[论文解读] Service Choreography, SBVR, and Time

Nurulhuda A. Manaf, Sotiris Moschoyiannis+1 more|Surrey Research Insight Open Access (The University of Surrey)|Dec 24, 2015

Service-Oriented Architecture and Web Services被引用 4

一句话总结

本文提出一种使用扩展了时间构造的SBVR的声明式服务编排规范，用于建模分布式业务应用中的消息交换顺序。通过利用结构化自然语言和形式化逻辑，该方法使领域专家能够直观地验证编排，同时通过LTL和CTL等时序逻辑支持机器执行和形式化验证。

ABSTRACT

We propose the use of structured natural language (English) in specifying service choreographies, focusing on the what rather than the how of the required coordination of participant services in realising a business application scenario. The declarative approach we propose uses the OMG standard Semantics of Business Vocabulary and Rules (SBVR) as a modelling language. The service choreography approach has been proposed for describing the global orderings of the invocations on interfaces of participant services. We therefore extend SBVR with a notion of time which can capture the coordination of the participant services, in terms of the observable message exchanges between them. The extension is done using existing modelling constructs in SBVR, and hence respects the standard specification. The idea is that users - domain specialists rather than implementation specialists - can verify the requested service composition by directly reading the structured English used by SBVR. At the same time, the SBVR model can be represented in formal logic so it can be parsed and executed by a machine.

研究动机与目标

• 为解决使用人类可读的声明式方法指定和验证分布式服务交互协调性的挑战。
• 使领域专家（而非实现专家）能够通过阅读结构化英语规范来验证服务编排。
• 扩展SBVR以支持捕捉服务编排中可观测消息交换顺序的时间语义。
• 通过时序逻辑（LTL/CTL）和逻辑转换（如SBVR-LF到一阶逻辑）支持编排的形式化验证。
• 通过一种形式化但人类可理解的规范框架，弥合业务级需求与可执行模型之间的差距。

提出的方法

• 通过借鉴DTV中SBVR的Type 2，扩展SBVR以支持时间建模，从而在多方交互中表达全局顺序约束。
• 使用SBVR的逻辑表述（SBVR-LF）将自然语言规则转换为一阶逻辑，以支持形式化推理和机器执行。
• 应用时序逻辑形式化方法——特别是LTL和CTL——以验证编排属性，如一致性与实现性。
• 采用SBVR-to-SQL编译器，从SBVR模型自动生成关系型数据库和可执行查询。
• 将事务语言作为黑板机制集成，以强制执行编排服务中的顺序与补偿行为。
• 利用现有的OMG标准和形式化基础，确保与工业和学术工具的兼容性与可扩展性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何以既人类可读又可形式化验证的方式指定服务编排？
• RQ2 可以向SBVR添加哪些时间构造，以建模服务交互中可观测消息交换的顺序？
• RQ3 SBVR中的声明式规范如何支持一致性与实现性等验证任务？
• RQ4 SBVR与时序逻辑（LTL/CTL）的集成是否能够实现对编排正确性的形式化推理？
• RQ5 如何利用受控自然语言确保编排规范的正确性与无死锁性？

主要发现

• 通过扩展SBVR的时间构造，能够使用结构化自然语言精确建模服务编排中的消息交换顺序。
• 以自然语言表达的SBVR模型可被领域专家直接阅读和验证，从而提升业务与技术利益相关者之间的协作。
• 通过SBVR-LF将SBVR模型转换为一阶逻辑，支持形式化推理与执行，有助于实现一致性与实现性等验证任务。
• 时序逻辑形式化方法（如LTL和CTL）可有效应用于验证编排行为，包括无死锁性和交互顺序的正确性。
• SBVR-to-SQL编译器支持自动生成数据库和执行查询，展示了从规范到部署的端到端模型驱动开发。
• 与事务语言的集成支持补偿动作的建模，并在故障情况下确保正确性，从而在编排服务中提供事务性保障。