基于petri網bpel建模的分析和實現(xiàn)

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1、同濟大學電子與信息工程學院博士學位論文基于Petri網的BPEL建模分析與實現(xiàn)姓名：孫健申請學位級別：博士專業(yè)：計算機應用技術指導教師：蔣昌俊20041201論文摘要Web服務是各種商業(yè)、應用、系統(tǒng)服務的基于XML標準的接口。以其開放性、標準性和簡便性而得到了迅速的推廣，改變了基于Intemet應用程序的開發(fā)方式。Web服務組合是一個分布式的開發(fā)架構，以現(xiàn)存的web服務為基礎去建構出一個新的Web服務。通過Web服務組合的應用將可以實現(xiàn)具備更多功能更有價值的企業(yè)流程。BPEL是一種基于工作流的Web服務組合

2、語言。它用XML描述如何把Web服務組合成一個商業(yè)流程，并且把流程本身描述成一個新的Web服務。然而，由于BPEL本身的復雜性，BPEL的實施和部署有一定的難度。開發(fā)者所設計出來的Web服務流程很有可能會產生死鎖、不可達等問題。這些問題往往無法從表面的設計進行判斷，因此必須通過建模工具的運用，才能分析和驗證流程的運行狀態(tài)從而發(fā)現(xiàn)死鎖、可達性和安全性等問題。BPEL流程從設計開發(fā)到部署實施是一個復雜的過程，設計過程出現(xiàn)的任何錯誤都會對商業(yè)應用帶來難以估計的損失。如何保證BPEL流程在設計階段就滿足正確性的要求

3、，成為一個亟待解決的問題。目前還沒有BPEL流程的開發(fā)設計軟件可以做到以Petri網理論為基礎的流程實時分析驗證，在理論上給予流程設計以正確性保證。如今已成熱點的企業(yè)應用集成(Em)項目中，業(yè)務流程整合更是其不可或缺的部分。企業(yè)的業(yè)務流程會同時涉及到多個應用系統(tǒng)，因此要求這些系統(tǒng)能夠協(xié)同工作。但是接口、架構的不統(tǒng)一往往使得這些本應緊密集成的應用系統(tǒng)成為了一個個“信息孤島”。如何抽象底層應用的邏輯和消息組件，允許業(yè)務用戶創(chuàng)建跨越多個系統(tǒng)的復雜流程成為解決此類問題的關鍵所在。本文在對現(xiàn)有形式化方法分析的基礎上，

4、根據Web服務體系結構的特點，綜合應用Petri網、工作流等分析技術，提出并研究了用于Web服務流程組合語言BPEL的性質分析的Web服務工作流網BPWS-Net和正確性驗證準則。設計并實現(xiàn)了一個Web服務流程開發(fā)與驗證系統(tǒng)。提出一個基于XML的遠程服務架構(RS．Link)的設計與實現(xiàn)方案。綜上所述，本文工作的主要貢獻表現(xiàn)在如下幾個方面：(1)提出了面向服務的Web服務工作流網BPWS-Net。與現(xiàn)有的BPEL流程建模方法相比，BPWS-Net能夠更加全面、具體的反映BPEL的語言特性。BPWS-Net不

5、僅對BPEL中的基本活動、結構化活動給出了確切的形式化定義，并且對BPEL的鏈接語義、死路刪除、異常處理等特性做了形式化描述。BPWS-Net中各子網的繼承關系，能夠準確的反映BPEL中的活動嵌套關系，便于對流程進行分層描述與建模分析。(2)提出了BPWS-Net的正確性驗證準則。利用Petd網的形式化分析技術，定義了BPWS-Net的安全性、可達性和無死鎖性，以及BPWS-Net的正確性驗證方法。(3)設計并實現(xiàn)了一個基于BPWS-Net的BPEL流程開發(fā)與驗證系統(tǒng)。驗證系統(tǒng)可以在BPEL流程設計過程中，

6、自動生成對應的BPWS-Net模型和可達樹(圖)，利用BPWS-Net的正確性驗證方法判定流程的正確性。與其他的BPEL流程開發(fā)系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)將Petri網的形式化分析技術應用到流程開發(fā)過程中，減小了BPEL流程出錯的可能性，縮短了開發(fā)與測試周期。(4)在BPEL流程開發(fā)與驗證系統(tǒng)中，本文對BPWS4J的功能進行了擴展，使得BPWS4J引擎可以處理復雜數(shù)據類型，以滿足企業(yè)級應用的要求。并設計開發(fā)了流程日志監(jiān)控平臺，可以增強BPEL狀態(tài)查詢方面的不足，使得分布式環(huán)境下的流程監(jiān)控成為可能。(5)提出了一個基于

7、XML的遠程服務架構(RS-LinkFramework)，并給出了詳細的設計與實現(xiàn)說明。RS-Link是在Web服務、BPEL等開放標準的環(huán)境下，對ERP、SCM、Web服務、網格服務等異構系統(tǒng)進行整合的底層框架。是一個通用的、靈活的、可擴展的基礎框架軟件，為系統(tǒng)架構提供統(tǒng)一的訪問接口，以滿足系統(tǒng)之間無縫共享和交換數(shù)據的需要。利用BPEL流程開發(fā)與驗證系統(tǒng)，可以有效地對異構系統(tǒng)所組成的Web服務流程進行建模分析與驗證。關鍵詞：Web服務，BPEL，Petri網，工作流，建模，EMⅡAbstractWebSe

8、rviceisamoreefficientandeconomicalframeworkfordistributedcomputing．However,it'sallimportantchallengetointegrateWebServicesprovidedbydifferententerprisesororganizationsintoanewvalue-addedWebService．BPELissucha