[論文レビュー] Formal Model of Web Service Composition: An Actor-Based Approach to Unifying Orchestration and Choreography

Yong Wang|arXiv (Cornell University)|Dec 3, 2013

Service-Oriented Architecture and Web Services参考文献 48被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、並列書き換え理論に裏付けられた形式的意味論を用いて、オchestrationと choreography を統合する、アクターに基づくWebサービス組み合わせ言語AB-WSCLを提案する。サービス、オchestration、choreographyをすべてアクターとしてモデル化することで、コンポONENT間の自然で構成的検証可能な関係を確立し、設計時における検証と実行時における形式的正しさ保証を可能にする。

ABSTRACT

Web Service Composition creates new composite Web Services from the collection of existing ones to be composed further and embodies the added values and potential usages of Web Services. Web Service Composition includes two aspects: Web Service orchestration denoting a workflow-like composition pattern and Web Service choreography which represents an aggregate composition pattern. There were only a few works which give orchestration and choreography a relationship. In this paper, we introduce an architecture of Web Service Composition runtime which establishes a natural relationship between orchestration and choreography through a deep analysis of the two ones. Then we use an actor-based approach to design a language called AB-WSCL to support such an architecture. To give AB-WSCL a firmly theoretic foundation, we establish the formal semantics of AB-WSCL based on concurrent rewriting theory for actors. Conclusions that well defined relationships exist among the components of AB-WSCL using a notation of Compositionality is drawn based on semantics analysis. Our works can be bases of a modeling language, simulation tools, verification tools of Web Service Composition at design time, and also a Web Service Composition runtime with correctness analysis support itself.

研究の動機と目的

• クロスオーガナイゼーションサービス組み合わせにおけるWebサービスオchestration (WSO) と choreography (WSC) の間の自然で形式的根拠を持つ関係を確立すること。
• WSO、WSC、Webサービスを統合した一貫した並列実行モデルを備えたランタイムアーキテクチャを設計すること。
• 並列書き換え理論を用いてAB-WSCL言語の形式的意味論を定義し、正しさと構成性を保証すること。
• 標準XMLベースのWebサービス仕様へのマッピングを通じて、実用的なツールング（モデリング、シミュレーション、検証、実行）を提供すること。
• メッセージの相互作用とコンポONENTの組み合わせに関する形式的分析を通じて、本手法の表現力と正しさを示すこと。

提案手法

• アクターの内在的並列性を活用し、並列システムにおけるアクターとしてWebサービス、オchestration、choreographyをモデル化する。
• WS、WSO、WSCコンポonent間のメッセージ渡しの意味論をサポートする、アクター系に基づくドメイン固有言語としてAB-WSCLを定義する。
• 並列書き換え理論を用いてAB-WSCLの形式的意味論を確立し、相互作用のシーケンスと状態遷移の正確なモデル化を可能にする。
• 構成性の概念を用いて、相互作用の意味論を通じてWSOとWS、WSとWS、WSOとWSOの間の関係を形式的に検証する。
• AB-WSCLと標準Webサービス仕様（WSDL、WS-BPEL、WS-CDL）の間のマッピングを定義し、相互運用性と実用的適用性を確保する。
• 書籍購入プロセスの実行例を通じて本手法を検証し、アクター間を横断するメッセージの流れと状態遷移を示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Webサービス組み合わせのための単一のランタイムアーキテクチャ内で、オchestrationとchoreographyをどのように形式的に統合できるか。
• RQ2 構成性を保ちながら、オchestrationとchoreographyの両方をサポートするアクターに基づく言語に対して、どのような形式的意味論を定義できるか。
• RQ3 Webサービスオchestration、Webサービス、choreography間の相互作用をどのようにモデル化し、正しさを検証できるか。
• RQ4 AB-WSCLは、設計時ツール（モデリング、シミュレーション、検証）とランタイム実行の両方の基盤として、どの程度の役割を果たせるか。
• RQ5 AB-WSCLと既存のXMLベースのWebサービス仕様（WSDL、WS-BPEL、WS-CDL）との関係は何か。

主な発見

• アクターに基づくアプローチにより、すべてのコンポonentをアクターとしてモデル化することで、オchestrationとchoreographyが自然に統合され、一貫した並列実行モデルが実現される。
• 並列書き換え理論に基づく形式的意味論がAB-WSCLに厳密な基盤を提供し、正しさの保証とコンポonent相互作用の形式的検証を可能にする。
• 相互作用の意味論を通じて構成性が形式的に確立され、WSO、WS、WSC間のwell-definedな関係が証明される。
• WSDL、WS-BPEL、WS-CDLへのマッピングにより、AB-WSCLは双方向変換を可能とし、既存のWebサービスエコシステムへの統合を実現する。
• 言語は単純かつ表現力に富んでおり、単一の形式的枠組み内でモデリング、シミュレーション、検証、ランタイム実行を両立できる。
• 本手法は、正しさの保証付きで設計時検証とランタイム実行の両方を可能とし、実世界のサービス組み合わせにおける実用的適用性を示している。