[发明专利]语义Web服务组合的语义一致性验证方法

摘要

语义Web服务组合的语义一致性验证方法属于语义网及Web服务领域，其特征在于，在计算机上建立语义Web服务着色Petri网模型的存储单元、参数语义一致性验证子模块、QoS(Quality of Services，服务质量)属性一致性验证子模块、一致性分析结果存储子模块；该方法利用着色Petri网的形式化验证方法分析语义Web服务组合的语义一致性，包括参数语义一致性和QoS属性一致性。根据本发明，能够验证语义Web服务组合是否在语义上保持一致，并符合用户对服务的非功能属性方面的需求。

主权项

1.语义Web服务组合的语义一致性验证方法，其特征在于，是一种基于着色Petri网的语义Web服务组合的语义一致性验证方法，所述方法是在计算机中依次按以下步骤实现的：步骤(1)，初始化构建待验证的语义Web服务着色Petri网模型的存储单元，所述模型是一个八元组，表示为SWS-net，SWS-net＝(CPN，DT，DV，P_in，P_out，H_in，H_out，R)，CPN定义为着色Petri网，表示为CPN，是一个用于描述流程中状态变化的六元组，CPN＝(∑，P，T，F，C，E)，其中：∑是颜色集合，表示令牌的不同颜色，令牌是指库所中的动态对象，令牌的位置是指该令牌所在库所当前的状态，P是库所的集合，表示Petri网模型中所有的库所，库所表示不同的状态，T是变迁的集合，表示Petri网模型中所有的变迁，变迁表示事件、转化或传输，通过变迁连接不同的库所，F是有向弧集，表示Petri网模型中所有的有向弧，每条有向弧连接一个库所和变迁，C是颜色函数，令牌的颜色表示不同属性的对象，E是弧函数，E(p_j，t_i)表示从库所j到变迁i的弧函数，把每一条弧映射到一个颜色集合，用于表示要触发该条弧所需的令牌颜色及个数，其中：1≤i≤n，1≤j≤m，DT是数据类型定义的集合，DV是变量定义的集合，P_in是所有的输入库所的集合，输入库所是指到达变迁的库所，P_out是所有的输出库所的集合，输出库所是指变迁到达的库所，H_in是令牌从库所到达变迁所需的时间，H_out是令牌从变迁到达库所所需的时间，R是变迁发生其本身所需消耗的成本，即该变迁所对应的服务操作在执行时所需的费用，是一个已知量，在所述计算机中构建以下子模块单元，构成一个语义Web服务组合语义一致性验证模块，包括：参数语义一致性验证子模块、QoS属性一致性验证子模块，以及一致性分析结果存储子模块，其中：参数语义一致性验证子模块，用于验证所述语义Web服务着色Petri网的模型的参数语义一致性，QoS属性一致性验证子模块，用于验证所述语义Web服务着色Petri网的模型的QoS属性的一致性，一致性分析结果存储子模块，用于存储参数语义一致性和QoS属性一致性的验证结果；步骤(2)，按以下步骤验证语义Web服务着色Petri网模型的参数语义一致性：步骤(2.1)，所述参数语义一致性验证子模块从所述语义Web服务着色Petri网存储单元中提取待验证的模型SWS-net，步骤(2.2)，对变量j从1到m循环，判断库所p_j的数据类型是否错误，若：表示库所p_j包含的令牌的颜色有不属于所述颜色集合∑的颜色，则库所p_j的数据类型错误，m为库所的数量，若：则正确，步骤(2.3)，对每一个从库所p_j指向变迁t_i的有向弧进行判断，以确认输入所述变迁t_i的弧函数数据类型是否错误，若：且表示存在有向弧E(p_j，t_i)，且要触发该有向弧所需的令牌的颜色集type(E(p_j，t_i))中有不属于C(p_j)的颜色，则所述库所p_j输入到所述变迁t_i的弧函数数据类型错误，若：且则正确，步骤(2.4)，对每个从变迁t_i指向库所p_j的有向弧进行判断，以确认输出到所述库所p_j的弧函数数据类型是否错误，若：且表示存在有向弧E(t_i，P_j)，且要触发该有向弧所需的令牌的颜色集type(E(t_i，P_j))中有不属于所述库所p_j包含的令牌的颜色集C(p_j)的颜色，则判定所述变迁t_i输出的输出弧函数数据类型错误，若：且则正确，步骤(2.5)，对所述每个有向弧进行判断，以确认前驱服务操作的输出数据类型与后继服务操作所需的输入数据类型是否匹配，若：且表示存在有向弧E(t_i，P_j)，且要触发该有向弧所需的令牌的颜色集type(E(t_i，P_j))不包含其下一条有向弧所需的令牌颜色集type(Nex(E(t_i，p_j)))，则确认前驱服务操作的输出数据类型与后继服务操作所需的输入数据类型不匹配，若：且则正确，步骤(2.6)，对所述每个有向弧进行判断，以确认前驱服务操作的输出参数个数与后继服务操作的输入参数个数是否匹配，若：且|E(t_i，p_j)|＜|Nex(E(t_i，p_j))|，表示具有从变迁t_i到库所p_j的有向弧E(t_i，P_j)，但对应于服务操作参数个数的弧函数E(t_i，P_j)的参数个数小于其下一个弧函数的参数个数|Nex(E(t_i，p_j))|，则确认前驱服务操作的输出参数个数与后继服务操作的输入参数个数不匹配，若：且|E(t_i，p_j)|≥|Nex(E(t_i，p_j))|，则输出参数语义一致；步骤(3)，按以下步骤验证语义Web服务着色Petri网模型的QoS属性一致性：步骤(3.1)，所述QoS属性一致性验证子模块从所述语义Web服务着色Petri网存储单元中提取待验证的模型SWS-net，步骤(3.2)，初始化以下三个参数：S_in，表示输入到变迁的输入有向弧上的时间标识函数值的总和，S_in0＝0，S_out，表示从变迁输出的输出有向弧上的时间标识函数值的总和，S_out0＝0，S_R，表示所有服务操作消耗成本的总和，成本表示执行此服务操作所需的费用，S_R0＝0，步骤(3.3)，对每一条所述输入有向弧进行服务操作输出参数的个数是否溢出的判断，若：|E(p_j，t_i)|＞M，表示对应于所述服务操作输出参数个数的弧函数E(p_j，t_i)的参数个数大于所述Petri网内任一库所允许拥有的最多令牌参数M，则确认溢出，若：|E(p_j，t_i)|≤M，则表示输出参数的个数不溢出，步骤(3.4)，从任意选定的起始库所开始，遍历所有从库所到达变迁的输入有向弧，按下式计算所有令牌沿着各自的输入有向弧从库所p_j到达变迁t_i所需要消耗的时间，即输入时间标识函数值的总和，1≤i≤n，1≤j≤m，m为库所数量，n为变迁数量：S_in后＝S_in前+H_in(E(p_j，t_i))，其中：S_in前，表示此前所有j-1个库所的令牌沿着各自的输入有向弧到达对应的i-1个变迁所消耗的时间，用输入时间函数值的总和表示，S_in后，表示所有各库所p_j的令牌沿着各自的输入有向弧到达变迁所需要的输入时间标识函数值的总和，H_in(E(p_j，t_i))，表示在“S_in后-S_in前”这一段时间内，所有令牌从各自选择的库所p_j沿着输入有向弧到达变迁t_i的输入时间标识函数值，步骤(3.5)，从对应于步骤(3.4)中所述的起始库所所需到达的变迁开始，遍历所有的变迁沿着输出有向弧到达所对应的库所，按下式计算所有令牌沿着各自的输出有向弧从变迁t_i到达库所p_j所需的输出时间标识函数值的总和，1≤i≤n，1≤j≤m，m为库所数量，n为变迁数量，S_out后＝S_out前+H_out(E(t_i，p_j))，其中：S_out前，表示此前所有i-1个变迁的令牌沿着各自的输出有向弧到达对应的j-1个库所的输出时间标识函数值，S_out后，表示所有各变迁t_i的令牌沿着各自的输出有向弧到达对应各库所p_j所需的时间标识函数值的总和，H_out(E(t_i，p_j))，表示在“S_out后-S_out前”这一段时间内，所有令牌从各自现在的变迁t_i沿着输出有向弧到达对应的现在的库所p_j所需要的时间标识函数值，步骤(3.6)，若：输入有向弧上消耗的时间S_in后加上输出有向弧上消耗的时间S_out后的值，大于用户对组合服务执行时间给定的最大阈值Q，则确认不满足时间约束，否则，确认满足，步骤(3.7)，从对应于步骤(3.4)中所述的起始库所所需到达的变迁开始，遍历所有的变迁，按下式计算所有变迁其自身所需消耗的成本的总和，1≤i≤n，S_R后＝S_R前+R(t_i)，其中：S_R前，表示此前所有i-1个变迁所消耗的成本的总和，S_R后，表示从初始变迁一直到变迁t_i所消耗的成本的总和，R(t_i)，表示变迁t_i发生时其自身所需要消耗的成本，即对应的服务操作在执行中所需的费用，步骤(3.8)，若：所有变迁消耗成本之和S_R后大于用户对组合服务消耗成本给定的最大阈值W，则确认不满足成本约束，否则，确认满足，并说明该Petri网模型的非功能属性一致；步骤(4)，将一致性分析结果存储子模块中存储的分析结果反馈给用户，若结果显示该模型的参数语义一致以及非功能(QoS)属性一致，则用户可直接使用该模型对服务进行组合并执行；若结果显示该模型有错误或者不匹配或者不满足约束，则用户需要对服务组合进行调整，并重新进行语义一致性验证(即执行步骤(2)和步骤(3))。