基于CPN模型的REST服务架构标准特征约束验证方法研究

发布时间：2020-11-04 21:57

　　 当前Web服务应用得到了迅速发展,其中REST服务架构得到了广泛的应用。REST服务架构指一种结合HTTP标准和URI标准的设计原理抽象成的新风格,主要优势在于其是一种对服务器更加有效的抽象方式。REST服务架构提供了一组架构约束,其六个标准特征约束带来了极大的好处。REST服务架构以其便捷性、高扩展性、高伸缩性、低耦合性和可重用性等优点,吸引了软件工程理论界和工业界的广泛关注和应用,对其研究日益增多。随着REST服务架构系统的广泛应用,对其造成的错误理解与应用也随之增多,当前有些REST服务架构应用破坏其标准特征约束条件,故会带来相应的问题。破坏客户-服务器约束会增加系统服务器的时间开销;破坏可缓存约束会降低系统访问效率;破坏无状态约束会降低系统可伸缩性,影响系统负载均衡等。因此,进行基于REST服务架构应用系统的设计时,应对REST服务架构标准特征约束进行验证。本文针对REST服务架构标准特征约束的形式化验证研究缺乏的问题,同时鉴于CPN方法具有层次化建模、复杂数据和并发行为描述以及可视化程度高等特点,提出一种基于CPN模型的REST服务架构标准特征约束验证方法,主要包含三部分核心内容:REST服务架构标准特征约束的CPN建模、REST服务架构标准特征约束验证方法和REST服务架构标准特征约束验证方法的实例验证,通过使用同步路径匹配的核心算法,达到验证基于REST服务架构Web应用设计是否符合标准特征约束,并在不符合标准特征约束时提供直观、可行的执行数据,便于后续完成应用系统设计的缺陷定位及修改完善。
【学位单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP393.09
【部分图文】：

图 2.1 CPN Tools 功能界面图Figure 2.1 CPN Tools functional interfaceCPN Tools 的界面如图 2.1 所示，主要由工具栏和编辑区组成，用户可在左侧工具栏选取相应的功能栏，拖入编辑区进行建模和仿真分析。例如，上图使用 Net 功能栏创建 CPN 模型后，可以使用模拟执行功能（Simulation）工具栏，进行动态执行该模型。模拟执行功能主要包含：单步执行、连续执行 50 步、后退、和停止等功能。若模拟执行结果和预期不一样，表明该模型存在错误，需要进行修改；若结果和预期一样，则可执行状态空间（Stata Space）的功能，可生成模型的部分或全部的状态空间报告，通过该报告可检验模型的有界性和活性等信息。监视器（Monitoring）功能主要用于监测、控制和修改模拟过程，可以监测模型的状态等功能，从而可对 CPN 模型的性能进行分析。2.2.3 基于模型状态空间方法概述在 CPN Tools 仿真工具中，可以使用状态空间方法对模型进行验证，状态空间也称可达

图 3.4 客户端-服务器约束的 CPN 模型Figure 3.4 CPN model of client-server constraint如图 3.4 所示，给出了 REST 服务架构的客户-服务器标准特征约束模型。首先，用户 User Agent 即客户端发出请求消息 msg，msg 描述为 Msg1 类型的变量，该类型在 CPN中定义为 record 预定义类型：colset Msg1=record m:MSG * f:FORMAT * s:SENDER:RECEIVER，以上四者定义见3.2节。其次，初始标识1`{m="1", f="format", s="ua", r="uacac示由客户端发出查询请求消息，m="1"表明该请求资源的标识符 id=1，f="format"表示发请求消息格式，s="ua"表示请求消息的发送者为 User Agent，r="uacache"表示请求消息的者为用户代理的内部缓存，首先应查询用户代理的缓存中是否存在该资源信息，若该请源存在于 User Agent 的缓存中（用 RequestUC 点火变迁出弧表达式中的标识{m="="format", s="ua", r="uacache"}表示），则由其内部缓存返回响应信息给用户代理，最后eply 点火变迁出弧表达式中的标识{m="1", f="format", s="uacache", r="ua"}表示返回效应给用户代理 User Agent；若 User Agent 的缓存中不存在该请求资源（用 RequestUC 点火

图 3.5 客户-服务器约束的状态空间图Figure 3.5 State space map of client-server constraint务器约束的状态空间，该状态空间表明模型状态，由初始状态直至结束状态均呈现在该状态空间图发执行两条点火变迁路径，表明其有初始标识有两，同时由以上路径可发现某状态可执行的点火变迁中无状态本质上指的是组件间的通信是无状态的，信息。状态信息只存在通信消息中，即用户代理发所有信息，即前文中所说的自描述 Self-descriptiv代理中，服务器是无状态的，服务器只存储上下文代理时，但多个用户代理所请求的资源信息是相同代理。无状态约束属性改善了 REST 服务架构系
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本文编号：2870661