（计算机软件与理论专业论文）qos驱动服务合成流程建模、分析及优化——基于扩展的分层着色petri网.pdf

q o s 驱动服务合成流程建模、分析及优化 基于扩展的分层着色p e t r i 网 专业：计算机软件与理论 硕士生：梁晓瑁 指导教师：李文军教授 摘要 随着计算机和网络技术的不断发展，在面向服务体系结构( s o a ) 下，单个 简单服务的调用已经不能满足用户的复杂需求，这时就需要服务合成来获得功能 更强大的复合服务。基于流程的服务合成是目前的研究热点，也是服务合成的发 展方向。然而，在服务合成的过程中，i n t e r n e t 上存在多个功能等价的组件服 务，而这些服务的质量又是干差力别的，这样就有必要对这些等价的服务进行选 择。所以服务质量( q o s ) 在服务合成中扮演着重要的角色。本文在面向服务体 系结构( s o a ) 下，提出了一个基于扩展了的着色p e t r j 网( q s c n e t s ) 的q o s 驱动服务合成流程建模、分析以及优化的方法。 本文的主要贡献在于： 首先，本文扩展分层着色p e t r i 网( c p n ) 提出q o s 驱动的服务合成网 q s c - n e t s 。在q s c n e t s 中，服务被认为是动念添加和取消的资源。通过q s c - n e t s ， q o s 驱动的特性、服务资源在运行时的动态变化以及服务执行的不确定性，在服 务合成模型中都得到显式的表达。 其次，本文使用代数系统的定义方法，定义基于q s c - n e t s 的服务合成模型 集合。该模型集合是以单元集合为集合基，以五种运算( 顺序运算、内部选择运 算、外部选择运算、并发运算、循环运算) 为集合操作构造的。 最后，在分析方法上，定义等价的服务合成模型，给出复合服务的q o s 计算 方法。通过比较两个或多个等价服务合成模型的q o s 值，得到q o s 方面较好的服 务合成模型。本文还给出了q o s 驱动的服务合成流程优化规则，以及可以使用该 规则的条件，从而达到服务合成流程优化的目的。 关键词：着色p e t r i 网，q o s 驱动的服务合成，建模，分析，优化 q o sd r i v e ns e r v i c ec o m p o s i t i o np r o c e s sm o d e l i n g ，a n a l y s i sa n d o p t i m i z a t i o nw i t he x t e n d e dh i e r a r c h i c a lc o l o r e dp e t r in e t s m a j o r ：c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y n a m e ：l i a n gx i a o j u n s u p e r v i s o r ：l iw e n j u np r o f e s s o r a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g ya n dn e t w o r kt e c h n o l o g y , s i m p l e s e r v i c e sc a n ts a t i s f yt h eb s e r s c o m p l e xr e q u i r e m e n t t h e ns e r v i c ec o m p o s i t i o ni s n e e d e df o ra c q u i r i n gm o r ep o w e r f u lc o m p o s i t es e r v i c e s p r o c e s s b a s e dc o m p o s i t i o n o fs e r v i c ei sap r o m i s i n ga p p r o a c ha n dt r e n df o rs e r v i c ec o m p o s i t i o n h o w e v e r , i n t h ep r o c e s so fs e r v i c ec o m p o s i t i o n ，t h e r ea r eal a r g en u m b e ro fe q u i v a l e n ts e r v i c e s o ni n t e r n e t ，t h eq u a l i t i e so ft h e s es e r v i c e sa l ed i f f e r e n t ，s oi t sn e c e s s a r yt oc h o o s e p r o p e rs e r v i c ef r o mt h e mt om e e tt h eu s e r s r e q u i r e m e n t q u a l i t yo fs e r v i c e ( q o s ) p l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt h ec o m p o s i t i o no fs e r v i c e s i nt h i sp a p e r , a c o l o r e dp e t r i n e tb a s e da p p r o a c hi sp r o p o s e dt om o d e l a n da n a l y z e q o s d r i v e n s e r v i c e c o m p o s i t i o nu n d e rs o a t h ec o n t r i b u t i o na n di n n o v a t i o np o i n ti nt h i sp a p e ri sa sf o l l o w s f i r s t q o s d r i v e ns e r v i c ec o m p o s i t i o nn e t s ，c a l l e dq s c n e t s ，i sp r o p o s e d i t s e x t e n d e df o r mh i e r a r c h i c a l c o l o r e dp e t r in e t s ( c p n ) ，w h e r ea l ls e r v i c e sa r e c o n s i d e r e da sd y n a m i cj o i n i n ga n dq u i t t i n gr e s o u r c e s m o d e l i n gw i t hq s c n e t s ，t h e q o s d r i v e nf e a t u r e sa l ee x p r e s s e d i nt h es e r v i c ec o m p o s i t i o nm o d e le x p l i c i t l y , a l o n g w i t ht h ed y n a m i cc h a n g i n go fs e r v i c er e s o u r c e sa n dt h eu n c e r t a i ne x e c u t i o no f c o m p o s i t i o np r o c e s s a tr u n - t i m e s e c o n d ，s e r v i c ec o m p o s i t i o nm o d e ls e tb a s e do nq s c - n e t si sd e f i n e di nt h i s p a p e rw i t ht h ea l g e b r as y s t e mm e t h o d t h i ss e tu s e su n i ts e ta sb a s ea n di sc o n s t r u c t e d b yf i v eo p e r a t i o n s ，i n c l u d i n gs e q u e n c eo p e r a t i o n ，i m p l i c i tc h o i c eo p e r a t i o n ，e x p l i c i t c h o i c eo p e r a t i o n ，p a r a l l e lo p e r a t i o n ，w h i l eo p e r a t i o n l a s tb u tn o tl e a s t ，n e wa n a l y s i sm e t h o di sp r o p o s e di n t h i sp a p e r e q u i v a l e n t s e r v i c ec o m p o s i t i o nm o d e l si sd e f i n e d ，a n ds oi st h ea l g o r i t h mo f c o m p o s i t es e r v i c e s ab e t t e rs e r v i c ec o m p o s i t i o nm o d e li nq o sa s p e c ti sa c q u i r e dt h r o u g hc o m p a r i s o no f t h eq o sv a l u e s o nt h ep u r p o s eo fp r o c e s so p t i m i z a t i o n ，t h eo p t i m i z a t i o nr u l eo f q o s d r i v e ns e r v i c ec o m p o s i t i o np r o c e s si sp r o p o s e da n ds oa r et h ep r e c o n d i t i o n s k e yw o r d s ：c o l o r e dp e t r in e t s ，q o sd r i v e ns e r v i c ec o m p o s i t i o n ，m o d e l i n g ， a n a l y s i s ，o p t i m i z a t i o n 己l 言 - ，i 口 随着计算机软件工程产业的发展，面向服务的体系结构( s e r v i c e - o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，s o a ) 渐渐在各种分御式应用开发中占主流地位。广泛使用s o a 的应用领域有：企业应用集成( e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，e a i ) ， b 2 b ( b u s i n e s s t o b u s i n e s s ) 电子商务，w e b 应用，和跨组织的工作流协作等 等。服务合成是指把一系列合适的服务装配起来，以满足应用的需求，是s o a 的一个关键部分m 。 现阶段普遍倾向使用业务流程建模语言束表达服务合成逻辑。一些常见的业 务流程建模语占如：业务流程建模语占( b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n gl a n g u a g e ， b p m l ) ，业务流程建模符号( b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n gn o t a t i o n ，b p m n ) ，w e b 服务业务流程执行语言( b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g ef o r w e b s e r v i c e s ，b p e l 4 w s ) ”1 ，w e b 服务编排接口( s e r v i c ec h o r e o g r a p h yi n t e r f a c e ， w s c i ) 基于p e t r i 网( p e t r in e t s ) 【4 “”，特别是着色p e t r i 网( c o l o r e dp e t r in e t s ， c p n ) ”1 的建模技术和工具已经用于构建可靠的w e b 服务合成。进程代数方法 ”“”也用于描述和证明w e b 服务合成。然而，这些建模技术和工具都没有考虑服 务合成的一些动态性质，如：运行时服务请求、服务归还、服务注册、服务注销 导致服务资源的改变。 网络上，功能等价服务的数量不断增加，这就有需要使用一系列合理定义的 服务质量( q u a li t yo fs e r v i c e ，o o s ) 标准东区分它们。虽然，现在已经有 一些关于服务合成的q o s 方面的研究“，但是这些研究模型的关注点是怎么评价 单个服务的o o s 和一系列组合服务的q o s ，而没有在模型中把q o s 表达为一种策 略，以便结合服务使用者的需求束选择更适合他们的服务。 作为一个经典的并发模型，p e t r i 网”广泛地用于建模和分析并行的分布式 系统，如：各种( 网络) 协议、制造业系统和业务流程。着色p e t r i 网( c p n ) 是一种扩展了的高级p e t r i 网。它是在计算机软件工业的发展需要一种理论上合 理定义、足够通用，而能描述和分析实际中的大型复杂系统的驱动下发展起来的 in 4 o 本文提出一种基于扩展的分层着色p e t r i 网的q o s 驱动的服务合成建模和分 析方法一一q s c n e t s ( q o s d r i v e ns e r v i c ec o m p o s i t i o nn e t s ) 。使用基于 q s c - n e t s 的服务合成模型，开发者可以： 1 在服务合成模型中显式地表达q o s 驱动特性。q o s 驱动的服务选择被 设计为一种策略，这样丌发者就能使用不同的q o s 计算方法选择合适 的服务来满足他们的非功能性需求。丌发者还可以描述和分析服务合 成的动态变化和不确定性。 2 使用代数系统的定义方法，定义基于q s c n e t s 的服务合成模型集合。 该模型集合是以单元集合为集合基，以五种运算( 顺序运算、内部选 择运算、外部选择运算、并发运算、循环运算) 为集合操作构造的， 从而构成基本的服务合成流程。 3 分析和定义等价的服务合成模型，计算复合服务的q o s 。通过比较两 个或多个等价服务合成模型的q o s 值，得到q o s 方面较好的服务合成 模型。 4 根据本文给出的q o s 驱动服务合成流程优化规则以及使用该规则的条 件，达到服务合成流程优化的目的。 本文的结构如下：第一部分是服务合成建模的背景知识介绍；第二部分是研 究服务合成的动机，提出本文需要解决的问题；第三部分是本文解决问题的思路； 第四部分是扩展着色p e t r i 网，给出o s c n e t s 的精确定义；第五部分是基于 o s c - n e t s ，给出标准服务合成模型的定义；第六部分是给出q o s 的计算方法：第 七部分是提出一些q o s 方面的分析方法和优化流程的变化规则；第八部分是模型 的应用，用前面定义的服务合成模型为一个应用实例建模，并讨论其q o s 方面的 优化方案。 第1 章研究背景 1 1面向服务的体系结构( s o a ) 1 1 1 s o a 的不同定义 自s o a “”理念提出以来，多个组织( 如：o p e ng r o u p ，o a s i sg r o u p ，x m l c o m ， j a v a w o r l d c o l l ， w e b o p e d i a ， t e c h e n c l o p e d i a ，o m g ， w h a t i s t o m ， s e a r c h w e b s e r v i c e s c o m 等等) 给出了多个s o a 定义，其中o a s i s 组和o p e ng r o u p 给出了足够深刻的正式定义，能适用于技术和商业领域。 o a s i s ( o r g a n i z a t i o nf o rt h ea d v a n c e m e n to fs t r u c t u r e di n f o r m a t i o n s t a n d a r d s ) 是一个推动电子商务和w e b 服务标准的发展、整合和采用的国际联 盟。它对s o a 的定义如下： 一令组织秘穰魂霹能在不氡斩有考镪域控镪下的分向往能t 瑕务) 钧示钢， 它提供一个统一的方法提供、发现、交互和使再性能( 疆务) 以产生与司漉量的 预想结果指一致的效果， 1 1 2s o a 的具体含义 s o a “”定义了一个使用松耦合的软件服务支持业务流程和软件用户需求的软 件体系结构。在个s o a 的环境里，因特网上的资源能作为独立的服务使用，而 无需考虑他们底层的平台实现。 一个面向服务的体系结构是没有跟一种特定的技术绑定的。它可以使用很广 泛的技术实现，包括：r e s t ，r p c ，d c o m ，c o r b a ，w e b 服务等等。s o a 可以用其 中一种协议实现，实现的关键是各个独立的服务有标准的接口，从而能使他们以 3 标准的方式执行任务。一方面，服务不需要预知调用他们的应用；另一方面，应 用也不需要知道服务是怎么完成任务的。 s o a 也可以被认为是一种使用松耦合和交互服务联合构建应用的信息系统 体系结构风格。这些服务的交互是基于一些独立于平台和程序设计语言的标准定 义( 或契约，如；w s d l ) 。这些接口的定义隐藏了不同服务的实现。因此，基于 s o a 的系统能不依赖于特定的丌发技术和平台( 如：j a v a ，n e t 等等) 。在n e t 平台上运行、用c # 编写的服务，和运行在j 2 e e 平台上、用j a v a 编写的服务， 可以被同一个复合的服务使用。从而使各种资源能有效地被重用。 1 1 3 构建s o a 服务的原则 ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) 下面一些构建服务的原则对系统的性质和行为都有重大的影响“”： 服务松耦合：服务之间保持最少的依赖关系，只需要他们意识到对方的存 在。 服务契约：服务遵守一个通信合约，该合约由一个或多个服务描述文档共 同定义。 服务抽象：除了在服务契约晕的描述，服务对外界隐藏它的业务逻辑。 服务重用性：为了提倡服务重用，业务逻辑被分为若干个功能独立的服务。 服务可组合性：收集到的服务可以互相协调和组合成复合服务。 服务自治性：服务能支配封装在它罩面的业务逻辑。 服务可发现性：服务能被设计为对外可描述的，从而他们可以通过相应的 服务发现机制发现和获取。 1 1 4 基于w e b 服务的s o a w e b 服务体系结构是松耦合的、面向服务的。w e b 服务描述语占( w e bs e r v i c e d e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，w s d l ) 使用x m l 格式描述一个w e b 服务提供的方法，包括： 输入和输出参数，数据类型和传输协议( 典型的如：h t t p ) 。通用描述发现和整 合标准( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o nd i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ，u d d i ) 建议发 布一个服务的提供者等细节。除y u d d i ，其他标准也发展起来了。d u s t d a r 和 t r e i b e r ( 2 0 0 4 ) 进一步明确w e b h 艮务注册细节。简单对象访问协议( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c o l ，s o a p ) 被用作w e b 服务模型中实体问的x m l 格式的信息交换”。 丌始建立在w e b 服务上的s o a 模式如图卜l 所示1 ： 图卜1w e b 服务的s o a s o a 调用过程可以简单描述如下： ( 1 ) 服务注册：服务提供者发布描述服务的w s d l 文档到服务代理( 如u d d i 注册表) ； ( 2 ) 服务查找：请求者通过s o a p 消息访问u d d i 查询服务； ( 3 ) 发现结果：服务请求者得到要访问w e b 服务的服务描述； ( 4 ) 服务绑定和调用：此过程采用s o a p 消息传递数据。 1 1 5 基于网格服务的s o a w e b 服务以其简单的特点得到了广泛使用，但是它也存在一些不足，如：w e b 服务是无边界和非临时的。“无边界”意味着w e b 服务不会记住从一个调用到另 一个调用之问作过什么。如果想执行一串相关的操作就必须将一次操作的结果作 为下一次操作的参数发送出去。w e b 服务还是非暂时的，这意味着他们比他们的 客户端的持续时问长。这点就说明当一个客户端使用完w e b 服务后，所有w e b 服务所记录的信息都能被下一个客户端所访问。事实上当一个客户端正在使用 w e b 服务时另个客户端也能访问w e b 服务并潜在的妨碍第一个客户端的操作 1 0 0 对于w e b 服务的这些不足，网格服务可以通过类似于w e b 服务的工厂束解决 前面的两个问题。除了工厂方面的改进外，网格服务还提供了更多优点“”： 两种实现方法：网格服务既可以从一个框架类继承下来也可以使用委托模 式来实现，引用过程都委派给一系列被称为o p e r a t i o np r o v i d e r s 的类。 生命期管理：网格服务提供了一些必须的工具，例如可以在网格服务生命 期内特定时刻( 创建，撤销等等) 的回调函数，用于高效的管理它自己的 生命期。 服务信息：网格服务有一组用来描述自己的相关服务信息。服务信息和 w s d l 不同，w s d l 描述了像方法、协议等等的细节。服务信息在根据特点 和能力来索引网格服务时相当有用。 通知机制；我们可以定义一个网格服务作为通知源并且某些客户端作为通 知接收器( 或者是订阅者) 。所以当网格服务发生了改变后会通知所有的 订阅者变化( 不是通知所有的变化，只是网格服务想要通知的变化内容) 。 因此，网格服务弥补了w e b 服务的一些不足，是下一代服务的必然选择。 2 0 0 2 年2 月，在加拿大多伦多市召丌的全球网格论坛g g f 会议上，g l o b u s 项目组和i b m 共同倡议了一个全新的网格标准o g s a 。o g s a 叫做丌放网格服务体 系( o p e ng r i ds e r v i c e sa r c h i t e c t u r e ) ，它把g l o b u s 标准与以商用为主的w e b s e r v i c e s 的标准结合起来，网格服务统一以s e r v i c e s 的方式对外界提供。o g s a 从一诞生，就得到业界的广泛支持，像微软、p l a t f o r m c o m p u t i n g ( 一家分匆式 计算软件公司) 、a v a k i ( 商用网格解决方案提供商) 、e n t r o p i a ( 基于p c 的分布 式计算网格技术提供商) 等从一丌始就宣传支持o g s a 咖1 。 到目前为止，o g s a 已经广为接受，几乎所有的业界同仁都认为它就是网格 的未来。由于o g s a 是在g g f 会议上提出来的，g g f 也就顺理成章地成为o g s a 标 准化进程的领头羊。目静，g g f 有4 个研究组负责与o g s a 相关的标准制定工作： 丌放网格服务体系结构工作组o g s a - w g 、丌放网格服务基础设施工作组o g s i w g 、 丌放网格服务体系结构安全工作组o g s a s e c w g 和数据库访问和集成服务工作 6 组d a i s w g 。 2 0 0 3 年1 月1 3 同，符合o g s a 规范的6 1 0 b u st o o l k i t3 0 ( a l p h a 版) 已 经在第一届g l o b u s w o r l d 会议上发布，预计萨式版在2 0 0 3 年上半年就能发布。 这标志着o g s a 已经从一种理念、一种体系结构，走到付诸实践的阶段了“”1 。 g g sv o ( g i sg r i ds e r v i c e sv i r t u a lo r g a n i z a t i o n ) ”是网格服务应用在 g i s 系统上的典型例子，下面是建立在( 地理信息系统) 网格服务上的s o a 模式， 如图i - 2 所示： 图卜2g g sv o 框架示图 如图所示，客户端打算使用g g sv o 中的地图服务( m a ps e r v i c e ) 。服务器 a 和b 表示因特网中的不同g i s 服务提供者。这些提供者已经注册到v 0 中。v 0 的功能组件有三个，分别是：门户( p o r t a l ) ，选择器( s e l e c t o r ) 和索引服务 ( i n d e xs e r v i c e ) ，它们都是部署在服务器上的网格服务。这些服务被设计成 有状态的实例，它们能被工厂创建和分布在不同的服务器上以改进可扩展性。 下面是交互时序说明： ( 1 ) 所有部署在服务器a 和b 上的服务分别把自己注册到索引结点( i n d e x n o d e ) ，并定期刷新动态的q o s 信息。 ( 2 ) 有两种方式提供给客户端以使用选择器：一种是直接使用选择器，这样客 户可以使用它自己的契约来客户化它的策略：另一种是通过v 0 的服务门 户使用选择器，这样客户可以发现现在最好的服务和显式地使用它们。 ( 3 ) 选择器识别在v 0 种的所有等价的地图服务，并且选择能提供最好q o s 服 务的合适提供者。 ( 4 ) 最后，客户调用选择好的服务。 1 2 服务合成( s e r v i c ec o m p o s i t i o n ) 1 2 1 组件与服务的区别 组件与服务都是很重要的软件重用技术，它们的区别如表1 - 1 所示”“： 组件服务 形式静态的动态的 交互线性交互基于性质的、不可预测的交互 连接主机到主机的移动的 整合编译时或设计时整合运行时整合 特殊性质关注质量、信誉等性质 1 2 2 服务合成的含义 表卜1 如果用户的需求足够简单，那么只需要一个服务就可以完成该任务。然而， 当用户的需求比较复杂，业务逻辑牵涉到别的服务的时候，就需要把若干个功能 相关联的服务组合起来。在这种情况下，由一系列服务组合起来的服务就叫复合 服务，而用于合成复合服务的子服务就叫组件服务。建立复合服务的过程就叫服 务合成( s e r v i c ec o m p o s i t i o n ) 。复合服务是由组件服务和其他复合服务递归 定义的。 在合成服务时，用户的业务逻辑是由一系列的服务实现的。这种流的方式合 成服务跟工作流管理技术类似。通过服务合成，就可以在更高的抽象层次定义更 加复杂的应用。用户调用一个复合服务就像调用一个普通的服务样。“” 1 2 3 服务合成的方法 一种广泛使用的方法是使用编程语言连接不同组件服务，这时就需要一个异 构的中自j 件平台支持服务合成。然而，编程语占更加关注的是a p i ，而不是业务 逻辑。所以一种基于w e b 服务的业务流程执行语言。( b p e l 4 w s ) 渐渐发展起来。一 个服务合成中间件的三大要素是：一种晚明服务合成的模型和语占，一个可以让 用户拖拉组件服务的图形化丌发环境，一个业务逻辑的运行环境。 用于服务合成流程建模的的方法有：u m l 的活动图，p e t r i 网，状念图等等描 述数据的定义和在各个组件服务| 、日j 的交换。服务选择模型可以是静态或者动态地 绑定到一个选定的服务。所以服务合成可以是静态的，也可以是动态的。静态服 务合成是在设计时确定流程所需要的组件服务。而动态服务合成是在运行时动念 选择所需要的组件服务。“2 1 1 2 4 服务合成的研究方向 1 一个抽象的流程表示 用种合适的形式表示识别抽象的业务流程。 2 服务发现和交互操作 需要人工还是自动选择适合的服务，而且选择的服务应该是可交互操作的。 3 服务合成流程的效率 服务合成如何能有效执行。 4 服务合成流程的执行 采取适当的技术执行组合后的离散服务。 5 服务合成流程的模拟 采用模拟技术来分析流程的执行。幽3 9 1 3 建模语言 1 3 1b p m l 业务流程建模语言( b p m l ) 是一种基于x m l 的进行语言分析的语言，用业务 流程管理交互来模拟业务流程进行开发的。和x m l 非常象，b p m l 是一个具有模 拟企业数据能力的语占分析类的语占。b p m l o 4 是b p m l 的第一个发行版本，它 包括事物处理和辅助事物处理规范，数据流，消息及预定事件，业务标准，安全 任务和异常这几个部分。b p m i 认可b p m l 的三种重要功能：因为要用于关键应用 中，所以它必须支持同步和异步事件处理；因为要模拟i n t e r n e t 上的业务流程， 所以它必须提供可靠的安全处理机制；因为要贯穿于整个发展阶段，所以它必须 具有项目管理能力。幽1 1 3 2b p m n b p m i o r g 在2 0 0 3 年8 月2 9 日发布了商业流程建模符号( b u s i n e s sp r o c e s s m o d e li n gn o t a t i o n ，b p m n ) 1 0 版本。b p m n 提供一个图形化符号来表示业务流 程图( b p d ) 中的业务流程。b p m n 的目标是为技术用户和商业用户提供一些能表 达复杂流程语义的符号，从而支持他们的流程管理。结合业务建模的最佳实践， b p m n 提供一种简单、标准的方法供流程用户、流程实施者、客户和供应商之间 交换信息。b p m n1 0 允许基于x m l 的不同流程语言使公共元素可视化，如： b p e l 4 w sv 1 1 和b p m lv 1 0 。b p m n 是合理的符号，是商业流程管理公开标准的 集合。b p m n 使参与者更容易使用一个标准的图形化符号，在不同的商业流程语 言之间转换业务流程“。 1 3 3w s c i b e a 系统、i n t a l i o 、s a pa g 和s u nm i c r o s y s t e m s 在2 0 0 2 年6 月1 3 日发布 了w s c i1 0 ( w e bs e r v i c ec h o r e o g r a p h yi n t e r f a c e ) 。w s c i 提出了一种语言标 1 0 准，能结合现有的w e b 服务协议，提供可观察的w e b 服务行为描述。w s c i 使一 种基于x m l 的接口描述语言，描述w e b 服务与其他服务交互过程中交换的信息流。 w s c i 通过重用一个静态接口定义来描述参与信息交流的w e b 服务的动态接口。 w s c i 可以结合w s d l 使用；基于w 3 c 的w e b 服务描述工作组，也能和其他与w s d l 有相同特性的服务定义语言工作。w s c i 描述可观察的w e b 服务行为。这些表达 的根据是交换信息之| 日j 的时态和逻辑依赖、特性时序规则、相互关系、异常处理 和事务。w s c i 还能描述交互的w e b 服务之间的交换信息集合，因此提供一个全 局的、面向信息的交互视图小2 。 1 3 4b p e l 4 w s b p e l 4 w s ( b u s i h e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e s ) 是 2 0 0 2 年8 月由微软公司、i b m 公司和b e a 公司联合发布的“w e b 服务业务流程执 行语言”，用于商业流程描述的舰范化、标准化，该语言中包含多种w e b 服务， 并能将系统内部和业务伙伴| 日j 的信息交换标准。该流程执行语苦是从w s f l 和 x l a n g 演变而来的，继而发展为b p e l 。 b p e l 4 w s 使用消息属性这个概念来识别嵌入在消息中的有关协议的数据。 b p e l 4 w s 所定义的模型和语法可被用于描述基于流程和它的伙伴间的交互的业 务流程的行为。与每个伙伴的交互是通过w e b 服务接口进行的，在接口级别上 关系的结构被封装在称之为的服务铭发中。b p e l 4 w s 流程定义了与这些伙伴交互 的多个服务交互是怎样协调的以达到业务目的，还定义了这种协调所需的状态和 逻辑。b p e l 4 w s 还引入了一些系统的机制东处理业务异常和流程处理故障。最后， b p e l 4 w s 引入了一种机制，以用于定义在发生异常时或伙伴请求撤销时流程中单 个或合成活动是怎样被补偿的。 应用b p e l 4 w s 的基本概念的方式有两种。通过使用描象旋簇概念，b p e l 4 w s 流程可以定义业务协议角色。例如，在供应链协议中，买卖双方是两个不同的角 色，双方都有自己的抽象流程。他们的关系通常被模拟成服务链接。抽象流程使 用所有的b p e l 4 w s 概念但它对待数据处理的方式反映了描述业务协议公共部分 所需的抽象程度。具体地蜕，抽象流程仅处理有关协议的数据。b p e l 4 w s 提供了 把有关协议的数据识别为消盆属j 铂勺方式。b p e l 4 w s 也可被用来定义可执行业务 流程。流程的逻辑和状态决定了在每个业务伙伴那罩进行的w e b 服务交互的性 质和顺序，从而决定了交互协议。虽然从私有实现的角度来看并不需要完整地定 义b p e l 4 w s 流程，但是b p e l 4 w s 为仅依赖于w e b 服务资源和x m l 数据的业务 流程有效地定义了可移植的执行格式。此外，这种流程的执行以及与它们的伙伴 交互的方式是一致的，与托管环境的实现所用的支持平台或编程模型无关。 从充分利用w e b 服务的角度来看，可以论证这是使用b p e l 4 w s 的最有吸引 力的| ；i 景，因为它支持大大提高自动化程度的工具和其它技术的开发从而降低了 建立跨企业自动的业务流程的成本。 b p e l 4 w s 位于几个x m l 规范之上：w s d l1 1 、x h ls c h e m a1 0 和x p a t h l 0 。 w s d l 消息和x m ls c h e m a 类型定义提供了b p e l 4 w s 流程所用的数据模型。 x p a t h 为数据处理提供支持。所有的外部资源和伙伴被表示成w s d l 服务。 b p e l 4 w s 所提供的可扩展性能支持这些标准的未来版本，即用于x m l 计算的 x p a t h 和相关标准。“1 1 4q o s 驱动 q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 就是所谓的服务质量，是指一个系统或系统 中的某一构件对外提供信息或服务时，在其总体机能不变的前提下，允许客户 根据自己的特定应用需求来定制这些服务的行为。 这一重复出现的基本概念表达了一种软件设计的指导思想：只要我们设计 的一个系统或系统中的某一构件对外提供某种服务，就可从q o s 的角度改进 这些服务。q o s 涉及两方面的内容，一是服务本身支持哪些质量( 即w h a tt o d o 问题) ，二是如何让用户方便地定制这些服务质量( 即h o wt od o 问题) 。 前者与服务涉及的业务逻辑密切相关，而后者则常常采用q o s 策略的方式帮 助用户定制q o s 。在分布式对象系统中，q o s 策略往往也被设计为一个对象， 多个丁f 交的q o s 策略可自由地组合在一起，从而帮助用户更简便地、更灵活 地根据自己的应用需求定制服务质量”。 w e b 服务的一系列的质量评价标准( 好像：定价，可靠性) 和w e b 服务质 量模型建立的相关知识。如表卜2 所示： q o s ：s y s t e mq o s ：t a s kq o eq o b i z a v a i l a b i l i t v u pa ta r r i v a ls u c c e s s f u ld o w n l o a dt r a n s a c t i o n1 0 s t r e l i a b i l i t y s u c c e s s f u l c o m p l e t i o n d o l l a r s p e r q u e u e1e n g t hc o m p e t i t i o n p r o b a b i l i t y t r a n s a c ti o n p r o c e s s i n gp r o b a b i l i t y e n d t o e n d r e s p o n s er e v e n u eo fw e b c a p a c i t y w a i t i n gt i m e t i m es i t b a n d w id t h r e s p o n s eti m e p e r c e i v e d s p e e d o fr e v e n u ep e rp a g e e r r o rr a t e a c h i e v a b l ed o w n l o a d v i s i t i n g r o b o t s t h r o u g h p u t t h r o u g h p u t c u s t o m e rf r ie n d lyc o s t s h e a d r o o m m e m o r y u s e df o rs i t e m e m o r yt a s k c a p a c l t y 表卜2 然而，质量模型是可以扩展的，也就是浣，新的标准能被加入而无须基本 地改变服务选择技术。特别地，可以综合q o e ( q u a l i t yo fe x p e r i e n c e ) 制和 q o b i z ( q u a li t yo fb u s i n e s s ) 制来扩展质量模型。这样做就会包含两种公制： 一种用服务的响应时日j 和可用性等来表达一个客户使用服务的经验( o o e 制) ； 一种根据费用，例如：每次执行变迁所需要的费用( q o b i z 制) 。 o o e 制和q o s 制的主要区别是：q o e 制可能含有主观因素，而q o s ：t a s k 制 没有，同时q o e 制可能受所有服务的提供者和使用者的系统的影响，而 o o s ：t a s k 制则只与要考虑的系统和服务有关。一个关于这些影响的例子是：一 个w e b 点的q o e 严重取决于i s p 的网络状况( 如：m o d e m 的速度) “”。 o o s 驱动是近年来提出的一项新技术，在这个概念提出之i ； ，在网络环境 中如果我们要使用网络服务器提供的服务的时候，通常都是根据管理员的个人 经验来选择服务的，那么在选择服务的过程中就难免会出现某些问题，如：该 服务器崩溃了，它暂时不能j 下常地提供服务，而我们的管理员却主观地将工作 交给该服务器来做，这样就会出现意想不到的后果了。 因此，本文在服务合成模型中加入了q o s 驱动理念。在网络环境中，根据 用户的需求是会存在很多冗余的服务的，从而能够从语义上定义一些等价的服 务，把它们归为一类，然后再增添一个选择器( s e l e c t o r ) 来自动地选择用户 所需要的最优服务。这个选择器对服务的选择是客观的，它会根据当前的各个 q o s 的情况，结合用户的需要和相应的策略，为用户选择最合适的服务。从这 个意义上来说，这样既可以摆脱管理员的主观因素的影响，又可以提高系统的 自动化水平，减轻管理员的工作量，提高整个系统的效率。 1 5 p e t r i 网 1 5 1p e t r i 网的发展历史 1 9 6 2 年联邦德国的c a r la d a mp e t r i 在他的博士论文用自动机通信 中首次使用网状结构模拟通信系统。这种系统模型后来以p e t r i 网为名流传。 现在p e t r i 网一词既指这种模型，又指以这种模型为基础发展起来的理论。 有时又把p e t r i 称为网论( n e tt h e o r y ) 1 。 三十多年来p e t r i 网的应用和p e t r i 网理论都有了长足的进步。其发展 过程大体分为三个阶段1 ： ( 1 ) 初期迅猛发展阶段 期望出现新模型( 强于p d a 但无t m 的判定性问题) ； 提出p e t r in e t 语占以研究与f s m 和j 下规语言的关系； 提出p e t r i 网的各种子类。 ( 2 ) 挫折阶段 p e t r i 网弱于t m ，又有若干判定性问题； 人们转向其他模型：线性有界t m 、多重栈p d a p e t r i 网仍发展了标记图( m a r k e dg r a p h s ) 、安全p e t r i 网( s a f ep e t r i n e t s ) ( 3 ) 新转机阶段 1 4 p e t r i 网应用到特定领域；