CN101695079A - 一种正确性可保证的自动服务组合方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种正确性可保证的自动服务组合方法及系统，方法包括：获取安全性规范、活性规范和消息映射；将消息映射转化为计算机逻辑公式规范；获取业务处理执行语言文件；将业务处理执行语言文件转化为自动机模型文件；根据自动机模型文件以预设算法构造满足安全性规范、活性规范和消息映射所转换的计算机逻辑公式规范的极大组合服务；输出极大组合服务。本发明无需预先获取经过验证的组合服务规范，只需要提供组合服务规范所满足的正确性性质，从而可以从已有的服务中构造生成满足正确性性质的极大组合服务，降低了组合服务开发的时间与消耗，提高了开发效率和组合服务的正确性。

Description

一种正确性可保证的自动服务组合方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通信领域，特别是一种正确性可保证的自动服务组合方法及系统。

背景技术

近年来，随着网络服务(Web Services，简称Web服务)标准和技术的日益成熟和推广使得面向服务的计算(Service-oriented Computing，简称SOC)逐渐成为构建分布式应用系统的一种新的计算模式。越来越多的Web服务被开发并公布在互联网上，一般地，服务被公布时公开了其服务描述，主要包括用网络服务描述语言(Web Service Description Language，简称WSDL)描述的接口描述和业务处理执行语言(Business Process Execution Language，简称BPEL)描述的协议描述。如何集成和组合这些已有的服务实现更高层的功能聚合，从而满足用户或开发者的应用需求已成为Web服务技术应用的关键问题。

目前，国内外研究机构和工业界提出了许多Web服务的组合方法，这些方法主要包括工作流以及基于人工智能中的逻辑推理、规划和定理证明等自动组合方法，使用的形式化模型包括自动机、Petri网和进程代数等。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：上述这些方法中一般都需要用户或开发者提供详细的组合服务规范，例如：使用步琪(Buchi)自动机建模的会话协议(Conversation Protocols)、有限状态机建模的业务协议(Business Protocols)、或直接用BPEL书写的抽象流程等。这给用户或开发者带来了一定的难度：首先用户或开发者为了提供完全正确和完备的组合服务规范，必须要先对提供的规范进行验证；其次组合服务规范有可能是不可实现的，即找不到所需的组件服务能组合成满足组合服务规范的组合服务；再者即使组合服务规范是正确和可实现的，由于组件服务是由不同的开发者所提供的，使得服务之间存在着异构性，因此经常会出现服务不匹配的情况，需要进一步处理来实现服务之间的适配；最后由于用户需求的动态变化，使得开发者不得不重新编写业务流程。

发明内容

本发明实施例提供一种正确性可保证的自动服务组合方法及系统，根据给定的服务集合和组合需求构造生成一个满足组合需求的组合服务，无需预先获取经过验证的组合服务规范，降低组合服务开发的时间与消耗，提高开发效率和组合服务的正确性。

本发明实施例提供了一种正确性可保证的自动服务组合方法，包括：

获取安全性规范、活性规范和消息映射；

将所述消息映射转化为计算机逻辑公式规范；

获取业务处理执行语言文件；

将所述业务处理执行语言文件转化为自动机模型文件：

根据所述自动机模型文件以预设算法构造满足所述安全性规范、所述活性规范和所述消息映射所转换的计算机逻辑公式规范的极大组合服务；

输出所述组合服务。

本发明实施例还提供了一种正确性可保证的自动服务组合系统，包括：

第一获取模块，用于获取安全性规范、活性规范和消息映射；

第一转化模块，用于将所述消息映射转化为计算机逻辑公式规范；

第二获取模块，用于获取业务处理执行语言文件；

第二转化模块，用于将所述业务处理执行语言文件转化为自动机模型文件；

组合模块，用于根据所述自动机模型文件以预设算法构造满足所述安全性规范、所述活性规范和所述消息映射转换的计算机逻辑公式规范的极大组合服务；

输出模块，用于输出所述极大组合服务。

由上述技术方案可知，本发明实施例能够根据给定的服务集合和组合需求构造生成一个满足组合需求的极大组合服务，无需预先获取经过验证的组合服务规范，只需要提供组合服务规范所满足的正确性性质，从而可以从已有的服务中构造生成满足正确性性质的极大组合服务，降低了组合服务开发的时间与消耗，提高了开发效率和组合服务的正确性。

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第一实施例的流程示意图；

图2为本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第二实施例的流程示意图；

图3为本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第三实施例的流程示意图；

图4为本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第四实施例的流程示意图；

图5为本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第五实施例的流程示意图；

图6为本发明一种正确性可保证的自动服务组合系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第一实施例的流程示意图，如图1所示，本实施例可以包括以下步骤：

步骤101、获取安全性规范、活性规范和消息映射。

获取用户通过用户接口输入的控制流需求和数据流需求，其中的控制流需求中包含有安全性规范和活性规范；数据流需求中包含有消息映射。

本实施例可以采用计算树逻辑公式表示控制流需求，它是一种分支时态逻辑，控制流需求可以表示为其中A为全局路径量词，为线性安全性规范，γ为分支时态安全性规范，由原子命题集合AP₁∪L ∪AP_n、逻辑算子∧，∨和以及计算数逻辑的路径量词和时态算子构成。消息映射可以是一个形如f(m₁，m₂，...，m_l)＝m′的映射，其中m₁，m₂，...，m_l是服务的输入消息，m′是输出消息，表示组合服务只有在接收到服务发出的消息m₁，m₂，...，m_l后才能构造和发送消息m′。本实施例用MM(S)表示所有的消息映射集合；

步骤102、将上述消息映射转化为计算机逻辑公式(Computational TreeLogic，简称CTL)规范。

定义一类特殊的原子命题：对于动作a＝！m(resp，？m)，假设a是服务的一个输出动作(a是服务的一个输入动作)，如果在状态q组合服务已接收到消息m，我们称并发组合C‖S满足原子命题m，记为C‖S，q|＝m。因此一个消息映射f(m₁，m₂，...，m_l)＝m′可以等价地表示为一个计算树逻辑公式φ_g＝AG((m′→m₁)∧…∧(m′→m_l))；

步骤103、获取业务处理执行语言(Business Process Execution Language，简称BPEL)文件；

步骤104、将BPEL文件转化为自动机模型文件；

步骤105、根据自动机模型文件以预设算法构造满足上述安全性规范、上述活性规范和上述消息映射所转换的CTL规范的极大组合服务；

步骤106、输出上述满足上述安全性规范、上述活性规范和上述消息映射所转换的CTL规范的极大组合服务。

本实施例根据所获取的组合服务规范所满足的正确性性质，根据给定的服务集合和组合需求构造生成一个满足组合需求的极大组合服务，从而可以从已有的服务中构造生成满足正确性性质的极大组合服务，降低了组合服务开发的时间与消耗，提高了开发效率和组合服务的正确性。

图2为本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第二实施例的流程示意图，如图2所示，与上一实施例相比，本实施例中步骤105具体可以包括以下步骤：

步骤201、根据上述自动机模型文件以预设算法构造满足上述安全性规范和上述计算机逻辑公式规范的极大安全组合服务，该极大安全组合服务与服务之间的交互满足安全性规范和消息映射；

设服务集合为S，可以表示为S＝{S₁，S₂，...，S_n}，每个S_i为一个自动机，表示为S_i＝(Q_i，∑_i，δ_i，q_i0，F_i，Lab_i)，i＝1，2，...，n。∑_i为自动机C的输入与输出动作集合，上述∑_i为自动机C的输入输出动作集合的补动作，即∑_i中输入(输出)动作在∑_i中为输出(输入)动作，上述∑为组合服务动作集合，表示为∑＝∑₁U∑₂UL U∑_n。算法维护一个观察表(ST，EX，T)，其中，ST和EX为∑上的字符串，ST＝EX＝{ε}，上述ε表示一个空动作；T为(ST∪ST·∑)·EX到{true，false}的函数，T(σ)＝true，当且仅当σ∈L_safe，上述L_safe为∑上满足安全性规范和消息映射的字符串集合。

具体地，本步骤还可以进一步包括以下步骤：

判断预设观察表(ST，EX，T)是否封闭，如果封闭，则根据上述观察表构造出自动机C；

判断子集查询是否为真，即自动机C所接收的语言是否包含于L_safe，如果为真，则判断超集查询是否为真，即L_safe是否包含于自动机C所接收的语言，如果为真，则确定自动机C为极大安全组合服务C_safe，若子集查询或超级查询为假，都会产生反例，从而更新观察表，重新生成自动机C，重复以上过程；

步骤202、判断上述极大安全组合服务是否存在死锁状态，如果有，则执行步骤203，否则确定极大安全组合服务C_safe就是无死锁的极大安全组合服务，执行步骤205；

步骤203、判断是否可以消除死锁状态，如果可以，则执行步骤204，否则执行步骤207；

步骤204、消除死锁状态构造无死锁的极大安全组合服务；

步骤205、判断上述无死锁的极大安全组合服务是否通过活性验证，如果是，则执行步骤206，否则执行步骤207；

步骤206、确定上述无死锁的极大安全组合服务为极大组合服务；

步骤207、输出组合失败。

图3为本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第三实施例的流程示意图，如图3所示，与本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第二实施例相比，本实施例中步骤201中的判断子集查询的步骤具体还可以包括以下步骤：

步骤301、构造服务集合S与自动机的完全交互，上述交互的结果为并发组合C_safe‖S。

本步骤中，定义服务集合S可以与C完全交互，如果服务集合S可以同步C的所有动作，则可以采用对C的宽度优先搜索来实现。把服务集合S与C的交互记为一棵树，其中根结点为(q₁₀，...q_n0，q_c0)，一条从节点(q₁，...，q_n，q_c)到节点(q’₁，...，q’_n，q’_c)的边a表示服务集合S中的一个服务可以同步C的动作a；

步骤302、判断服务集合S与自动机C是否完全交互，如果是，则执行步骤303，否则执行步骤306。

本步骤就是判断在树的节点(q₁，...，q_n，q_c)上服务集合S中服务是否能同步C的所有动作；

步骤303、利用模型检测器对并发组合C_safe‖S进行检测；

步骤304、判断并发组合C_safe‖S是否通过检测，如果是，则执行步骤305，否则执行步骤307。

将并发组合C_safe‖S输入到模型检测器NuSMV检验安全性和消息映射转化的等价的计算树逻辑公式，若通过检测，则子集查询为真。

步骤305、输出子集查询为真；

步骤306、子集查询为假，构造子集查询反例。

若在交互树的节点(q₁，...，q_n，q_c)上，服务集合S中服务不能同步C的动作a，则得到反例为σ·a，其中σ为从树的根节点到节点(q₁，...，q_n，q_c)的路径；

步骤307、子集查询为假，模型检测器输出反例。

图4为本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第四实施例的流程示意图，如图4所示，与本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第二实施例相比，本实施例中步骤201中的判断超集查询的步骤具体还可以包括以下步骤：

步骤401、构造服务集合S与自动机C完全交互，并从自动机的状态集合Q中选择自动机的一个状态q；

步骤402、在状态q首次同步C的一个未定义的动作a构造交互树T_q，从自动机的状态集合Q中减去状态q；

步骤403、利用模型检测器对交互树T_q进行检测；

步骤404、判断交互树T_q是否未通过检测，如果是，则执行步骤405，否则执行步骤407；

步骤405、判断自动机的状态集合Q是否为空，如果为空，则执行步骤406，否则转向步骤401；

步骤406、输出超集查询为真；

步骤407、超集查询为假，模型检测器输出反例和实验。

调用模型检测器NuSMU检验交互树T_q是否满足安全性和消息映射转化的等价的计算树逻辑公式，若满足则产生反例σ·a，其中σ为交互树从树的根节点到节点q的路径。接着从反例中提取出实验，并把实验加入到EX中，接着更新上述观察表，重新判断观察表是否封闭，重复步骤201；否则判断Q是否为空，若Q为空，则超集查询为真。

图5为本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第五实施例的流程示意图，如图5所示，与本发明一种正确性可保证的自动服务组合方法的第二实施例相比，本实施例中步骤202、203中对极大安全组合服务进行死锁分析的步骤具体还可以包括以下步骤：设C_safe‖S＝(Q，∑，q₀，F，δ，Lab)

步骤501、构造与自动机C完全交互的服务集合S，上述交互的结果为并发组合C_safe‖S；

步骤502、构造并发组合C_safe‖S的死锁状态集合DL。

死锁状态集合DL中的一个状态q是C_safe‖S的死锁状态，如果它是非接收状态且C_safe‖S在状态q没有状态变迁；

步骤503、判断所构造的死锁状态集合DL是否为非空，如果是，则执行步骤504，否则执行步骤509；

步骤504、选择死锁状态集合DL中的元素q，从元素q向后进行可达性搜索，并记录所有可达状态D(q)；

步骤505、判断可达状态D(q)是否包含初始状态，如果不是，则执行步骤506，否则执行步骤508；

步骤506、从并发组合C_safe‖S中去掉可达状态D(q)中所有状态和相应变迁，并从死锁状态集合DL中去掉元素q；

步骤507、判断死锁状态DL是否为非空，如果是，则执行步骤504，否则执行步骤502；

步骤508、输出组合失败，表示服务集合S不能组合成满足安全性规范和消息映射的组合服务；

步骤509、由C_safe‖S确定无死锁的极大安全组合服务C_safe。

图6为本发明一种正确性可保证的自动服务组合系统实施例的结构示意图，如图6所示，本实施例可以包括第一获取模块、第一转化模块、第二获取模块、第二转化模块、组合模块和输出模块。其中，第一获取模块用于获取安全性规范、活性规范和消息映射；第一转化模块用于将上述消息映射转化为计算机逻辑公式规范；第二获取模块用于获取业务处理执行语言文件；第二转化模块用于将上述业务处理执行语言文件转化为自动机模型文件；组合模块用于根据上述自动机模型文件以预设算法构造满足上述安全性规范、上述活性规范和上述消息映射转换的计算机逻辑公式规范的极大组合服务；输出模块用于输出上述极大组合服务。

本实施例的组合模块根据第一获取模块所获取的组合服务规范所满足的正确性性质，以及根据第二转化模块所转化的第二获取模块所获取的服务集合和第一转化模块转化的第一获取模块所获取的组合需求构造生成一个满足组合需求的极大组合服务，从而使得组合模块可以从已有的服务中构造生成满足正确性性质的极大组合服务，降低了组合服务开发的时间与消耗，提高了开发效率和组合服务的正确性。

进一步地，本实施例还可以包括第三转化模块，用于将上述输出模块所输出的上述极大组合服务转化为对应的业务处理执行语言文件。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种正确性可保证的自动服务组合方法，其特征在于包括：

获取安全性规范、活性规范和消息映射；

将所述消息映射转化为计算机逻辑公式规范；

获取业务处理执行语言文件；

将所述业务处理执行语言文件转化为自动机模型文件；

根据所述自动机模型文件以预设算法构造满足所述安全性规范、所述活性规范和所述消息映射所转换的计算机逻辑公式规范的极大组合服务；

输出所述极大组合服务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述根据所述自动机模型文件以预设算法构造的满足所述安全性规范、所述活性规范和所述消息映射所转换的计算机逻辑公式规范的极大组合服务具体包括：

根据所述自动机模型文件以预设算法构造满足所述安全性规范和所述消息映射转换的计算机逻辑公式规范的极大安全组合服务；

判断所述极大安全组合服务是否存在死锁状态，如果存在，则判断是否可以消除死锁状态，如果可以，则消除死锁状态构造无死锁的极大安全组合服务；

对所述无死锁的极大安全组合服务进行活性验证，以供通过所述活性验证后确定所述无死锁的极大安全组合服务为极大组合服务。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述根据所述自动机模型文件以预设算法构造满足所述安全性规范和所述消息映射所转换的计算机逻辑公式规范的极大安全组合服务具体包括：

判断预设观察表(ST，EX，T)是否封闭，如果封闭，则根据所述观察表构造出自动机C，所述S为服务集合，表示为S＝{S₁，S₂，...，S_n}；所述S_i为一个自动机，表示为S_i＝(Q_i，∑_i，δ_i，q_i0，F_i，Lab_i)，i＝1，2，...，n；所述∑_i为自动机C的输入与输出动作集合，∑_i为自动机C的输入与输出动作集合的补动作，∑为组合服务动作集合，表示为∑＝∑₁∪∑₂∪...∪∑_n；所述ST和所述EX为∑上的字符串，ST＝EX＝{ε}，所述ε表示一个空动作；所述T为(ST∪ST·∑)·EX到{true，false}的函数，T(σ)＝true，当且仅当σ∈L_safe，所述L_safe为∑上满足安全性规范和消息映射的字符串集合；

判断子集查询是否为真，如果为真，则判断超集查询是否为真，如果为真，则确定自动机C为极大安全组合服务C_safe。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述判断子集查询具体包括：

构造服务集合与自动机的完全交互，所述交互的结果为并发组合；

判断是否完全交互，如果是，则利用模型检测器对所述并发组合进行检测；

通过所述检测，则判断子集查询为真。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述判断超集查询具体包括：

构造服务集合与自动机的完全交互，并从自动机的状态集合中选择一个状态和所述自动机的一个未定义动作，以供所述服务集合与所述自动机同步；

根据所述状态和所述未定义动作构造交互树，从所述自动机的状态集合中减去所述状态；

利用模型检测器对所述交互树进行检测；

未通过所述检测，则判断所述自动机的状态集合是否为空，如果为空，则判断超集查询为真。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述判断所述极大安全组合服务是否存在死锁状态，如果存在，则判断是否可以消除死锁状态，如果可以，则消除死锁状态构造无死锁的极大安全组合服务具体包括：

构造与自动机完全交互的服务集合，所述交互的结果为并发组合；

构造所述并发组合的死锁状态集合；

判断所构造的死锁状态集合是否为非空，如果是，则选择所述死锁状态集合中的元素，从所述元素向后可达性搜索，并记录所有可达状态；

判断所述可达状态是否包含初始状态，如果不是，则从所述并发组合中去掉所述可达状态中所有状态和相应变迁，并从所述死锁状态集合中去掉所述元素。

7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的方法，其特征在于所述方法还包括：将所输出的所述组合服务转化为对应的业务处理执行语言文件。

8.一种正确性可保证的自动服务组合系统，其特征在于包括：

第一获取模块，用于获取安全性规范、活性规范和消息映射；

第一转化模块，用于将所述消息映射转化为计算机逻辑公式规范；

第二获取模块，用于获取业务处理执行语言文件；

第二转化模块，用于将所述业务处理执行语言文件转化为自动机模型文件；

组合模块，用于根据所述自动机模型文件以预设算法构造满足所述安全性规范、所述活性规范和所述消息映射转换的计算机逻辑公式规范的极大组合服务；

输出模块，用于输出所述极大组合服务。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于所述系统还包括：第三转化模块，用于将所述输出模块所输出的所述极大组合服务转化为对应的业务处理执行语言文件。

Images