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基于随机Petri网的BPEL服务组合分析方法的研究

作　者: 王秀武
导　师: 夏云霓
学　校: 重庆大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 随机Petri网 WS-BPEL Web服务组合服务质量量化分析
分类号: TP393.09
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在互联网中数据共享与功能互用的一个重要手段是通过Web服务来实现的,Web服务能较好地解决异构服务在松散藕合环境下的集成、协作和互操作的问题。Web服务组合解决了单个Web服务的功能始终有限,不能满足复杂系统的需求缺陷。目前组合Web服务的主流方法是基于WS-BPEL规范编写的业务流程组合Web服务。由于组合中的服务组件分布存在自治、异构以及动态变化等特点,从而使服务存在诸多不确定的因素,这样的服务组合可信性有待考证。因此,Web服务组合的可信性进行研究是很有必要的,它是推动Web服务技术发展的需要。本文提供了一种分析方法来预测Web服务组合的非功能特性,主要工作如下:①组合规范的抽象:为了获得对基于BPEL描述的服务组合的中间模型,需从服务组合中提取出与服务质量相关的要素。从而可在适当的层次上对服务组合进行抽象,以确保模型规模的适度。②设计中间模型:以Petri网为中间模型对基于BPEL描述的服务组合进行建模,中间模型定量描述的要素有:原子活动、结构活动、特殊处理活动、消息交互以及控制链接等。此外,还要关注活动内部影响流程演化和活动触发条件的诸多条件。③非功能指标的定量求解:根据第②步可得到状态图,标注状态图进行的时间和概率,最后嵌入同质连续时间马尔科夫链。从同质连续时间马尔科夫链中获得对应的变迁强度矩阵Q,在矩阵Q上进行相关的时间与概率计算最终可获得服务组合的一些非功能特性(执行效率、组合可靠性、执行代价)的定量评估结果。④理论结果检验:为了验证理论结果精确性和随机Petri网转化的正确性,运用ACTIVE BPEL执行引擎来对WS-BPEL实例进行实际运行,并从运行日志记录文件中提取跟服务质量的相关数据。运用置性区间分析方法得到分析指标95%置信区间。置信区间能够覆盖理论分析结果值,说明分析方法的正确性。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
1 绪论  7-15
  1.1 研究背景  7-9
  1.2 国内外对Web服务量化建模及分析的研究现状  9-12
    1.2.1 组合的定量描述  9-11
    1.2.2 中间模型设计  11-12
    1.2.3 量化指标的求解  12
    1.2.4 理论结果的检验  12
  1.3 本文的主要工作及创新点  12-15
2 背景知识  15-27
  2.1 软件的非功能特性  15
  2.2 Web服务基础  15-18
    2.2.1 Web服务概述  15
    2.2.2 Web服务的核心协议  15-17
    2.2.3 Web服务的体系结构  17-18
  2.3 Web服务组合  18-19
    2.3.1 Web服务组合基础  18
    2.3.2 Web服务组合的分类  18-19
  2.4 随机Petri网  19-22
    2.4.1 Petri网简介  19-20
    2.4.2 随机Petri简介  20-21
    2.4.3 广义随机Petri（GSPN）简介  21-22
  2.5 WS-BPEL的简介  22-27
    2.5.1 WS-BPEL的提出与发展  22
    2.5.2 WS-BPEL的元模型  22-23
    2.5.3 WS-BPEL中的关键元素  23-24
    2.5.4 WS-BPEL的BNF范式  24-27
3 以随机 Petri网为中间模型对WS-BPEL进行转化  27-36
  3.1 对原子活动（primitive activity）的转化  27-30
  3.2 范围（scope）活动的转换规则  30-31
  3.3 结构化活动的转化  31-36
    3.3.1 并发活动（flow）的转换规则  31-32
    3.3.2 顺序活动（sequence）的转换规则  32
    3.3.3 选择活动（pick 和switch）的转换规则  32-34
    3.3.4 如果活动（if）的转换规则  34
    3.3.5 forEach活动的转换规则  34
    3.3.6 针对循环活动（while/repeatUntil）的转换规则  34-36
4 定量分析  36-42
  4.1 指标及其意义  36-37
    4.1.1 成功结束流程的时间期望（EPNCT）  36
    4.1.2 系统成功结束的概率（PNCP）  36-37
    4.1.3 成功结束系统流程的执行代价（EONC）  37
  4.2 对一个BPEL 实例的转换  37-39
  4.3 各个指标的定量分析  39-42
    4.3.1 流程成功结束时间期望（EPNCT）的定量分析  39-40
    4.3.2 流程成功结束概率（PNCP）的定量分析  40-41
    4.3.3 流程成功结束执行代价（EONC）的定量分析  41-42
5 数据分析及实验验证  42-47
  5.1 实验平台  42
  5.2 测试实例的设计  42-43
  5.3 运行BPEL实例获得的数据  43-45
  5.4 置信区间分析以及对理论结果的检验  45-47
6 本文总结和展望  47-49
  6.1 工作总结  47-48
  6.2 下一步工作  48-49
致谢  49-50
参考文献  50-54
附录  54-55
  A. 发表论文  54
  B. BPEL文档  54-55

基于随机Petri网的BPEL服务组合分析方法的研究

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