服务冗余的SOA系统容错方法研究

1 引言

随着互联网技术的发展，特别是Web Service技术的出现，越来越多的系统采用面向服务的体系结构(SOA，service-oriented architectural)设计方式。SOA通过定义标准的接口，实现异构服务之间的交互，为程序设计人员提供可重用的业务功能，通过组合已有的服务生成新的服务，从而节省开发成本。Web Service之间具有可交互性，能够实现异构系统之间互联、互通和互操作，使跨组织之间的协作成为可能，减少烟囱系统。因此在军事、商业和政府部门都有极好的应用前景。但由于Web Service运行在不同的软硬件平台上，且彼此之间通过网络进行交互，因此可能因网络质量和软硬件基础设施故障导致服务不可用，进而导致服务组合出现失效，影响软件的可用性。软件容错技术能保证被调用服务出现故障时，始终有可用的服务替代故障服务的功能，以保证软件在单个服务失效时，仍能为用户提供正常的业务功能。事务处理通过回滚方式撤销失效服务的影响达到容错目的，但不能保证用户实现业务目标。对服务执行的动态规划能够运行时选择服务，以满足容错需求。故障诊断技术可判断故障是否发生，用作容错发生前提条件。文献通过服务冗余的方式提供容错服务，但未考虑用户对服务性能如时间的需求。基于以上研究并针对其不足，提出一种新的基于服务冗余的SOA 系统容错方法，在服务域划分时同时考虑服务功能和性能需求，给出域划分规则，并介绍三种容错策略及容错过程。

2 系统容错设计

基于冗余的容错方式利用软件副本或软件多样性对错误进行容忍。主要分为以下两种方式：

1)基于副本的容错。该容错方法将同一服务的几个副本运行于不同的软硬件基础设施上，当一个服务出现失效时可直接使用其他服务结果。该方式的优点是成本低，实现简单;缺点是只能容忍基础设施故障。

2)基于多版本的容错。该容错方法将由不同方法实现的服务运行于不同的软硬件基础设施上，当一个服务出现失效时，直接使用其他正常运行服务结果。该方式优点是能够同时容忍服务错误和基础设施错误;缺点是实施成本高。由于相同业务Web Service提供商之间是竞争关系，因此，当前存在许多功能相同但质量不同的服务，具有天然的多样性，为基于多版本冗余的容错机制提供了可行性。本文提出一种基于多版本冗余的容错体系结构，如图1所示。将具有相同功能和相近性能的服务集合归为一个域管理器的控制之下，用于运行时服务容错。

3 结语

研究了SOA系统的容错方法，提出了一种基于服务冗余的SOA系统容错体系结构;定义了服务功能等价和功能包含关系;给出了服务的QoS模型以及基于QoS模型的服务质量计算公式，用于服务域的划分;给出了基于服务冗余的三种容错策略以及一般的容错过程。