Web Service出现以后,服务组合系统的松耦合性、自治性使得不同于集中型系统下的可靠性问题突显出来。服务组合系统一般由广域网连接起来的计算机所组成,其中的子部件常常会出现故障和一些执行时间不能确定的行为活动等。这些故障会影响组合服务的性能和一致性。原子事务处理是在出现故障的情况下保证一致性的一种技术。它广为人知的ACID属性,可以确保在即使是很复杂的业务应用中,不管是否出现并发存取和故障,状态的一致性都得以保持。这是一个极其有用的容错技术,尤其在牵扯到多个资源的情况下。然而,由于服务组合已经发展成为在跨企业级别集成进程和应用程序的一种方式,传统的事务处理的语义和协议已被证明不合时宜。可靠服务组合与传统事务的不同之处,在于前者的执行周期长隔离级别必须被放宽。为了更有效地考察可靠服务组合,本文基于随机Petri网(SPN)提出了一种描述Web Service及其组合的服务组合网(SCN),结合Web Service的松耦合、自治、无状态等特性定义了无资源服务和资源竞争服务的结构与实现,通过定义资源需求流给出了资源竞争导致死锁的概率的计算方法。本文定义了五种基本的复合关系:顺序,互斥,乱序,重复,汇合并发并基于SPN标记可达图同构于齐次Markov链的性质分析了普通服务与复合结构的评价方法与性能指数。本文区分了个体异常与全局异常,使用AND/OR树计算针对全局异常的网络可访问率,提出了针对个体异常的基于补偿的异常处理方式,通过为每个服务加入补偿服务以保证在出现无法处理的异常时系统仍能够保持一致性,并分析了每种复合结构加入补偿处理后的结构与行为,给出了对应评估方法与参数。基于以上的理论工作,本文还开发了补偿式服务组合性能参数的计算程序SCE,阐述了设计方法,进行了良好的实验测试并给出了主客观评价。