基于過程網絡的服務協(xié)同計算模型研究.pdf

1、面向服務的體系結構(Service-Oriented Architecture，SOA)是一種新的分布式應用程序體系結構，它是構件重用技術和分布式技術發(fā)展的結果，業(yè)界提出將面向服務的體系結構作為軟件體系結構下一個發(fā)展階段來幫助IT組織應對所面臨的越來越多的復雜性挑戰(zhàn)。在這種體系結構中，所有功能都定義為獨立的服務，這些服務帶有定義明確的可調用接口，可以以預先定義的順序調用這些服務來組裝業(yè)務應用。服務是平臺獨立的、松散耦合的、具有良好定義功

2、能的、分布在Internet網絡上的軟件模塊。服務計算(Service-Oriented Computing，SOC)是一種新的計算范型，它使用服務作為基礎構造去支持快速、低成本軟件開發(fā)和簡易組裝等分布式應用?？偨Y當前主流的服務計算模型，其服務計算方法主要分為語法方法、語義方法和形式化方法三類，其中語法方法強調的是服務組裝中的工作流過程，語義方法旨在自動化服務組裝全過程，形式化方法側重于服務組裝的正確性驗證。 本文在對當前主流服

3、務計算方法進行分析比較的基礎上提出了一個基于過程網絡的服務協(xié)同計算模型CCM。一方面，該模型繼承了語法方法強調工作流組裝過程的優(yōu)點，采用基于工作流的語法方法來描述和組裝服務；另一方面，該模型借用了形式化方法在服務組裝正確性驗證方面的優(yōu)勢，采用CCS進程代數提供的形式化驗證機制來驗證服務組裝的正確性。Kahn過程網絡(KPN)模型是一個基于數據流的計算模型，用于描述通過數據流進行通信的一系列協(xié)作過程。KPN的基本屬性，包括并發(fā)性、可調度性

4、、確定性、層級性和可實現性使它成為一個理想的服務計算理論模型，但KPN在非確定性系統(tǒng)建模方面的不足限制了它的實際應用，同時該模型僅提供了兩個通信事件和一個計算事件，三個事件不足以描述復雜的服務交互。本文針對KPN過程網絡模型在非確定性事件建模方面以及在服務交互建模方面的不足，增加了不確定性選擇結構，擴充了KPN的三個基本事件，使之更適合建立復雜的服務交互模型。 在給出的CCM服務協(xié)同計算模型的基礎上，本文設計了CCML服務協(xié)同計

5、算建模語言并描述了其操作語義。CCML語言是一種語法層次的服務組裝描述語言，不僅能夠描述服務的靜態(tài)信息而且能夠描述服務之間的動態(tài)交互。傳統(tǒng)的語法層次的服務組裝描述語言只注重服務功能的語法描述，對于服務行為的描述卻表現為信息不足，容易導致服務交互異常的發(fā)生。CCML語言克服了傳統(tǒng)服務組裝語言的這一缺點，其建模的重點是服務行為及交互服務的行為組裝。同時，CCML語言基于一個標準的過程模型即KPN數據流計算模型，避免了大多數服務組裝語言所具有

6、的復雜控制流結構，有利于服務組裝的描述與分析，一定程度上提高了服務組裝的成功率。采用標簽轉換系統(tǒng)(Labeled Transition System)和CCS基本語法描述了CCML語言的操作語義。 形式化方法對于驗證服務組裝的正確性是一種有效的方法。許多現有的Web服務組裝描述語言都是非形式化的或半形式化的，容易出錯且不易檢測和驗證，也沒有相應形式化工具的支持，這使得Web服務組裝的正確性難以保證。為了保證CCM應用系統(tǒng)的組裝正

7、確性，本文提出了CCM應用系統(tǒng)模型的一個形式化驗證機制。首先將CCM服務組裝應用系統(tǒng)的CCML描述轉換為CCS進程代數描述，然后利用CWB-NC(Concurrency Workbench of the New Century)提供的基于時序邏輯的檢測機制和驗證工具對CCM應用系統(tǒng)模型進行屬性驗證和服務兼容性驗證。CCS進程代數提供了較高的表達力，它有足夠的能力來完成CCM應用系統(tǒng)模型所需的驗證功能。實踐表明，本文給出的CCM應用系統(tǒng)模

8、型的形式化驗證機制是有效的。 本文描述了CCM協(xié)同計算模型支持環(huán)境的體系結構，采用Java語言實現了基于KPN的服務協(xié)同編排器的原型系統(tǒng)，采用Java RMI和Java多線程技術實現了服務交互APIs。 最后，本文詳細介紹了CCM模型的一個應用系統(tǒng)實例。采用CCML語言描述了該系統(tǒng)的業(yè)務流程和服務之間的動態(tài)交互，并采用本文提出的CCM應用系統(tǒng)模型的屬性和服務兼容性驗證機制對該系統(tǒng)的主要屬性和某些交互服務的兼容性進行了實際