基于Petri網(wǎng)的BPEL建模分析與實(shí)現(xiàn).pdf

1、Web服務(wù)是各種商業(yè)、應(yīng)用、系統(tǒng)服務(wù)的基于XML標(biāo)準(zhǔn)的接口。以其開放性、標(biāo)準(zhǔn)性和簡便性而得到了迅速的推廣，改變了基于Internet應(yīng)用程序的開發(fā)方式。Web服務(wù)組合是一個分布式的開發(fā)架構(gòu)，以現(xiàn)存的Web服務(wù)為基礎(chǔ)去建構(gòu)出一個新的Web服務(wù)。通過Web服務(wù)組合的應(yīng)用將可以實(shí)現(xiàn)具備更多功能更有價值的企業(yè)流程。BPEL是一種基于工作流的Web服務(wù)組合語言。它用XML描述如何把Web服務(wù)組合成一個商業(yè)流程，并且把流程本身描述成一個新

2、的Web服務(wù)。然而，由于BPEL本身的復(fù)雜性，BPEL的實(shí)施和部署有一定的難度。開發(fā)者所設(shè)計(jì)出來的Web服務(wù)流程很有可能會產(chǎn)生死鎖、不可達(dá)等問題。這些問題往往無法從表面的設(shè)計(jì)進(jìn)行判斷，因此必須通過建模工具的運(yùn)用，才能分析和驗(yàn)證流程的運(yùn)行狀態(tài)從而發(fā)現(xiàn)死鎖、可達(dá)性和安全性等問題。BPEL流程從設(shè)計(jì)開發(fā)到部署實(shí)施是一個復(fù)雜的過程，設(shè)計(jì)過程出現(xiàn)的任何錯誤都會對商業(yè)應(yīng)用帶來難以估計(jì)的損失。如何保證BPEL流程在設(shè)計(jì)階段就滿足正確性的要求

3、，成為一個亟待解決的問題。目前還沒有BPEL流程的開發(fā)設(shè)計(jì)軟件可以做到以Petri網(wǎng)理論為基礎(chǔ)的流程實(shí)時分析驗(yàn)證，在理論上給予流程設(shè)計(jì)以正確性保證。如今已成熱點(diǎn)的企業(yè)應(yīng)用集成(EAI)項(xiàng)目中，業(yè)務(wù)流程整合更是其不可或缺的部分。企業(yè)的業(yè)務(wù)流程會同時涉及到多個應(yīng)用系統(tǒng)，因此要求這些系統(tǒng)能夠協(xié)同工作。但是接口、架構(gòu)的不統(tǒng)一往往使得這些本應(yīng)緊密集成的應(yīng)用系統(tǒng)成為了一個個“信息孤島”。如何抽象底層應(yīng)用的邏輯和消息組件，允許業(yè)務(wù)用戶創(chuàng)建

4、跨越多個系統(tǒng)的復(fù)雜流程成為解決此類問題的關(guān)鍵所在。本文在對現(xiàn)有形式化方法分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)Web服務(wù)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，綜合應(yīng)用Petri 網(wǎng)、工作流等分析技術(shù)，提出并研究了用于Web服務(wù)流程組合語言BPEL的性質(zhì)分析的Web 服務(wù)工作流網(wǎng)BPWS-Net和正確性驗(yàn)證準(zhǔn)則。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個Web服務(wù)流程開發(fā)與驗(yàn)證系統(tǒng)。提出一個基于XML的遠(yuǎn)程服務(wù)架構(gòu)(RS-Link)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。綜上所述，本文工作的主要貢獻(xiàn)表現(xiàn)在如下幾個方

5、面：(1)提出了面向服務(wù)的Web服務(wù)工作流網(wǎng)BPWS-Net。與現(xiàn)有的BPEL流程建模方法相比，BPWS-Net能夠更加全面、具體的反映BPEL的語言特性。BPWS-Net不僅對BPEL中的基本活動、結(jié)構(gòu)化活動給出了確切的形式化定義，并且對BPEL的鏈接語義、死路刪除、異常處理等特性做了形式化描述。BPWS-Net中各子網(wǎng)的繼承關(guān)系，能夠準(zhǔn)確的反映BPEL中的活動嵌套關(guān)系，便于對流程進(jìn)行分層描述與建模分析。(2)提出了BPW

6、S-Net的正確性驗(yàn)證準(zhǔn)則。利用Petri網(wǎng)的形式化分析技術(shù)，定義了BPWS-Net的安全性、可達(dá)性和無死鎖性，以及BPWS-Net的正確性驗(yàn)證方法。(3)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個基于BPWS-Net的BPEL流程開發(fā)與驗(yàn)證系統(tǒng)。驗(yàn)證系統(tǒng)可以在BPEL流程設(shè)計(jì)過程中，自動生成對應(yīng)的BPWS-Net模型和可達(dá)樹(圖)，利用BPWS-Net的正確性驗(yàn)證方法判定流程的正確性。與其他的BPEL流程開發(fā)系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)將Petri網(wǎng)的形式化分析

7、技術(shù)應(yīng)用到流程開發(fā)過程中，減小了BPEL流程出錯的可能性，縮短了開發(fā)與測試周期。(4)在BPEL流程開發(fā)與驗(yàn)證系統(tǒng)中，本文對BPWS4J的功能進(jìn)行了擴(kuò)展，使得BPWS4J引擎可以處理復(fù)雜數(shù)據(jù)類型，以滿足企業(yè)級應(yīng)用的要求。并設(shè)計(jì)開發(fā)了流程日志監(jiān)控平臺，可以增強(qiáng)BPEL狀態(tài)查詢方面的不足，使得分布式環(huán)境下的流程監(jiān)控成為可能。(5)提出了一個基于XML的遠(yuǎn)程服務(wù)架構(gòu)(RS-Link Framework)，并給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)說