方舟 陳陽(yáng) 李銳 馬超

摘? 要：為了提高復(fù)雜軟件服務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建效率，文章提出了一種基于擴(kuò)展Petri網(wǎng)的軟件服務(wù)模型設(shè)計(jì)方法。首先，該方法將注冊(cè)的軟件服務(wù)轉(zhuǎn)換成Horn子句，并將用戶(hù)需求轉(zhuǎn)換為Horn子句的事實(shí)和目標(biāo)，接著通過(guò)邏輯推理來(lái)構(gòu)建完整的軟件服務(wù)流程，將得出的Horn子句映射至擴(kuò)展Petri網(wǎng)上，構(gòu)建出滿(mǎn)足用戶(hù)需求的抽象服務(wù)集，最后通過(guò)案例驗(yàn)證了該方法的可行性。

關(guān)鍵詞：軟件服務(wù)模型;Petri網(wǎng);Horn子句;抽象服務(wù)集

中圖分類(lèi)號(hào)：TP18? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）05-0087-02

Abstract： A service model design method based on extended Petri nets is proposed in this paper. First， the registered service is converted into a set of Horn clauses， and the input and output parameters provided by the user are converted into a set of facts and goals in the Horn clause. Then， this paper constructs a complete service process by logical reasoning， maps the Horn clauses obtained to the extended Petri network， and constructs an abstract service set that finally meets user expectations. Finally， a case is given to verify the feasibility of the method.

Keywords： software service model; Petri net; Horn clause; abstract service set

隨著用戶(hù)需求的個(gè)性化程度的提升，軟件服務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建難度日益增加[1-2]。用戶(hù)除了關(guān)心功能性方面的可滿(mǎn)足性外，對(duì)非功能性發(fā)方面的可滿(mǎn)足度也越加關(guān)注。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出了一種基于擴(kuò)展Petri網(wǎng)[3]的軟件服務(wù)模型設(shè)計(jì)方法，利用Petri網(wǎng)直觀(guān)的圖形建模方式，以及異步和并發(fā)的特點(diǎn)，將其運(yùn)用至服務(wù)組合[4]問(wèn)題上，并結(jié)合Horn子句和T-不變量對(duì)軟件服務(wù)組合過(guò)程中的過(guò)程進(jìn)行邏輯推理，最終構(gòu)建出一組滿(mǎn)足用戶(hù)期望的抽象服務(wù)集。

1 基于擴(kuò)展Petri網(wǎng)的軟件服務(wù)模型

該模型架構(gòu)分為三層，查詢(xún)層、抽象層和具體層，如圖1所示。查詢(xún)層是用戶(hù)層，在該層將用戶(hù)的輸入轉(zhuǎn)換為機(jī)器可識(shí)別的語(yǔ)義軟件服務(wù)，它由提供給用戶(hù)一個(gè)表達(dá)和提交查詢(xún)語(yǔ)句到軟件服務(wù)接口的關(guān)系集合組成，可使用一種從XML文檔中抽取數(shù)據(jù)查詢(xún)語(yǔ)言規(guī)范XQuery來(lái)構(gòu)造。然后根據(jù)用戶(hù)的輸入和輸出請(qǐng)求的合成服務(wù)轉(zhuǎn)換為Horn子句的事實(shí)和目標(biāo)，從而進(jìn)行邏輯推理推算出可能的抽象服務(wù)。

抽象層負(fù)責(zé)將軟件服務(wù)的非功能約束擴(kuò)展到經(jīng)由Petri網(wǎng)轉(zhuǎn)化的抽象服務(wù)流程中，構(gòu)建一套含有非功能性約束的抽象服務(wù)流程。具體層存在著與抽象層對(duì)應(yīng)的各個(gè)具體的服務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的實(shí)際功能。這些服務(wù)由一些服務(wù)提供者或者是服務(wù)生產(chǎn)廠(chǎng)商提供。他們將開(kāi)發(fā)后的具有某一功能的服務(wù)發(fā)布到服務(wù)注冊(cè)中心中，供需求者遠(yuǎn)程調(diào)用。

2 抽象服務(wù)流程構(gòu)建

2.1 Horn子句邏輯推理

Horn子句可以接受用戶(hù)輸入的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)，將非關(guān)系語(yǔ)句轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)上的邏輯推理問(wèn)題，Horn子句有三種描述形式規(guī)則、事實(shí)、和目標(biāo)，推理流程如圖2所示。通過(guò)這三種規(guī)則，Horn子句每次最多接受一組分析數(shù)據(jù)，每次的到一個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系，一個(gè)規(guī)則化的Horn子句如式（1）所示。

其中，Pi和Q都表示著邏輯上的命題，∧和->表示著數(shù)學(xué)上的邏輯連接符，它們分別代表歸并和推出關(guān)系。在這個(gè)式子中，如果所有的命題P都被滿(mǎn)足的話(huà)，就可以推出結(jié)論Q為真。

2.2 Petri網(wǎng)的Horn子句推理

在Horn子句網(wǎng)Petri網(wǎng)上的轉(zhuǎn)化中，先通過(guò)算法1求解與Horn子句相互兼容的T-不變量集和。然后根據(jù)算法1結(jié)果，通過(guò)算法2求解最終的Petri網(wǎng)模型PNcs。

輸入：服務(wù)組合對(duì)應(yīng)的Petri網(wǎng)關(guān)聯(lián)矩陣C，T-不變量Xi∈XSc.

輸出：Xi對(duì)應(yīng)的合成服務(wù)的Petri網(wǎng)模型PNcs.

Step1. 刪除關(guān)聯(lián)矩陣C中除Xi中不變0的變遷所對(duì)應(yīng)的行以外的其他行，得到一個(gè)新的矩陣，記為C''.

Step2. 刪除矩陣C''中元素全是0的那些列，得到矩陣C''.

Step3. 根據(jù)矩陣C'''，我們可以得到一個(gè)Petri網(wǎng)模型PN'''，并用每個(gè)變遷對(duì)應(yīng)的規(guī)則的部分附屬參數(shù)標(biāo)記該變遷.

Step4. 合并網(wǎng)PN'''中那些標(biāo)記一樣的變遷（表示這些變遷代表同一個(gè)軟件服務(wù)），即將PN'''中所有標(biāo)記一樣的變遷用一個(gè)新變遷表示。該新變遷的前集和后集分別是所有原變遷的前集和后集的并集，新變遷的標(biāo)記不變。將新的Petri網(wǎng)模型標(biāo)記為PNcs.

3 案例分析

根據(jù)上述的模型，我們模擬了一個(gè)服務(wù)組合案例，在該案例中，我們模擬了7個(gè)可用的軟件服務(wù)和該用戶(hù)對(duì)該場(chǎng)景下的輸入?yún)?shù)請(qǐng)求，這7個(gè)軟件服務(wù)均會(huì)接收對(duì)應(yīng)的輸入?yún)?shù)，輸入正確的參數(shù)后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)輸出的參數(shù)。每一個(gè)服務(wù)都會(huì)有相應(yīng)的行為約束。

通過(guò)上面的建模方法，我們建立一個(gè)包括10條Horn子句的子句集：

根據(jù)這10條Horn子句，構(gòu)建出Horn子句集的Petri網(wǎng)模型如圖3所示。

利用上面提到Horn子句集到Petri網(wǎng)的轉(zhuǎn)換程序，我們可以得到該子句的Petri網(wǎng)模型關(guān)聯(lián)矩陣。上述子句集對(duì)應(yīng)的Petri網(wǎng)模型如圖4所示。

通過(guò)提出的模型與算法，最終構(gòu)建出了一套符合用戶(hù)期望的抽象服務(wù)集，驗(yàn)證了方法的可行性。

參考文獻(xiàn)：

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