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基于全局依赖网的Web服务组合自动演化方法研究
资料介绍
为适应互联网环境下动态的运行环境以及多变的用户需求,快速构建面向服务架构的软件系统,本文提出一种基于全局依赖网的Web服务组合自动演化方法.该方法能够根据用户演化需求对服务组合执行演化操作,在服务全局依赖网的基础上从各演化点出发执行正向演化推理与反向演化推理,确保执行演化操作之后的正确性和有效性,自动生成服务组合演化结果.应用实例表明本方法能够有效实现服务组合的自动化演化,有助于降低基于服务组合的软件开发成本,缩短软件开发周期.
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Vol． 45 No． 2
Feb． 2017
第
期
电
子
学
报
2017
2
ACTA ELECTRONICA SINICA
年
月
Web
基于全局依赖网的
服务组合
自动演化方法研究
1，2
1
1
1
1，2
， ， ， ，
张元鸣 倪 宽 陆佳炜 徐 俊 肖 刚
( 1．
，
浙江工业大学计算机科学与技术学院 浙江杭州
310023; 2．
，
浙江工业大学机械工程博士后流动站 浙江杭州
310023)
:
， ，
为适应互联网环境下动态的运行环境以及多变的用户需求 快速构建面向服务架构的软件系统 本文
摘
要
Web
． ，
服务组合自动演化方法 该方法能够根据用户演化需求对服务组合执行演化操作
提出一种基于全局依赖网的
，
在服务全局依赖网的基础上从各演化点出发执行正向演化推理与反向演化推理 确保执行演化操作之后的正确性和
， ． ，
有效性 自动生成服务组合演化结果 应用实例表明本方法能够有效实现服务组合的自动化演化 有助于降低基于服
，
务组合的软件开发成本 缩短软件开发周期
．
:
;
;
;
;
关键词
中图分类号
URL: http: / /www． ejournal． org． cn
服务组合 自动演化 演化操作 演化推理 全局依赖网
TP311 0372-2112 ( 2017) 02-0267-11
DOI: 10． 3969 /j． issn． 0372-2112． 2017． 02． 002
:
:
A
:
文章编号
文献标识码
电子学报
Automatic Web Service Composition Evolution Based on
Global Dependence Network
1，2
1
1
1
1，2
ZHANG Yuan-ming ，NI Kuan ，LU Jia-wei ，XU Jun ，XIAO Gang
( 1． College of Computer Science ＆ Technology，Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang 310023，China;
2． Post-doctoral Research Center of Mechanical Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang 310023，China)
Abstract: In order to rapidly construct software based on service-oriented architecture under dynamic running envi-
ronments of Internet and to satisfy various requirements of users，an automatic service-composition evolution approach based
on global dependence network ( GDN) is proposed． It can automatically execute defined evolution operations on existed
composited service according to evolution requirements． After that，it continues to execute reverse evolution reasoning and
positive evolution reasoning based on the GDN from each evolution point． Then，it will automatically generate evolution re-
sults of composited service． An actual application is given to illustrate the entire evolution procedure． This application shows
the correctness and effectiveness of the approach，which helps to reduce the cost and the cycle of software development．
Key words: service composition; automatic evolution; evolution operations; evolution inference; global dependence
network
．
组合成本和较长的开发周期
1
引言
软件演化是软件进行渐变并达到所希望的形态的
［6］
Internet
， Web
的迅速发展和广泛应用 以
随着
服务
，
过程
随着用户需求的变化以及软件运行环境的变
为基础的面向服务架构作为新型的分布式计算模式已
， ，
化 软件系统需要不断的演化 以适应这种新的需求和
［1，2］
［7］
［8］
．
Web
由于单个
成为互联网环境下主流的软件形态
．
，
例如 余萍等 提出了一种面向动态软件体系
变化
， ，
服务功能有限 难以满足复杂的业务需求 服务组合成
，
结构的在线演化方法 设计并实现了一种运行时刻的
［3 ～ 5］
．
，
然而 运行环境的动态性
为构建软件系统的关键
， 、
软件体系结构元模型 保证演化前后系统的一致性 完
，
以及用户需求的多样化 使得基于服务组合的软件系
．
整性和演化的可追溯性
服务组合演化则是在已经组合好的软件系统基础
，
统不得不经常重新组合以适应新的变化 导致较高的
: 2015-12-30;
: 2016-05-05;
:
责任编辑 孙瑶
收稿日期
修回日期
:
基金项目 国家自然科学基金
( No． 61379017) ;
D
( No． QJD1302009) ;
( No． 2014C01408)
浙江省重大科技专项
浙江省钱江人才计划
类
268
2017
年
电
子
学
报
，
上根据外部运行环境和用户需求进行的演化 这有助
( 3)
，
演化自动化程度不高 演化过程中需要较多的人工
．
于降低重新组合带来的成本与周期 与传统软件演化
， ， ［17］ EM4CS
校验 演化效率较低 如文献 提出的 方法
， 、 ，
相比 由于服务具有动态 异构以及自治的特点 且系统
．
的每个演化步骤都需要人工校验
，
所集成的服务往往来源于不同的组织 这使得服务组
，
针对这些问题 本文提出一种基于全局依赖网的
［9］
．
， 、
服务组合自动演化方法 对服务组合的演化模型 演化
合演化面临更多的挑战
、 、
国内外学者已在服务演化影响 服务演化操作 服
、 、 ，
需求 演化过程 演化推理等进行了系统的研究 其主要
，
务演化框架等方面进行了初步研究 取得了一定成果
．
4
贡献包括以下 个方面
:
:
( 1)
Petri
，
网的服务组合演化模型
在服务 的 功能 与非功 能属 性 对 演 化 影 响 方 面
提出了一种基于
为服务组合自动演化提供形式化描述工具
( 2)
［10］
WANG
．
等
使用有向图根据接口与控制流程建立服务
， ，
依赖模型 依据其得到相应服务依赖度量集 为服务组
，
提出了服务全局依赖网的概念 为演化操作及
［11］
;
合演化提供分析基础 彭焕峰等 利用
BPEL
．
控制流图
演化推理提供理论依据
( 3)
BPEL
，
，
提出了完整的演化需求形式化表达方法 将用
对服务组合的
数据流进行分析 提出一个面向成员服务的数据依赖
BPEL
进行建模 通过模型对服务组合的
，
．
户不确定性需求转换为计算机能够理解的演化操作
，
( 4) ，
提出了正向演化推理与反向演化推理 确保服
度量集 从而分析成员服务对
中数据流的影响程
，
度与范围 为服务组合演化策略的制定及实施提供依
．
务组合在执行演化操作之后是正确的和有效的
［12］
;
据 龙军等 提出了逐步逼近评价实体的演化方法以
2
服务组合演化基础
．
改变信任推理中的信任缺失与信任泛化的不足
［13］
2． 1
基本概念
:
在演化操作方面 黄光奇等 在基于服务集合不
:
先给出服务组合演化的几个基础性概念
( Atomic Service，AS)
是指可被独
，
变的情况下 利用工作流网对服务组合进行形式化建
1
定义
立调用且功能不可再分的
( Compound Service，CS)
是指由
原子服务
，
模分析 提出了一种组合服务的合理演化行为集
SEBS，
［14］
Web
．
服务
; SONG
保持演化后组合服务的合理性
等
提出一套演
2
定义
复合服务
，
化操作准则来指导开发人员正确地修改服务组合 只
Web
．
若干原子服务组合且可被独立调用的
服务
，
要遵循这些准则 服务组合的数据流在演化过程中的
，
一般地 服务通过自身对外发布的接口进行调用
，
．
正确性就可以得到保持
［15］
，
接口是服务间传递数据信息与控制信息的主要机制
: CHEN LV
在演化框架方面
等
提出了一种基于
． ，
包括输入接口和输出接口 为此 基于接口匹配的方式
，
事件驱动的动态服务组合演化方法 通过有向无环图
，
能够较好地描述服务之间的组合关系 从而生成一个
，
建立服务依赖图 通过事件驱动方法主动监控并处理
．
功能更加复杂的复合服务
，
动态服务 根据监控结果更新受到动态服务影响需要
［16］
3
AS ( I ，O )
i
AS ( I ，
与
j
定义
对于两个原子服务
;
发生结构变化的服务依赖图 刘涛等 通过增加归属
i
i
j
O ) ， O I ， AS AS ， AS
若 则 则
→
AS
与
之间是顺序接口
j
PI
，
演算进行扩展 使之与事件
操作符和条件控制符对
j
i
j
i
j
i
［20］
，AS
依赖
AS
，AS
的前驱服务
AS
的后继服务
i
．
，
条件动作模式更好地结合起来 从而提出一种描述组
为
为
i
j
j
［17］
3，
根据定义 可以推出以下服务接口依赖关系
:
;
合服务流程方法 王晓璇等 以机器辅助处理为目标
，
1
AS ，AS ，…，AS
1
AS ，
j
Web
推论
对于原子服务
以及
进一步提出了一种语义
环境下组合服务演化方
2
m
O
O
…
O
I ， AS AS
则 ∧
1
… AS
∧
AS ，
j
———EM4CS， ，
将组合服务演化分为六个步骤 但该框
若
∪
∪
∪
∧
法
→
1
2
m
j
2
m
．
称为同步接口依赖
; ，
架从演化需求到演化结束并不是自动实施的 另外 还
［18 － 19］
2
AS ，AS ，…，AS
1
AS ，
j
推论
对于原子服务
I )
以及
有一些学者通过面向服务编排
建立相应的服务组
2
m
( O I ) ( O
1
…
( O
I ) ， AS AS
∨
1
．
若
∨
∨
∨
则
合演化技术框架或模型
j
2
j
m
j
2
… AS
∨
AS ， ．
称为合并接口依赖
j
，
深入分析可以发现 已有服务组合演化研究存在
∨
→
m
3
AS
AS ，AS ，…，AS ，
以及
2
: ( 1)
，
服务组合演化模型不够完善 不能够表
推论
对于原子服务
以下不足
i
1
m
( O I ) ( O I )
∧
1
…
( O I ) ， AS AS
则
→
， ［15］
达较为复杂的服务依赖关系 如文献 提出的有向
若
∧
∧
i
i
2
i
m
i
1
AS
…
∧
AS ， ．
称为并发接口依赖
m
， ［16］
无环图演化模型的表达能力不足 文献 提出的
PI
∧
∧
2
4
AS
AS ，AS ，…，AS ，
以及
2
; ( 2)
推论
对于原子服务
( O I )
演算演化模型的数学理论不成熟
缺乏完整的演化
i
1
m
( O I )
1
…
( O I ) ， AS AS
则
→
，
需求形式化描述方法 演化过程不能完全满足实际的
若
∨
∨
∨
i
i
2
i
m
i
1
AS
…
∨
AS ， ．
称为选择接口依赖
m
， ［13］
演化需求 如文献 给出的演化行为集没有考虑反
∨
∨
2
， ［14］
向演化操作 文献 给出的演化操作准则只涉及了
2． 2
服务组合演化模型
Petri ，
网是一种高效的建模与分析工具 适合描述
，
服务层面的演化操作 没有涉及服务接口的演化操作
;
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