[发明专利]一种基于约束求解器的服务组合验证方法

说明书

技术领域

本发明给出了一种基于约束求解器的Web服务组合验证方法的设计方案，主要解决Web服务组合验证正确性的问题，属于Web服务组合验证领域。

背景技术

随着计算机网络跨越式发展和分布式系统的不断创新推进，由于Web服务(Web Services)成功结合了过去的设计要素，采用概念和技术创新的设计理念和设计元素，现在已被计算机界广泛认可并成为新的研究热点。现在网络上的Web服务数目日益增加，但是为了能够重用服务，单个Web服务一般都只实现特定的功能，难以满足企业的复杂应用需求。如果能将已经存在的Web服务按照一定的业务流程合理组合起来，形成一个复合Web服务，就能够提供更加强大的功能，满足用户实际的需要。

Web服务组合技术可提供功能丰富的业务流程，但是如何判断组合的Web服务是否满足用户的业务需求，如何判断组合的Web服务在运行中有没有出现问题，企业在真正应用Web服务组合解决实际问题前必须认真考虑这些问题。Web服务组合技术由于推出时间比较短，体系结构、技术实现等方面还不是很完善，因而在实际应用中会面临着各种挑战。由于网络上的Web服务是由不同的组织机构基于不同的平台使用不同的语言开发的，这使得Web服务具有异构性和多变性的特点，组合服务可能会因为其中的某个Web服务出现异常变化而无法正常运行。事实上，不管是人工设计的还是自动创建完成的服务组合都可能存在多种问题，比如可能发生死锁、活锁和状态不可达等问题。因此Web服务组合在投入实际应用前必须先进行验证，以保证组合服务的正确性。

当前用来描述Web服务和Web服务组合的语言都是半形式化的，难以保证正确性，当服务组合出现错误时，很难检测出错误原因，因此需要有形式化的方法来验证Web服务组合是否正确。Web服务组合可以使用不同的形式化方法描述和验证，当前研究多集中于使用Petri网、自动机理论和进程代数这三种方法。

Petri网是一种特别适合分析和验证分布式系统的形式化建模方法，它的优点是形象直观、语义严格并且有数学理论作为基础，可以用来对控制流和数据流进行形式化建模。Petri网也可以用来描述分布、并发、非确定性的信息系统，提供了一种定性和定量分析方法以及可操作语义。

自动机理论就是利用有限自动机对BPEL描述的服务组合流程进行建模，然后检验该流程的安全性和活性等属性，再根据检验结果判断该服务组合流程是否正确。

进程代数是一种使用代数方法研究通信并发系统的理论，包括通信顺序进程、通信系统演算和π演算等，非常适合用来描述和验证并发系统。尤其是π演算可以传递变量、值和通道名，具有建立新通道的能力，特别适合用来描述分布式松祸合的并发系统。

采用Petri网或者自动机对服务组合进行描述时尽管较为直观，但在服务流程规模变大、服务数量变多、服务间交互变复杂的情况下，这两类方法的复杂度随着服务组合规模的增大而急剧增大。与此相比，基于进程代数的方法因为采用了表达式的描述方法，所以表达能力强且形式简洁，另外进程代数特别是π演算中的行为理论为服务验证提供了很好的理论基础，但π演算比较缺乏直观的图形表示，工具支持也不是很多。通过对以往研究进展的研究，本发明提出通过解析WSDL，BPEL文档得到约束条件，在通过约束求解器Z3求解从而实现验证。

参考文献：

[1]Wonhong Nam,Hyunyoung Kil,Dongwon Lee.Type-Aware Web Service Composition Using Boolean Satisfiability Solver.[C]//proceedings of IEEE Conference on E-Commerce Technology.Washington,D.C.,USA IEEE,2008:331-334

[2]John Kodumal,Alexander Aiken.The set constraint/CFL reachability connection in practice[J].Sigplan Notices-SIGPLAN,2004,39(6):207-218

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种基于约束求解器的服务组合验证方法。该方法从利用BPEL组合Web服务出发，对BPEL文档进行分析，构建一个能表示服务之间的执行关系和约束关系的控制流程图。然后利用约束求解器验证用户提供的初始条件和目标输出及服务之间的约束关系，以此判断这个Web服务组合的正确性，从而达到最终验证服务组合的目的。