CN108052446A

CN108052446A - 一种Web服务组合的建模与概率验证方法及装置

Info

Publication number: CN108052446A
Application number: CN201711307692.4A
Authority: CN
Inventors: 沈兴勤; 张广泉; 刘正浩
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2018-05-18
Anticipated expiration: 2037-12-11
Also published as: CN108052446B

Abstract

本发明公开了一种Web服务组合的建模及概率验证方法，包括：根据获取到的BPEL源码建立对应的WSC‑XTS模型；将所述WSC‑XTS模型转化为对应的CTMC模型；将所述CTMC模型及预设的属性规约输入到概率模型检测器中对所述WSC‑XTS模型进行验证；获得验证结果。本发明基于BPEL源码建立的WSC‑XTS模型中的相关内容均可以直接从BPEL源码中直接获取，因此整个建模及验证过程更加简单。

Description

一种Web服务组合的建模与概率验证方法及装置

技术领域

本发明涉及Web服务组合技术领域，更具体地说，涉及一种Web服务组合的建模与概率验证方法，还涉及一种Web服务组合的建模与概率验证装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

Web服务是基于XML(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)和HTTPS(Hyper Text Transfer Protocolover Secure Socket Layer，超文本传输安全协议)的一种服务，其通信协议主要基于SOAP服务(Simple Object Access Protoco，简单对象访问协议)，通过WSDL(Web Services Description Language，网络服务描述语言)来描述Web服务及说明如何与Web服务通信，通过UDDI来发现和获得服务的元数据。近年来，Web服务技术迅速发展，为互联网应用提供了一种共享数据的有效手段。Web服务的高效执行方式、与其他成熟技术的有机结合以及Web服务的组合是解决现实应用问题的重要技术。其中，Web服务组合是指当单个Web服务无法满足用户需求时，将若干Web服务进行有机合成，以形成大粒度的具有内部流程逻辑的组合服务的过程。由于在复杂和动态的网络环境中，很难保证Web服务组合过程的正确性，因此对Web服务组合相关属性的验证极为重要。

通常采用模型检测技术来对Web服务组合进行相关属性的验证。模型检测技术是一种比较常用的形式化验证方法，通过遍历系统的状态空间来验证模型是否满足特定的属性规约，整个过程通常需要三个步骤：建模、规约及验证，其中建模是指建立系统的形式化模型，规约是指该系统必须满足的需求，验证是指通过某种验证算法来判断建立的模型是否满足规约。现有的模型检测方法的建模过程较为复杂，且缺少对Web服务组合过程中与概率相关的属性的验证，因此如何提供一种简单的Web服务组合的建模与概率验证方案，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种Web服务组合的建模与概率验证方法，能够简单地完成建模与概率验证，本发明的另一目的是提供一种包括上述方法的Web服务组合的建模与概率验证装置、设备及计算机可读存储介质，也能简单地完成建模与概率验证。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种Web服务组合的建模与概率验证方法，包括：

根据获取到的BPEL源码建立对应的WSC-XTS模型；

将所述WSC-XTS模型转化为对应的CTMC模型；

将所述CTMC模型及预设的属性规约输入到概率模型检测器中对所述WSC-XTS模型进行验证；

获得验证结果；

其中，所述建立WSC-XTS模型具体为：

创建第一多元组，所述第一多元组中至少包括预先定义的若干个基本活动的集合、每两个相关的所述基本活动之间的迁移关系的集合、每两个相关的所述基本活动之间的迁移条件中变量的集合；

其中预先定义每个所述基本活动包括：定义第二多元组，所述第二多元组至少包括所述基本活动在所述BPEL源码中对应的类型、WSDL接口类型、每个所述基本活动输入输出的变量的集合、与每个所述基本活动相关的基本活动的集合、速率。

优选的，创建所述第一多元组中每两个相关的所述基本活动之间的迁移关系的集合，包括：

按照预设的迁移格式创建所述若干个基本活动的集合中每两个相关的基本活动间的迁移关系，并将所述迁移关系组成所述迁移关系的集合；

其中，所述迁移格式为：BA_n-1×a_n×BA_n，BA_n-1为迁移前的基本活动，BA_n为迁移后的基本活动，a_n为由BA_n-1迁移为BA_n的条件；

将所述WSC-XTS模型转化为所述CTMC模型，包括：

按照预设的验证格式创建所述若干个基本活动的集合中每两个相关的基本活动的验证关系，并将所述验证关系组合成验证集合；

其中，所述验证格式为：S_n-1×r_n×S_n，S_n-1为相应的基本活动BA_n-1在所述CTMC模型中的状态，S_n为相应的基本活动BA_n在所述CTMC模型中的状态，r_n为基本活动BA_n的速率。

优选的，还包括：

在获得验证结果后，发出验证完成的提示。

一种Web服务组合的建模与概率验证系统，包括：

建模装置，用于：根据获取到的BPEL源码建立对应的WSC-XTS模型；

转换装置，用于：将所述WSC-XTS模型转化为对应的CTMC模型；

验证装置，用于：将所述CTMC模型及预设的属性规约输入到概率模型检测器中对所述WSC-XTS模型进行验证；

获取装置，用于：获得验证结果；

其中，所述建模装置建立对应的所述WSC-XTS模型具体包括：

其中预先定义每个所述基本活动包括：定义第二多元组，所述第二多元组至少包括：所述基本活动在所述BPEL源码中对应的类型、WSDL接口类型、每个所述基本活动输入输出的变量的集合、与每个所述基本活动相关的基本活动的集合、速率。

优选的，所述建模装置包括：

创建单元，用于：按照预设的迁移格式创建所述若干个基本活动的集合中每两个相关的基本活动间的迁移关系，并将所述迁移关系组成所述迁移关系的集合；

其中，所述迁移格式为BA_n-1×a_n×BA_n，BA_n-1为迁移前的基本活动，BA_n为迁移后的基本活动，a_n为由BA_n-1迁移为BA_n的条件；

所述转换装置包括：

转换单元，用于：按照预设的验证格式创建所述若干个基本活动的集合中每两个相关的基本活动的验证关系，并将所述验证关系组合成验证集合；

其中，所述验证格式为S_n-1×r_n×S_n，S_n-1为相应的基本活动BA_n-1在所述CTMC模型中的状态，Sn为相应的基本活动BA_n在所述CTMC模型中的状态，r_n为基本活动BA_n的速率。

优选的，还包括：

提示装置，用于：在所述获取装置获得验证结果后，发出验证完成的提示。

一种WEB服务组合的建模与概率验证设备，包括：

存储器，用于：存储计算机程序；

处理器，用于：执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的WEB服务组合的建模与概率验证方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的WEB服务组合的建模与概率验证方法的步骤。

本发明提供的一种Web服务组合的建模与概率验证方法，包括：根据获取到的BPEL源码建立对应的WSC-XTS模型；将所述WSC-XTS模型转化为对应的CTMC模型；将所述CTMC模型及预设的属性规约输入到概率模型检测器中对所述WSC-XTS模型进行验证；获得验证结果；其中，所述建立WSC-XTS模型具体为：创建第一多元组，所述第一多元组中至少包括预先定义的若干个基本活动的集合、每两个相关的所述基本活动之间的迁移关系的集合、每两个相关的所述基本活动之间的迁移条件中变量的集合；其中预先定义每个所述基本活动包括：定义第二多元组，所述第二多元组至少包括所述基本活动在所述BPEL源码中对应的类型、WSDL接口类型、每个所述基本活动输入输出的变量的集合、与每个所述基本活动相关的基本活动的集合、速率。本发明基于BPEL源码建立的WSC-XTS模型中的相关内容均可以直接从BPEL源码中直接获取，因此整个建模及验证过程更加简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种WEB服务组合的建模与概率验证方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种Web服务组合中sequence活动中各基本活动的迁移关系图；

图3为本发明实施例提供的一种Web服务组合中if活动中各基本活动的迁移关系图；

图4为本发明实施例提供的一种Web服务组合中repeatUntil活动中各基本活动的迁移关系图；

图5为本发明实施例提供的一种Web服务组合中while活动中各基本活动的迁移关系图；

图6为本发明实施例提供的一种Web服务组合中并发活动中各基本活动的迁移关系图；

图7为本发明实施例提供的一种Web服务组合的建模与概率验证装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种WEB服务组合的建模与概率验证方法的流程图，可以包括：

步骤S11：根据获取到的BPEL源码建立对应的WSC-XTS模型。

其中，建立WSC-XTS模型具体为：

创建第一多元组，第一多元组中至少包括预先定义的若干个基本活动的集合、每两个相关的基本活动之间的迁移关系的集合、每两个相关的基本活动之间的迁移条件中变量的集合。

其中预先定义每个基本活动包括：定义第二多元组，第二多元组至少包括基本活动在BPEL源码中对应的类型、WSDL接口类型、每个所述基本活动输入输出的变量的集合、与每个基本活动相关的基本活动的集合、速率。

BPEL(Business Process Execution Language，业务流程执行语言)是一种基于XML的，用来描写业务流程的编程语言，被描写的业务流程的每个单一步骤由Web服务来实现。BPEL的目标是要实现业务流程定义格式的标准化，使得不同用户之间可以通过Web服务进行交互。在实际进行建模及验证的过程中，创建的第一多元组与第二多元组中的元素的数量可以根据实际情况进行确定，下面以第一多元组为一个三元组、第二多元组为一个五元组进行举例说明。首先定义一个五元组BA＝(TYPE，PL，OP，VA，r)，其中：TYPE表示该进本活动BA的基本活动类型，可以通过遍历BPEL源码找到该基本活动BA的基本活动类型对应的标签，基本活动类型对应的标签可以包括：<assign>、<invoke>、<receive>、<reply>、<throw>、<wait>、<empty>、<exit>等，基本活动的类型的数量可以根据实际情况来进行设置；PL表示与该基本活动BA相关的基本活动，在BPEL源码中对应的标签为<partnerLink>；OP表示该基本活动所需要调用的WSDL端口的类型，在BPEL源码中对应的标签为<operation>；VA表示该基本活动输入输出的变量，在BPEL源码中对应的标签为<variable>；r表示该基本活动BA的速率，用该基本活动BA执行一次所需要的的平均时间的倒数来表征，其值大小可以根据包含该基本活动BA的服务在以往的调用历史中的运行数据计算得到。

步骤S12：将WSC-XTS模型转化为对应的CTMC模型。

接下来建立本发明实施例中的WSC-XTS模型，其中会使用到上面定义的基本活动BA。建立WSC-XTS模型具体可以为：建立一个三元组B＝(V，BAs，T)，其中：BAs为上面定义的若干个基本活动BA的集合；V为每两个相关的基本活动BA之间的迁移条件中的变量的集合；T为每两个相关的基本活动BA之间的迁移关系所构成的集合。

步骤S13：将CTMC模型及预设的属性规约输入到概率模型检测器中对WSC-XTS模型进行验证。

WSC-XTS模型建立好之后便可以进行验证，验证时将建立好的WSC-XTS模型转化为对应的CTMC模型，并且设置相应属性规约，属性规约的具体内容可以根据实际情况进行设置，即根据需要验证的不同属性来设置不同的属性规约，然后将CTMC模型及设置好的属性规约输入到概率模型检测器PRISM中进行验证，最终得到验证结果。需要说明的是，概率模型检测器PRISM中使用的属性规约语言是连续随机逻辑CSL，也就是说使用CSL来表达相应的属性规约，然后再输入到PRISM中即可。

步骤S14：获得验证结果。

根据验证结果可以知道验证的Web服务组合是否满足属性规约。

本发明基于BPEL源码建立的WSC-XTS模型中的相关内容均可以直接从BPEL源码中直接获取，因此整个建模及验证过程更加简单。

本发明实施例提供的一种WEB服务组合的建模与概率验证方法，创建第一多元组中每两个相关的基本活动之间的迁移关系的集合，包括：

按照预设的迁移格式创建若干个基本活动的集合中每两个相关的基本活动间的迁移关系，并将迁移关系组成迁移关系的集合；

其中，迁移格式为：BA_n-1×a_n×BA_n，BA_n-1为迁移前的基本活动，BA_n为迁移后的基本活动，a_n为由BA_n-1迁移为BA_n的条件；

将WSC-XTS模型转化为CTMC模型，包括：

按照预设的验证格式创建若干个基本活动的集合中每两个相关的基本活动的验证关系，并将验证关系组合成验证集合；

其中，验证格式为：S_n-1×r_n×S_n，S_n-1为相应的基本活动BA_n-1在CTMC模型中的状态，S_n为相应的基本活动BA_n在CTMC模型中的状态，r_n为基本活动BA_n的速率。

若干个相互之间存在相关关系的基本活动BA，通过不同的迁移关系，可以形成不同的结构化活动。假设有n个(第0个到第n-1个)基本活动BA，用BA_n-1表示第n-1个基本活动。

若这n个基本活动顺序连接，基本活动从BA₀转化为BA₁，BA₁转化为BA₂，……，BA_n-2转化为BA_n-1，形成的结构化活动被称为<sequence>活动，那么这n个活动相互之间的迁移关系形成的集合T可以表示为T＝{BA₀×true×BA₁，……，BA_n-2×true×A_n-1}，其中true表示条件一直都满足，请参阅图2，其示出了本发明实施例提供的一种Web服务组合中sequence活动中各基本活动的迁移关系图，对应的CTMC模型为{S₀×r₁×S₁，……，S_n-2×r_n-1×S_n-1}，输入到概率检测模型PRISM中对应的代码为：

若在这n个基本活动中，一个基本活动在不同的迁移条件下迁移为不同的另一个基本活动，如：BA₀在a₁条件下转化为BA1，在a₂条件下转化为BA₂，在a₃条件下转化为BA₃，……，在a_n-1条件下转化为BA_n-1，形成的结构化活动被称为<if>活动，请参阅图3，其示出了本发明实施例提供的一种Web服务组合中if活动中各基本活动的迁移关系图，这n个活动相互之间的迁移关系形成的集合T可以表示为T＝{BA₀×a₁×BA₁，BA₀×a₂×BA₂……，BA₀×a_n-1×BA_n-1}，对应的CTMC模型为{S₀×r₁×S₁，S₀×r₂×S₂，……，S₀×r_n-1×S_n-1}，其中a_n-1为由活动BA_n-2转化为基本活动BA_n-1的转化条件，r_n-1为基本活动BA_n-1的速率，输入到概率检测模型PRISM中对应的代码为：

若在这n个基本活动中，一个基本活动在满足某种条件时重复执行，即该活动在该条件下转化为本身。若该基本活动至少执行一次，那么形成的结构化活动被称为<repeatUntil>活动，否则形成的结构化活动被称为<while>活动。

在<repeatUntil>活动中，这n个基本活动相互之间的迁移关系形成的集合T可以表示为请参阅图4，其示出了本发明实施例提供的一种Web服务组合中repeatUntil活动中各基本活动的迁移关系图，对应的CTMC模型为{S₀×r₁×S_1v1，S_1v1×r₁×S_1v2，S_1v2×r₁×S_1v3，……，S_1vN-1×r₁×S_1vN，S_1vN×r₂×S₂}，其中a₁由活动BA₀转化为基本活动BA₁的转化条件，r₁为基本活动BA₁的速率，N为一共执行基本活动BA₁的次数，其中，S_1vN表示基本活动BA₁的迁移条件中的变量值为V₁时对应的状态。

在<while>活动中，这n个基本活动相互之间的迁移关系形成的集合T可以表示为请参阅图5，其示出了本发明实施例提供的一种Web服务组合中while活动中各基本活动的迁移关系图，对应的CTMC模型为其中a₁由活动BA₀转化为基本活动BA₁的转化条件，r₁为基本活动BA₁的速率，N为一共执行基本活动BA₁的次数。

<repeatUntil>活动和<while>活动输入到概率检测模型PRISM中对应的代码类似，可以为：

若在这n个基本活动中，一个基本活动在满足某种条件时可以转化为不同的若干个其他的基本活动，这种结构化活动被称为并发活动，请参阅图6，其示出了本发明实施例提供的一种Web服务组合中并发活动中各基本活动的迁移关系图，这n个基本活动相互之间的迁移关系形成的集合T可以表示为T＝{BA₀×parallel×BA₁，BA₀×parallel×BA₂，……，BA₀×parallel×BA_n-1}，对应的CTMC模型为{S₀×r₁×S₁，S₀×1×S₂，……，S₀×1×S_n-1}，由于在PRISM中对于并发活动是将一个基本活动的转化作为主动，其他活动的速率为1作为被动实现，输入到概率检测模型PRISM中对应的代码为：

若一个活动要等待一段时间duration后才执行下一个活动，那么这两个基本活动之间的迁移关系可以表示为T＝{BA₀×duration×BA₁}，对应的CTMC模型为输入到概率检测模型PRISM中对应的代码为：

本发明实施例提供的一种Web服务组合的建模与概率验证方法，还包括：

在获得验证结果后，发出验证完成的提示。

发出提示，可以使得操作者不必时刻关注验证的进度，只需在接收到提示后直接查看结果即可。

本发明实施例还提供了一种Web服务组合的建模与概率验证装置，请参阅图7，其示出了本发明实施例提供的一种Web服务组合的建模与概率验证装置的结构示意图，可以包括：

建模装置11，用于：根据获取到的BPEL源码建立对应的WSC-XTS模型；

转换装置12，用于：将WSC-XTS模型转化为对应的CTMC模型；

验证装置13，用于：将CTMC模型及预设的属性规约输入到概率模型检测器中对WSC-XTS模型进行验证；

获取装置14，用于：获得验证结果；

其中，建模装置建立对应的WSC-XTS模型具体包括：

创建第一多元组，第一多元组中至少包括预先定义的若干个基本活动的集合、每两个相关的基本活动之间的迁移关系的集合、每两个相关的基本活动之间的迁移条件中变量的集合；

其中预先定义每个基本活动包括：定义第二多元组，第二多元组至少包括：基本活动在BPEL源码中对应的类型、WSDL接口类型、每个基本活动输入输出的变量的集合、与每个基本活动相关的基本活动的集合、速率。

本发明实施例提供的一种Web服务组合的建模与概率验证装置，建模装置包括：

创建单元，用于：按照预设的迁移格式创建若干个基本活动的集合中每两个相关的基本活动间的迁移关系，并将迁移关系组成迁移关系的集合；

其中，迁移格式为BA_n-1×a_n×BA_n，BA_n-1为迁移前的基本活动，BA_n为迁移后的基本活动，a_n为由BA_n-1迁移为BA_n的条件；

转换装置包括：

转换单元，用于：按照预设的验证格式创建若干个基本活动的集合中每两个相关的基本活动的验证关系，并将验证关系组合成验证集合；

其中，验证格式为S_n-1×r_n×S_n，S_n-1为相应的基本活动BA_n-1在CTMC模型中的状态，S_n为相应的基本活动BA_n在CTMC模型中的状态，r_n为基本活动BA_n的速率。

本发明实施例提供的一种Web服务组合的建模与概率验证装置，还包括：

提示装置，用于：在获取装置获得验证结果后，发出验证完成的提示。

本发明实施例提供的一种Web服务组合的建模与概率验证装置中相关部分的说明请参见本发明实施例提供的一种Web服务组合的建模与概率验证方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

本发明实施例还提供了一种WEB服务组合的建模与概率验证设备，可以包括：

存储器，用于：存储计算机程序；

处理器，用于：执行计算机程序时实现上述任一项的WEB服务组合的建模与概率验证方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项WEB服务组合的建模与概率验证方法的步骤。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种Web服务组合的建模与概率验证方法，其特征在于，包括：

根据获取到的BPEL源码建立对应的WSC-XTS模型；

将所述WSC-XTS模型转化为对应的CTMC模型；

获得验证结果；

其中，所述建立WSC-XTS模型具体为：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，创建所述第一多元组中每两个相关的所述基本活动之间的迁移关系的集合，包括：

将所述WSC-XTS模型转化为所述CTMC模型，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

在获得验证结果后，发出验证完成的提示。

4.一种Web服务组合的建模与概率验证系统，其特征在于，包括：

转换装置，用于：将所述WSC-XTS模型转化为对应的CTMC模型；

获取装置，用于：获得验证结果；

其中，所述建模装置建立对应的所述WSC-XTS模型具体包括：

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述建模装置包括：

所述转换装置包括：

其中，所述验证格式为S_n-1×r_n×S_n，S_n-1为相应的基本活动BA_n-1在所述CTMC模型中的状态，S_n为相应的基本活动BA_n在所述CTMC模型中的状态，r_n为基本活动BA_n的速率。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：

7.一种WEB服务组合的建模与概率验证设备，其特征在于，包括：

存储器，用于：存储计算机程序；

处理器，用于：执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述的WEB服务组合的建模与概率验证方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述的WEB服务组合的建模与概率验证方法的步骤。