Web服务标准的出现有效地解决了异构信息系统之间的互操作问题。面向服务的体系结构(SOA)提出了基于Web服务的面向系统集成的方法论，指导实现异构系统之间的整合与协同。企业服务总线(ESB)则是基于SOA的实施企业应用集成的有效方式。ESB作为企业减少集成成本，快速高效地进行系统集成，减少投资风险的重要手段，已成为厂商在SOA竞争中的焦点，正在越来越多的企业生产系统中发挥作用。近年来相关基础技术的研究也有了长足的发展，但目前一些高级主题的研究工作尚处于起步阶段。 本文对服务总线中的两个高级主题：(1)如何构建更强大的服务总线的关键技术——最小代价自动合成：(2)与如何构建更高效的服务总线的关键技术——服务副本与负载均衡，进行了比较深入的研究。 本文提出了一种逆向推导的最小代价自动合成方法，在利用产生式对服务进行建模的基础上，通过数据转换规则进行参数匹配并消除语义冲突，根据模型库和用户给定的输入/输出来计算出一个推导网络，从该推导网络中逆向推导出单个输出的所有合成方案，把所有单个输出合成方案的集合进行自然乘积的合并，然后从中选择一个执行代价最小的合成方案，随后讨论了一种求解近似最优合成方案的高效算法。最后基于模拟实验对算法性能进行了分析。 在对Web服务与服务集群的特性进行分析的基础上，针对面向服务的服务副本与负载均衡的特点，本文首先提出了一种灵活冗余部署技术，用于动态地产生与调整服务副本。随后讨论了基于动态负反馈与综合Qos权值计算的服务副本质量评估机制。最后提出了一种面向服务的基于动态负反馈的负载均衡方法——优先队列算法。 在上述研究的基础上，本文讨论了一个面向嵌入式领域(行业联盟)的基于服务总线的服务管理系统的实现，通过UDDI对服务元数据进行统一管理，提供了服务总线综合管理、服务的发布与查询、业务流程管理等功能模块。