[论文解读] Web Services Modeling and Composition Approach using Object-Oriented Petri Nets

Sofiane Chemaa, Raida Elmansouri+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 8, 2013

Service-Oriented Architecture and Web Services参考文献 38被引用 6

一句话总结

本文提出了一种基于面向对象Petri网的建模与组合Web服务方法，引入一种形式化代数以解决复杂服务组合问题。该方法通过G-nets元模型和Java工具实现自动化组合，提升了电子业务应用中服务编排的表达能力和正确性。

ABSTRACT

Nowadays, with the emergence and the evolution of new technologies, such as e-business, a large number of companies are connected to Internet, and have proposed web services to trade. Web services as presented, are conceptually limited components to relatively simple functionalities. Generally, a single service does not satisfy the users needs that are more and more complex. Therefore, services must be made able to be composed to offer added value services. In this paper, a web services composition approach, modelled by Objects-Oriented Petri nets, is presented. In his context, an expressive algebra, which successfully solves the web services complex composition problem, is proposed. A java tool that allows automating this approach; based on a definite algebra and a G-nets meta-model, proposed by us, is developed.

研究动机与目标

• 为应对电子业务环境中对复杂、互操作性Web服务组合日益增长的需求。
• 通过支持原子服务的动态、灵活组合，克服单体式Web服务的局限性。
• 提供一种形式化、可验证的建模技术，用于服务组合，支持复杂工作流。
• 开发一种表达能力强的代数框架，能够处理复杂的服务组合模式。
• 通过基于G-nets元模型的原型Java工具实现并验证该方法。

提出的方法

• 使用面向对象Petri网（OO-PNs）对Web服务进行建模，以表示服务组件及其交互。
• 定义一种形式化代数框架，用于表达和推理复杂的服务组合。
• 引入G-nets（广义Petri网）元模型，以支持分层和模块化组合。
• 设计基于Java的工具，实现Web服务的建模、验证和组合的自动化。
• 使用代数验证所组合服务工作流的正确性和一致性。
• 将该模型应用于真实电子业务场景，以展示其可扩展性和表达能力。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何对Web服务进行形式化建模，以支持电子业务环境中复杂、动态的服务组合？
• RQ2 哪些代数构造是表达和验证复杂服务组合模式所必需的？
• RQ3 基于形式化Petri网的模型能否提升服务组合的正确性和模块化水平？
• RQ4 通过工具支持，该方法在自动化组合过程中的有效性如何？
• RQ5 与传统Petri网模型相比，G-nets元模型在表达能力方面有多大提升？

主要发现

• 所提出的面向对象Petri网模型成功捕捉了复杂的服务交互，同时增强了模块化和层次结构。
• 形式化代数能够精确指定和验证服务组合工作流，减少设计错误。
• Java工具原型展示了基于所提出元模型进行服务组合的可行性与自动化潜力。
• 基于G-nets的元模型支持可扩展的分层组合，提升了模型的可管理性。
• 该方法通过提供形式化保证，有效克服了简单、原子式Web服务的局限性，支持复合服务的创建。
• 通过电子业务案例研究验证了该方法，表明其在真实世界服务组合场景中的适用性。