基于路径依赖图的服务组合行为合规性度量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于路径依赖图的服务组合行为合规性度量方法，以DPNML格式描述的服务组合文件及对应的日志文件为输入，以服务组合的行为合规性程度为输出结果。为了度量服务组合的合规性，首先，分析DPNML文件及对应的日志文件，生成日志文件中输入路径的路径依赖图TDG(Trace Dependence Graph,TDG)；接着，利用启发式规则搜索输入路径对应的参考路径，把合规性度量问题转化为路径一致性问题；最后根据输入路径和参考路径间的一致性程度，度量服务组合的合规性程度。本发明专利技术提出的方法，能提供一个0到1之间的定量化合规性程度结果。相较于传统方法而言，本发明专利技术所提出的方法可以发现数据流的偏离，并且不过分强调活动间执行顺序，避免了已有方法的误报和漏报。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于服务计算领域，具体为服务组合的合规性度量技术，即量化服务组合过程实例符合过程规约程度的技术。
技术介绍
互联网的出现和普及使计算机软件所面临的运行环境从封闭、静态、可控逐步走向开放、动态、多变。随着软件应用的成熟，面向服务的软件体系结构SOA(Service-OrientedArchitecture)和软件即服务(Software-as-a-service)的思想也开始被业界采用。软件开发不再以编程为主，而更多的是软件服务资源的复用，同时简单的原子服务也已经不再能满足日趋复杂的业务需求。由此，服务组合技术应运而生。服务组合是以特定方式按给定应用逻辑，组合编排已有的原子服务，以提供新的增值服务。在新型复杂的网络环境下，服务组合的可信性面临着严峻的挑战。在一些关键领域，如航空、航天、银行服务等，服务组合的可信性显得更加重要。由于开放环境下软件服务的动态多变性等特点，使得判断其可信变得比较困难。除了传统的软件验证、测试技术之外，还要研究针对开放环境下软件可信的评判和度量方法，例如信任、声誉等。在面向服务的构架中，数据感知的过程技术成为实现基于服务的应用开发的有效手段，高品质的系统开发依赖于高品质的服务过程规约。然而在实际生活，过程实例的执行往往会偏离过程规约的定义。为了支持管理决策，管理者需要过程日志数据来了解业务过程执行，从而实现业务过程的管理、改进、再造。一些工作尝试采用合规性度量技术来判断日志信息是否符合或多大程度上符合先前定义的过程模型。若不完全符合，还将返还偏离信息以供业务人员参考。合规性较低的原因依赖于模型的目的，如果模型是声明式的，那么模型和日志之间的差异表明，该模型需要加以改进，以更好地捕捉实现；如果模型是命令式的，那么这种差异可能会由在两个方面引起，一方面由于实现与规约间的差异导致不良偏离的产生，也就是说服务需要更好地被控制；另一方面，人为的偏离也是原因，譬如工人为了更好地服务顾客，进行了工程模型未预见的活动。服务组合的合规性度量可以在一定程度上帮助软件工程人员衡量软件服务系统的可信性。合规性可以广泛应用于软件服务的各个方面，譬如服务控制，隐私保护等。Baumgrass等人提出了一种方法，用于从基于角色的访问控制(RBAC)模型中自动生成线性时序逻辑语句，这些语句可以用来检测通过事件执行日志记录的过程行为是否满足通过对应RBAC模型定义的访问控制策略。类似地，Banescu等人将隐私策略加入到过程规范的约束中，通过合规性度量以此来检测隐私侵犯，保证服务安全，并对阐述了区分偏离类型(多余，替代，乱序)的方法。CarlosMolina-Jimenez等人提出了使用业务规约代表合同条款的方式，从系统底层消息中间件捕获和处理事件日志，以此评估业务合同的合规性。RaulMazo等人提出了基于产品线模型(PLMs)的合规性测量方法，在语义方面，一个产品线模型定义为元模型派生出的所有产品模型的集合，采用约束逻辑编程，建立了一个PLM合规性检测解决方案。合规性检验在业务过程智能(BPI)和业务活动监控(BAM)中有相当重要的地位。在过程感知的信息系统中，由于有时企业为了解决它们系统的独特需求，导致规约过于复杂，并且容易会令人曲解，以致于实际的过程实例往往会偏离其预先定义好的过程规约，从而导致事件日志与过程模型的所表现出的行为并不一致。合规性分析即是对产生行为不一致的原因进行分析，并分别对偏离程度进行计算。过程实例与过程规约的间合规性是双向的，其包括两个方面，即：观察到的服务实现是否符合过程定义的规约，以及过程定义的规约是否可以很好地描述观察到的服务实现。现有的大多数方法从控制流角度对服务组合的合规性进行分析，例如一些方法基于线性分支时谱中的传统的路径等价概念定义服务组合的合规性，这类方法通常分析对象是粒度较大的路径，对于日志中的单独一条路径而言，只能得到一个“是”或“否”的定性分析结果，也即是服务实例的执行符合或不符合过程规约的定义，不给出一个定量化的符合程度，同时会引起状态空间爆炸问题。另外，一些方法以路径中的粒度较小的活动作为分析对象，从而能够提供定量化的分析结果。但这些方法仍然停留在控制流层面，对数据流的偏离不敏感，无法检测出数据流改变引起的合规性程度下降。同时它们过于强调活动间执行顺序，没有深入分析活动间本质关系。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于路径依赖图的服务组合行为合规性度量方法，该方法实现了对服务组合进行检索、管理、维护和重用的功能。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于路径依赖图的服务组合行为合规性度量方法，以DPNML格式描述的服务组合及对应的日志文件为输入，以服务组合的行为合规性程度为输出结果；步骤如下：(1)输入以DPNML格式描述的服务组合及对应的日志文件，分析活动间的三种依赖关系，生成日志文件中输入路径的路径依赖图TDG；(2)基于过程分解和轨迹重现的启发式算法，在多项式时间内找到服务组合的参考路径；(3)通过对输入路径和参考路径的路径依赖图的分析，计算出服务组合的行为合规性程度。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：本专利技术基于一种宽松量化的路径等价概念，提出了一种定量化的服务组合行为合规性度量方法，该方法不但能够分析控制流的偏离程度，而且能够分析数据流的偏离程度。相较于传统方法，本专利技术所提方法更具柔性，不会过于强调活动间执行顺序，能避免传统轨迹重现方法可能产生的一些错误否定(falsenegtive)，从而有效地反馈服务实例不符合业务过程的信息内容。附图说明图1是本专利技术的整体流程图。图2是UML活动图。图3是两个实施例实际执行路径各自对应的TDG。图4是业务过程模型分解为若干个不包含选择结构的子过程。具体实施方式本专利技术综合考虑了服务组合的控制依赖和数据依赖，提出了一种新的合规性度量与分析方法，不但能够提供一个范围从0到1的定量化分析结果，还能返回相关偏离的诊断信息。本专利技术基于路径依赖图的服务组合行为合规性度量方法。在服务组合路径依赖图(TDG)中，服务组合的日志路径活动间的本质关系包括直接依赖关系和独立关系。其中，依赖关系包括控制依赖关系和数据依赖关系。一个活动Aj控制依赖于它之前发生的活动Ai，当且仅当活动Ai决定了活动Ai能否执行。数据依赖分为三种：真数据依赖、反数据依赖，输出数据依赖。一个活动Aj真数据依赖于它之前执行的活动Ai，当且仅当活动Aj使用了活动Ai定义的某个变量；一个活动Aj反数据依赖于它之前执行的活动Ai，当且仅当活动Aj定义了活动Ai所使用的某个变量；一个活动Aj输出数据依赖于它之前执行的活动Ai，当且仅当活动Aj重新定义了活动Ai定义的某个变量。值得注意的是，数据依赖关系可以直接由分析路径中活动执行顺序以及活动对应输入输出得到，而控制依赖关系却不可以，因此需要从预先定义的业务过程中分离得到控制依赖关系。本专利技术就是对所提出的方法度量服务组合行为合规性的具体实现。下面结合附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术基于路径依赖图的服务组合行为合规性度量方法，其整体流程如图1所示。首先，根据输入的服务组合及对应的日志文件，分析活动间的三种依赖关系，生成日志文件中输入路径的路径依赖图TDG；然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于路径依赖图的服务组合行为合规性度量方法，其特征在于具体步骤为：(1)以DPNML格式描述的服务组合文件及对应的日志文件为输入，分析活动间的三种依赖关系，生成日志文件中输入路径的路径依赖图TDG；(2)基于过程分解和轨迹重现的启发式算法，在多项式时间内找到服务组合的参考路径；(3)通过对输入路径和参考路径的路径依赖图的分析，计算出服务组合的行为合规性程度。

【技术特征摘要】
1.一种基于路径依赖图的服务组合行为合规性度量方法，其特征在于具体步骤为：(1)以DPNML格式描述的服务组合文件及对应的日志文件为输入，分析活动间的三种依赖关系，生成日志文件中输入路径的路径依赖图TDG；(2)基于过程分解和轨迹重现的启发式算法，在多项式时间内找到服务组合的参考路径；(3)通过对输入路径和参考路径的路径依赖图的分析，计算出服务组合的行为合规性程度。2.根据权利要求1所述的基于路径依赖图的服务组合行为合规性度量方法，其特征在于：所述步骤(1)中，一条日志路径σ的路径依赖图TDG＝(N,E)是一个有向图，其中N为路径σ中所有发生的活动结点集合，E为路径σ中所有活动间有向边集合；一条由活动a到活动b的有向边，表示活动a到活动b存在控制依赖或数据依赖或异步调用依赖关系；在TDG中，每一条表示数据依赖的有向边<a,b>附加一个标签var，表示由活动a定义的变量集合并由活动b使用的变量集合；在TDG中，选择结构中每一条表示控制依赖的有向边标记为“True”(“T”)或者“False”(“F”)，表示该有向边位于业务过程模型选择结构中的真假断言；构造路径依赖图的具体步骤为：1.1初始化Defs(所有定义变量的集合)和Uses(所有使用变量的集合)为空，遍历日志路径的所有活动结点，将活动添加到路径依赖图的活动结点集NTDG中，分析得到所有活动结点间的控制依赖关系集Dc；1.2添加所有真数据依赖边到路径依赖图TDG中；遍历执行路径σ中活动j的所有输入变量var∈inPut(j)即活动j所有输入变量，如果活动j使用了活动k定义的变量，即活动k的变量属于已定义变量集合Defs，则将以活动k为起点，活动j为终点的真数据依赖边添加到TDG中，同时将活动j的输入变量添加到所使用变量集合Uses中；1.3添加所有反数据依赖边到路径依赖图TDG中；遍历执行路径σ中活动j的所有输出变量var∈outPut(j)即活动j所有输出变量，若活动j定义了活动k使用的变量，即活动k的变量属于使用变量集合Uses，则将以活动k为起点，活动j为终点的反数据依赖边添加到TDG中，同时将活动j的输出变量添加到Def(σ[j])中，Def(σ[j])为活动j所定义的所有变量的集合；1.4添加所有输出数据依赖边到路径依赖图TDG中；遍历执行路径σ中活动j的所有输出变量var∈outPut(j)，若活动j重新定义了活动i定义的变量，即活动i的变量属于已定义变量集合Defs，则将以活动i为起点，活动j为终点的输出数据依赖边添加到TDG中，同时将活动j的输出变量添加到Def(σ[j])中；1.5重复1.2到1.4，直到遍历完整个执行路径σ中的所有活动；1.6遍历活动结点集N，如果活动i与活动j间存在控制依赖，即其二元关系属于控制依赖关系集Dc，则将相应控制依赖边添加到路径依赖图的依赖边集合E中；如果活动i与活动j间不存在控制依赖，则无需添加边；1.7根据日志路径中所有活动结点以及它们之间的依赖关系确立路径依赖图TDG的活动结点集N和依赖边集E。3.根据权利要求1所述的基于路径依赖图的服务组合行为合规性度量方法，其特征在于：所述步骤(2)中具体包括以下步骤：2.1将DPNML格式描述的服务组合文件分解为若干个不包含选择结构的子过程；2.2确定参考路径最有可能属于的参...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋巍，刘红玉，钱祥星，张学伟，黄青青，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32