Web服务组合行为一致性的形式化描述和分析

Web服务编排和Web服务编制从全局和局部分别定义了Web服务组合的全局交互行为和每个参与者的局部行为,为了保证Web服务组合实现的正确性,Web服务组合的全局交互行为和每个参与者的局部行为必须是一致的。首先利用进程代数给出了对Web服务组合的全局交互行为、局部行为以及二者之间的映射关系的形式化描述,在此基础上分别通过分析全局会话变迁和局部进程变迁的关系和进程互相似理论给出了Web服务组合全局交互行为和局部行为的一致性的两个形式化判定准则。同时通过案例说明了如何形式化地检测Web服务组合的全局交互行为和局部行为之间的一致性。结果显示提出的Web服务组合一致性形式化定义和检测方法能检测组合行为的一致性,从而能有效地保证Web服务组合的正确性。     

基于网格的面向Agent形式化建模框架

提出了一种基于OGSA（open grid services architecture）网格体系结构的面向Agent形式化建模框架——AOMG（agent-oriented modeling based on grid）形式化框架,该框架基于Object-Z语言,吸收了Ⅰ^＊框架和UML中的部分元模型,加入了对Agent与网格环境之间交互关系的描述,以及对Agent服务属性的处理,从而解决了现有方法无法对基于网格环境的分布式系统进行分析与设计建模的问题．给出了AOMG形式化框架中的3类核心模型：组织模型、Agent类模型和Agent服务模型．提供了一组新颖的从组织模型到Agent类模型的形式化语义映射规则,实现了系统模型从Agent抽象层次到对象层次的快速转换．     

基于自动机的构件实时交互行为的形式化模型

采用形式化方法对复杂实时构件系统交互行为进行描述和验证,对于提高系统的正确性、可靠性等可信性质具有重要意义.分析了基于进程代数和自动机的构件交互行为形式化建模方法各自的优缺点,在此基础上提出了基于时间构件交互自动机的建模方法,给出了时间构件交互自动机的相关定义、组合和验证算法.时间构件交互自动机引入了时间限制、时间代价、时间代价计算半环、构件组合层次等概念,既能够描述构件交互情况,又能够清楚地表示出构件系统的体系结构信息和实时信息,便于对系统进行描述和验证.最后,结合具体应用给出了应用示例.     

基于Pi演算的OWl-s的Web服务的自动组合

Web服务组合研究领域的一个重要的问题是如何形式化描述Web服务组合,如何验证服务组合的正确性。Web服务组合的形式化模型可以用来检查、验证Web服务组合以保证组合的正确性。针对目前最主要的一种语义Web服务组合的规范WEB本体论语言(Ontology Web Langage-Semantic,简称OWL-S),给出基于Pi演算的形式化描述,定义了Pi演算和OWl-S之间的概念映射,并给出了OWl-S的基于Pi演算的形式化模型,最后通过一个案例给出了模型验证的方法。     

基于工作流模式的OWL-S过程模型分析及其应用

确定OWL-S过程模型描述Web服务之间交互协议的能力和缺陷，为组合Web服务执行提供有效支持。将组合web服务视为基于Web服务的工作流，利用OWL-S过程模型的控制结构给出工作流模式的实现方案，分析出OWL-S描述web服务之间交互协议的能力及缺陷；在此基础上，设计并实现基于OWL-S的组合web服务执行工具，通过验证Web服务调用的有效性及Web服务之间交互协议的有效性，提高组合Web服务执行的健壮性。     

基于Pi-演算的BPEL4WS Web服务组合形式化模型

Web服务组合研究领域的一个重要的问题是如何形式化描述Web服务组合，如何验证服务组合的正确性。Web服务组合的形式化模型来可以用来检查、验证Web服务组合以保证组合的正确性。Pi-演算是一种适合于Web服务组合建模的进程代数。本文介绍了P-演算的基本语法，针对目前最主要的一种描述和执行基于工作流模式的Web服务组合的规范-Web服务商业流程执行语言（Business Process Execution Language for Web Services，BPEL4WS），定义了Pi-演算和BPEL4WS之间的概念映射，并给出了BPEL4WS的基于P-演算的形式化模型，最后通过一个案例给出了模型验证的方法。     

支持Web服务组合与验证的形式化模型

针对Web服务的组合与验证问题,在范畴理论描述框架的基础上,引入进程代数描述服务组件的外部行为,为Web服务系统的架构描述建立了一种形式化的语义模型。Web服务作为范畴理论中的对象节点,服务间的交互和组合关系作为态射,从而以范畴图表的形式来描述服务网络。在形式化定义服务接口、Web服务、服务组合等概念的基础上,进一步分析讨论了服务组合和交互过程中的语义特性,给出了Web服务可替代性和服务请求可满足性的形式化定义。实例研究表明,该框架增强了Web服务架构的语义描述能力。     

Web服务编排描述语言WS—CDL的形式化模型框架

Web服务编排描述语言WS-CDL从全局的角度定义了一组Web服务之间的协作和交互必须遵守的规则。作为一个基于XML的描述性规范语言，WS-CDL缺乏形式化的模型和验证机制，难以保证协作和交互的正确性。本文针对WS-CDL规范提出了一个基于全局的形式化模型框架Abstract WS-CDL，包括语法、同构关系和操作语义，同时定义了一套从该模型框架到基于Pi-演算描述的局部模型的映射规则，最后通过案例分析给出了全局和局部2个层次的模型验证方法。     

基于时序描述逻辑的Web服务本体语言过程模型语义

针对Web服务本体语言(OWL-S)过程模型存在动态交互和时序特征表达能力不足的问题,提出一种基于时序描述逻辑的过程模型形式化方法。通过对OWL-S过程模型的原子过程和组合过程语义进行形式化的描述,得到了OWL-S的过程模型的动态语义,最终实现了对OWL-S过程模型的形式化建模。实例结果验证了所提方法的可行性,为进一步的分析和验证提供了基础。     

一种基于CPN的运行时监控服务交互行为的方法

BPEL对Web服务组合的描述特性使得它很难表达和分析服务组合中的交互行为属性.这些行为属性需要遵循一定的交互协议.然而良定义的交互协议还是容易受到侵犯,这将导致服务组合进程产生状态不一致的问题.为了解决这类实际交互行为与其服务组合描述之间的不一致性问题,提出了一种由BPEL描述自动构造运行时监控器的方法.首先提出了一种基于有色Petri网(CPN)的形式化表示模型以及服务组合规约到模型的映射方法,用于精确表达从BPEL流程描述中提取的服务交互行为规约.然后,描述了由CPN形式化表示模型生成运行时监控器的方法.该运行时监控器能够捕获所有进出服务组合进程的交互消息,并且检测是否存在违背交互协议的行为.     

自定义服务质量模型的网格工作流调度算法

随着网格服务应用的发展,在网格工作流中,复杂的任务可以由多个独立的服务,通过工作流引擎等方式组合成新服务后完成。在组合服务的过程中,由不同服务提供商提供的候选服务,具有不同的服务质量参数,在网格工作流调度中,需要满足用户定义的服务质量约束。提出了方便用户定义的服务质量模型,并且在该模型的基础上,改进了网格工作流调度算法,通过实验分析证明改进后的算法优于传统的调度算法。     

An adaptive algorithm for QoS-aware service composition in grid environments

Service composition enables users to realize their complex needs as a single request and it has been recognized as a flexible way for resource sharing and application integration since the appearance of Service-Oriented Architecture (SOA). For each of the needed individual services there may be many candidate services available presented by different vendors and with different functional and non-functional properties such as Quality of Service (QoS). Approaches are needed to select candidate services with various QoS levels according to user’s performance requirements meanwhile adapt to dynamic churn in grid environments. This paper mainly focuses on adaptive management of QoS-aware service composition in grid environments and proposes an adaptive algorithm for QoS-aware service composition (AQSC). In AQSC we model this problem as the Multi-Constrained Optimal Path selection problem (MCOP) and use heuristic approach for service selection, then backup services set is introduced as an adaptive mechanism so as to ensure the fulfillment of composite service when some candidate services fail or withdraw. Both theoretical analysis and simulation results indicate that AQSC has high composition success rate, finish rate and low cost.     

Broker-based SLA-aware composite service provisioning

QoS-aware service composition aims to satisfy users’ quality of services (QoS) needs during service composition. Traditional methods simply attempt to maximize user satisfaction by provisioning the composite service instance with the best QoS. These “best-effort” methods fail to take into account that there also exist other consumers competing for the service resources and their decisions of service selection/composition can impact on QoS. Since user's QoS needs can be met once the demanded level is reached, in this paper, we propose an “on-demand” strategy for QoS-aware service composition to replace the traditional “best-effort” strategy. The service broker is introduced to facilitate implementation of this strategy: it first purchases a number of service instances for each component from providers and then provisions the composite services with different QoS classes to consumers. This paper focuses on how the broker follows the service level agreement (SLA) to provision composite services in the “on-demand” manner. This problem is formally expressed as the minimization of the QoS distance function between SLA and QoS of composite service instances, under a series of constraints. Heuristic approaches are proposed for the problem and experiments are conducted at last to verify their effectiveness and efficiency.     

QoS-aware and multi-granularity service composition

Composition of Web services can be very complex, and usually involves multiple atomic services and varieties of message exchange patterns. Worst still, with the increasing amount of available services with varying granularity and quality, selecting the best combination of services becomes very challenging. This paper addresses the issues on multi-granularity service composition with awareness of the service quality. In particular, we consider how a new service composition plan is produced, while preserving its original observable behaviors of a service that are shown to the service user, by substituting the service with another service or a set of services of finer or coarser grain. The new plan aims to have services of better quality (if the corresponding underlying services are available). To achieve this, we firstly define a behavioral signature model to capture observable behaviors of services. We then present that two service composition plans are choreography equivalent if they comply with the same behavioral signature model. We then propose a behavioral extracting algorithm to obtain the behavioral signature model from a service composition plan. We also present a method to determine choreography equivalence. Finally we briefly describe our prototype implementation that captures all these proposed algorithms.     

面向语义服务结构中的服务接口问题研究

以往的服务接口模型没有规定业务伙伴任务的内部行为,这使业务处理难以准确地进行任务指派,也难以实现服务的按需组合以及业务处理模式的高度重用。为了克服上述问题并有效构建沟通服务提供者和需求者的桥梁,提出了面向语义服务结构的接口模型,该模型用抽象状态机抽象化描述和Web服务调用实例相关的服务行为,将服务交互的抽象和实现区分开,这既有效解决了服务双方的通讯和协作问题,便于交互模型的重用,而且为Web服务的自动发现、按需组合和智能推理提供了坚实的技术基础。     

基于改进DAG的Web服务组合优化

针对当前Web服务组合过程的复杂性,提出了一种基于改进DAG的Web服务组合方法.该方法通过构造有向无环图(DAG)表示服务之间可能的匹配,并对有向无环图进行优化,删除无效的组合路径及冗余服务,采取逆向搜索并结合服务的Qo S,减少处理的服务数量,对筛选得到的组合服务通过比较Qo S值选取最优的服务.为了验证以上方法的有效性,以智能用电互动化支撑平台的企业用能分析业务的生成设计实验,并针对不同规模的服务集进行了实验分析.结果证明本文提出的基于改进DAG的Web服务生成方法具有良好的可行性,能够生成满足用户需求且具有较高服务质量的优化服务,适用于智能用电互动化支撑平台的Web服务组合生成.     

Analyzing conversations of Web services

A composite Web service consists of a set of individual services (or peers), which interact with each other via messages. A conversation is a global sequence of messages exchanged among peers participating in a composite Web service. Interestingly, conversation behavior differs significantly for synchronous and asynchronous communication, even if peers' local behaviors remain the same. The authors use synchronizability and realizability analysis techniques to analyze conversations in the presence of asynchronous communication. With these analyses, they can use model checking to automatically verify conversation behavior for bottom-up and top-down Web service specifications.     

PadSpace: A new framework for the service federation of web resources

End-users need a simple and interactive tool for service composition development. A PadSpace proposes an extension of a typical Linda-like coordination model (tuplespace) to provide mechanisms for the interoperation among Web applications, Web services and end-users’ local functional resources. First, a PadSpace provides an end-user supporting tool for composing Web applications, Web services, and local visual resources based on the meme media architecture without writing any program codes. It enables end-users to directly manipulate visual components, and to create new composite components for the creation of services that use Web applications, Web services, and local functional resources. Second, a PadSpace provides a spreadsheet-based service-coordination tool for end-users to orchestrate multiple Web applications, Web services, and local functional resources. Finally, we show some new applications of service composition and service orchestration.     

一种基于ATN的网格服务选择模型

网格服务组合可以将现有的单个服务组合成复杂的服务或者应用,而网格服务组合的关键在于对单个服务的选择.提出一种基于ATN的网格服务组合二级信任ATN-CTT模型和算法.该模型上层对应于服务组合信任模板(SCTT),下层对应于SCTT中每个节点的可选择服务.每类待选的服务依据其信任度值组成信任矩阵,按照信任矩阵中信任度值产生服务组合信任模板,依据ATN的访问控制策略来使用信任模板中对应的服务.实验证明了这种模型的有效性和服务组合路径的稳定性和可靠性.将已有的信任机制和ATN结合起来,能够解决在网格动态环境下陌生主体间的安全访问控制问题和服务选择问题.