基于petri网bpel建模的分析和实现

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1、同济大学电子与信息工程学院博士学位论文基于Petri网的BPEL建模分析与实现姓名：孙健申请学位级别：博士专业：计算机应用技术指导教师：蒋昌俊20041201论文摘要Web服务是各种商业、应用、系统服务的基于XML标准的接口。以其开放性、标准性和简便性而得到了迅速的推广，改变了基于Intemet应用程序的开发方式。Web服务组合是一个分布式的开发架构，以现存的web服务为基础去建构出一个新的Web服务。通过Web服务组合的应用将可以实现具备更多功能更有价值的企业流程。BPEL是一种基于工作流的Web服务组合

2、语言。它用XML描述如何把Web服务组合成一个商业流程，并且把流程本身描述成一个新的Web服务。然而，由于BPEL本身的复杂性，BPEL的实施和部署有一定的难度。开发者所设计出来的Web服务流程很有可能会产生死锁、不可达等问题。这些问题往往无法从表面的设计进行判断，因此必须通过建模工具的运用，才能分析和验证流程的运行状态从而发现死锁、可达性和安全性等问题。BPEL流程从设计开发到部署实施是一个复杂的过程，设计过程出现的任何错误都会对商业应用带来难以估计的损失。如何保证BPEL流程在设计阶段就满足正确性的要求

3、，成为一个亟待解决的问题。目前还没有BPEL流程的开发设计软件可以做到以Petri网理论为基础的流程实时分析验证，在理论上给予流程设计以正确性保证。如今已成热点的企业应用集成(Em)项目中，业务流程整合更是其不可或缺的部分。企业的业务流程会同时涉及到多个应用系统，因此要求这些系统能够协同工作。但是接口、架构的不统一往往使得这些本应紧密集成的应用系统成为了一个个“信息孤岛”。如何抽象底层应用的逻辑和消息组件，允许业务用户创建跨越多个系统的复杂流程成为解决此类问题的关键所在。本文在对现有形式化方法分析的基础上，

4、根据Web服务体系结构的特点，综合应用Petri网、工作流等分析技术，提出并研究了用于Web服务流程组合语言BPEL的性质分析的Web服务工作流网BPWS-Net和正确性验证准则。设计并实现了一个Web服务流程开发与验证系统。提出一个基于XML的远程服务架构(RS．Link)的设计与实现方案。综上所述，本文工作的主要贡献表现在如下几个方面：(1)提出了面向服务的Web服务工作流网BPWS-Net。与现有的BPEL流程建模方法相比，BPWS-Net能够更加全面、具体的反映BPEL的语言特性。BPWS-Net不

5、仅对BPEL中的基本活动、结构化活动给出了确切的形式化定义，并且对BPEL的链接语义、死路删除、异常处理等特性做了形式化描述。BPWS-Net中各子网的继承关系，能够准确的反映BPEL中的活动嵌套关系，便于对流程进行分层描述与建模分析。(2)提出了BPWS-Net的正确性验证准则。利用Petd网的形式化分析技术，定义了BPWS-Net的安全性、可达性和无死锁性，以及BPWS-Net的正确性验证方法。(3)设计并实现了一个基于BPWS-Net的BPEL流程开发与验证系统。验证系统可以在BPEL流程设计过程中，

6、自动生成对应的BPWS-Net模型和可达树(图)，利用BPWS-Net的正确性验证方法判定流程的正确性。与其他的BPEL流程开发系统相比，本系统将Petri网的形式化分析技术应用到流程开发过程中，减小了BPEL流程出错的可能性，缩短了开发与测试周期。(4)在BPEL流程开发与验证系统中，本文对BPWS4J的功能进行了扩展，使得BPWS4J引擎可以处理复杂数据类型，以满足企业级应用的要求。并设计开发了流程日志监控平台，可以增强BPEL状态查询方面的不足，使得分布式环境下的流程监控成为可能。(5)提出了一个基于

7、XML的远程服务架构(RS-LinkFramework)，并给出了详细的设计与实现说明。RS-Link是在Web服务、BPEL等开放标准的环境下，对ERP、SCM、Web服务、网格服务等异构系统进行整合的底层框架。是一个通用的、灵活的、可扩展的基础框架软件，为系统架构提供统一的访问接口，以满足系统之间无缝共享和交换数据的需要。利用BPEL流程开发与验证系统，可以有效地对异构系统所组成的Web服务流程进行建模分析与验证。关键词：Web服务，BPEL，Petri网，工作流，建模，EMⅡAbstractWebSe

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