基于面向方面技术的服务安全组合故障分析

服务组合作为实现服务增值的一种有效方法,业已广泛使用于各种应用.安全问题是与Web服务密切相关且对于服务组合的可信性具有重要作用.然而目前还缺乏对服务安全组合进行有效描述和分析的方法.提出一种基于面向方面的形式化服务安全组合建模及其分析方法.重点讨论了服务的授权、执行的可追踪、数据保护及故障处理,并利用面向方面规范基本模块的行为、描述它们相互关系的手段,编织机制将这些模块动态地集成为一个完整的服务组合模型.基于此,Petri网的操作语义及相关理论分析服务组合的安全性及故障处理能力,给出服务组合的正确性准则,并证明了其有效性.具体实例及仿真结果表明,该方法能有效地简化系统建模,有助于提高服务组合的设计质量.     

基于OPN的环境约束下Web服务组合正确性分析

为了研究环境约束下Web服务组合的正确性,提出Web服务域和Web环境域的概念,并使用开放Petri网对Web服务域和Web环境域进行建模.通过分析Web环境域模型与Web服务域模型组合后的交互行为情况,给出了二者可组合的前提条件以及组合后的正确性判定算法,从而实现在环境约束下Web服务组合的正确性分析和判定.最后通过具体实例结果表明了该方法的有效性.     

物联网智能物流系统容错服务组合建模与分析

针对物流领域的服务组合存在容错性差和服务不可靠等问题，提出一种基于π网的物联网智能物流系统物流服务容错组合模型。首先，在简单介绍物联网智能物流系统后，给出了物联网智能物流系统的容错服务组合框架；然后，基于π网建立了物联网智能物流系统物流服务容错组合模型，并对模型进行了容错正确性和拟合性分析；最后，对提出的模型进行了服务可靠性、服务故障容错可靠性实验，并与Petri网、QoS动态预测算法、模糊卡诺模型和改进粒子群优化的服务组合方法针对服务组合的执行时间、用户满意度、可靠性和最优度进行对比实验。实验结果表明，所提模型具有更高的服务可靠性和服务故障容错可靠性，同时在服务组合的执行时间、用户满意度、可靠性和最优度等方面也具有一定的优越性。     

语义Web服务组合的形式化描述与验证研究

Web服务组合是Web服务的主要研究方向之一,对语义Web服务组合进行形式化描述并进行分析和验证是组合服务正确运行的保证.本文首先给出了基于有色Petri网的语义Web服务形式化模型,形式化描述了OWL-S的ServiceModel中8种基本的Web服务组合模式,利用这些组合模式可以构造出满足需求的组合Web服务.然后,对服务组合形式化模型的正确性分析和验证进行研究后,给出了组合模型语法正确性、可达性、活性和有界性的算法.最后,通过一个具体的建模实例展示了Web服务组合的Petri网建模.     

一种具有正确性保证的组合Web服务自动合成方法

Web服务应用中一个富有挑战性的关键问题是:如何自动组合已有的Web服务并保证组合的正确性,如没有死锁和未指定的接收以及时态约束等.在现有的研究中,需要在先给出组合服务的详细规范的基础上,进行形式化验证保证设计的正确性,这使得组合过程既复杂又低效.文中提出一种新的、具有正确性保证的自动服务组合方法,并给出相应的服务组合原型系统.该方法基于L~*算法实现组合服务的自动构造,并且将服务行为的正确性约束贯彻于构造过程,从而自动保证组合服务的正确性.证明了提出方法的正确性和完备性,并提出了优化技术减少组合时间,提高效率.最后,实现了一个自动服务组合原型系统,实验结果验证了该方法的有效性.     

类型化的Web服务组合形式化模型

Web服务组合的正确性包括动态行为的匹配性和数据类型的一致性.本文定义了一个扩充的Pi-演算类型系统,同时利用该系统对BPEL4WS Web服务组合规范建立了一个类型化的形式化模型,通过该模型能够对Web服务组合的正确性进行验证.最后通过一个案例,给出了对Web服务组合动态行为的匹配性和数据类型的一致性的验证方法.     

Web服务的颜色Petri网模型及验证

利用Web服务组合技术,能够快速、灵活地满足复杂多变的业务需求.针对现有Web服务组合描述模型不独立于具体组合流程描述语言且不能全面刻画Web服务组合这两个问题,提出了一个描述Web服务的颜色Petri网模型,并给出了五个Web服务基本组合结构的模型表达,用于构造满足实际需求的Web服务组合流程.该模型能较全面地描述Web服务组合,同时还能够对组合流程正确性进行分析验证,最后通过建模实例说明了所提模型的实用性.     

基于可达图的Web服务组合验证

针对基于Petri网的Web服务组合形式化建模,给出了Web服务网的正确性定义和可达图的构造算法.采用可达图作为分析工具,对Web服务网的可达性、有界性、安全性和活性等特性进行分析,给出验证Web服务组合正确性的方法,并举例说明了这种方法的应用.     

组合服务事务的异常处理机制研究

服务组合目前已成为业界研究的热点,它为组织问应用集成提供了一种新的解决方案.在完全开放的Internet环境中,组合服务需要Web服务事务处理机制来保证其可靠性,而Web服务事务处理需要一种异常处理机制的支持.针对节点故障引起的异常给出多种异常处理策略,对其进行形式化描述,并给出了异常处理的算法.最后在此基础上提出一个可定制补偿操作及相关补偿规则的灵活的组合服务事务异常处理模型,并对其实现.     

基于三层组织模型的一种Web服务组合策略

在研究Web服务三层组织模型和有限状态自动机的基础上,提出了一种新的Web服务组合策略,给出了一个服务的可组合性定理,并证明了定理的正确性。该策略以Web服务三层组织模型为基础,简化了BPEL中基于有限状态自动机的Web服务自动组合,精简了服务组合流程。最后对这种新的组合策略的优缺点作了分析。     

考虑失效恢复的组合服务性能建模与分析

互联网环境下运行的组合服务易受到资源故障和组件失效影响而导致失效.已有的失效恢复措施在提高服务可用性的同时也会对服务的性能产生负面影响.为了对失效可恢复情况下的组合服务性能进行量化,通过综合组合服务失效类型和恢复策略,给出一种考虑失效恢复的组合服务性能分析模型.采用排队Petri网(queueing Petri net,简称Qn)描述组合服务的失效发生及其恢复处理过程,重点研究实施重试和替换策略的服务运行情况.详细描述了考虑失效恢复的服务节点和链路QPN模型的内部结构,在此基础上,通过服务交互机制构建组合服务分散执行的性能模型.最后,采用QPME工具仿真和比较不同失效发生率、失效类型分布和恢复策略下组合服务模型的性能表现.结果表明,该方法能够定量分析失效恢复对组合服务性能的影响,有助于指导不确定网络环境下的信息服务系统失效恢复策略实施方案的设计.     

面向云制造的服务组合执行引擎框架研究

云制造模式下,制造资源被封装成制造服务,通常以服务组合的方式满足用户复 杂的制造需求。针对云制造服务组合执行过程中高效性、准确性和动态性等要求,提出了面向 云制造的服务组合执行引擎框架,并详细阐述了引擎运行机制。首先,通过解析云制造服务组 合描述文件,构造服务组合节点和服务组合依赖边,建立服务组合节点参数关联关系,归纳推 倒出相应的执行规则。然后,基于执行状态变更的服务组合执行算法实现了制造服务组合的动 态执行。最后,给出了面向电梯产业联盟的云制造服务组合执行引擎实例,验证了框架的可行 性和有效性。     

面向服务的信息物理融合系统建模与验证

针对信息物理融合系统(CPS)中建模与验证面临的问题与挑战,基于服务组合的思想,提出一种CPS建模与验证方法。首先,综合分析已有研究成果,提出一种CPS的组成结构,包含物理世界、感知系统、信息处理系统、控制系统及时间约束。基于该结构提出CPS资源的服务分类及组成框架,并利用时间自动机理论,提出CPS物理环境建模方法、CPS原子服务建模方法及服务组合方法。最后,通过案例设计和模型检测工具Uppaal,分别对系统安全性、可达性、活性及时间约束四种类型的性质进行了相关验证。结果表明,系统通过了这些性质的验证,这也证明了面向服务的CPS建模方法的正确性。     

SLA感知的事务型组合服务容错方法

针对组合服务容错逻辑与执行逻辑不分离,以及容错过程易出现SLA（service level agreement）违反的现状,提出一种SLA感知的事务型组合服务容错方法.该方法首先采用有限状态机建模组合服务执行过程,对其状态进行监控;其次,采用监控自动机监控执行过程中的SLA属性,确保不出现SLA违反;然后,对于补偿过程,采用改进的差分进化算法快速寻找最优恢复规划;最后,该方法与组合服务执行逻辑相分离,所以易于开发、维护和更新.基于真实数据集的实验结果验证了所提方法在故障处理时间与组合最优度方面优于其他方法,并且对不同故障规模适应良好.     

SFDCloud: top-k service faults diagnosis in cloud computing

With a variety of providers large and small delivering a number of cloud-based services, cloud computing is evolving into an important service delivery infrastructure. One of the challenges in this evolution is how to provide necessary fault handling for migration long-running or computationally-intensive application services into shared open cloud infrastructures. To minimize failure impact on services and application executions, we present a diagnostic architecture and a diagnosis method based on the service dependence graph (SDG) model and the service execution log for handling service faults. By decoupling diagnosis service components and sharing diagnosis resources, the scalability of diagnosis methods is improved by incorporating third-party diagnostic components into our architecture. By analyzing the dependence relations of activities in SDG model, our diagnosis method identifies the incorrect activities, and explains the root causes for the web service composition faults, based on the differences between successful and failed executions of composite service. Experimental results show that our method is effective in diagnosing faults in web service composition of various scales.     

融合网络环境下快速可靠的服务组合容错方法

针对传统容错方法在融合网络环境下服务组合的低效性,本文提出了一种快速可靠的服务组合容错方法.该方法首先采用模糊逻辑,对服务的临时性故障进行服务重试;然后采用多属性决策理论,对服务的永久性故障进行服务复制;最后通过改进的粒子群算法,对永久性故障进行服务补偿.基于真实数据集的实验结果表明,所提方法在故障排除率、故障处理时间与组合最优度方面,均优于其它方法.     

Model transformation and formal verification for Semantic Web Services composition

Web services composition is becoming more and more important in today’s service oriented business environment. We need to compose services from different providers together to fulfill the business goals that cannot be satisfied by any single service. However, different services often have semantic inconsistencies which may lead to the failure of the services composition. In order to verify the correctness of the Semantic Web Services composition, this paper proposed a composition model of Coloured Petri Nets which is transformed from OWL-S model. This model can express the logical relations among the sub-processes of the services composition explicitly, and verify the correctness of the services composition using formalized methods of Coloured Petri Nets. This paper presented the verification algorithms for the reachability, boundness and semantic consistency of composed services. Furthermore, an example of collaborating design process was given to simulate and execute the model.     

A Flexible Framework for Fault Tolerance in the Grid

This paper presents a failure detection service (FDS) and a flexible failure handling framework (Grid-WFS) as a fault tolerance mechanism on the Grid. The FDS enables the detection of both task crashes and user-defined exceptions. A major challenge in providing such a generic failure detection service on the Grid is to detect those failures without requiring any modification to both the Grid protocol and the local policy of each Grid node. This paper describes how to overcome the challenge by using a notification mechanism which is based on the interpretation of notification messages being delivered from the underlying Grid resources. The Grid-WFS built on top of FDS allows users to achieve failure recovery in a variety of ways depending on the requirements and constraints of their applications. Central to the framework is flexibility in handling failures. This paper describes how to achieve the flexibility by the use of workflow structure as a high-level recovery policy specification, which enables support for multiple failure recovery techniques, the separation of failure handling strategies from the application code, and user-defined exception handlings. Finally, this paper presents an experimental evaluation of the Grid-WFS using a simulation, demonstrating the value of supporting multiple failure recovery techniques in Grid applications to achieve high performance in the presence of failures.     

Web服务组合运行中的容错架构

对Web服务组合进行容错处理是提高服务可用性和可靠性的有效途径。该文分析服务组合流程运行时经常出现的故障,对其故障的严重程度进行分级,提出执行引擎WebJetFlow在执行过程中的的容错架构。针对Web服务组合运行时故障的轻重程度,有针对性地实现了相应的在线处理策略,当流程执行时使业务功能和服务质量同时得到了保障。