Web服务驱动的业务流程的容错性研究

论文摘要

Web服务作为一种新的分布式计算技术,近年来在学术界和工业界引起了广泛的重视。它具有良好的互操作性,能够为不同实现标准和通信机制下的软件系统的交互和集成提供有效的支持,因此具有广泛的商业应用前景。为了简化和分散应用逻辑,提高服务的可重用性,单个Web服务都不可能做的非常复杂。然而现实中的应用一般都非常复杂,所以需要组合多个简单的Web服务形成一个复杂的服务来完成应用需求。这样的复杂服务通常称之为业务流程。由于业务流程的松耦合性,以及Web服务的异质性和自治性,对于Web服务驱动的业务流程来说,错误是经常发生的。如何减少错误发生的可能性以及发生错误后如何处理是业务流程成功应用亟待解决的问题。本文针对Web服务驱动的业务流程的特点,对相关的容错技术,包括异常处理、事务、服务选择和QoS预测开展了以下工作:1.提出了一种基于规则的异常处理机制。该机制将正常业务逻辑和异常处理逻辑分开,从而简化业务流程的开发和维护。该机制使用ECA规则来描述异常处理逻辑。这些ECA规则又建立在一套具有明确语义的异常处理模式之上。在业务流程部署之前,这些ECA规则自动转换成标准的WS-BPEL代码,并集成至正常业务逻辑中,从而形成具有容错能力的业务流程。实验表明该机制是可行的,能够帮助业务流程开发人员有效开发出具有容错能力的业务流程。2.提出了一种约束感知的补偿机制。给定一个业务流程,该机制能够以最小的代价确保它的执行原子性。定义了业务流程的可补偿性和可补偿级别,给出业务流程的可补偿性的判定算法。分析了补偿代价和调度之间的关系,并使用回溯法和遗传算法产生最优调度使得保证执行原子性的补偿代价最小。实验结果表明,生成的调度能够减少保证执行原子性所需的补偿代价,从而在一定程度上提高了业务流程的QoS。3.提出了一种利润驱动的服务选择机制。该机制能够帮助业务流程在可靠性和伙伴服务使用费用之间做出权衡。提出业务流程的业务模型,利用该模型分析业务流程的利润和伙伴服务的QoS之间的关系,根据该关系提出优化业务流程利润和可靠性的服务选择方法。实验证明服务选择机制帮助业务流程取得高可靠性的同时也极大提高了利润。4.提出了一种业务流程的QoS预测机制。针对Web服务特有的事务属性,给出了不同流程结构下事务属性的约简规则,这样就能根据伙伴服务的事务属性推理出业务流程的事务属性。此外,分析了业务流程的容错结构对业务流程QoS的影响,特别是对执行时间、执行费用和可靠性的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 Web服务
• 1.1.2 业务流程和Web服务组合
• 1.2 Web服务协议栈
• 1.2.1 基础协议
• 1.2.2 业务流程协议
• 1.2.3 协调协议
• 1.3 本文研究问题
• 1.3.1 应用场景
• 1.3.2 具体问题分析
• 1.4 相关工作研究现状
• 1.4.1 Web服务组合系统
• 1.4.2 Web服务事务模型
• 1.4.3 Web服务QoS管理
• 1.5 关于本论文
• 1.5.1 主要工作与贡献
• 1.5.2 论文组织
• 第2章 基于规则的异常处理机制
• 2.1 简介
• 2.2 相关工作
• 2.3 WS-BPEL异常分类
• 2.4 工作实例
• 2.5 详细设计
• 2.5.1 异常处理模式
• 2.5.2 基于ECA规则的异常处理逻辑
• 2.5.3 ECA规则到WS-BPEL的转换算法
• 2.6 实验
• 2.7 本章小结
• 第3章 约束感知的补偿机制
• 3.1 简介
• 3.2 相关工作
• 3.3 时间约束感知的补偿机制
• 3.3.1 业务流程的可补偿性
• 3.3.2 业务流程可补偿性的简单判定算法
• 3.3.3 业务流程可补偿性的扩展判定算法
• 3.4 代价约束感知的补偿机制
• 3.4.1 补偿代价
• 3.4.2 问题定义
• 3.4.3 调度算法
• 3.5 实验
• 3.6 本章小结
• 第4章 利润驱动的服务选择机制
• 4.1 简介
• 4.2 相关工作
• 4.3 业务模型
• 4.3.1 业务流程业务模型
• 4.3.2 QoS模型
• 4.4 服务选择机制
• 4.4.1 业务流程描述
• 4.4.2 故障模型
• 4.4.3 组合利润评估算法
• 4.4.4 服务选择机制
• 4.5 实验
• 4.5.1 基准和评估方法
• 4.5.2 性能比较
• 4.6 本章小结
• 第5章 业务流程的QoS预测机制
• 5.1 简介
• 5.2 相关工作
• 5.3 业务流程事务属性的推理算法
• 5.3.1 事务属性的定义
• 5.3.2 事务属性的约简规则
• 5.4 容错结构对QoS的影响
• 5.4.1 常见QoS的约简规则
• 5.4.2 容错结构对QoS的影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 本文主要的贡献和创新之处
• 6.3 下一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
• 已发表论文
• 待发表论文
• 攻读学位期间参与的科研项目情况