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基于Petri网的Web服务组合相关技术研究

门鹏  
【摘要】: Web服务作为面向服务体系结构(Service Oriented Architecture,SOA)的主要实现方式,得到了工业界和学术界的普遍重视。它的出现使得“软件就是服务”的设计理念逐渐转变成一种切实可行的系统构架模式。采用Web服务组合技术能够快速灵活的构建具有新功能的Web服务。目前,组合Web服务的形式化验证以及自动Web服务组合是Web服务研究领域两个重要的问题。本文以Petri网为理论基础,针对这两方面问题进行深入的研究,具体研究成果如下: 1.改进了一种着色Petri网的模型检测方法。在着色Petri网原有的基于CTL的局部模型检测算法基础上,给出了获取模型检测证据/反例的算法,并在着色Petri网模型检测工具—CPN Tools中使用ML(Metal Language)语言实现这些算法。该方法不仅可以验证系统是否存在逻辑错误,还能告诉用户发生错误的原因,为组合Web服务的验证提供了技术上的保障。实验表明对着色Petri网的模型检测工具的扩展是正确、有效的。 2.提出一种基于层次着色Petri网的组合Web服务验证方法。分别针对编制/编排方式构造的组合Web服务进行建模、仿真以及验证。首先,给出BPEL规范和WSCI规范到层次着色Petri网的映射规则以及建模方法。然后使用着色Petri网的模型检测技术分析、验证具体的组合Web服务,发现其中潜在的逻辑错误。实验表明使用层次着色Petri网对Web服务组合验证的方法是切实、可靠、有效的。 3.提出了一种新的基于代数的模糊Petri网逆向推理算法。该算法充分利用了Petri网的数学理论基础和描述并发系统的能力,其数据结构简单,便于计算机编程处理。此外,采用逆向推理策略将系统转化为一个只与问题有关的简单的系统,减小空间复杂度。实践证明该方法是可行的。为评估动态组合Web服务的语义匹配度提供技术上的支持。 4.提出了一种基于Petri网模型的自动Web服务组合方法。根据用户需求使用Petri网描述原子服务之间的数据依赖关系;从中选择出各种可能的组合方案;利用模糊Petri网和随机Petri网分别评价组合服务的语义匹配程度和系统性能,从而在保证组合成功率的基础上选择出最佳组合方案;并给出算法将Petri网模型描述的最佳组合方案转换为可执行的BPEL抽象流程模板。与已有方法相比较,该方法充分利用Petri网善于描述分析评估系统的优点,方便的获取最佳组合Web服务方案。


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