（计算机应用技术专业论文）有状态服务工作流资源访问方法与实现.pdf

东南大学硕士学位论文 摘要 w e b 服务和网格计算是构筑在互联网基础上的新兴分布式计算技术，以集成利用各种 网络资源、异地处理、跨网协作为特点，成为构建企业异构信息交换平台的下一代支撑技术。 g l o b u s 项目开发工具包g t 4 作为w e b 服务资源框架的参考实现，规范如何利用w e b 服务 技术建模和管理分布系统中的状态，支持面向服务应用程序和分布计算基础设施中资源状态 的有效访问。 本文为解决工作流业务活动执行时的资源分配和信息共享，设计并实现了一个利用有状 态服务访问状态资源的工作流管理系统。通过分析工作流系统应用现状及其存在不足，强调 采用w e bs e r v i c e 技术实现工作流的必要性，并给出基于g l o b u st o o l k i t 工作流管理系统的系 统框架和功能划分；讨论利用w e b , q 务技术实现资源访问的理论基础w s r f 规范及其g l o b u s 实现，着重分析g l o b u sj a v aw e b 服务核心相关内容；给出基于x m l 文档共享的工作流协 同建模关键技术：基于u m l 活动图的工作流形式化描述，工作流可视化建模，模型的存储、 读取与传递；通过一个实例说明工作流业务流程的运行机制，重点分析系统资源访问的内部 实现；最后总结论文相关内容，并展望下一步研究工作。 本系统利用w e b 服务技术整合、优化企业后台资源，对包装成有状态服务的企业业务 活动进行调用和控制，可以较好地解决传统工作流系统中底层通信环境不一致、标准化程度 差等问题，有利于工作流业务活动执行时的数据共享和信息交换。 关键词：w e b 服务，工作流，x m l ，g l o b u s ，资源 东南大学硕士学位论文 a b s t r a c t i no r d e rt oa d a p tf i e r c ec o m p e t i t i o na n df a s tc h a n g eo ft h em a r k e t , w o r k f l o wm a n a g e m e n t s y s t e mi sb e i n gi n t r o d u c e di n t oe n t e r p r i s eb u s i n e s sa f f a i r s , a m o n gw h i c h ，h o wt oa c c e s sa n d a l l o c a t eb a c k g r o u n dr e s o u r c c so fe n t e r p r i s e sh a sb e e nt ot h er e s e a r c he m p h s i s w e bs e r v i c e sa n d g r i dc o m p u t a t i o na r ee m e 唱i n gi n t e m e t - b a s e dd i s t r i b u t e dc o m p m i n gt e c h n o l o g yi nt h en a t u r eo f n e t w o r kr e s o u r c e si n t e g r a t i o n , r e m o t ep r o c e s s i n ga n dc m s s - d o m a i nc o l l a b o r a t i o n , a n dn o w b e c o m i n gt h en e x tg e n e r a t i o ns u p p o r t i n gt e c h n o l o g yt oc o n s t r u c th e t e r o g e n e o u si n f o r m a t i o n e x c h a n g ep l a t f o r ma m o n ge n t e r p r i s e s m o d e l i n ga n dm a n a g i n gs t a t e f u lm s o u “w i t hw e bs e r v i c e s g l o b u st o o l k i t4i sar e f e r e n c e i m p l e m e t a t i o no fw s - r e s o u r c ef r a m e w o r k ( w s r f ) ，w h i c hs u p p o r t sr e s o u r c em a n a g e m e n ta n d p r o v i s i o n i n gm e c h a n i s m sr e q u i r e di ns e r v i c e - o r i e n t e da p p l i c a t i o na n dd i s t r i b u t e di n f r a s t r u c t u r e t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no faw o r k f l o wm a n a g e m e m o w t y p es y s t e mb u s e do ng l o b u s t o o l k i ti sp r e s e n t e d t h ei n n e rm e c h a n i s mo fw o r k f l o wr e s o m v 七sa c c e s sw i t hs t a t e f u ls e r v i c ei s f u l l yd i s c u s s e d f i r s t , t h ea c t u a l i t i e so fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m sa r e 胛e s e n t e da n dt h e i r s h o r t c o m i n g sa r ep o i n t e do u t , w h i c he x p l a i nt h er e a s o n so fb r i n g i n gw e bs e r v i c e si n t ow f m s t h e n , t h ef r a m e w o r ko f t h ep r o t o t y p es y s t e ma n di t sf u n c t i o n a lm o d u l e sa r es u r v e y e d f u 咄e la s t h er a t i o n a l eo fr e s o u r c ea c c e 船w i t hw e bs e r v i c e s w s r fs p e c i f i c a t i o na n di t sg l o b u s i m p l e m e n t a t i o na r ed i s c u s s e d , a n dg l o b u sj a v aw sc o r ei sa d d r e s s e di nd e t a i l a f t e rt 1 1 a lt h e p a r t i c u l a r so f t h ep r o t o t y p es y s t e md e v e l o p e db yt h ea u t h o ra r ed e s c r i b e da tl e n g t h , w h i c hi n c l u d e t h ef o r m a ld e s c r i p t i o no f w o r k f l o wb a s e do nu m l ，t h ev i s u a lm o d e l i n go f w o r k f l o w , t h es t o r a g e , a n a l y s i s ，a n dd e l i v e r yo f t h ew o r k f l o wm o d e l a ni n s t a n c eb u s i n e s sf l o wr u n n i n go nt h ep l a t f o r m i sp r e s e n t e da s e x a m p l et od e s c r i b et h er u n n i n gm e c h a n i s mo f w o r k f l o wp r o d u r e f i n a l l yt h e p r o t o t y p ei se v a l u a t e d , t h ea d v a n t a g e sa r ea n a l y z e da n dt h ef u t u r ew o r ki ss i m p l yd i s c u s s e d k e yw o r d s ：w e bs e r v i c e ，w o r k f l o w , x m l ，g l o b u s ，r e s o u r c e 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：垡幽日期：型! ：竺2 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文 的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档 的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借 阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东 南大学研究生院办理。 研究生签名：导师签名： ，v 步勿 日期：丝竺7 第一章绪论 第一章绪论 随着软件技术和i n t e m e t 的迅猛发展，企业计算的分布性、可扩展性和异构性等要求成 为可能，企业内部所有业务功能的执行体形成一个基于资源共享、服务协作的分布、异构、 动态的“虚拟组织 ( v i r t u a lo r g a n i z a t i o n s ) “i ，组织内部需要整合分布在各地的计算、存储和 通信资源，为动态变化的虚拟组织的成员提供更为广泛的资源共享，同时集成不同部门的服 务以便对外提供一致的服务质量。从上世纪8 0 年代开始，人们采用中间件平台技术以屏蔽 企业业务系统的异构性，支持局部自治系统的信息交互和协同。而随着计算机网络的迅速发 展，使i n t e m e t 上汇集了成千上万的计算资源、数据资源，人们又希望利用分布计算技术把 物理互连的网络设备的计算能力、存储能力以及网络带宽等聚集起来，以实现企业资源挟享、 协同工作和联合计算。传统的客户机服务器( c l i e n t s e r v e r ) 体系结构流行已久，曾经是一 种成功的企业计算解决方案，但随着信息全球化、计算多元化需求的增长。只能静态连接资 源的局限性和调用双方紧耦合性的缺陷使得该模型已经明显不能适应基于分布式系统企业 应用的要求，如何方便快捷地定位、检索企业信息系统中的资源，从而合理有效利用它们成 为一个亟待解决的问题。w e b 服务和网格计算是构筑在互联网基础之上的新兴分布式计算技 术，以集成利用各种网络资源、异地处理、跨网协作为特点，成为构建企业异构信息共享交 换平台的下一代支撑技术1 3 1 。 1 1 利用w e b 服务技术访问资源 1 1 1 网格计算与w e b 服务技术的融和 网格是近年来逐渐兴起的一种基于i n t e r a c t 的高性能分布式计算模式，其目的是为了在 分布、异构、自治的网络资源环境上构造动态的虚拟组织，并在其内部实现跨自治域的资源 共享与资源协作，从而有效地满足面向互联网的复杂企业应用对大规模计算能力和海量数据 处理的需求，进而整和、优化企业后台资源信息系统的业务流程。 网格技术需要对异类、异构的网络资源提供无缝的共享和集成支持。这些资源不仅包括 计算，存储、大型仪器等物理资源，也包括网络带宽、软件服务等逻辑资源。因此，如何建 立开放、可扩展的网络中间件体系结构，以满足对各类网络资源的共享与集成需求，成为网 格研究的一个根本问题。为了提高网格应用的开发、部署和管理效率，早期的网格研究工作 致力于解决网格应用的共性问题。但是，由于不同网格中间件系统的核心协议具有独立性， 通过各自的方式实现资源管理、任务提交、监控和容错等核心功能，致使基于不同中间件系 统的网格应用难以互操作；另一方面，由于早期中间件系统未能给出明确、一致的功能扩展 机制，即使基于同一中间件系统的网格应用系统在扩展领域应用需求功能时，采取的扩展方 式也不一致，使得网格系统之间的互操作问题日益突出。这些问题导致网格应用之间互相孤 立，进而使跨自治域的应用资源共享和集成变得异常复杂，逐渐背离了网格计算构造“全球统 一的资源池”这个最终目标。 近年来，w e b 服务技术已得到快速发展和应用，它采用可扩展标记语言( x m l ) 定义一 组w e b 服务协议栈，提供面向i n t e m e t 应用的统一服务注册、发现、绑定和集成机制，成为 广域网环境下实现互操作的一种主要机制，得到学术界和产业界的广泛认可。目前，基于 w e b 服务的应用中间件技术和系统已较为成熟，如a p a c h e 的w 曲服务引擎a x i s ，b e a 公司 的w e b l o g i c ，i b m 的w s t k 和w e b s p h e r ew e b 服务扩展。将w e b 服务技术引入网格研究 领域，有助于解决网格研究所面临的应用集成、资源共享、系统互操作和标准化等问题。 东南大学硕士学位论文 2 0 0 1 年f o s t e r 提出了开放网格服务体系架构 4 1 ( o p e n 鲥ds e r v i c ea r c h i t e c t u r e ，简称o g s a ) ，将 w e b 服务的互操作模型引入到网格研究中，确立了w e b 服务作为网格资源新的抽象形式和 构造基础。在2 0 0 3 年3 月的g g f 上，o g s a 已经成为目前网格研究的主流方向，从此 网格计算以网格服务的形式呈现出来，w e b 服务技术极大地增强了网格协议和服务的互操 作性，也为网格应用提供了一种统一的功能扩展机制。领域相关的功能可以通过引入新的应 用服务扩充到网格系统中，而新引入的服务与其他网格服务之间的交互则采用一致的服务交 互模型。这种融合不仅解决了网格间的互操作问题，而且也使网格应用不再局限于科学计算 方面。基于w e b 服务的网格应用可能扩展到电子商务、电子政务等更为广泛的领域。 o g s a 提出了w e b 服务在网格基础架构中的中心地位，但是，它并没有明确指出w e b 服务如何应用于网格系统的构造和网格平台建设。2 0 0 2 年以来，一系列研究工作在o g s a 的框架下开展，大多仍是在已有的w e b 中间件技术研究基础上进行，譬如，开放网格服务基 础设施1 5 j o g s i ( o p e n g r i ds e r v i c e si n f r a s t r u c t u r e ) 和w e b 服务资源框架n w s r f ( w e bs e r v i c e r e s o u r c ef r a m e w o r k ) 正是两个在网格计算环境下建立w e b l & 务状态模型的技术规范，作为 o g s a 的重要组成部分，它们均涉及如何利用已有的w e b 服务技术访问、操纵资源的状态1 7 j 。 g r i d s t a r t e d i f a ra p a r t l i na p p s l & t e c h i l w e b 图1 1网格计算与w e b 服务技术的融和 w s r f 正如图1 1 削所示，作为利用w 曲服务技术建模、管理资源状态的规范，w s r f 是在w e b 服务标准演化过程中对o g s i 的重构和发展，它的提出标志着原本在应用和技术上起步相差 较大的网格和w 曲服务技术在共同的框架下实现了逐步融合 9 1 。这种趋势已从理论研究步入 到系统平台的实现当中，作为倡导者之一的g l o b u s 联盟( g l o b u s a l l i a n c e ) 尸经启动了将开源的 g l o b u s t 具包( g l o b u st o o l k i t ) i = l 原先基于o g s i 的g t 3 升级为全面支持w s r f 的g l o b u st o o l k i t 4 0 的工作1 1 w ，为此，开发人员将得到更广泛开发工具的支持，而用户也将受益于网格计算 环境下强大的资源管理能力i l “。 1 1 2 面向服务架构、w e b 服务和g l o b u st o o l k i t4 0 分布式系统的实际运行需要协调、管理大量分散软硬件资源，其间会产生诸多问题：不 可靠网络传输引发的通信延时和中断，并发访问所造成的数据读写冲突，不恰当升级带来的 系统组件不兼容。为了解决上述问题，面向服务架构i l “( s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，s o a ) 作为构建统新型分布式系设计理念正逐步引起人们的关注。s o a 倡导系统的应用以面向服务 组件的形式存在，实现应用职能的服务组件通过服务接口对外发布其所提供的操作，组件之 间利用接1 ：3 操作调用相互协作共同来完成特定任务。概括起来s o a 具有以下典型特征： 2 第一章绪论 逻辑视图：作为实际存在程序、数据库、业务过程的抽象逻辑视图，服务包含有应 用层操作的抽象定义 面向消息：服务是通过消息交互的形式来定义，不涉及消息发送实体具体特性。实 体的实现语言、处理模式、数据结构等内部细节在面向服务架构中被抽象化在 s o a 中不必也不应该知道提供服务的实体是如何运作的，如此以来，任意的软件 组件或应用可以假借消息封装的形式方便地添加到已有的服务定义中 基于描述：一个服务使用机器可处理的元数据加以描述。这种描述必须支持s o a 抽象性的要求，仅包括服务对外发布的部分和有关服务调用的信息。而且，通过该 描述服务的语义应该被文档化 粒度：服务通常只支持较少的操作，但却使用到相对大量而复杂的消息交换 面向网络：虽然并非绝对，但服务调用大都基于网络 平台中立：消息是通过接口以一种平台中立、标准化的格式发送的。x m l 是满足 此要求的理想选择 s o a 以w e b 服务技术为基础，w e b 服务为运行在异构平台或框架下不同应用程序问互操 作提供了标准机制。一个w e b 月t 务是设计用来支持机器间通过网络进行互操作的软件系统， 它使用机器可处理的格式( w s d l ) 对其接口进行描述，其他系统遵照预先定义的接口操作发 送s o a p 消息来实现与w 曲服务的交互。典型情况下，消息以x m l 序列化的形式并伴随其他 相关w e b 标准通过通用的h t t p 报文在网络上传送。 w c b 服务技术为分布系统中实体问的消息交换定义了一系列标准规范。在较低层次上， 这些标准涉及到消息传输协议m 丁r p ) ，消息编码格式( s o a p ) ，接口描述语言( w s d l ) ；在较 高层次上，标准的制定关注于安全的消息交换( w s s e c u r i t y ) ，w e b 服务分布管理( w s d m ) ， w e b 服务交互和发现( w s - i n t e r o p e r a b i l i t y ，d i s c o v e r y ) 等。下图展现了定义w e b 服务架构的组件 技术层次【1 3 i ： 图1 2w e b 服务架构组件层次抽象视图 从用户的角度看，一个w e b 服务只不过是一个可以通过网络访问的用于处理s o a p 消息 的功能实体，特定的业务逻辑己被封装成为抽象的接口操作，其内在的实现机制要复杂的多， 因此有必要区分w e b 服务中的下面两个概念： ( 1 ) 宿主环境：独立于具体应用领域的服务容器，负责接受s o a p 消息请求，检索、调 用适当的接口操作，同时提供核心的管理服务；宿主环境逻辑上可以划分为专门负 责传输s o a p 消息的部分典型的是通过h 订p ，即“h t t p 引擎”或w e b n 务器， 和专门负责处理s o a p 消息的部分s o a p 引擎或s o a p 处理器。下图是w e b 服务 宿主环境功能组件的高层视图，显示了请求、响应消息的传送路径： 东南大学硕士学位论文 图1 3w e b 服务宿主环境功能组件高层视图 ( 2 ) w e b 服务实现：特定于领域的消息处理策略。这意味着在开发新服务时，借助服务 容器的支撑，开发人员只需提供专业领域相关的消息调用，而无需负担额外的底层 实现。 实践中存在着诸多w e b 服务宿主容器，它们具备不同的性能特点、服务实现语言和安全 机制。g l o b u s 项目推出的g l o b u s t o o l k i t 4 0 是一套实现了w e b 服务机制的软件组件l l “，支撑 它的w c b 服务技术标准包括：w 曲服务架构( w s a r c h ) 中有关m 。、s o a p 、w s d l 的核心 技术规范；以w s s e c u r i t y 为代表安全相关规范；用于命名、检索有状态资源的、b 服务寻址 ( w s - a d d r e s s i n g ) 、w e b j 务资源框架( w s r f ) 、w e b 服务通知( w s - n o t i f i c a t i o n ) 规范。在开放 网格服务体系架构( o g s a ) 的引领下，上述规范和w e b 服务互操作模型在g l o b u st o o l k i t4 0 中 得到了充分的运用和发展，使得w e b 服务调用中能够访问到资源的状态。 图1 4g l o b u s t o o l k i t4 0 实现有状态w e b 服务 图1 4 i l ，l 展现的是o g s a 架构、以w s r f 为代表的w e b j 务技术规范与g l o b u st o o l k i t4 0 间的关系：w s r f 规范了o g s a 框架下w e b 服务的行为特征，g l o b u st o o l k i t4 0 则提供了具 体实现。在w e b 服务技术的支撑下g l o b u st o o l k i t4 0 确立了w s r fw 曲服务即有状态w 曲服 务新的研究方向，具备构建面向服务基础设施的技术优势，能够胜任面向服务架构下分布式 系统的开发。 4 第一章绪论 1 2 跨平台资源共享与工作流管理系统 1 2 1 工作流技术的发展及应用现状 以i n t e m e t 为代表的信息技术的快速发展和成熟应用改变着企业的商业环境，使商业运 行节奏越来越快，企业的价值链更加紧密和多样，这种改变引导软件技术和软件产品的发展 方向：异构性、分布性和协作能力。企业或企业内部之间由于业务上的联系，会形成各式各 样的相对稳定的企业关系，根据这些关系设计灵活的工作流程，可以使企业生产组织水平和 运行效率大大提高。工作流是在企业级计算中为业务过程建模和实现业务过程重组的软件技 术，起源于生产制造业与办公自动化领域。根据工作流管理联盟( w f m c ) 对工作流的定义， 它是指一类能够完全或者部分自动执行的业务过程，它根据一系列过程规则，使得文档、信 息或者任务能够在不同的执行者之间传递与执行【1 q l l 7 1 。工作流管理系统是企业对其业务过 程进行敏捷管理的新型信息系统，工作流管理系统维护的是以工作流过程定义形式表示的企 业的业务过程。工作流管理系统的应用，可以加速企业内部商务和管理流程处理的速度，提 高处理的效率，实现处理的自动化或部分自动化。 工作流技术的发展经过十几年的努力，取得一定的结果。但在实际应用中的效果并不理想， 这里与产品的全面性、集成性有关，也与企业应用的状况有关，具体有以下几点： ( 1 ) 工作流底层环境的建立 工作流管理系统必须建立在底层通信的基础上，才能实现分布计算，这要额外付出经 费和精力进行构筑，这是企业所不希望的，从而限制了在企业中的广泛应用。 ( 2 ) 标准化程度差 不同的厂商所提供的工作流产品具有自己独立的一套工作流模型、工作流定义语言， a p i 函数。但难于在不同系统之间进行交互，集成的效果不理想，不能方便地在不同 系统间进行应用对象的重复利用和数据的方便交流。 ( 3 ) 系统的集成性不理想 工作流管理系统没有达到真正地集成，还是在自己独立地运行，处理一些行政上的简 单的流程业务，不能很好将o a 、e r p 、c r m 、s c m 等具体事务处理系统紧密地联系 在一起，达到数据录入一次即可有效的目的。 ( 4 ) 实现的复杂性 实施一个完整的工作流管理系统，是一个复杂的过程，要了解其它应用系统的业务、 进行流程处理分析，业务流程的改造、管理规程和操作规范建立等。并且还必须有不 同软件供应商的全力配合。 ( 5 ) 系统的安全性 系统中对于并发访问和异常错误缺乏正确和可靠的支持。一旦系统出现非正常退出， 如何恢复数据并保证数据的一致性还需要解决。 1 2 2 基于g l o b u st o o l k i t 实现工作流管理系统的必要性 分布式计算技术的发展大体经历了八十年代的分布式操作系统、经典的客户机服务器 计算模式、九十年代的分布式对象计算模式等几个发展阶段，未来的企业应用系统将主要是 建立在面向对象的、分布的、异构的、自治的环境中的多层应用系统，系统主要由一个个分 布式对象组成，对象各自具有特定的功能，可以跨越平台，独立于网络协议、编程语言和软 硬件平台，实现相互通信，协同工作。 东南大学硕士学位论文 传统分布式计算模型c o r b a 、d c o m 、j a v ar m i 等，依赖底层操作系统和特定实现语 言，大多使用专有协议通过特别的端口进行远程通信，无法在广域网环境下相互发送消息， 实现请求服务，使工作流模型没有较好的互操作性和可复用性。w e bs e r v i c e 作为一种新的 面向函数和方法的应用集成技术，在很大程度上解决了原有集成技术在i n t e m e t 远程通信方 面的问题。w e bs e r v i c e 基于x m l 文档进行服务描述，服务请求和反馈结果，可以在i n t e m e t 上通过h r r p 协议进行传递，很容易的被访问和返回结果。同时，由于w e bs e r v i c e 的相关 标准都是w 3 c 的开放协议，与平台和操作系统无关，不同的平台和操作系统上的w e bs e r v i c e 的实现在很大程度上可以做到互操作，这就使异构平台上应用的集成变得很容易。 基于g l o b u st o o l k i t4 0 实现的工作流管理系统对包装成w e bs e r v i c e 的企业业务活动进 行调用和控制，由于w e bs e r v i c e 的标准性、简单性以及松耦合性，可以比较好地解决传统 工作流系统中底层通信环境不一致、标准化程度差以及实现的复杂性等诸多问题，有利于实 现数据共享和信息交换，使得业务流中的不同业务活动的交互更加简单和方便，方便扩展企 业业务系统的功能，可以极大地提高企业资源信息系统的处理效率。 1 3 原型系统的体系结构 本文研究的是基于g l o b u s t o o l k i t 4 0 工作流管理系统的设计与实现，该原型提供了基于 w e b 服务技术的工作流管理平台，具有如下设计目标： ( 1 )以面向服务的应用来承担工作流活动结点业务逻辑，利用w e b 服务技术屏蔽分稚 系统间的差异，并在工作流模型定义的驱动下实现应用程序间通用互操作： ( 2 )自动搜索和匹配g t 容器中部署的有状态w e b 服务，利用w e b 服务资源状态模 型实现工作流业务流程执行时的资源访问； ( 3 )实现可视化工作流建模工具，为工作流执行实例提供监控和管理机制。 满足以上设计目标的工作流原型系统呈现如图1 5 所示的运作场景： 工作流管理系统 工作流引擎i ：羔 t 作沛抽符鹏备 搜索、匹弓 配置个权限干存储 测试土验证+ 解析 作流流程管理ll i 作流建模工具 创建 业务 服务调用 s o a p m e s s a g i n g 、资源 饥同律檬、 共享 图1 5 原型系统执行动作高层视图 6 第一章绪论 1 3 1 系统分析与设计 图1 6 展现了基于g l o b u st o o l k i t4 0 工作流管理系统的体系架构： j 新 建 模 模 模 流 、 型 型型 服服 程 用 删 町 的的 多务务 配 户 权除 保 传 层搜客 置 、 理 。 工 视 存递 次索 户 作 化 与与 建与端 定 读共 模绑代测 模 义 取 享 定理试 ?型 工作流建模( u m l 活动图)工作流流程管理 ， 季 学。 ，曩工作流执行o 肇 8 “ l 兽 委n 蠢 j 工 ； * f w a w s c 一 ：s t ： j t l 0 ：牺j i 给” 一一”“一“ 。当 ； f i 消息交换一s o a pm e s s a g e se x c h a n g e 霞矍：。：二：竺擎孽，嫡跫鞭二“：_ 霭 图1 6 原型系统体系架构 原型分为工作流建模和流程管理两个子系统。其中对于工作流建模系统，以u m l 活动 图为描述手段，包括了新建、删除工作流模型、模型的可视化定义、模型的保存、读取和传 递，多层次建模等功能；对于工作流流程管理部分，除了业务流的描述以外，原型系统还实 现了业务流程的测试与执行、g t 4 容器中发布服务的搜索、匹配以及与工作流活动结点间 的绑定等。 g l o b u st o o l k i t 所实现的w e b 服务是借助标准的w s d l 格式加以描述，通过u d d l 进行 注册，最后经由g t 4j a v aw e b 服务核心对外发布。业务流程执行时，工作流引擎同模型定 义中所绑定的w e b 服务使用以h t r p 为基础的s o a p 协议进行消息交互。 在原型系统的开发过程中有两项关键技术由始至终发挥了极大的作用：其一是用来定义 数据结构和类型的x m l 技术，无论是工作流模型的形式化定义，还是w e b 服务的接口描述， 亦或是底层s o a p 消息调用都建筑于其之上；其二则为w s r f 规范所造就的有状态w e b 服 务，工作流执行引擎以此为桥梁实现了对后台数据的有效访问。 7 东南大学硕士学位论文 由以上分析并参, n w f m c 相关标准l “，作者将原型系统设计成为以下几个部分： 图1 7 原型工作流模型 ( 1 ) 工作流建模 u m l 活动图具有丰富的建模元素、强大的表现能力和简洁直观的建模方法，能够较好 描述工作流模型i l ”各个方面，因此本原型采用u m l 活动图作为描述流程模型的手段， 为用户提供一种较好的实际业务过程进行分析、建模的方法 ( 2 ) 工作流执行服务 原型借助于工作流执行引擎，解释并激活工作流模型定义以同外部应用程序调用进行 交互，完成工作流过程实例的创建、执行与管理，为工作流业务的执行提供一个运行 时环境 ( 3 ) 被调的w e b 服务 工作流执行服务在过程实例运行时调用的部署在g t 容器中的有状态w e b 服务，它们 遵照w e b 服务资源状态模型，用以对工作流业务逻辑资源进行处理。在模型的定义阶 段需要提供上述服务的绑定信息，如接口类型、访问地址等 ( 4 ) 管理及监控工具 支持w f m s 中过程实例执行状态的监控与管理，如用户权限管理、w e b 服务配置管理 1 4 论文结构安排 本文后续部分的主要内容和章节安排如下： ( 1 )作为理论基础，第二章详细介绍了w e b 服务资源框架( w s r f ) 定义的w e b 服务 资源状态模型及其在g t 4 中的实现，讨论了g t 4 0 j a v a w e b 服务核心以及g t 4 容器中g l o b u s 服务的部署情况 ( 2 )第三章论述的是基于x m l 文档共享的工作流协同建模平台的关键技术：基于 u m l 活动图的工作流模型的形式化描述，工作流的可视化建模，模型的存储、 读取与传递 ( 3 )接着在第四章介绍了工作流业务流程的运行机制，其中重点分析了原型系统资 源访问的内部实现，并给出系统实例的运行界面 ( 4 )文章的最后部分是对原型系统的评价以及未来工作的展望 8 第二章w e b 服务资源状态模型 第二章w e b 服务资源状态模型 2 1w e b 服务资源框架( w s r f ) 2 0 0 4 年1 月提交的w e b 服务资源框架( w s r f ) 秉承了全球网格论坛o g s i i 作组的工作 成果，利用核心的w e b 服务技术( w s d l ，s o a p ，a n dx m l ) 和最新的w 曲服务标准( 特别 是w s a d d r e s s i n g 1 9 1 ) ，并在总结前期应用经验的基础上，实现了对o g s i 的重构和发展。 2 1 1w e b 服务资源( w s - r e s o u r c e ) 与o g s 在一个规范中混杂了太多的材料不同，w s r f 将o g s iv 1 0 的功能分解成为一系 列独立存在并可以灵活组合的规范族：w s r e s o u r c e p m p e r t i e s ，w s r e n e w a b l e r e f e r e n c e s ， w s - r e s o u r c e l i f e t i m e ，w s s e r v i c e g r o u p 和w s - b a s e f a u l t s 。更为重要的是，w s r f 将资源的 状态定义与服务的接口描述清晰地分隔开来，并定义了在w e b 服务上下文建模和管理服务状 态的w c b 服务资源( w s - r e s o u r c e ) 的方法 6 1 ，其中核心的概念是“有状态的资源”( s m m 凡l r e s o u r c e ) 一种可以被多个w e b 服务访问并具有定义良好的生存周期和能用x m l 文档表 示的状态数据集的资源实体。根据w s r f 的规定，状态资源并不是w e b f l 1 务本身，但却可以 通过特定机制来被w e b 服务访问，术语“w s r e s o u r c e ”就是用来表示w 曲服务与其相关资源 间的组合。另外，无需将w 曲服务实现为有状态的消息处理器，借助常规的w 曲服务机制就 能实现w s - r e s o u r c e s 的定义、生成、访问、变更通知和销毁。 2 1 1 1w e b 服务资源属性文档 在w s r f 规范中，w s - r e s o u r c e 的状态是在一个独立存在的称为w e b 服务资源属性文档 ( w s - r e s o u r c e p r o p e r t i e s d o c u m e n t ) 的x m l 文档中进行定义的，该文档由一系列与资源状 态信息对应的资源属性元素组成，可以看成是w s - r e s o u r e e 实际状态的投影或视图1 2 0 1 。 w s - r e s o u r c e 的组成中与资源对应的是操纵资源的w e b 服务，为了实现与w s d l v l 1 的 完全兼容，w s r f 放弃了o g s i 中对w s d l 的扩展，允许一个无需任何扩展的“常规”w 曲服务 对状态资源进行有效控制。这是通过在w e b l e 务的接口定义中引入”w s r p ：r e s o u r c e p r o p e r t i e s ” 特性来建立服务与特定资源属性文档间联系的。下面是某个称为”c o u n t e r ”服务中对应的资源 属性文档的大致内容： 9 东南大学硕士学位论文 其中被引用 m s ：c o u n t e r s t a t e 元素的x m l 架构类型定义如下： 值得注 中只能使用拷贝粘贴的方法来实现服务中操作和资源属性文档的聚合设计。 2 1 2 隐式资源模式 w s r f 采纳w s - a d d r e s s i n g 规范中的端点引用( e n d p o i n t r e f e r e n c e ) 技术来为w e b 服务提 供网络绑定信息。- - + w s - a d d r e s s i n g 端点引用好比是一个指i 句w s - r e s o u r c e 的指针，其中还 可以包含诸如服务描述、引用属性( r e f e r e n c ep r o p e r t i e s ) 等额外的服务元数据信息。 在w s r f 中，构成w s - r e s o u r c e 的w e b 服务与其对应的状态资源间的关系是由一套称作 “隐式资源模式”1 6 】( i m p l i e dr e s o u r c ep a t t e r n ) 的机制来定义的，其中规定一个w s - a d d r e s s i n g 端点引用必须具有引用属性( r e f e r e n c e p r o p e r t i e s ) 子元素一个状态资源标识的x m l 序 列化表示，用来识别基于本端点引用的消息交换执行中所关联的状态资源，符合上述要求的 w s - a d d r e s s i n g 端点引用称作w s - r e s o u r e e 合格的端点引用( w s r e s o u r c e - q u a l i f i e d e n d p o i n t r e f e r e n c e ) 。“隐式资源模式”在服务的端点引用中加入了状态资源全局唯一的标识，从而使 得服务对同一资源的不同实例能够正确地加以区分。需要指出的是，这个状态资源标识仅仅 对w e b 服务实现方有意义，用户不应试图对它进行解释和修改，也就是说，状态资源是作为 消息处理中的隐含输入来提供的，这也正是“隐式资源模式”名称的含义。下面是w s r e s o u r c e 合格的端点引用的一个简单示例： 第二章w e b 服务资源状态模型 2 2 全球网格试验总线g l o b u s 项目 g l o b u s 项目是目前国际上最有影响的网格计算项目之一。它发起于九十年代中期，其 前身是i w a y 试验环境项目。它的最初目的是希望把美国境内的各个高性能计算中心通过高 性能网络连接起来，方便美国的大学和研究机构使用，提高高性能计算机的使用效率。随着 对g l o b u s 项目的深入研究，针对它的目标也进一步扩展，希望通过g l o b u s 项目可方便对地理 上分布的研究人员建立虚拟组织，进行跨学科的虚拟合作。目前，g l o b u s 项目把在商业计算 领域中w e bs e r v i c e 技术融合在一起，希望不仅仅局限于科学计算领域，而且能够对各种商业 应用进行广泛的、基础性的网格环境支持，实现更方便的信息共享和互操作，从而对商业模 式、工作方式和生活方式产生深远的影响。 g l o b u s 项目对信息安全、资源管理、信息服务、数据管理以及应用开发环境等网格计 算的关键理论和技术进行了广泛的研究，开发出基于w e b 服务的工具包g l o b u s t o o l k i t ( g n ， 用来帮助规划和组建大型的网格试验和应用平台，支持面向服务的应用程序和分布计算基础 设施。g l o b u st o o l k i t 是g l o b u s 项目最重要的实践成果，其第一版于1 9 9 9 年推出，其后主 要有2 0 0 3 年上半年推出的基于o g s a 体系结构并融合了w e bs e r v i c e 技术的g l o b u st o o l k i t 3 0 版和2 0 0 4 年推出的遵循w s r f 规范的g l o b u s t o o l k i t 4 0 最新版。 2 2 1g l o b u s 体系结构 分布式系统面临着诸多的挑战不可预测的网络传输延时，系统组件故障的威胁，并 发操作的控制，以及不同的管理领域间政策协商问题。w e b 服务技术的提出为分布系统中运 行在不同平台、框架下应用软件问的互操作提供了一套标准机制。g l o b u st o o l k i t 工具包是 一套实现了w e b 服务机制的组件集合，用来协调和驱动分布系统中软件实体通过网络间的 消息交换共同完成特定的任务。 一 彰缨缨j a v as e r v k 瑚i n 知a e 悃a x i s 貔滋凝貔貔缀p l u s6 1 tu 打a 拥& h 删i e 糟 图2 4g l o b u st o o l k i t4 0 架构图解 东南大学硕士学位论文 以上架构简图揭示了g t 4 三个主要方面； 用于提供基础支撑功能的一系列服务实现。这些服务包括：执行管理( g r a m ) 、 数据访问和移动( c n i d f t p ) 、复制管理( r l s ) 、监测和发现( i n d e x ,