进程演算与对等网络数据集成-理论研究与实践应用

理论计算机科学电子笔记162（2006）233-236www.elsevier.com/locate/entcs进程演算与对等网络数据集成塞尔吉奥·马塞雷斯伦敦帝国理工学院计算机系maffeis@doc.ic.ac.uk。摘要通过Web服务交换动态文档的对等系统是一种简单有效的Web数据集成平台。动态文档既可以包含数据，也可以包含对外部源的声明性引用（以链接、服务调用或协调脚本的形式）。 XML标准和Web服务的工业平台为构建这样的系统提供了广泛的技术基础。我们认为，进程代数是一个很有前途的工具，研究和理解其形式属性。关键词：流程演算、XML、对等、数据集成、Web服务、编排。1动态Web数据互联网是一个全球网络，用于日常活动中查找信息、交流思想、开展业务和进行分布式计算。由于Web的规模非常大，为了充分利用其潜力，需要可扩展的机制来组织和操纵所有可用的信息。对等体系结构帮助我们面对可伸缩性的问题，XML和Web服务等技术促进了分布式应用程序的开发简单地说，XML是一种标准化的数据模型和格式，其目标是实现互操作性，而Web服务则是设计用于应用程序而非人类的站点。XML既用于表示数据，也用于调用、描述和发现Web服务（SOAP、WSDL和XML）。用于数据集成的基于Web的系统构成了这些技术的具有挑战性的应用，这不仅是由于Web数据源的巨大异质性，而且还因为在将这些系统的声明性高级操作（主要是数据查询）翻译成低级执行计划时可能出现的复杂通信模式，这可能涉及在不同站点处递归调用1571-0661 © 2006 Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放访问。doi：10.1016/j.entcs.2005.12.087南234号Maffeis/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 162（2006）233现在让我们考虑这些系统的一般结构。 可变数量互联的对等体，所有共享类似的内部结构，并且每个对等体由唯一的名称标识，组成网络。对等体可以使用公共协议相互通信，并且由于抽象级别，连接不受管理域或防火墙的限制网络是开放的，因为新的对等体总是可以加入，外部主机可以以有限的方式与现有对等体进行交互。每个对等点既充当信息的提供者又充当信息的消费者。它包含一个数据存储库，一个内部工作空间，代理进行本地计算和网络接口提供远程通信和服务，以其他同行。代理可以相互通信，查询和更新本地存储库，并且当架构预先部署时，迁移到其他对等点以继续执行。存储库以半结构化格式导出其数据的视图，其中包含足够的元信息，以便在数据不遵守固定模式时也可以进行查询。数据可以包含脚本代理、查询和对其他对等点提供的服务的声明性引用。我们将这种情况称为动态Web数据。作为第一个例子，我们可以考虑连接到互联网的主机同时运行HTTP使用HTTP协议相互交互，请求或提供信息。HTML页面中嵌入的超链接和客户端脚本就是数据如何动态的例子。现在让我们考虑两个具体的例子：ActiveXML [3，5]和ObjectGlobe [7]。在Active XML系统中，存储库中的数据可以包含带有参数的服务调用（对远程对等体的请求），这些参数要么是显式的，要么是根据路径表达式（对本地数据的查询）表示的。服务可以运行任意代码，但通常由本地存储库上的OQL查询更新表达式Active XML中一个有趣的可伸缩性来源是选择何时调用存储在数据段中的服务它们可以定期调用，或者在服务器获取数据时调用，或者在数据返回给客户端时调用。相反，在ObjectGlobe系统中，重点是通过发现哪些对等点提供与手头任务相关的操作符或数据，然后将相应的子查询分派到相关站点，从而在分布式数据源上执行复杂查询。在这种情况下，动态数据可以包含对其他存储库的查询，而服务则面向协调。尽管这些系统的实际用途，专家在进程演算可能会被动态Web数据的潜力，仍然是未表达的。例如，对数据可以表现出的动态行为的数量通常有严格的限制 可能决定这些限制的典型问题是，很难跨不同的服务调用调用管理持久状态，也很难调节并发进程之间的交互。此外，安全性和效率是最重要的，因此有时表达性已经被牺牲，以支持简单性。进程代数已经被证明是研究类似问题的一个方便的设置，我们期望将其技术应用于动态Web数据的架构中会有显著的好处S. Maffeis/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 162（2006）233-236235过程代数方法。进 程 演算为并行和分布式系统的属性推理提供了一个简单而有表现力的框架。Milner、Parrow和Walker [19]的π演算是描述并发系统行为的一种简洁的语言，具有丰富的理论结果。它是许多其他结石的基础，这些结石的目标是并发和分布式系统。仅举几例，spi-calculus [2]和appliedπ-calculus [1]已用于研究安全协议，分布式π-calculus[15]用于控制对资源的访问，AmbientCalculus [10]用于研究跨管理域的移动计算，Join-calculus [12]已用作分布式实现的基础Sahuguet等人 [21]，在最终导致设计ubQL查询语言的一些初步工作中[20]，首先将π-演算的思想应用于分布式查询系统，这可以被认为是这些数据集成平台的先驱。在与Gardner [14]的合作中，我们明确定义了Xdπ-演算来推理动态Web数据。Xdπ terms表示对等点网络，其中每个对等点由一个XML数据存储库和一个允许进程运行的工作空间组成 我们的流程可以被视为具有一组简单功能的代理;它们相互通信，查询和更新本地存储库，并迁移到其他对等体以继续执行。过程定义可以包含在文档中，也可以由其他过程执行。采用异步π演算[16]和高阶π演算[22，17]的技术，我们研究了Xdπ的行为等价性。流程演算已经涉及到与动态Web数据相关的其他研究，更多地关注Web服务编排或XML操作。例如，Bruni等人[9]形式化并转化为Join-calculus，这是一种受微软启发的分布式事务的操作模型; Laneve和Zavattaro [18]研究了异步π-calculus的扩展，称为Webπ; Ferrara [11]给出了用于Web服务的BPEL 4 WS编排语言和LOTOS进程代数之间的双向转换（事实上，π-calculus已经影响了XLANG的设计，这是BPEL 4 WS的前身）。在XML方面，Bierman和Sewell [6]定义了一种强类型的XML脚本语言（称为Iota），其并发原语受到π演算的启发，并表明它可以用于编程家庭区域网络。Castagna等人[13]将CDuce的语义子类型方法应用于Cπ，这是一种扩展了模式匹配和元组值的π演算。使用编码，他们用Cπ表示XML值，达到了类似于C Duce模式匹配的表达度。Brown等人 [8]定义了一个使用原生XML数据库的π演算的扩展，称为πDuce，并考虑了一个更高阶的扩展，可以在文档中实现动态内容。最后，Acciai和Boreale [4]提出了异步π演算的扩展，具有代码移动性和ML样模式匹配，使用类型系统来确保基本的安全属性。我们希望，这一介绍可以作为一个灵感的源泉，为进一步研究对等网络数据集成，设置在许多技术，孤立地研究可能有一个突出的学术吸引力，可以com-to-peer Web数据集成。南纬236号Maffeis/Electronic Notes in Theoretical Computer Science 162（2006）233结合在一起，以改善商业应用程序的设计。引用[1] M. Abadi和C. Fournet。移动价值、新名称和安全通信。ACM SIGPLAN Notices，36（3）：104[2] M. Abadi和A. D.戈登 密码协议演算：spi演算。 信息与计算148（1999）：1-70。[3] Abiteboul，S.等. Active XML primer. INRIA Futurs，GEMO报告N。275，2003年。[4] L. Acciai和M.北方佬XPi：用于XML消息传递的类型化进程演算。在FMOODS'05会议记录[5] 贝农岛Active XML：Web服务的数据中心视角。巴黎第十一大学博士论文，Xi， 2002年。[6] G. Bierman和P. Sewell。Iota：一种应用于家庭区域网络的并发XML脚本语言。剑桥大学技术报告557，2003年1月[7] 布劳曼德尔河ObjectGlobe：Ubiquitous Query Processing on the Internet. VLDB期刊：电子服务特刊，2002年。[8] A.布朗角，澳-地Laneve和G.梅瑞狄斯PiDuce：一个使用原生XML数据库的进程演算。未出版的手稿，2004年。[9] R.布鲁尼角Laneve和U.蒙塔纳里在join calculus中解释transactions。在CONCUR '02会议记录[10] Luca Cardelli和Andrew D.戈登移动环境。理论计算机科学，240（1）：177[11]安德里亚·费拉拉。Web服务：进程代数方法。载于《ICSOC '04会议记录》[12] C. Fournet和G.贡蒂尔反应CHAM和连接演算。在POPL'96会议记录[13] R.尼古拉湾Castagna和D.瓦拉卡π演算的语义子类型。Proceedings of LICS[14] Gardner和S.夫人对动态Web数据进行建模。理论计算机科学342：104-131，2005.[15] M. Hennessy和J. Riely。移动代理系统中的资源访问控制。信息与计算，173：82-120，2002。[16] K. Honda和N.吉田基于约简的过程语义。Theoretical Computer Science，151（2）：437[17]A.杰·雷和J·拉特克。高阶pi演算的上下文等价性再访。 计算机科学报告04/2002，苏塞克斯大学，2002年。[18] C. Laneve和G.萨瓦塔罗Web交易的基础。在FoSSaCS'05会议记录[19] R. Milner，J. Parrow，and J. Walker.移动过程的演算，I和II。信息与计算，100（1）：1[20] Sahuguet，A. ubQL：一种用于编写分布式查询系统的分布式查询语言。博士论文，宾夕法尼亚大学，2002年。[21] A.萨于盖湾皮尔斯和V·泰南。分布式查询优化：移动代理能提供帮助吗？未出版的草稿。[22] D.桑吉奥吉在进程代数中表达迁移性：一阶和高阶范例。爱丁堡大学博士论文，1992年。