基于质量有色Petri网的Web组合服务建模与冲突、冲撞研究

【摘要】： Web组合服务作为一种新的分布式计算模式,为软件开发提供了灵活的设计和开发模式。目前,Web组合服务的研究己经引起了国内外学者的广泛关注。Web组合服务的质量和Web组合服务验证都是Web服务组合的重要研究内容。然而,目前研究提出的功能验证分析模型与质量分析模型是相互独立的,导致其中单一的模型都无法满足功能和质量两方面的分析验证需求,而重复建模势必导致分析时间及成本大大增加。因此,现在亟需研究和设计一种能够反映Web组合服务质量并支持Web组合服务分析验证的形式化模型。 本文主要围绕Web组合服务的建模和验证分析问题展开研究,从研究Web服务动态质量模型开始,重点研究了Petri网的质量属性扩展。在此基础上分别研究了基于QCPN网的Web组合服务的建模和质量分析、基于时间约束的Web组合服务的冲突和冲撞的检测和消解问题, 本文的主要内容有: (1)建立了支持动态属性描述的Web服务质量模型。本文在现有Web服务及组合服务定义的基础上根据对Web服务质量的需求,定义Web服务及组合服务的概念;分析了当前服务质量模型研究中存在的不足。在现有Web服务质量模型研究的基础上,从准确性和实用性出发,提出了扩展动态属性的Web服务质量模型。该模型可以对服务中动态的时间和代价属性进行描述,从而可以支持动态质量属性的Web组合服务的描述和建模。 (2)研究了扩展质量属性的Petri网。本文对扩展时间、代价的Petri网的研究现状进行了分析,分析了现有Petri网在Web组合服务质量分析方面的不足。本文在Petri网相关研究工作的基础上,提出了质量有色Petri网(QCPN,Quality Coloured Petri Net);定义了质量有色Petri网的语法和语义,证明了时间Petri网是质量有色Petri网的子类;提出了扩展累积代价的状态类分析方法并证明了累积代价状态类的合理性和完备性。 (3)提出了基于QCPN网的组合服务建模和质量分析方法。本文给出了基于QCPN网对Web服务以及具有多态性的Web服务进行建模的方法;给出了Web组合服务相应控制结构的QCPN网建模方法和服务质量的计算公式,以及基于Agent的组合服务的QCPN网建模方法。最后,通过一个实例说明使用QCPN网对Web组合服务建模和质量分析的可行性。 (4)给出了Web组合服务的冲突检测方法。由于在Petri网模型中引入了时间属性,导致变迁触发规则的改变。为了便于该方法在广泛使用的TPN网中应用,本文主要以TPN网为例。本文提出了在时间约束下Petri网的冲突检测方法。本文根据TPN网变迁的时间约束,给出了变迁持续使能时先触发相对区间的计算方法,并证明了该方法的合理性和完备性;分析并证明了TPN网模型中冲突的检测方法;给出了冲突时间区间和变迁触发概率的计算方法;最后通过实例验证,说明了该方法的有效性和正确性。同时该方法也适用于QCPN网的冲突检测。 (5)给出了Web组合服务的冲撞检测和消解方法。由于组合服务的存储等容量是有限的,这会导致组合服务中的操作为争夺相应的空间容量而发生冲撞。本文提出并证明了TPN网中冲撞的检测方法,并给出了冲撞时间区间的计算公式;通过实例指出了现有得通过添加互补库所消解冲撞方法的不足,提出并证明了修改变迁约束时间区间的消解冲撞方法;最后,通过应用实例说明了该方法的有效性和正确性。同时该方法也适用于QCPN网的冲撞检测和消解。