專(zhuān)利名稱(chēng)：一種增強(qiáng)soa可生存性的降級(jí)服務(wù)替換驗(yàn)證技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明屬于SOA降級(jí)服務(wù)替換驗(yàn)證技術(shù)，各組件按照?qǐng)D1的流程排列，形成一種SOA降級(jí)服務(wù)替換正確性驗(yàn)證的方法。
背景技術(shù)：
:任何系統(tǒng)都不可避免地會(huì)發(fā)生故障。面向服務(wù)的架構(gòu)SOA(Service OrientedArchitecture)的軟件(服務(wù))系統(tǒng)也不例外。眾所周知，以備用的候選服務(wù)替代產(chǎn)生故障的服務(wù)或系統(tǒng)，是一種性質(zhì)有效的系統(tǒng)可用性增強(qiáng)方法。系統(tǒng)從發(fā)生故障到恢復(fù)正常工作的這個(gè)緊急修復(fù)時(shí)間內(nèi)，成功實(shí)施服務(wù)替換面臨的最大挑戰(zhàn)是迅速找到可用的候選服務(wù)。作為一種特例，迅速找到與被替換服務(wù)完全等價(jià)的候選服務(wù)。實(shí)踐中，對(duì)于一個(gè)關(guān)鍵任務(wù)(Mission-Critical)系統(tǒng),在其故障修復(fù)期間內(nèi)，既無(wú)法期望系統(tǒng)立即恢復(fù)工作(因?yàn)楣收?，又不容忍整個(gè)系統(tǒng)徹底失效(因?yàn)槌袚?dān)著關(guān)鍵任務(wù))。所能選擇的，是一個(gè)具有可生存性的系統(tǒng)。即，系統(tǒng)不必工作在正常狀態(tài)，但仍然能夠繼續(xù)提供有限的功能的服務(wù)，尤其是提供核心服務(wù)。在這種緊急情況下，允許降級(jí)服務(wù)替換是主要應(yīng)急措施之一。在這種可生存性環(huán)境中，降級(jí)服務(wù)替換面臨的關(guān)鍵問(wèn)題，是采取什么替換關(guān)系理論可保證實(shí)施替換后的系統(tǒng)仍可保持服務(wù)相容性。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?00710025615.X，公開(kāi)號(hào)101130402)給出了一種基于行為
一致的服務(wù)替換方法。該方法要求，服務(wù)提供者在注冊(cè)服務(wù)時(shí)須提供服務(wù)的行為描述，即合法操作序列。服務(wù)使用者在實(shí)施替換時(shí)檢查候選服務(wù)與原始被替換服務(wù)的行為一致性。在服務(wù)替換時(shí)，行為一致性通過(guò)行為觀察一致性規(guī)則來(lái)驗(yàn)證。與該項(xiàng)專(zhuān)利不同的是，本專(zhuān)利采用進(jìn)程代數(shù)對(duì)已注冊(cè)的流程服務(wù)進(jìn)行行為建模(即服務(wù)契約)，而不要求服務(wù)提供者在注冊(cè)服務(wù)時(shí)必須提供服務(wù)的行為描述。對(duì)于替換關(guān)系，本專(zhuān)利的技術(shù)采用偏序關(guān)系(即子服務(wù)契約)，而不是等價(jià)關(guān)系理論(如行為一致性等)。因此可獲得專(zhuān)利申請(qǐng)200710025615.X所不具備的降級(jí)服務(wù)替換能力。另一中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?01110058676.2，公開(kāi)號(hào)102082737A)給出了一種基于服務(wù)優(yōu)先級(jí)的替換方法。該方法分析了組合服務(wù)的非功能屬性，即服務(wù)質(zhì)量QoS(Qualityof Services),并以此定義服務(wù)優(yōu)先級(jí)。與該項(xiàng)專(zhuān)利不同的是,本專(zhuān)利是從功能方面給出的一種服務(wù)替換方法。專(zhuān)利申請(qǐng)201110058676.2不具備降級(jí)替換的能力和相應(yīng)的驗(yàn)證技術(shù)?？傊鲜黾扔械膬身?xiàng)中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，分別從功能屬性和非功能屬性方面僅保證了等價(jià)(或升級(jí))服務(wù)替換的正確性，而不能完成降級(jí)服務(wù)可替換性的驗(yàn)證。在可生存性環(huán)境中的緊急修復(fù)時(shí)間內(nèi)，往往難以迅速找到與被替換服務(wù)完全等價(jià)的候選服務(wù)。因此，本項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)尤其重要的存在價(jià)值和創(chuàng)造性。此外，在愈來(lái)愈普及的云計(jì)算環(huán)境中，為了降低運(yùn)維成本，服務(wù)消費(fèi)者通常會(huì)主動(dòng)采用降級(jí)服務(wù)。因此，研究降級(jí)服務(wù)的可替換性驗(yàn)證技術(shù)很有必要。本專(zhuān)利申請(qǐng)的核心內(nèi)容，即流程服務(wù)降級(jí)替換驗(yàn)證技術(shù)，在功能屬性分析方面突破了既有的等價(jià)(或升級(jí))服務(wù)替換技術(shù)。本專(zhuān)利采用進(jìn)程代數(shù)將具有交互協(xié)議的、流程形式的服務(wù)進(jìn)行形式化建模；采用白盒策略，通過(guò)描述交互服務(wù)允許的接收/發(fā)送消息序列，刻畫(huà)服務(wù)的消息交互行為。通過(guò)描述服務(wù)系統(tǒng)的契約，刻畫(huà)成員服務(wù)間可允許的交互行為。服務(wù)替換準(zhǔn)則即服務(wù)相容性被定義為組合系統(tǒng)的執(zhí)行可完成屬性。在此基礎(chǔ)上，可驗(yàn)證實(shí)施替換后不影響系統(tǒng)相容性的降級(jí)服務(wù)替換，以及實(shí)施替換后的系統(tǒng)是否滿足用戶(hù)要求。適用場(chǎng)景:本發(fā)明是針對(duì)具有交互協(xié)議、流程形式服務(wù)的降級(jí)替換驗(yàn)證。一種典型的對(duì)象是國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WS-BPEL (Web Services-Business Process Execution Language)組合流程服務(wù)。對(duì)于替換服務(wù)和候選服務(wù)，以及服務(wù)組合和替換的上下文環(huán)境，其服務(wù)接口、接口上的消息操作以及消息交互協(xié)議均為已知。


:附圖1為增強(qiáng)SOA系統(tǒng)可生存性的降級(jí)服務(wù)替換驗(yàn)證流程；附圖2為服務(wù)契約操作語(yǔ)義規(guī)則；附圖3為組合服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)Travel ；附圖4具有不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的兩個(gè)WS-BPEL服務(wù)；附圖5為降級(jí)形式的Trave l服務(wù)
發(fā)明內(nèi)容
:任何軟件系統(tǒng)都不可避免發(fā)生故障，系統(tǒng)從發(fā)生故障到恢復(fù)正常工作的緊急修復(fù)時(shí)間內(nèi)，成功實(shí)施服務(wù)替換面臨的最大挑戰(zhàn)是迅速找到可用的候選服務(wù)。尤其是，很難迅速找到與被替換服務(wù)完全等價(jià)的候選服務(wù)。本發(fā)明針對(duì)不同結(jié)構(gòu)的候選服務(wù)，驗(yàn)證服務(wù)替換的正確性，特別地，驗(yàn)證降級(jí)服務(wù)替換的正確性。主要解決以下技術(shù)問(wèn)題: 確認(rèn)實(shí)施替換后不影響系統(tǒng)相容性的降級(jí)服務(wù)替換； 確認(rèn)實(shí)施替換后的系統(tǒng)能否滿足用戶(hù)要求下面結(jié)合附圖闡述發(fā)明內(nèi)容。發(fā)明包含各項(xiàng)技術(shù)，以及將上述組件按圖1方式組成工作流程所形成的一種增強(qiáng)SOA軟件可生存性的降級(jí)服務(wù)替換正確性驗(yàn)證方法(如附圖1 中 5)。1.采用進(jìn)程代數(shù)形式化建模WS-BPEL描述文件所體現(xiàn)的組合服務(wù)交互協(xié)議國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WS-BPEL是最為廣泛使用的組合服務(wù)描述方式。本項(xiàng)技術(shù)利用進(jìn)程代數(shù)這一形式化工具對(duì)服務(wù)及其組合環(huán)境進(jìn)行形式化建模，如附圖1中1.1所示。其中，成員服務(wù)及組合服務(wù)的系統(tǒng)模型表示為服務(wù)契約。服務(wù)契約用以描述服務(wù)外部可觀測(cè)的消息行為；由于WS-BPEL提供了參與組合的服務(wù)集合、服務(wù)的調(diào)用關(guān)系和消息的往來(lái)信息，這里便可采用白盒策略描述WS-BPEL流程形式的替換服務(wù)和候選服務(wù)以及服務(wù)組合和替換的上下文環(huán)境(附圖1中1.2)。采用π演算描述一個(gè)WS-BPEL流程服務(wù)(即服務(wù)契約)C，具體語(yǔ)法如下:
π::= x(m)|x(m)|TC:: = O I π.C C+CI CI CI new x C | rec x.X | C\x這里，X表示流程服務(wù)的一個(gè)接口。x(m)表示發(fā)送消息操作，即沿接口 X發(fā)出消息m j(rn)表示接收消息操作，即沿接口 X接收消息m ； τ表示沒(méi)有消息交互的內(nèi)部操作。服務(wù)契約的操作語(yǔ)義規(guī)則詳見(jiàn)附圖1。其中，C Λ (；'表示服務(wù)契約C執(zhí)行操作λ
后演化為C'。C\x表示隱藏操作，意味著在C中的消息操作X變?yōu)棣?。S卩，當(dāng)多個(gè)服務(wù)組合成一個(gè)服務(wù)系統(tǒng)時(shí)，某些服務(wù)可能僅提供部分接口，并且某些接口及其相關(guān)消息操作變成了內(nèi)部不可觀察的。2.建立流程決策點(diǎn)分析WS-BPEL流程形式服務(wù)的消息交互行為在WS-BPEL流程服務(wù)交互環(huán)境中，區(qū)分三類(lèi)服務(wù)契約的決策點(diǎn):1、僅有發(fā)送消息操作的決策點(diǎn)；2、僅有接受消息 操作的決策點(diǎn)；3、同時(shí)包括發(fā)送消息操作和接受消息操作的決策點(diǎn)。其中，第三類(lèi)流程決策點(diǎn)是指同一服務(wù)接口的發(fā)送消息操作和接受消息操作。3.建立服務(wù)替換正確性準(zhǔn)則，定義服務(wù)相容性包括兩大部分:其一，是在所有計(jì)算路徑上完成屬性，如附圖1中3.1，其二，在部分計(jì)算路徑上的“測(cè)試成功”，如附圖1中3.2部分。如附圖1中2，一組WS-BPEL流程服務(wù)CiQ e [1..η])組合，記為系統(tǒng)P =(C111C211…11 Cn)。系統(tǒng)P滿足完成相容屬性，記為P 如果下列條件之一成立:(I)如果P是自包含系統(tǒng)，對(duì)于任意P'以致P => Pr, => O;(2)如果P是開(kāi)放系統(tǒng),對(duì)于任意ω以致P 二廬，存在ω '以致p' $()。4.降級(jí)服務(wù)替換正確性驗(yàn)證包括兩部分(如附圖1中4):其一，服務(wù)子契約以較少的可交換消息集保持了所有計(jì)算路徑上的服務(wù)相容性，如附圖1中4.1 ;其二，服務(wù)契約的測(cè)試精化，在部分計(jì)算路徑上保持了服務(wù)相容性，如附圖1中4.2?！獋€(gè)WS-BPEL流程服務(wù)契約C2是另一服務(wù)契約C1的子契約，記為C2彡C1,如果下列條件成立:1.如果C1是一個(gè)決策點(diǎn)(即頂層操作是一個(gè)選擇)，那么C2也是一個(gè)和C1具有相同類(lèi)型的決策點(diǎn)；2.對(duì)于每個(gè)接收消息操作x(m)以致CiIq'，存在&'以致
V彡V ；3.對(duì)于每個(gè)發(fā)送消息操作#以致存在C1ISf1'以致
C2' ( C1'。在上述條件中，條件(I)要求二者具有相同類(lèi)型的決策點(diǎn)；條件(2)要求子契約不能提供更少的接收消息的能力；條件(3)要求子契約不能有更少的發(fā)送消息決定性選擇。遞歸條件描述了在交互協(xié)議中對(duì)操作次序的要求。如果，WS-BPEL流程服務(wù)契約C2是C1的子契約，那么，對(duì)于相同的運(yùn)行環(huán)境P，C2替換C1后不改變系統(tǒng)原有的完成屬性，即:
如果C2 ≤ C1，那么，
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)SOA軟件可生存性的降級(jí)服務(wù)替換驗(yàn)證技術(shù)。
其技術(shù)特征在于，能夠?qū)崿F(xiàn)降級(jí)服務(wù)替換的正確性驗(yàn)證。具體包括: 組件IWS-BPEL服務(wù)及其組合環(huán)境的進(jìn)程代數(shù)形式化建模模塊。其特征在于:采用服務(wù)契約建模服務(wù)及其組合的服務(wù)系統(tǒng)，描述其觀測(cè)的外部消息行為；采用白盒策略描述WS-BPEL形式的替換服務(wù)和候選服務(wù)、描述服務(wù)組合和替換的上下文環(huán)境。
組件2形如WS-BPEL的流程組合服務(wù)的消息交互行為分析。其特征在于:流程決策點(diǎn)。
組件3服務(wù)替換正確性準(zhǔn)則與服務(wù)相容性定義。其特征在于:分別在所有計(jì)算路徑上的執(zhí)行完成屬性和在部分計(jì)算路徑上的“測(cè)試成功”準(zhǔn)則。
組件4降級(jí)服務(wù)替換驗(yàn)證模塊。其特征在于:服務(wù)子契約以較少的可交換消息集，保持所有計(jì)算路徑上的服務(wù)相容性；服務(wù)契約“測(cè)試成功”關(guān)系，可保持部分計(jì)算路徑上服務(wù)相容性。
將上述組件按圖1方式組成工作流程，形成一種增強(qiáng)SOA軟件可生存性的降級(jí)服務(wù)替換正確性驗(yàn)證方法。
2.根據(jù)權(quán)利I要求的不影響組合服務(wù)相容性的流程服務(wù)降級(jí)替換驗(yàn)證技術(shù)。
其特征在于:流程決策點(diǎn)分析WS-BPEL流程形式服務(wù)的消息交互行為，驗(yàn)證候選服務(wù)與被替換原始服務(wù)是否滿足子契約關(guān)系或“測(cè)試成功”關(guān)系。組件4的服務(wù)子契約以較少可交換消息集保持了所有計(jì)算路徑上的服務(wù)相容性；服務(wù)契約“測(cè)試成功”關(guān)系在部分計(jì)算路徑上保持了服務(wù)相容性。
3.根據(jù)權(quán)利I要求的滿足用戶(hù)需求的流程服務(wù)降級(jí)替換驗(yàn)證技術(shù)。
其特征在于:組件4.2服務(wù)契約“測(cè)試成功”關(guān)系，在部分計(jì)算路徑上保持服務(wù)相容性。采用保留的服務(wù)契約描述降級(jí)替換后用戶(hù)期望保留的系統(tǒng)功能。依據(jù)正確服務(wù)替換的要求，實(shí)施服務(wù)替換后的降級(jí)系統(tǒng)仍滿足服務(wù)相容性的條件。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種增強(qiáng)面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)軟件可生存性的降級(jí)服務(wù)驗(yàn)證技術(shù)的完整流程(附圖1)。主要步驟1.采用進(jìn)程代數(shù)形式化建模WS-BPEL描述文件所體現(xiàn)的組合服務(wù)交互協(xié)議，包括服務(wù)契約，成員服務(wù)可允許的消息交互；2.流程決策點(diǎn)，分析流程形式服務(wù)的消息操作(即發(fā)送、接受消息)選擇。采用白盒策略描述WS-BPEL流程形式的替換服務(wù)和候選服務(wù)、以及服務(wù)組合和替換的上下文環(huán)境。3.將服務(wù)替換準(zhǔn)則確定為服務(wù)相容性被定義為組合系統(tǒng)的可執(zhí)行完成屬性。4.在此基礎(chǔ)上，驗(yàn)證實(shí)施替換后不影響系統(tǒng)相容性的降級(jí)服務(wù)替換，以及實(shí)施替換后的降級(jí)系統(tǒng)是否滿足用戶(hù)需求。解決了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法驗(yàn)證降級(jí)服務(wù)替換正確性的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04L29/06GK103188326SQ201110458948
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張亮, 楊勇 申請(qǐng)人:張亮, 楊勇