（计算机应用技术专业论文）基于p2p的工作流管理系统的设计与实现.pdf

大连理t 大学硕士学位论文 摘要 传统的工作流系统大多以工作流管理联盟的工作流模型为基础，采用基于客户端 服务器的模式，将资源集中存储在服务器上，这种模式下虽然有易于管理和数据一致性 等优点，而且已经被广泛的应用于生产制造、办公自动化等领域，但是其中心化的服 务器不仅影响系统性能而且容易导致单点故障，而且频繁的访问服务器会给服务器带来 很大负担，从而影响工作流程的顺利执行。 随着工作流的发展，基于c s 模式的工作流系统逐渐不适应当今形势的发展。现在 对工作流系统的分布式、自治性、容错性和灵活性要求越来越高。在通常情况下，企业 的应用一般都运行在分布式环境上，那么相应的工作流机也应该采用运行在分布式环境 下的分布式结构。对等网络的出现正好满足了这一需求，它是分布式系统和计算机网络 相结合的产物。对等网络的出现使得网络工作模式从集中式走向分布式，网络应用的核 心从服务器走向每一个网络节点。由于p 2 p 网络自由、平等、互联的特点，使得基于 p 2 p 的工作流成为一个热门方向。 本文通过引入p 2 p 的概念，在p 2 p 信息技术和消息传递的基础上，设计一个基于分 片因子的文件传输算法，将流程需要处理的文件进行分片处理，这样既避免了原来基于 客户端朋艮务器模式单点失效的问题，又充分利用了各个对等点资源，使得工作流执行所 需的较大附件能够快速的发送到参与者对应的对等点上。通过自己定义表单以及合理的 组织机构、工作流程，实现发起流程、流程处理、信息反馈等功能。本文基于j x r a 平 台，并采用查找后继的方法驱动工作流的运行。最后，在充分研究的基础上实现了在 j x t a 平台基础之上的工作流管理系统，该管理系统提供更快捷，可靠，灵活和适应性 的服务。 关键词：对等网络；工作流；j x t a ；分片因子；分布式 大连理上人学硕士学位论文 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m b a s e do np 2 p a b s t r a c t m o s tt r a d i t i o n a lw o r k f l o ws y s t e m sa r eb a s e do nw o r k n o wm o d e l sp r o p o s e db yw f m c a 1 1 ds t m c t u r e d 筋( s a sa l lt h er e s o u r c e sa r es a v e d0 ns e r v e r s ，n o to n l yd a t ac o n s i s t e n c vi s g u a 姗t e e d ，b u tc a nb ew i d e l yu s e df o rp r o d u c t i o n 卸da u t o m a t i o n ，h o 、v e r c e n t e r - b a s e d s e e rn o t0 n l yh a sa ni m p a c t0 ns y s t e me 硒c i e n c y ，b u ta l s ol e a d st 0o n ep o i n tm a l f u n c t i o n t h e s e e rs l o w e dd o w nd u et on e q u e n tv i s i ta n dt h ep r o c e s so fw o r k 丑o wc a nn o tb ee x e c u t e d s m 0 0 t h l y a st h ed e v e l o p m e n to f 、v o r k f l o w ，t h ew o r k f l o wb a s e do nc e n t r a l i z e d ( 、sa r c h i t e c t u r ec a n n o ta d a p tt h ec u l l r e ms i t u a t i o n n o w a d a y s ， t h ed i s t r i b u t i o n 、 a u t o n o m y 、 t o l e r a n c ea n d f l e x i b i l i t yo fw o r k n o wi si n c r e a s i n 西yd e m a n d i n g g e n e r a u ys p e a k i n g ，t h ea p p l i c a t i o no f e n t e 巾r i s ed e v e l o p e di nd i s t r i b u t e de n v i r o n m e n t s ，a c c o r d i n 舀y ，w o r k f l o ws y s t e ms h o u l da l s ob e d c v e l o p e dw i t had i s t r i b u t e ds t r u c t u r e p 2 pj u s tm e e t st h er e q u i r e m e n ta l l di st h ec o m b j n a t i o n0 f d i s t m u t e ds y s t e ma n dc o m p u t e rn e t w o r k p 2 pe n a b l e dn e 撕o r km o d e lt ot r a n s f o 珊f r o m c e n t e r e dm o d e l t od i s t r i b u t e dm o d e lt h ec o r eu s eo fn e t w o r kt u m e dt 0e v e r yp e e ri n s t e a do f s e e r s d u et ot h en e x i b i l j t y 、e q u a l i t y 、i n t e 肋n n e c t i o no f p 2 p ，t h ew o r k f l o wb a s e do np 2 p b e c a m ea 罟即a td i r e c t i o n n i s p a p e rp r e s e n t st h ec o n c e p to fp 2 pa n dd e s i g n sam et r a n s f 0 姗a t i o na l g o r i t h mb a s e d o np 2 pi n f 0 聊a t i o nt e c h n 0 1 0 9 ya n dm e s s a g ed e l i v e r y a i lt h ef i l e si n v o l v e di nt h ef l o wa r c h a n d l e di ns e v e r a ls e c t i o n s h lt h i sw a y ，w e e a s i l yh a n d l et h ef i s k0 fs i n g l e s o u r c eb o t t l e n e c k a n dm a k eg o o du s eo fr e s o u r c e so fp e e r st h a te n a b i eu st os e n db i ga c c e s s o r yr e q u i r e db y w o r k f l o wt ot h ed u ep a r t i c i p a n ta c c o r d i n 酉y t l l l ep a p e r d e v e l o p sf u n c t i o n so fi n i t i a t i n gf l o w ， h a n d l i n gn o wa n di n f b 肌a t i o nf e e d b a c kb yd e f i n i n gf b m sa n dp r o p e ro r g a n i z a t i o n s t h e 1 1 l n n i n go fw o r k f i o wi sd r i v e nb ys e a r c h i n gs u c c e s s o rb a s e do nt h ep l a t f o r i i lo fj x t a f i n a l l y t h ep a p e ri m p l e m e n t e dt h ew o r k n o wm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nj x t aa n dt h es y s t e m p r o v i d e dm o r ee f f i c i e n t ，r e l i a b l e ，n e x i b l ea n da d a p t i v es e r v i c e 1 奄yw o r d s ：p 2 p ；w o r k f i o w ；j x t a ：s u b f a c t o r ；d i s t r i b u t i o n i i i 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：蕉重耻整量盔盗丛遵盘血照迭垃苎幽 作者签名：丛硅 日期：1 2 丝l 年丝月篮日 大连理l ：人学硕十研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目： 作者签名： 导师签名： 日期：迎芝年上月世日 日期：五址年丝月监日 大连理t 大学硕+ 学位论文 1 绪论 1 1 课题的研究背景 因特网作为最大的计算机网络，它从诞生之日起就存在者集中式和分布式两种不同 的工作方式。客户端月艮务器模式( c s 模式) 是因特网最传统、最成熟的集中式工作模 式，许多重要的因特网应用协议( 如h t r p 、s m t p 、f r p ) 都采用了这一模式。在这种 集中式的模式下，服务器一直处于运行状态，被动的等待客户的主动接入，客户将请求 发给服务器，服务器则返回给客户所需要的信息。客户端朋艮务器模式在因特网的最初阶 段工作非常好，然而随着因特网在规模上的不断膨胀、在功能上的不断扩展，服务器的 负担越来越重，客户端朋艮务器模式的低效率与难以扩展的缺陷曝露出来，它不再能适应 需求极高速率与巨大规模的现代因特网。 进入2 0 世纪9 0 代，随着计算机与网络技术的迅速发展，特别是在1 1 1 t e m e t 应用同 益普及的情况下，现代企业的信息系统的分布性、异构性和自治性的特征越来越显著， 相应的企业信息资源也分布在异构的计算机环境中，信息之间的连接表现出松散耦合的 特点。企业物理位置的分散性和决策制定过程的分散性特征同益明显，对同常业务活动 详细信息的需求日益提高。这就把工作流技术的研究带入一个新的阶段，使人们更加关 注新的技术出现以满足现在的需求。 根据科学技术发展的规律，任何一种技术的发展是需要有必要的前提条件的。即新 技术的出现必须具备两个条件，一个是要有强烈的社会需求，二是前期技术的成熟。p 2 p 技术的形成与发展也遵循这样一个技术发展轨迹。对等网络是分布式系统和计算机网络 相结合的产物，是采用对等模式工作的计算机网络。 p 2 p ( p e e r t o p e e r ) 是指系统之间通过直接交换，实现计算机资源和服务共享i l j 、 进行信息处理的过程，这里，资源可以是处理器、缓存和磁盘空间等，服务包括信息交 换、数据计算等。p 2 p 模式与传统客户服务器模式的关键区别在于p e e r 与p e e r 在通信 过程中，可以完全摒弃服务器的角色，完成一种直接通信，来获得共享资源或服务。它 让一切网络成员享有自由、平等、互联的功能，不再有客户、服务器之分，任何两个网 络节点之间都能共享文件、传递消息。它能极大程度地提高网络效率，充分利用网络带 宽，开发每个网络节点的能力。现在p 2 p 网络产生的流量占据了i i l t e r n e t 流量中非常大 的一部分，例如德国国家教育研究及教育网络p 2 p 产生高达6 0 的流量i z j 。 传统的工作流系统大多以工作流管理联盟的工作流模型为基础，采用基于客户端 服务器的模式，将资源集中存储在服务器上，这种模式下虽然有易于管理和数据一致性 基于p 2 p 的i ：作流管理系统的设计与实现 等优点，而且已经被广泛的应用于生产制造、办公自动化等领域，但其容易造成信息 堵塞或服务器本身的原因造成单点故障，从而影响工作流程的顺利执行。随着信息技术 的发展，现在对工作流系统的分布式、自治性、容错性和灵活性要求越来越高【3 1 。 1 2 国内外研究现状 p 2 p 作为一种分布式的网络体系结构，它的出现使得网络工作模式从集中式走向分 布式，网络应用的核心也从服务器走向每一个网络节点以及其自由、平等、互联的特点。 其应用已经逐步进入到许多领域，它以一种更快、更成本有效的和更灵活的方式被广泛 推广，已经成为很多研究方向的一种新的研究方法1 4 1 。如今p 2 p 的主要应用有：即时消 息、数字内容共享、网格计算和协同办公等等。通常情况下，在一个公司创建的大部分 文件资源分布于公司内部的各个p c 机中，没有一个中心的服务管理器知道它们的存在 和具体信息，在这种情况下p 2 p 机制提供了在各种应用领域中管理资源的一种可选方 式，可以通过某一公共平台( 如j x ，r a ) 建立起一个共享网络，该平台提供基本的信息 传递和文件传输机制。该网络从个体对等端的本地系统中创建一个互联的文件库，在严 格定义的标准基础之上，由每个对等端完成信息的查找和共享。 目前已经开发出一些分布式工作流管理系统，如i b m 的e x o t i c a 【5 1 、佐治亚大学计 算机系开发的m e t e o r 、w i d e 等。但是，仍然有许多问题需要进行深入研究，因为分布 式的模式本来就存在一些解决不够彻底的问题，如工作流管理系统的分解问题、分御式 环境下的可靠性问题、分布式系统的效率和健壮性问题。 目前在企业中还没有广泛使用工作流管理系统，而且这种系统的应用范围也有限，并 不能全方位地支持企业的关键业务流程。由于现在单位的现在的工作流的运行必须要有 底层的通信基础结构的支持，也就是说，工作流管理系统必须要建立在适当底层通信基 础之上，以便实现执行工作流所需要的分布式环境。j a v a 、c o r b a 等都是一个很好的 选择。在j a v a 的基础上再加上p 2 p 技术无疑是一个很好的选择。但就目前能够实现分 布式计算环境的产品来看，它们在实际应用中仍然不够成熟，在安全性、容错性、可靠 性等方面还不能满足企业的需求，而且在价格上也给企业一定的负担。 p 2 p 技术的出现，使得因特网上人一两台p c 都可以建立实时的联系，建立这样一 个安全、共享的虚拟空间，人们可以进行各种各样的活动，这些活动可以是同时进行， 也可以交互进行。p 2 p 技术可以帮助企业和关键客户，以及合作伙伴之间建立起一种安 全的网上工作联系方式，因此p 2 p 的协同工作也受到了极大的重视。l o t o u s 公司的创始 人奥奇获得了6 0 0 0 万美元的风险投资，来开发其协同工作产品g r o o v e 。但是产品只提 供了一个平台和接口，很多应用有待于第三方的开发。 大连理工大学硕士学位论文 协同工作是以自组织的形式工作或活动的应用和服务，协同工作的应用支持工作群 组，特就其协调和共同运行而言1 6 j 。支持群件应用的系统开发工作已经存在十几年的时 间，就起主要应用包括电子邮件和工作流。在基于客户端朋艮务器的群件中，子服务器上 必须为每个工作组建立并管理一个用于中心数据管理对应的工作区。与传统的基于客户 端朋艮务器的模型相比，p 2 p 概念可以增加某种灵活性，它允许在相应的逻辑组上使用文 件的操作，是工作组能够实时的消息传递、进行在线的集体会议和编辑文档，为企业提 供便利的工作流服纠7 】。在这种模式下的群件应用主要有三种拓扑类型： ( 1 ) 通信所有的信息由一台服务器处理，因此不能得到纯粹概念意义上的p 2 p 。 ( 2 ) 通信将在客户端之间发生，但必须有一台服务器提供附加服务。 ( 3 ) 通信不需要涉及服务器，中介可以是服务器，依赖于拓扑类型，采用多个集 结点的方式来便利通信或提供一些其他的附加服务。 由于p 2 p 应用软件有很好的前景，很多公司都在开发p 2 p 的软件开发产品，s u n 在2 0 0 0 年开发的j x t a 就是其中的一个典型例子1 8 j 。j x t a 工程是对等网络研究领域的 一个重要组成部分，是供程序员方便开发的一个基本平台。使用j x t a 开发技术，软件 开发人员可以开发出基于c + + 或j a v a 等语言的点对点的应用软件。j x t a 技术其实是一 组开发式的协议，为基于p 2 p 的网络开发提供了一个统一的平台。在此平台之上，应用 软件能够连接网络中的任何设备，设备范围从手提电话、无线p d a 到台式电脑，让它 们共同工作、资源共享。j x ，r a 网络里面的全部结点共同组成了一个虚拟网络，里面的 任何一个结点都能直接访问其他的结点，本文通过加入相应的逻辑组方便工作流程的顺 利执行，不管某些设备是不是在n a t 等路由设备的后面。与其他p 2 p 平台相比j x ，r a 有自己突出的优势： ( 1 ) 对许多应用而言，p 2 p 所具有的优势是p 2 p 体系结构的适应性。p 2 p 系统合 适使用的决定因素并不是单一的，它的适应性受可伸缩性、健壮性、动态行为、容错能 力、自发性、自我组织等条件的制约。j x t a 给了构建p 2 p 应用的公共平台，我们不用 从底层去开发一些通用的协议，而且可以保证应用的相容性。 ( 2 ) j x t a 协议提供了用于动态发现、消息传递的简便方法以及其他p 2 p 体系结 构的和新特性，因此j x t a 平台使得开发者能够轻松构建p 2 p 应用。绝大多数的p 2 p 平 台不具有以上所列的所有优点。n s p s t e r l 9 l 和a o l 即时消息是最流行的两种p 2 p 应用， 但都依赖于集中注册；因此它们在健壮性和容错方面遇到了一些困难，而j x t a 能使用 户开发出真正的p 2 p 应用程序。 鉴于以上优势，我们选择j x ，r a 作为p 2 p 的工作流管理系统开发平台。 基丁p 2 p 的j ：作流管理系统的设计与实现 1 3 本文工作及成果 现在的工作流系统主要是基于客户端服务器朋艮务器模式，本文鉴于p 2 p 的优点， 提出了基于p 2 p 的工作流管理系统。本文所用到的j x t a 平台是一种混合式的p 2 p 网络， 它采用二维网络结构，上层采用松散一致的d h t 【1 0 】算法，在某一范围内通过集结点进 行查找，下层采用非结构化的广播方式进行查找。j x t a 网络与传统的非结构化p 2 p 网 络相比，减少了很多不必要的信息传播，但其搜索机制仍然存在一定的不确定性【1 1 1 。结 构化p 2 p 网络一般情况下适用于网络拓扑相对稳定的网络，非结构化p 2 p 网络适用于网 络规模相对较小的动态网络【l 列。 基于p 2 p 的工作流管理系统中，不会像传统的c s 或b s 结构中那样把所有数据都 存储在固定的服务器或工作流机上，而是把工作流需要执行所需要的的数据存放在各个 对等点上来存储【1 3 】。将原本集中的数据分散在各个对等点上，这样既解决了c s 单点失 效的情况，同时在合理利用各个对等点的空闲资源的基础上节省了空间又提高了数据传 送和下载速率。 本文提出了一种基于p 2 p 的工作流系统模型。主要以p 2 p 概念下的对等点所对应的 用户为工作流的参与者，对等点之间通过广播发送消息的方式获得参与者列表，参与者通 过定义表单和工作流程发起工作流程，其他参与者接到新的任务时会得到提示信息。如 果流程定义中涉及比较大的附件，比如视频文件时，将对文件进行分块处理，把分块有 差异性的分发到与此文件关联的参与者对应的设备上，直到所有相关文件传送成功。当 所需的数据全部到位后，参与者启动当前流程。当当前参与者处理完任务时提交任务， 该流程自动的转向下一个参与者，直到流程结束。 本文的主要工作如下： ( 1 ) 总结了国内外的对于工作流的研究工作，主要是分布式环境下工作流管理系统 的应用与发展。对当今的研究现状、研究热点以及普遍存在的问题进行研究和分析。 ( 2 ) 基于上面提到的第三种拓扑模型，根据工作流在公司内部运行的需求和p 2 p 技术的特点设计基于p 2 p 的工作流模型。为了满足工作流运行中较大附件的传输，本文 提出了基于分片因子的文件传输算法，避免了原来c s 模式下单点失效的问题，而且大 大提高了文件传输效率。通过定义合理的组织机构方便工作流程的顺利进行。在流程处 理方面我们采用x m l 文件存储流程定义信息，通过寻找后继的方式驱动工作流程的顺 利进行。 ( 3 ) 通过设计的基于p 2 p 的工作流模型，设计并实现了基于p 2 p 的工作流管理系 统。本系统通过去除j x t a 原有的登录和配置界面，简化了用户的操作流程，使用户更 人连理工人学硕士学位论文 加方便的定义和处理流程。在工作流管理系统的运行过程中，各参与者之间通过发送及 时消息辅助整个流程的顺利进行。 1 4 本文的组织结构 本文的组织结构如下： 第一章，绪论。介绍了课题的研究背景、国内外研究现状、本文的主要工作及成果 和本文的组织结构。 第二章，相关技术介绍。本章主要介绍了工作流、p 2 p 和所用j x r a 平台的相关概 念和原理。 第三章，提出基于p 2 p 的工作流管理系统模型，包括各个环节的具体实现工程建模， 同时提出了基于分片因子的文件传输算法并加以应用。并对其进行了可行性分析。 第四章，设计并实现基于p 2 p 的工作流管理系统。并通过测试验证本系统的可行性 和稳定性。 最后，在结论中总结全文并展望未来工作。 基丁p 2 p 的i ：作流管理系统的设计与实现 2 工作流、p 2 p 技术与j x t a 平台介绍 2 1 工作流技术 2 1 1 工作流发展历史 工作流程的概念最早起源于组织生产和自动化办公等领域，它通过分析并处理我们 遇到的历程处理问题而提出的一个概念，是在本着提高工作效率的原则下将原来人工处 理的流程尽量实现流程化和自动化1 1 4 l 。主要是用来将工作分解成定义良好的任务、角色， 按照一定的规则和控制过程来执行这些任务，流程的发起者作为整个流程的监控者来监 视整个流程的进行，从而提高工作的完成效率、降低生产成本、提高企事业和公司内部 生产经营管理水平以及良好的市场竞争力。事实上，自从进入工业化时代以来，类似的 任务的组织管理与流程的优化工作就在一直在人们的研究范围之内，这是企事业管理效 率提高的瓶颈之一，只不过在没有引入计算机系统的支持以前，这些工作主要是由人工 来完成的。在计算机网络技术和分布式数据库技术迅速发展，多机协同工作技术同趋成 熟的基础上，在二十世纪八十年代中期发展起的工作流技术为企业更好地实现这些经营 目标提供了先进的手段。工作流技术一出现马上就得到广泛的重视和研究。至今工作流 管理技术已成功的运用到图书馆、医院、保险公司、银行等行业，然而它更重要的应用 还是在工业领域，特别是制造业领域。 九十年代，c s 体系结构和分布式处理技术的广泛应用说明了集中式信息处理的时 代即将成为过去，取而代之的将是大规模的异构分布式信息处理与应用执行环境。在这 种大规模的分布式环境下高效运转相互关联的任务，并且对执行的任务进行实时的信息 监控已经成为一种发展趋势。在这种背景下，工作流管理系统也有最初的创建无纸办公 环境转而成为通话企业复杂信息环境，实现业务流程自动执行的必要工具。 随后，工作流的管理将业务过程从应用程序中抽取出来1 1 5 j 。通过分离确定的功能， 可以为它们开发出通用的解决方案。当今，数据管理和用户界面基本上从应用程序中消 失。现在软件中的大部分组件和业务过程和案例的处理相关。目前，在全球范围内，对 工作流的技术研究以及相关的产品开发已经取得和很有效的研究成果，更多更新的技术 被应用进来，f i l eo p e r a t i n gs y s t e m 、d a t e b a s e 、e m a i l 、d i s t r i b u c t i o n 、i n t e m e t 等都已经 在工作流管理系统中得到广泛的应用。工作流产品的市场每年以飞快的速度增长。现在 许多国内外学校和科研组织也不断的通过实验研究推动工作流技术的进一步发展，开展 了一系列的科研项目，并取得了较为可喜的研究成果。 人连理工人学硕士学位论文 2 1 2 工作流及相关概念 工作流【1 6 】从诞生之日起就没有明确的概念，不同的研究者和供应商给出了不同的定 义。其中比较有代表性的有： ( 1 ) 工作流管理联盟1 1 7 l ( w f m c ) 给出的定义是：工作流是一类能够完全或者部 分自动执行的经营过程，它根据一系列过程规则、文档、信息或任务能够在不同的执行 者之间进行传递与执行。 ( 2 ) g e o r g a k o p 伽l o s 给出的工作流定义是：工作流是将一组任务组织起来完成某 个经营过程。在工作流中定义了任务的触发顺序和触发条件。每个任务可以由一个或多 个软件系统完成，也可以由一个或一组人完成，还可以由一个或多个人与软件系统协作 完成。任务的触发顺序和触发条件用来定义并实现任务的触发、任务的同步和信息流的 传递。 综上所述，工作流是经营过程的一种计算机实现方法，是一种处理相应工作流程的 计算机化的半自动化模型，是为了在当前企业环境支持下实现工作处理过程集成与工作 处理过程自动化而建立的可有工作流管理系统执行的业务模型。因此，工作流是企业内 部的一个具体的工作流程模型或图示化的表示。 基本概念： ( 1 ) 案例：案例的处理是工作流系统的基本目的。征收税务流程、保险索赔、网 上购物、医院看病等都是案例，一般来说，这些案例能够用相同的方式来处理。每一个 案例都有唯一编号。状态由案例属性的值、已经满足的条件、案例的内容组成。 ( 2 ) 任务：任务是最小单元，运行必须保持完整性，它是一个工作的逻辑单元。 如果在执行任务期间发生任何错误，那么必须返回任务初始状态。任务的不可分割性依 赖于它的环境。任务泛指一般的工作单元，并非案例活动的一次具体执行。 ( 3 ) 工作项：工作项是案例和将要执行的任务的结合体。只要案例状态允许，工 作项就被创建。我们可以把工作项看成是要被执行的实际工作块。 ( 4 ) 活动：活动是指工作项的实际执行。当工作从某个工作项开始时，它就成 为一个活动。活动相应于企业经营过程中的任务，主要反应完成企业经营过程需要执行 哪些功能操作。 ( 5 ) 过程：某种类型案例的执行方式由相关的过程来描述。过程是指那些任务需 要被执行，以什么次序执行。我们可以把过程看作是某种案例类型的程序。本质上，过 程有任务和条件构成。过程定义了案例的生命周期，每个案例的生命周期都是有限的， 都有清晰的开始和结束，因而过程要与此相符。于是每个过程都有开始和结束，用来分 别标识案例的出现和完成。 基于p 2 p 的：i ：作流管理系统的设计与实现 ( 6 ) 路由：过程决定了案例的生命周期，我们称之为案例的“路由 。沿着特 定分支的路由决定哪些任务需要被执行。路由有以下四种结构： 顺序路由 并行路由 厂 o r s p i i t 、 厂o r s p i i t 、 哟母吣 丹 选择路山 喇 循环路由 图2 1 路由结构 f 涪2 1 t h es t n l c t u r eo fr o l l t e 2 ，1 3 工作流管理系统的体系结构 工作流管理联盟定义了工作流管理系统的结构及其应用、管理工具和其他工作流管 理系统之间的应用编程接口，目的是为了实现工作流技术的标准化和开放性，从而支持 异构工作流管理系统与产品之问的互操作，并且使得其它的应用可以使用该结构和定义 好的通用a p i 访问不同的工作流管理系统提供服务，实现与其他应用的有效集成。w f m c 提出的工作流管理模型体系结构如图2 2 ，此参考模型给出了抽象的工作流管理系统的 功能组成部件和接口，它能够满足工作流管理系统应该具有的主要功能特征，可用于实 现工作流产品间的互操作提供平台。从图中可以看出工作流管理系统主要由以下组成： 大连理l 人学硕士学位论文 ( 1 ) 软件构成部分：完成工作流管理系统不同组成部分功能的实现 ( 2 )系统控制部分：工作流管理系统中的一个或多个软件构件使用的数据 ( 3 ) 应用和应用数据部分：对于工作流管理系统而言，它们不是工作流管系统 的组成部分，而是属于外部系统和数据，它们被工作流系统调用来完成整个和部分工作 流管理的功能。 际丽习 l 一r 一 生成 2 2p 2 p 技术 图2 2 工作流管理系统体系结构 f i g 2 2 n es t m c t u 佗o fw o r k n o wm a n a g e m e n ts y s t e m 据 2 2 1 p 2 p 发展历史 p 2 p 即p e e r t o p e e r 的缩写，一般理解为“伙伴对伙伴”的意思，或称为对等联网。 p 2 p 可以被看成为一种思想，它具有改变整个因特网基础的潜能，虽然从纯技术角度而 言，p 2 p 并为激发出任何重大的创新，而更多的是改变了人们对因特网的理解和认识。 基丁p 2 p 的t 作流管理系统的设计与实现 p 2 p 正式发展的历史开始于1 9 9 7 年，也就是中国的因特网发展初期。这一年h o t l i n e c o m m 咖i c a t i o n s 公司成立，并且研制了一种可以使其用户从其他用户计算机中直接下载 资料的软件。1 9 9 8 年，n 叩s t e r 的出现成为p 2 p 软件成功进入人们生活的一个标志。紧 接着b t 软件的成功将p 2 p 的应用推到了一个顶峰。当前国外比较知名的p 2 p 研究有麻 省理工的i r i s 计划，s u n 公司的j x t a 平台，以及斯坦福大学的p 2 p 研究。在国内， 已经开发出的p 2 p 软件有：北京大学的m a z e ，清华大学的g r a n a r y ，华中科技大学的 a n y s e e 。p 2 p 技术是目前国际计算机网络技术领域研究的一个热点，被财富杂志誉 为将改变因特网未来的四大新技术之一，甚至被认为是无线宽带因特网的未来技术。 近几年来，因特网上p 2 p 业务迅速发展，已经成为宽带因特网业务的主流。p 2 p 技 术将各个用户互相结合成一个网路，共享其中的带宽，共同处理其中的信息。每一个客 户终端既是客户机又是服务器。p 2 p 网络发展到现在出现了四代网络： ( 1 ) 第一代点对点网络采用中央服务器，早期的n a p s t e r 采用这种结构。它采用 快速搜索算法，排队响应时问短，具有容易中断服务的缺点。 ( 2 ) 第二代网络采用分布式散列表网络体系结构，不再使用中央服务器，消除中 央服务器带来的问题。没有中央控制点，不会因为一点故障导致全部瘫痪，是真正的分 布式网络。由于每次搜索都要在全网进行，致使其搜索速度慢、排队响应时间长。这种 模式具有自组织行为，提供可扩展性，特别适合在自组织网上的应用，如即时通信。 ( 3 ) 第三代p 2 p 采用混合网络体系结构，这种结构综合第一代和第二代的优点， 用分布式的超级节点取代中央检索服务器，采用分层次的快速搜索改进了搜索性能，缩 短了排队响应时间，每次排队产生的流量低于第二代分布网络，超级节点的布设提供高 性能和弹性，没有中央控制点，不会因为一点故障导致中断。 ( 4 ) 第四代p 2 p 技术目前正在发展中，主要发展的技术有动态口选择和双向下载。 以上演进的四代p 2 p 系统都属于无组织的p 2 p 重叠网，包括c h o r d 【l s l 、p a s t 1 9 l 、 c i a n ( 2 0 l 和t a p e s t r ) ，f 2 1 l 等。正在研究的新一代的p 2 p 应用包括多播、网络存储等都运行在 这种有组织的p 2 p 重叠网上。 2 2 2 基本概念 p 2 p 系统由计算单元组成，它由一个网络连接起来，并且以唯一的方式寻址以及共 享一个常规的通信协议。它的发展历史和分布式计算相互交织，并同时与a d h o c l 2 2 l 网 络概念相交。它是具有较高扩展性的分布式系统结构，对应的每个物理设备是对等的。 其实就是将内容由中心引向了边缘网络节点。打破了原来数据集中存在于服务器上的模 式，每个对等点既是服务的提供者又可以使用其他对等点提供的服务。 人连理：j 二人学硕士学位论文 其实p 2 p 作为一种网络拓扑结构，早在多年之前就已经出现了，早期的网络就是用 p 2 p 的思想组建而成的。后来由于因特网的迅速发展，网上资源的总量和类型不断增加。 很多资源都被发在服务器上进行集中处理，不同的用户可以通过访问服务器获得所需的 信息。随着因特网的进一步发展，人们对于因特网的各方面应用提出了更高的要求。由 于现在网络的普及，用户的数量在急剧增加，由此产生的对存储空间、带宽、响应和处 理能力的要求越来越高。这就要求我们在不影响效率的前提下实现系统的规模扩展性。 对于当今出现的新技术，我们要求更多的是基于此技术提供服务的灵活性、高效性和必 要的质量保障。由于原始的客户端月艮务器容易产生资源瓶颈，应用已经不能完全满足因 特网的需求。p 2 p 技术作为一种传统的因特网技术再次引起人们的注意。p 2 p 作为一种 分散结构，在网络中没有服务器或是客户机的概念( 如图2 3 所示) 。网络中的每个机 器相当于一个个有对等点，它们作为网络的参与者共享自己的一部分硬件资源。 巨爿 圈网 c l j e m 图2 3c s 模式和p 2 p 模式 f i g 2 3 c 俗m o d ea n dp 2 pm o d e 2 2 3p 2 p 网络模型的特点 与其它网络模型相比，p 2 p 网络模型具有自己的特点，p 2 p 网络整体上具有自由、 平等、互联的特点。在p 2 p 网络中需要处理的一切信息具有自身决定，不受到服务器等 其他节点的限制。特别是通过使用匿名，使得接受者无法得知发送者的具体信息，对发 送者的信息有一定的保护作用，更加增强了节点的自由交互性。再者不管每个网络参与 者具体能力如何，它们在地位是同等的，没有什么权限、层次之分，每个对等点可以根 基丁p 2 p 的一i ：作流管理系统的设计与实现 据自己的能力提供相应的服务。同时，p 2 p 模式下的任意两个对等点都有一条逻辑连线， 他们之间可以直接进行通信。另外具体的本质特点如下： ( 1 ) 分散与自组织性 在p 2 p 网络模式下，网络资源和提供的服务很大限度上分布在不同的对等点上，而 不是将数据集中处理。弱化了原来模式的集中控制原理，任意两个节点不需要固定的服 务器就可以直接的交换信息，这样还解决了服务器模型的访问负载超重问题，而是将服 务器的作用分散到各个对等点上。有些p 2 p 结构仍需要少量的服务器支持，但做多也就 是作为一个目录中转，服务器只起到辅助的作用，比如提高文件目录信息等等。 ( 2 )负载均衡i 口j 现在网络中的对等点拥有资源的能力是不同的，如带宽、空闲处理能力、存储空间 等等。在这种情况下，p 2 p 采用分布式散列表的形式将数据和节点分布到p 2 p 覆盖网上， 目前主要是采用一致性散列函数进行比较均衡的分布。该函数能够高效的调整节点加入 或离开等动态网络的变化。这样既保证了任务的顺利执行又合理的利用了网上资源。 ( 3 )高效性 以前的c s 模式的网络要求用户之间进行文件传送时还要通过中间服务器中转，这 样无形之中就增加了一个不必要的环节，同时服务器需要承担很大的负担，可能会导致 服务器被频繁访问而拒绝一定的服务，如果服务器出现了故障，又可出现单点失败的故 障，影响文件传输的速率和准确性。p 2 p 网络与d h t 相结合，通过一定的路由跳数就 可找到需要进行信息交互的对等点，具体的说p 2 p 路由跳数可以控制在0 ( 1 0 9 n ) 。 ( 4 ) 可扩展性 计算机网络的可扩展性就是在网络的规模扩大时( 用户数量、传输数据量、网络带 宽) ，如何保证每个节点访问性能和路由效率。在传统的c s 模式下，如果网络规模扩 展时，一定带来更大的数据资源，这样就给服务器带来更大的负担，大大增加了存储设 备和其他额外设备的开销。而当在p 2 p 网络情况下，如果有更多的节点加入，加入的部 分所产生的额外资源可以由更多的对等点进行负担，而不需要增加额外的附加硬件资 源。同时，节点增加时节点之间通信需要路由的跳数会有所增加。 ( 5 ) 动态自适应和容错性 由于p 2 p 网络中的节点是动态变化的，主要体现在节点随时可以加入或离开点组， 同时存在新消息的发布和叫消息的删除等。对于这种情况，p 2 p 网络采用路由表的方式 进行信息的维护，当一个新节点加入或离开时，节点会发送消息给目录服务器请求更新 路由信息。当一个节点进行资源搜索时，首先查询自己的本地路由表，如果没找到再查 询邻居节点的路由表，直到找到资源。同时我们还可以及时对存在的错误信息进行纠正。 大连理t 大学硕十学位论文 ( 6 ) 匿名性 p 2 p 网络下的对等点之间进行信息交互时不需要直到对方的真实身份，在分布式散 列表中存在的数据只是一些没有意义的数字标识，只是通过一个固定i d 来标识用户的 身份。这样用户在不通过中间服务器环节的基础上用户信息泄露的可能性就大大减小 了。p 2 p 的这种网络模式使匿名通信更加可靠和灵活，更好地保护了用户的隐私。 2 2 4p 2 p 网络模型分类 随着p 2 p 网络的不断发展，在不断应用和改进的过程中出现了多种p 2 p 网络模型， 其中有代表性的网络模型主要有：集中目录式p 2 p 网络、分散分布的p 2 p 网络、混合式 p 2 p 网络。这几种网络模型在p 2 p 几代体系结构中都有所体现。 集中目录式p 2 p 网络 集中目录式p 2 p 网络是早期的网络模型，它是采用中央控制网络体系结构，它依赖 于中心化的查找服务器。早期的n a p s t e r 就是这种网络模型的代表作，它向中心服务器 提出包含有一定关键字的请求，如果服务器通过解析找到与之匹配的关键字就会反馈消 息给发起者，然后对等端再进行下一步的操作。与传统的服务模式有了很大改进，并不 是所有的资源都存在服务器上，而是有对等端分担了很大压力。但是这种模式还没有完 全摆脱服务器的限制，节点之间通信的传输仍需要经过服务器，节点没有本地的路由表， 所有信息需要查询服务器才能得知，如果服务器在维护信息时出现了故障也能产生单点 失败的情况，中央服务器的瘫痪依然给网络的效率带来很大影响，但这仍是对c s 模式 改进的一种尝试，有着非常重要的意义。集中目录式p 2 p 结构如图2 4 所示。 图2 4 集中目录式p 2 p 模式 f i g 2 4 t l h em o d eo fc o n c e n t i a t e di n d e xp 2 p 基于p 2 p 的ji ：作流管理系统的设计与实现 分散分布的p 2 p 网络 分散分布p 2 p 网络在n a p s t e r 出现不久在产生了，它采用分布式网络体系结构，不 再使用中央服务器，该网络由分布于世界的对等节点组成，没有中央的服务器。没有了 中央控制节点，就不会因为一点的故障而导致了系统的全部瘫痪，是真正意义上的p 2 p 网络。与前面的集中目录服务器相比，它每次进行的的是对资源的全网搜索，这样就会 占有很大带宽，从而会导致网络的阻塞，无形中增加了排队响应时间和减缓了网络搜索 速度。这种网络协议的代表是f h e n e t 协议和g n u t e l l a 【2 4 】协议，它的拓扑就够有公式【2 5 】 ( 2 1 ) 表示，其中d 为度( 1 7 ) 。该公式给出一个节点的度的分布来描述该协议的拓 扑结构。这种结构解决了网路中心化的问题，降低了拥有者的成本，特别适合即时通信 的应用，同时它也有很好的容错性和可扩展性。但是g n u t e l l a l 2 6 j 网络中的搜索算法以泛 洪的方式进行，仅仅考虑应用层就有很高的流量，显然控制信息的泛滥消耗了大量带宽 的同时造成网络阻塞以及网络的不稳定。分散分布p 2 p 模式如图2 5 所示。 当c ；fy 型1 时， l 争c p 阶k 淼 旺1 ， 其中均值：d = 2 2 ，方差：v a r ( d ) = 1 6 3 混合式p 2 p 网络 混合p 2 p 网络是在结合第一代和第二代网络模型的优点基础上提出的，它引入动态 结构层来表征。这种网络模型采用的是混合网络体系结构，用超级节点代替原来的中央 服务器，体现在j x t a 平台里就是集结点的概念，相当于实现了分布式的服务器，不会 出现原来基于中央服务器的单点失败问题。超级节点能提高应用的性能和弹性。目前的 p 2 p 软件还有b t 、g n u t e l l a 的高级版本、e d o n k e y i