，围绕服务组合建立阶段的主要问题重点研究满足语义要求及QoS约束的Web服务组合及抽象服务节点自动合成机制，并关注组合模型的正确性验证问题。[18]因此web服务组合在未来还有很多的提升空间。

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[4]胡文江，姜郁峰，高永兵.数据库遗留系统向Web Services的半自动迁移[J].计算机技术与发展.2014.1：109-112.

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[6]Shmueli O.Architectures for internal Web services deployment.In：Apers P，ed.Proc.of the 27th Intl Conf.on Very Large DataBases.Roma：Morgan Kaufmann Publishers，2001.641-644.

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[10]汤景凡.动态Web服务组合的关键技术研究[D].浙江大学.2005：50-83.

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[13]冯名正.Web服务组合关键技术研究[D].东南大学.2006：60-70.

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[16]马云峰，王源.基于XML和Web Service的异构数据集成研究与实现田[J].计算机技术与发展.2010，20（11）：50-51.

[17]张佩云，孙亚民.基于多策略的异构数据库知识获取分析闭[J].计算机应用研究.2007，24（5）：201-203.

[18]顾宁，刘佳茂，蔡晓路.web services原理与研发实践[M].北京：机械工业出版社.2006.1.

而动态组合在建模时并不与具体的Web服务实现绑定，而是静态绑定任务的功能描述，在执行时动态绑定任务的实现性描述。当前的随着web服务组合的发展，已有的web服务组合并不能支撑其，因此web服务组合必须要以更加丰富的语义进行描述，动态web服务组合凭借其庞大的web服务库，以及稳定的传输以及连接，所以动态web服务组合才能够快速的发展。[12]

服务组合涉及的内容可以从其生命周期的角度分为两个阶段：服务组合建立阶段和运行阶段。就Web服务组合而言，与语义Web现行标准相对应一组分层的规范如图1所示。当中，URI通用资源标识符（Uniform Resource Identifier），就像GPS服务一样能够，能够准确的找到web服务的资源。RDF资源描述框架（Resource Description Framework）、RDF-Schema（RDF-S）以及Web本体语言-OWL（Web Ontology Language）是这些都是语义web所不可缺少的部分，是语义web的基石。[13]这些标准由上而下的构成了现在的语义web。由图1可知RDF是基于XML的标准，并且是由W3C提出来的；RDF主要是通过对象和性质来表达其中的一些关系，对XML数据增加了一些语义，RDF-schema主要是用来定义RDF所需要用到的术语的基本类和类型的，为RDF的解释提供元数据；Web本体语言-OWL比RDF和RDF-Schema语义的表达能力更强，它的构造子更强，因此能够提供更多的关系和类，从而加强了web服务的及其理解能力。OWL是从DAML+OIL这两种本体语言逐步演化而来的，对于不同的约束条件，会产生不同阶段的变化。[14]

2.2 基于动态工作流模型的web服务组合

动态工作流模型，就是所有的web服务组件都有一整套完整的行为规范。在工作流模型的初期的设计阶段，主要是依靠各种模块直接的组合关系进行选择性的匹配。通过此种模型的设计，所熟悉的基于Pareto的解集的方案，也能够通过此种模式进行设计出来。[15]

其中主要引入的是动态工作流的问题，之所以说其是动态，这是相比较静态而言的，是两个完全不同的概念，这两个概念的最大不同主要是在于对不同模块之间的衔接的流畅性的不同，动态工作模型对于不同模块之间的组合衔接的比较流畅。而静态工作模型，各模块之间的相对稳定性还是有待提高的。[16]

根据服务组合的特点，基于工作流的服务组合可以分为三类，包括预定义，模板和按构建的组合。

⑴预定义的服务组合，即对相关的组合进行事先的定义，按照预定义的结果，将其带入到相适应的工作流服务组合中去。这样的缺点就是服务是静态的，是事先将其写死的。

⑵模板式的服务组合，即在相关服务开始之前找到相适应的模板，然后进行然后嵌套，此种方法的优点是可以简便操作的方法，节约时间和效率，是资源的得到最大程度的利用，而且使得能够快速解决一些棘手的问题，缺点是：能够解决的模型相对而言比较的简单，难以有深刻的方让其来解决，而且其结果是静态的，无法根据其动态的变化而产生相应的变化。[17]

⑶按构建的服务组合：按照服务的需求量，对web服务组合产生一定的定制的效应，可以根据web服务组合的工作量，对web服务产生一些空间大小的演绎。这种方法的优点被无限的利用，它适合现在的这种多元的的空间的利用，而且能够有一定的自反性的特点。

3 web服务技术在大数据中的应用

大数据的飞速发展，使得web服务在其中应用更加的广阔，大数据的存储和抓取都需要用到web服务，其所需要的是web服务组合，需要运用到基于语义的web服务组合，以及基于动态工作流的web服务组合，两者的混合运用能够使得web服务技术在大数据的挖掘和存储，运用的更加深透，特别是在代购网站的兴起，对淘宝、亚马逊等网站的数据的抓取和存储，进行需要相应的web服务技术，而上述的web技术就是我们所需要的，通过相应的算法进行大数据的抓取和存储。

4 服务组合演化

Web服务组合上面所介绍的只是一些简单的web服务组合，除此之外产生了许多的web服务组合的演化。比如：QoS全局感知的Web服务组合方法、提出基于SLM的抽象服务节点自动合成方法，基于Petri网的服务组合模型验证方法；这些都是web服务组合的升级版，这些升级版能够使用一些能够使得运用的更加的方便，围绕服务组合建立阶段的主要问题重点研究满足语义要求及QoS约束的Web服务组合及抽象服务节点自动合成机制，并关注组合模型的正确性验证问题。[18]因此web服务组合在未来还有很多的提升空间。

[参考文献]

[1]岳昆，王晓玲，周傲英.Web服务核心支撑技术：研究综述[J].软件学报.2004，15（3）：428-440.

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[7]谢海军，齐连永，窦万春.基于Skyline和局部选择的启发式服务组合方法[J].东南大学学报.2011，41（3）：449-451.

[8]崔华，应时，袁文杰，等.语义Web服务组合综述[J]计算机科学.201037 （5）：21-25.

[9]王勇，代桂平，候亚荣.信任感知的组合服务动态选择办法[J].计算机学报.2009，32（8）：1000-1003.

[10]汤景凡.动态Web服务组合的关键技术研究[D].浙江大学.2005：50-83.

[11]孙朋蛟，郭学俊，张鹏程.基于图的三阶段Web服务组合方法[J].2014.1：148-152.

[12]丁冲，万里.基于Pareto解集的Web服务组合推优方案[J].网络安全. 2013.4：39-43.

[13]冯名正.Web服务组合关键技术研究[D].东南大学.2006：60-70.

[14]黎富刚，沈卓炜，冯名正，等.CORBA A/V Streams服务的实现及其在远程教育中的应用[J].计算机工程与应用.2003，16：130-132.

[15]陈养平，黄士坦.中间件技术在遗留系统改造中的应用[J].微电子学与计算机.200，724（6）：30-31.

[16]马云峰，王源.基于XML和Web Service的异构数据集成研究与实现田[J].计算机技术与发展.2010，20（11）：50-51.

[17]张佩云，孙亚民.基于多策略的异构数据库知识获取分析闭[J].计算机应用研究.2007，24（5）：201-203.

[18]顾宁，刘佳茂，蔡晓路.web services原理与研发实践[M].北京：机械工业出版社.2006.1.