CN102013055A - 一种服务编排流程的验证方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种服务编排流程的验证方法，包括：对经过服务编排的BPEL业务流程进行Petri网建模，将所述业务流程转换为PNML文件；解析所述PNML文件并对所述经过解析的PNML文件进行逻辑验证；将所述经过逻辑验证的PNML文件进行仿真测试；当测试通过时，将所述PNML文件转换为BPEL业务流程。本申请实施例提供的服务编排BPEL流程的验证方法及系统，在服务编排流程正式投入运行前对服务编排流程进行仿真运行，实现对服务编排流程的验证过程。

Description

一种服务编排流程的验证方法及系统

技术领域

本申请涉及工作流中间件技术架构领域，特别是涉及一种服务编排流程的验证方法及系统。

背景技术

目前IT企业的现状为，不同种类的操作系统、应用软件、系统软件和应用基础结构(application infrastructure)相互交织。随着互联网技术的发展，Web服务之间的共享和协作也日益频繁，但互联网异构应用给Web服务的集成带来了很大困难。

在SOA(Service-Oriented Architecture)思想下，Web服务编排成为解决该问题的主流选择，它通过把已有的Web服务重新编排形成新的Web服务，使得已存在的Web服务有了新的增值空间。

然而Web服务编排离不开的发展离不开业务流程，业务流程通过将不同的业务需求或者功能需求联系起来形成一个统一的功能体，从而实现Web服务编排。WS-BPEL(Web Service-Business Process Execution Language，简称BPEL)规范就是为业务流程的建模过程而提出的。BPEL语言吸收和借鉴了Petri网和Pi演算的优点是一种很有优势的高级、抽象、可执行的Web服务编排建模语言，以业务流程的形式描述了Web服务的编排。

发明人经过对现有Web服务编排建模过程的研究发现，目前Web服务编排建模过程并不完善，其编排过程复杂且易出错。如果服务流程编排在投入运行后被发现有错，则修复错误的代价很高，且降低了业务集成的效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种服务编排BPEL流程的验证方法及系统，服务编排流程正式投入运行前对服务编排流程进行仿真运行，实现对服务编排流程的验证过程。

技术方案如下：

一种服务编排流程的验证方法，包括：

对经过服务编排的BPEL业务流程进行Petri网建模，将所述业务流程转换为PNML(The Petri Net Markup Language)文件；

解析所述PNML文件并对所述经过解析的PNML文件进行逻辑验证；

将所述经过逻辑验证的PNML文件进行仿真测试；当测试通过时，将所述PNML文件转换为BPEL业务流程。

上述的方法，优选的，将所述业务流程转换为PNML文件的过程具体为：

对所述BPEL业务流程进行解构；

将所述经过解构的业务流程依据相应模板转译为PNML子文件；

依据所述BPEL业务流程中的流程设计将所述PNML子文件组合成PNML文件。

上述的方法，优选的，所述BPEL业务流程的解构过程具体为：

依据所述BPEL业务流程中的流程结构，解构得出所述BPEL业务流程中的关键活动；

将所述关键活动拆分至所述Petri建模过程中以变迁结构为单位的文件中。

上述的方法，优选的，对经过解析的PNML文件进行的逻辑验证包括：

安全性验证、可达性验证和死锁验证。

上述的方法，优选的，还包括：当测试未通过时，确定异常原因，对与所述异常PNML文件相对应的BPEL流程进行修正。

一种服务编排流程的验证系统，包括：

建模单元、第一转换单元、解析验证单元、仿真单元和第二转换单元；

其中：

所述建模单元用于对经过服务编排的BPEL业务流程进行Petri网建模；

所述第一转换单元用于依据所述Petri模型将所述BPEL业务流程转换为PNML文件；

所述解析验证单元用于对所述第一转换单元转换的PNML文件进行解析并对所述经过解析的PNML文件进行逻辑验证；

所述仿真单元用于对经过所述解析验证单元验证的PNML文件进行仿真测试；

所述第二转换单元用于当所述仿真单元对所述PNML文件进行仿真测试通过时，将所述PNML文件转换为BPEL业务流程。

上述的系统，优选的，所述第一转换单元包括：解构单元、转译单元和组合单元；

其中：所述解构单元用于对所述BPEL业务流程进行解构；

所述转译单元用于将经过所述解构单元结构的业务流程依据相应模板转译为PNML子文件；

所述组合单元用于将所述转译单元转译的PNML子文件组合成PNML文件。

上述的系统，优选的，还包括：修正单元；

所述修正单元用于所述仿真单元对所述PNML文件进行仿真测试未通过时，确定异常原因，对与所述异常PNML文件相对应的BPEL流程进行修正。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例提供的服务编排流程的验证方法及系统，通过Petri网对BPEL业务流程建模，借助Petri模型分析BPEL流程描述的业务流程性质；将BPEL业务流程转换为PNML文件，对PNML文件进行逻辑验证后在仿真环境下依据BPEL的服务流程编排的运行过程进行仿真测试；实现了在服务流程编排正式投入运行前对服务流程编排的验证，能够有效的对BPEL服务流程编排进行校验，及时发现BPEL服务流程编排中存在的异常问题，保证了BPEL服务流程编排在正式投入运行后整个业务流程的顺利进行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的服务编排流程的验证方法流程图；

图2为本申请实施例提供的业务流程转换为PNML文件的过程流程图；

图3为本申请实施例提供的BPEL业务流程的解构过程流程图；

图4为本申请实施例提供的服务编排流程的验证方法的一详细流程图；

图5为本申请实施例提供的服务编排流程的验证系统的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的服务编排流程的验证系统的一详细结构示意图；

图7为本申请实施例提供的服务编排流程的验证系统的另一详细结构示意图；

图8为本申请实施例提供的服务编排流程的仿真架构图；

图9为本申请实施例提供的BPEL基本活动的PNBP模型；

图10为本申请实施例提供的顺序结构的PNBP模型；

图11为本申请实施例提供的并发结构PNBP模型；

图12为本申请实施例提供的选择结构PNBP模型；

图13为本申请实施例提供的循环结构PNBP模型。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

首先为了更加清楚的介绍本申请，以下对Petri网及其相关定义进行介绍：

Petri网是对离散并行系统的数学表示，适合于描述异步的、并发的计算机系统模型。Petri网既有严格的数学表述方式，也有直观的图形表达方式，既有丰富的系统描述手段和系统行为分析技术，又为计算机科学提供坚实的概念基础。由于Petri网能够表达并发的事件，被认为是自动化理论的一种。研究领域趋向认为Petri网是所有流程定义语言之母。

Petri网即可以描述系统结构，也可以用来模拟系统的执行。描述系统结构的部分称为网，反映系统状态的部分称为标识。本发明采用Petri网对BPEL流程建模然后进行仿真，下面是Petri网的几个核心定义。

定义1：网是一个三元组N＝(S，T；F)，它满足以下四个条件：

a.S∩T＝Φ.(1)

b.S∪T≠Φ.(2)

c.

其中×为笛卡尔乘积.(3)

d.dom(F)∪cod(F)＝S∪T    (4)

其中

$\mathrm{dom}\left(F\right)=\left\{x\right|\∃y:(x,y)\∈F\}---\left(5\right)$

$\mathrm{cod}\left(F\right)=\left\{y\right|\∃x:(x,y)\∈F\}---\left(6\right)$

S和T分别称为网N的库所(place)集和变迁(transition)集，F为流关系(flow relation)。在网的图形化表示中，库所用小圆圈○表示，变迁用小矩形□表示。对x，y∈S∪T，若(x，y)∈F，则从x到y画一条有向边。(1)式表示库所和变迁是不相交的两个有限集合。(3)式指出有向边只存在于库所元素和变迁元素之间，并且任意两个库所元素之间或者任意两个变迁元素之间不存在有向边连接。(4)指出网N中不存在孤立的点。

定义2：对于网N＝(S，T；F)，x∈S∪T，记

^*x＝{y∈S∪T|(y，x)∈F}(7)

x^*＝{y∈S∪T|(x，y)∈F}(8)

称^*x为x的前集，x^*为x的后集。

定义3：对于网N＝(S，T；F)，映射

M：S→{0，1，2，…}(9)

称为网N的一个标识(marking)。四元组(S，T；F，M)称为一个标识网(marked net)。

在图中，标识的表示实在库所的圆圈内加小黑点。加上k个小黑点，表示有k个标识。

定义4：标识网∑＝(S，T；F，M)，它满足变迁法则：

1)对于变迁t∈T，如果

$\∀s\∈S:s{\∈}^{*}t\→M\left(s\right)\≥1---\left(10\right)$

则变迁t在标识M有发生权，记为M[t＞1。

2)若M[t＞1，则在标识M下，变迁t可以发生，从标识M发生变迁t得到一个新的标识M′(记为M[t＞M′)，对s∈

对于一个标识网，网系统初始标识描述了被模拟系统的初始状态，记为M₀。在初始标识M₀下，可能有若干个变迁有发生权，其中一个变迁发生就得到一个新的标识M₁。在M₁下又可能有若干个变迁有发生权，其中一个发生，又得到一个新的标识M₂，依次类推，变迁的接连发生和标识的不断变化，就是网系统的运行。本发明对BPEL流程的仿真就是基于这个理论实现的。

Petri网主要用于分析并发、随机、异步的系统性能。根据是否与初始化状态有关，可以将Petri网的特性分为行为特性和结构特性。这些性质同的Petri网所模拟的实际系统某些方面的性能有密切联系。以下是Petri网三种动态性质。

性质一可达性

可达性是Petri网的一个重要行为特性。

定义5：设Petri网PN＝(S，T；F，M)，如果存在一个M₀到M的发生序列σ＝M₀t₁M₁t₂M₂...M，则称M是从M₀可达的。从M₀一切可达的集合记为R(M₀)，即从M₀按照触发规则可能出现的所有状态标识的集合。

性质二有界性

“任何库所的标识都是有界的”，确保了系统最终会达到某一个或多个固定行为。

定义6：设Petri网PN＝(S，T；F，M₀)，s∈S，若存在正整数B，使得

M(s)≤B，则称库所s是有界的，并称满足此条件的正整数B为库所s的界，记为B(s)。当B(s)＝1时，称库所s是安全的。

如果每个s∈S都是有界的，则称PN为有界Petri网。当B(PN)＝1时，称PN为安全的。

性质三活性

“从任何可达标识出发，每个变迁至少发生一次”，意味着系统绝对不会失去其能力。

准活性：“每个变迁至少发生一次”，表达一种语法上的正确设计，意味着任何活动或者事件在网的行为中至少出现一次。

定义7：Petri网PN＝(S，T；F，M)是活的，当且仅当对于每个可达状态M′和每个变迁t存在一个从M′可达的状态M″，能够实施t。

Petri网的活性反映了系统运行过程中变迁(或变迁序列)的发生情况。活性概念的提出源于对实际系统运行中是否会出现死锁探求的需求。

以上为对Petri网一些性质的介绍，本申请实施例提供的服务编排流程的验证方法的具体实施过程如下：

本申请实施例提供的服务编排流程的验证方法流程图如图1所示，包括：

步骤S101：对经过服务编排的BPEL业务流程进行Petri网建模，将所述业务流程转换为PNML文件；

步骤S102：解析所述PNML文件并对所述经过解析的PNML文件进行逻辑验证；

步骤S103：将所述经过逻辑验证的PNML文件进行仿真测试；当测试通过时，将所述PNML文件转换为BPEL业务流程。

需要对以上的建模过程进行说明的是：

对经过服务编排的BPEL业务流程进行Petri网建模的过程，所建模型以Petri网建模方法基础，是Petri网模型的简化；以下为本申请实施例提供的建模实例：

本申请实施例针对BPEL流程的Petri-net建立PNBP模型；PNBP模型运用Petri网的库所、变迁、弧和托肯等基本组成元素，结合BPEL流程的顺序活动、并发活动、选择活动和循环活动，定义了四种BPEL流程建模方法；由于BPEL流程中的其它活动均可由以上四种活动组合或演变，所以PNBP模型中的四种建模方法可以将所有BPEL流程转化为PNBP模型。

以下为PNBP模型的具体定义：

PNBP是一个四元组，BN满足以下条件：

P：代表有限的库所集合；

T：代表有限的变迁集合；

代表弧的集合，用来表示P和T的关系；

L：T→N∪{φ}，N表示活动，φ表示流程上的Operation，表达式T→N∪{φ}表示有限的功能集。

遵循Petri网的图形化表示方法，用小圆图表示库所，矩形表示变迁，小黑点表

示托肯，获得托肯的库所表示该活动执行条件已经满足。BPEL流程的基本活动都可以分解成三部分，前置条件、具体操作和后置条件，条件用库所表示，具体操作用变迁表示，这样每个BPEL流程的基本活动都可以用PNBP建模成如图9所示模型。

下面对PNBP模型的四种基本结构活动模型进行介绍：

顺序结构：

顺序结构标识多个活动按照顺序执行，如下BPEL流程例述

<Sequence>

      <invoke partner＝“A”/>

      <invoke partner＝“B”/>

<Sequence>

根据PNBP模型的定义，以上顺序结构的建模模型如图10所示。

并发结构：

并发结构表示在flow中有多个活动并发执行，由于这些活动在flow中并发执行，所以它们拥有相同的执行前置条件，建模时体现为有相同的库所；flow后的活动要等flow中所有并发执行活动的后置条件全都满足才会执行。并发结构的BPEL描述举例如下：

<Sequence>

      <invoke partner＝“A”/>

         <flow>

            <invoke partner＝“B”/>

            <invoke partner＝“C”/>

         <flow>

      <invoke partner＝“D”/>

<Sequence>

以上并发结构的建模模型如图11所示。

选择结构：

选择结构即下一步要执行的活动有多个分支活动可以选择，但有且只有一个分支被选择执行。与并行结构不同，分支活动的前置条件各不相同。选择结构的BPEL举例描述如下：

<Sequence>

      <invoke partner＝“A”/>

         <switch>

           <case  condition＝“C 1”/><invoke partner＝“B”/></case>

           <case  condition＝“C2”/><invoke partner＝“C”/></case>

         </switch>

      <invoke partner＝“D”/>

<Sequence>

以上选择结构的建模模型如图12所示。

循环结构：

循环结构标识某个活动被多次重复执行。循环结构的BPEL举例描述如下：

<Sequence>

      <while  condition＝“C”>

           <invoke partner＝“A”/>

      </while>

<Sequence>

以上循环结构的建模模型如图13所示。

在以上四种结构的建模基础上，可将BPEL业务流程转换为PNML文件，其转换流程图如图2所示，包括：

步骤S201：对所述BPEL业务流程进行解构；

步骤S202：将所述经过解构的业务流程依据相应模板转译为PNML子文件；

转译过程中根据相应的XSLT模板，将业务流程转译成相应结构的PNML子文件。例如顺序结构就根据顺序结构的XSLT模板转换成顺序结构的PNML子文件。

步骤S203：依据所述BPEL业务流程中的流程设计将所述PNML子文件组合成PNML文件；

得到每个PNML子文件后，根据原始的BPEL文件所描述的流程设计，通过XSLT模块中各个组件的运作，把BPEL流程完整的转换为PNML文件。

需要对以上步骤进行说明的是：

所述BPEL业务流程的结构过程具体如图3所示，包括：

步骤S301：依据所述BPEL业务流程中的流程结构，解构得出所述BPEL业务流程中的关键活动；

在解构过程中，按照BPEL文件中的流程结构，把关键结构解构出来，其它非活动描述部分如流程定义变量部分、伙伴链接、故障处理、消息交换等剥离出来。

步骤S302：将所述关键活动拆分至所述Petri建模过程中以变迁结构为单位的文件中；

把流程结构按照BPEL语言标签中Sequence、switch、while、flow等把BPEL活动归入不同的流程结构中；

根据以上BPEL的Petri网建模过程，把BPEL语言标签对应的活动按顺序结构、并行结构、选择结构、循环结构拆分到以PNBP的变迁结构为单位的文件中。

为了更清楚的对本申请实施例提供的服务编排流程的验证方法进行描述，本申请实施例提供了服务流程的验证方法的一详细流程图如图4所示，包括：步骤S401：将所述经过逻辑验证的PNML文件进行仿真测试；

步骤S402：判断测试是否通过；若通过，执行步骤S403；否则，执行步骤S404；

步骤S403：将所述PNML文件转换为BPEL业务流程；

步骤S404：确定异常原因，对所述异常PNML文件所对应的BPEL流程进行修正。

对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

针对以上方法实施例，本申请实施例还提供了一种服务编排流程的验证系统，其结构示意图如图5所示，包括：

建模单元501、第一转换单元502、解析验证单元503、仿真单元504和第二转换单元505；

其中：

建模单元501用于对经过服务编排的BPEL业务流程进行Petri网建模；

第一转换单元502用于依据所述Petri模型将所述BPEL业务流程转换为PNML文件；

解析验证单元503用于对所述第一转换单元502转换的PNML文件进行解析并对所述经过解析的PNML文件进行逻辑验证；

仿真单元504用于对经过所述解析验证单元503验证的PNML文件进行仿真测试；

第二转换单元505用于当所述仿真单元504对所述PNML文件进行仿真测试通过时，将所述PNML文件转换为BPEL业务流程。

本申请实施例提供的服务编排流程的验证系统的一详细结构示意图如图6所示，系统中的第一转换单元502包括：解构单元506、转译单元507和组合单元508；

其中：解构单元506用于对所述BPEL业务流程进行解构；

转译单元507用于将经过所述解构单元506结构的业务流程依据相应模板转译为PNML子文件；

组合单元508用于将所述转译单元507转译的PNML子文件组合成PNML文件。

本申请实施例提供的服务编排流程的验证系统中，还包括：修正单元509；

修正单元509用于所述仿真单元504对所述PNML文件进行仿真测试未通过时，确定异常原因，对与所述异常PNML文件相对应的BPEL流程进行修正。

结合以上方法实施例与系统实施例，本申请实施例提供的服务编排流程的仿真架构图如图9所示；

BPEL文件的仿真调试过程中，主要经过将BPEL转换为PNML组合、逻辑验证、PNML仿真模块和PNML文件转换为BPEL组合几个重要过程；

其中逻辑验证过程中包括：对PNML文件解析后，对经过解析的PNML文件的安全性验证、可达性验证和死锁验证；需要注意的是，以上验证过程是按顺序执行的。

通过以上介绍，本发明的主要优势体现在以下方面：

简化了BPEL流程Petri网建模的过程，使得BPEL流程的Petri网建模更快更高效敏捷；

为BPEL流程的仿真提供了高效轻量的路线；

为BPEL流程的仿真提供了贯穿整个BPEL流程生命周期的高效友好的BPEL图形设计工具。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种服务编排流程的验证方法，其特征在于，包括：

对经过服务编排的BPEL业务流程进行Petri网建模，将所述业务流程转换为PNML(The Petri Net Markup Language)文件；

解析所述PNML文件并对所述经过解析的PNML文件进行逻辑验证；

将所述经过逻辑验证的PNML文件进行仿真测试；当测试通过时，将所述PNML文件转换为BPEL业务流程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述业务流程转换为PNML文件的过程具体为：

对所述BPEL业务流程进行解构；

将所述经过解构的业务流程依据相应模板转译为PNML子文件；

依据所述BPEL业务流程中的流程设计将所述PNML子文件组合成PNML文件。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述BPEL业务流程的解构过程具体为：

依据所述BPEL业务流程中的流程结构，解构得出所述BPEL业务流程中的关键活动；

将所述关键活动拆分至所述Petri建模过程中以变迁结构为单位的文件中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对经过解析的PNML文件进行的逻辑验证包括：

安全性验证、可达性验证和死锁验证。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当测试未通过时，确定异常原因，对与所述异常PNML文件相对应的BPEL流程进行修正。

6.一种服务编排流程的验证系统，其特征在于，包括：

建模单元、第一转换单元、解析验证单元、仿真单元和第二转换单元；

其中：

所述建模单元用于对经过服务编排的BPEL业务流程进行Petri网建模；

所述第一转换单元用于依据所述Petri模型将所述BPEL业务流程转换为PNML文件；

所述解析验证单元用于对所述第一转换单元转换的PNML文件进行解析并对所述经过解析的PNML文件进行逻辑验证；

所述仿真单元用于对经过所述解析验证单元验证的PNML文件进行仿真测试；

所述第二转换单元用于当所述仿真单元对所述PNML文件进行仿真测试通过时，将所述PNML文件转换为BPEL业务流程。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一转换单元包括：解构单元、转译单元和组合单元；

其中：所述解构单元用于对所述BPEL业务流程进行解构；

所述转译单元用于将经过所述解构单元结构的业务流程依据相应模板转译为PNML子文件；

所述组合单元用于将所述转译单元转译的PNML子文件组合成PNML文件。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：修正单元；

所述修正单元用于所述仿真单元对所述PNML文件进行仿真测试未通过时，确定异常原因，对与所述异常PNML文件相对应的BPEL流程进行修正。

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