（计算机应用技术专业论文）基于网格服务的工作流协同模型研究.pdf

摘要 w e b 服务具有良好的封装性 松散耦合性 高度可集成能力等特点 能够解 决工作流程管理中各应用单元分散 需集成的应用软件平台不统一等方面的问 题 但w e b 服务不能很好地解决有关服务如何创建 如何管理等方面的问题 网 格服务技术不但继承了w e b 服务的优点 还实现了广泛的资源共享和管理 解决 了服务如何创建 如何管理等方面的问题 将网格服务技术应用到工作流协同工 作中来 不仅能够解决工作流应用单元分散 应用软件平台不统一的问题 还可 以充分利用网格资源共享和网格服务易封装松耦合性 提高了网络上资源的利用 效率 而且能很好地兼容现有的历史系统 提高了应用的灵活性和代码的复用 保护了用户已有的投资 本文系统地研究了开放式网格体系结构 o g s a 开放网格服务基础设旌 o g s i 及其网格服务技术 分析了网格服务构建工作流协同系统所需的流程定 义 执行等技术 分析了网格服务的特点和网格服务在资源共享 屏蔽实体异构 性等方面的优势 论文重点工作设计了基于网格服务技术的工作流协同应用模型 论证了应用 模型的业务逻辑 服务执行 服务实现等层次的支持技术 分析了网格服务在描 述 注册 调用等关键实现技术 并给出了工作流引擎运行机制的一般方法 该 工作流应用模型不仅可以解决应用单元分散 应用平台不统一等方面的问题 还 可以充分利用网格资源共享和网格服务易封装松耦合性 以物流管理系统中的网上订购货物业务为需求 给出了基于网格服务的工作 流协同模型的应用实现 为业务中的网格服务给出了详细的实现设计 对网格服 务的描述 注册 调用以及流程的定义 执行等关键技术进行了试验 结果表明 网格服务实现业务流程协同工作时能够充分利用网格资源共享 还能够解决应用 实体的异构冲突 关键词 工作流协同 网格服务 o g s a i i i a b s t r a c t w e bs e r v i c e si sag o o dp a c k a g e l o o s e l yc o u p l e d h i g h l yi n t e g r a t e df e a t u r e ss u c h a sc a p a c i t y t os o l v ew o r k n o wm a n a g e m e n ta p p l i c a t i o nm o d u l e ss c a t t e r e da n d a p p l i c a t i o ns o l h v a r ei n t e g r a t i o np l a t f o r mb e i n gn o tu n i f o r m b u tw e bs e r v i c e si s u n a b l et op r o p e r l yr e s o l v et h es e r v i c eh o wt oc r e a t e m a n a g e a n do t h e ri s s u e s g r i d s e r v i c e sn o to n l yi n h e r i t st h ea d v a n t a g e so fw e bs e r v i c e s b u ta l s ot oa c h i e v eaw i d e r s h a r i n go f r e s o u r c e sa n dm a n a g e m e n t h o wt os o l v et h es e r v i c ec r e a t i o n m a n a g e m e n t a n do t h e ri s s u e s g r i ds e r v i c e sw i l lb ea p p l i e dt ot h et e c h n i c a lw o r kf l o wc o l l a b o r a t i v e w o r k n o to n l yt or e s o l v ew o r kf l o wa p p l i c a t i o nm o d u l e sd i s p e r s e d a p p l i c a t i o n s o f t w a r ep l a t f o r mi sn o tu n i f i e d b u ta l s oc a nm a k ef u l lu s eo fg r i dr e s o u r c es h a r i n g a n d 鲥ds e r v i c ee a s yp a c k a g i n gl o o s e l yc o u p l e d i n c r e a s e dn e t w o r ke f f i c i e n c yi nt h e u s eo f r e s o u r c e s b u tt h e yc a nb ec o m p a t i b l et ot h ee x i s t i n gh i s t o r i c a ls y s t e m e n h a n c e t h ef l e x i b i l i t yo ft h ea p p l i c a t i o na n dc o d er e u s cr a t e t op r o t e c tt h ei n v e s t m e n tu s e r s h a v e t h ep a p e rs y s t e m a t i c a l l ys t u d i e st h eo p e ng r i da r c h i t e c t u r e 0 6 s a o p e ng r i d s e r v i c e si n f r a s t r u c t u r e o g s da n dt h e 鲥ds e r v i c et e c h n o l o g y a n a l y s i so ft h eg r i d s e r v i c e c o n s t r u c t i o nw o r kf l o ws y s t e mf o rt h ec o o r d i n a t i o no f t h ep r o c e s sd e f i n i t i o n t h ei m p l e m e n t a t i o no fs u c ht e c h n o l o g i e s a n a l y s i so ft h eg r i ds e r v i c e sa n dt h e c h a r a c t e r i s t i c so f 鲥ds e r v i c e si nt h es h a r i n go fr e s o u r c e s s h i e l d i n gh e t e r o g e n e o u s e n t i t i e s a n do t h e rs t r o n gp o i n t s t h ep a p e rf o c u s e so nt h ed e s i g no fg r i ds e r v i c e sb a s e do i lc o l l a b o r a t i v e w o r k f l o wa p p l i c a t i o nm o d e ld e m o n s t r a t e dt h a tt h ea p p l i c a t i o no f b u s i n e s sl o g i cm o d e l i m p l e m e n t a t i o ns e r v i c e s a n do t h e rs e r v i c e st oa c h i e v et h el e v e lo ft e c h n i c a ls u p p o r t a n da n a l y s i so ft h e 鲥ds e r v i c e si nt h ed e s c r i p t i o n r e g i s t r a t i o n c a l lk e yt e c h n o l o g y a n dg i v e st h ew o r k f l o we n g i n eo p e r a t i n gm e c h a n i s mo f t h eg e n e r a lm e t h o d t h ew o r k f l o wa p p l i c a t i o nm o d e lc a nn o to n l ys o l v ea p p l i c a t i o nm o d u l e ss c a n e r e d n o tu n i f i e d a p p l i c a t i o np l a t f o r ma n do t h e rm a r e r s a l s om a k ef u l lu s eo f g r i dr e s o u r c es h a r i n ga n d g r i ds e r v i c ee a s yp a c k a g i n gl o o s e l yc o u p l e dn a t u r e al o g i s t i c sm a n a g e m e n ts y s t e mt oo r d e rg o o d so n l i n eb u s i n e s sn e e d s b a s e do n t h eg r i ds e r v i c ew o r k f l o wm o d e lo fs y n e r g yr e a l i z a t i o n f o rt h eb u s i n e s s 鲥ds e r v i c e i st h er e a l i z a t i o no fad e t a i l e dd e s i g no ft h e 鲥ds e r v i c ed e s c r i p t i o n r e g i s t r a t i o n c a l l i n gt h ep r o c e s sd e f i n i t i o na n di m p l e m e n t a t i o no f k e yt e c h n o l o g i e s s u c ha sap i l o t 1 1 1 er e s u l t ss h o w e dg r i ds e r v i c eb u s i n e s sp r o c e s s e sw o r kt o g e t h e rt ot a k ef u l l a d v a n t a g ew h e nt h eg r i ds h a r i n go f r e s o u r c e s a p p l i c a t i o n sc a na l s os o l v et h ec o n f l i c t o f h e t e r o g e n e o u s e n t i t i e s 确吁w o r d 8 c o l l a b o r a t i v ew o r kf l o w g r i ds e r v i c e s o g s a i v 学位论文独创性声明 本人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 与我一同工 作的同事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 如不实 本人负全部责任 论文作者 签名 学位论文使用授权说明 年月日 河海大学 中国科学技术信息研究所 国家图书馆 中国学术期 刊 光盘版 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电 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 论文全部或部分内容的公布 包括刊登 授权河 海大学研究生院办理 论文作者 签名 1 1 年月 日 河海大学硕士学位论文基于同格服务的工作流协同模型研究 1 1 选题背景 第一章绪论 1 1 1 工作流管理系统 工作流就是让文档 信息或者任务按照定义好的规则在参与者间传递 来完 成整个业务目标或者对整个业务目标的完成做贡献 实际上 多数工作流都在i t 系统中进行组织的 从而对过程自动化提供计算机支持 因此国际工作流管理联 盟 w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n w f l c 对工作流作出如下定义 工作流 是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程 根据一系列过程规则 文档 信 息或者任务能够在不同的执行者之间传递 执行 1 1 1 9 9 3 年 国际工作流管理联盟的成立标志着工作流技术开始进入相对成熟 的阶段 为了实现不同工作流产晶之间的互操作 支持工作流系统间的协同工作 w i n i c 在工作流管理系统的相关术语 体系结构及应用编程接口等方面制定了一 系列标准 所有的工作流管理系统表现出一些共同的特点 正是这些特点提供了不同产 品之间互相集成和互操作的基础 形成了一个工作流管理系统的基本结构 所有 工作流管理系统都支持三个功能域 建立时功能域 b u i i d t i m ef u n c t i o n 对业 务流程进行定义 生成计算机可处理的过程定义 运行时控制功能域 r u n t i m e c o n t r o lf u n c t i o n 负责创建和控制过程实例 定制工作流中每一步的活动实 例及激活相应资源和应用程序 通知任务参与人员等 它通常分布在多个计算机 平台上执行 运行时交互功能域 r u n t i m ei n t e r a c t i o n sf u n c t i o n 具体的 参与人员和应用工具的交互 完成每步活动实例 根据这三个功能域 一个工作 流管理系统可详细划分为过程定义工具 工作流运行服务 客户端应用程序 被 调应用和i t 工具及理监控工具等五大部件 这些部件和接口的w f m c 的工作流系 统参考模型如图1 1 所示 河海大学硕士学位论文 基于网格服务的工作流协同模型研究 图i 1w f m c 工作流系统参考模型 1 过程定义工具 过程定义工具支持建立时功能域 它的主要功能是给用户提供一种对实际业 务流程进行分析和建模的手段 并生成业务流程的可被计算机识别和处理的形式 化描述 接口一 工作流过程定义读 写接口 定义了过程定义工具与工作流运行 服务之间标准的交互格式和a p i 调用 2 工作流运行服务 工作流运行服务支持运行时控制功能域 它的功能是借助一个或多个工作流 引擎为工作流的执行提供一个运行环境 解释并激活过程定义 控制过程实例的 执行过程和活动顺序 添加工作项目到用户的工作项列表以及在必要时激活应用 或i t 工具 可以说工作流运行服务是一个工作流管理系统的控制中心 3 客户端应用程序 客户端应用程序支持运行时交互功能域 它是给用户 严格的说应是流程的 参与者 提供一种处理过程实例运行过程中需要人工参与任务的手段 一般为一 个以图像方式交互的应用 每个任务被称作一个t 作项 它包括任务处理上的要 求 如任务内容 时间限制等 以及待处理的数据对象信息等 同时整个w f m s 为 每个用户维护一个工作项列表 它是当前需要该用户处理的所有任务的集合 4 被调应用 被调应用支持运行时交互功能域 它是指t 作流运行服务在过程实例运行过 程中调用的 用来处理应用数据的应用程序或i t 工具 接口三 调用应用接口 就是希望提供 些标准的服务供应用代珲使用 目前该接口还有待深入研究 较 常用的是在数据处理时如何方便 无缝地激活第三方应用 如m i c r o s o f tw o r d 或邮件服务等 1 河海大学硕士学位论文基于罔格服务的工作流协同模型研究 5 管理 监控工具 管理 监控工具支持运行时交互功能域 该部件的功能是对工作流管理系统 中过程实例的状态进行管理和监控 通过该工具 管理人员可以了解业务执行情 况 也可以干预流程的执行 它与工作流执行服务之间的交互通过接口五 管理 及监控接口 来完成 1 1 2 工作流中的协同 协同是指互相独立的个体为了共同的目标或任务而彼此配合 实现总效能大 于或优于各份效能简单和的效果 并在相互配合中表现出来整体上的一致性和彼 此之间的约束性以及相关性 侧 工作流管理系统的协同是对工作流管理系统中协同活动类型的一种模型表 示 也就是说 在工作流管理系统中提供各种各样的模型来描述各种各样类型的 协同活动 把这些模型统称为工作流管理系统的协同 工作流管理系统的协同主要体现在过程定义和运行服务这两个阶段 1 过程定义阶段 在模型中 定义了各种各样的活动 这些活动按照模型中定义的次序来实例 化 而在次序定义方面 必然涉及到相关的协同工作 例如 几个活动 需要在 同时完成的情况下或在部分完成的情况下来激发下一个活动 这就是一种典型的 协同活动 另外 当一个活动产生多个实例 如果在模型设计阶段就知道会产生 多少个实例 且要求这些实例在都完成的情况下才能激发模型中的下一个活动 这就需要相应的协同过程来处理这样的问题 2 运行服务阶段 在运行服务阶段 工作流的各种活动都是以程序实体的方式分布在网络的各 处 而且程序实体的本身的实现语言和结构千差万别 因此工作流系统也需要能 够调用异构的程序实体 实现异构的实体问的互操作 协同它们之间的运行结果 使它们共同完成一个流程任务 1 1 3 协同中需要解决的问题 随着计算机与网络技术的迅速发展 现代企业的信息系统的分布性 异构性 和自治性的特征己日益明显 企业的实际应用都是在分布异构的计算机网络环境 中运行的 因此 为了使它们能够协同工作 需要解决以下几个方面的问题 1 标准化程度差 不同的工作流系统都有自己独立一套的工作流模型 工作流定义语言以及 a p i 函数 在缺乏标准的情况下 从一种工作流系统过渡到其它同类产品上有很 大的难度 而且不同系统之间的缺乏互操作的接口 使得工作流系统之间的互操 作受到很大的局限性 河海大学硕士学位论文基于网格服务的工作流协同模型研究 2 应用实体单元分散 软件平台不统一 许多企业的应用环境是一种的复杂的异构环境 它可能包含有各类异构的软 硬件平台 存在各类不同的应用软件 这些软件开发的方式不同 体系结构各异 应用的类型复杂多样 分布于各处 处于一种信息孤岛状态 而目前的工作流管 理系统支持的应用太少 很大程度上受到应用的限制 另外 应用之间的信息共 享是协同工作的前提条件 所以必须提供支持信息共享的服务 但是现在的工作 流系统还需要构筑底层的环境 这样就造成了应用之间信息共享的困难 1 2 研究现状 针对上述问题 国内外进行了广泛的研究 目前主要有中间件 w e b 服务 网格服务三种解决方案 它们主要从应用系统的互联互通方面进行研究 1 2 1 中间件解决方案 中间件是一种独立的系统软件或服务系统 分布式应用软件借助于中问件连 接不同的系统 实现应用间互操作及资源共享 目前主流的复杂的中间件技术平 台有 o m g 的c o r b a c o r m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e s u n 的j 2 e e 和m i c r o s o f td n a2 0 0 0 d i s t r i b u t e di n t e r n e ta p p l i c a t i o n s 基于中间件 的分布式技术以中问件为桥梁 通过把数据转移到计算之处的计算方式 把网络 系统的所有组件集成为连贯的可操作的异构系统 它们通过建立标准化的对象请 求代理 屏蔽网络环境下的计算平台 操作系统 编程语言 网络协议的异构性 和复杂性 使分布在网络上的应用系统能协同工作 g e o r g i a 大学基于c o r b a 的分布式w f m s m e t e o r 1 是一种典型的基于中间件的 工作流系统 如图1 2 所示 用户使用流程设计器 w o r k f l o wd e s i g n e r 生成格 式化流程存放在流程模型库 w o r k f l o wm o d e lr e p o s i t o r y 中 当流程实例化时 运行代码产生器 r u n t i m ec o d eg e n e r a t o r 按照流程定义 对流程的各个活动编 译产生对应的任务管理器和任务 任务管理器包含有本项任务的所有调度信息 包括任务的启动 结束条件 执行人规则 任务路由信息等 任务管理器控制任 务的执行 在当用户提交时 负责激活下游的各项任务管理器 流程执行用户通 过执行相应的编译任务 t a s k 而实现与盯m s 的交互 并完成相应的工作 河海大学硕士学位论文基于网格服务的工作流协同模型研究 图1 2 娅t e o r 体系结构 m e t e o r 体系结构的优点在于 编译制导 执行效率高且系统可以方便地集成 各种现有的应用 易提供灵活的出错处理控制机制 无集中的工作流引擎 流程 调度分散于每个任务对应的任务管理器中 系统可扩展性高 能适应大量吞吐 海量数据的需求 但其缺点在于 1 编译制导 一方面实现困难 另一方面更 重要的是流程定义隐藏在任务管理器和任务中 当流程需要修改时 更改不能快 速地在各个流程实例中反映出来 2 流程演化 e v a l u a t i o n 困难 缺乏分布式 信息监控的工具 用户想了解整个工作流域内的信息困难 没有利用c o r b a 的事 务处理服务器 缺乏安全管理机制和互操作机制 1 2 2w e b 服务解决方案 w e b n 匪务作为新 代分布式计算技术 为解决异构系统的互操作和企业问的 业务流程集成提供了良好的机制 1 w e b 服务是指通过使用x m l 消息和标准的网 络协议如s o a p w s d l u d d i o 等来访问应用的一组接口 这些接口定义了一 系列可供外界访问的操作 x m l 为w e b r 匪务提供了统一数据描述格式 s o a p 代替了 传统的组件调用方式 使任何一个w e b 服务可以通过s o a p 与其他任何w e b 服务交 互 无需c o r b a d c 0 m 中采用的转换操作 w s d l 提供了对服务的操作 数据格式 访问服务时的通信协议以及服务访问入口点的描述标准机制 u d d i 1 提供了服务 的统一描述 发布和组织管理机制 因此 w e b 服务解决方案不必依赖于某个特 定的实现提供商 对运行环境的要求比较宽松 为i n t e r n e t 上分散应用的互联提 供了一个独立于实现平台和实现语言的松耦合集成支持环境 原型系统结构如 图1 3 所示 河海大学硕士学位论文 基于网格服务的工作流协同模型研究 蹴朋1 谪球订n 晌斑 u 荔户辅 图1 3w e b 服务原型系统结构 尽管w e b 服务有很多优点 但w e b 服务有其内在的局限性 首先 w e b 服务 技术无法实现对网络中广泛分布的计算资源 存储资源等共享 其次 w e b 服务 是一种永久的服务 对外永久保持接口 这意味着资源的永久占用 再次 w e b 服务不能解决有关基本服务语义的相关问题 如服务是如何创建的 存活多久 如何处理错误 如何管理长期状态等 1 2 3 网格服务解决方案 网格是一种无缝 集成的计算和协作环境 它能够提供虚拟的 无限制的计 算和分布数据资源 实现虚拟组织 v i r t u a lo r g a n i z a t i o n s 的资源共享和问 题求解 3 它把分布的资源集成为一台能力巨大的超级计算机 提供计算资 源 存储资源 数据资源 信息资源 知识资源 专家资源 设备资源的全面共 享 它继承了w e b h 艮务原有的良好的封装性 松散耦合 高度可集成能力等特 点 并扩展了w e b 服务 形成了嘲格服务 网格服务概念的核心突破了以往强加在计算资源之上的种种限制 使人们可 以以一种全新的更自由 更方便的方式使用计算资源 解决更复杂的问题 并且 打破了传统的共享或协作方面的限制 网格资源的共享允许对其它的资源进行直 接的控制 并且共享资源的各方在协作时可以以多种方式更广泛地交流信息 达 到充分利用网格提供的各种资源的目的 1 目前 网格服务的实现工具包为g t 4 g l o b u st o o l k i t 4 0 是基于o g s a 的结构模型的 构架网格计算平台的工具包 也是目前最重要的网格应用开发软 件包 能很方便地对复杂且关联比较密切的数据进行处理 雷冒 河海大学硬士学位论文基于网格服务的工作漉协同模型研究 国内外已经对网格工作流进行了相关研究 并取得了一定的成果 这些成果 主要体现在两个方面 1 有关国际组织提出的关于网格工作流的建议和规范 g s f l 力图利用 w e bs e r v i c e s 工作流技术结合g r i ds e r v i c e s 来解决网格服务流程 g l o b a lg r i d f o r u m 提出了关于工作流的推荐规范 g r i dw o r k f l o w 针对网格环境下的特 征 采用x m l 定义了工作流当中的属性和内容 网格工作流执行语言 g r i d w o r k f l o we x e c u t i o nl a n g u a g e g w e l 是基于o g s a 和w e bs e r v i c e s 的商业过程执 行语言 b p e l 4 w s 而得出的 并且充分利用了最新的网格工具g l o b u st o o l k i t 3 0 g w e l 主要包括工厂模型 数据模型 变量 故障处理模型 实例生命周期 模型和活动模型 其中工厂模型用于定义参与流程的网格服务数据模型用于定义 流程中的数据源和数据存储位置 变量用于定义流程执行过程中传递消息时所需 的变量 故障处理模型用于定义流程执行中的异常处理机制 实例生命周期模型 甩于处理网格服务实例的产生和销毁 活动模型用于定义流程中的活动 这些规 范和建议从宏观的角度给出网格工作流中应该遵循的标准 但对网格工作流中的 建模 调度和性能等具体问题没有给出好的解决方案 2 一些实际的网格项目和系统采用网格工作流或者具有工作流特征的服 务来构建和管理复杂网格应用 g a l e 1 是美国能源部网格项目研究的工作流系统 其流程比较简单 但缺乏对复杂工作流的支持 g r i d f l o w 啪1 包含全局网格工作流 管理系统和局部网格子工作流系统 它提出了一种基于仿真的网格工作流 巧妙 地解决了网格环境中的资源管理和资源调度问题 在p h y 2 g r i d n 中通过c h i m e r a 和p e g a s u s 产生和管理工作流 从而获得相应的数据 网格工作流结构 ag r i d w o r k f l o wm a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r e g w a 是基于对工作流的生命周期的全面考 虑 提出了一种既适于计算型网格又适于服务型网格的网格工作流的基本架构 复旦大学张绍华等人研究了网格工作流体系结构 给出了网格工作流的过程模 型 组织资源模型 动态调度算法 这些项目主要集中于网格工作流的资源管 理和调度算法 较少从应用实体的协同角度进行研究 因此 本文根据工作流参考模型 设计一个基于网格服务的工作流协同模型 该模型分为业务逻辑层 流程执行层 服务实现层 业务逻辑层利用可视化流程 建模工具完成轮流成的建立 实现各种活动的次序定义 流程执行层利用网格服 务的调用执行机制 对网格服务进行调用 服务实现层使用网格服务对应用实体 进行封装 屏蔽应用实体的异构性 而且还能使用整个网格中的资源来执行服务 本文对网格服务的描述 发布 注册 调用等部分进行深入的研究 对网格服务 在工作流上的应用进行探索 充分利用广泛分布的各种资源 实现对分布在网上 的异构的应用实体互操作 具有重要的研究价值和现实意义 河海大学硕士学位论文基于网格服务的工作流协同模型研究 1 3 本文主要工作 网格技术提供了广泛的资源共享 网格服务不仅它继承了w e b 服务原有的良 好的封装性 松散耦合 高度可集成能力等特点 还提供服务发现 动态服务创 建 生命周期管理等功能 能够解决工作流系统协同工作时资源共享问题和异构 应用实体问的通信问题 在研究网格体系结构和网格服务相关技术的基础上 本文将设计一个基于网 格服务的工作流协同模型 该模型利用网格服务封装应用实体 来解决工作流协 同工作时资源共享问题 用x m l 定义工作流程 来解决异构的应用实体问的互操 作问题 用s o a p 协议来传递消息 解决异构的应用实体间的通信问题 本文主要工作如下 1 研究工作流管理系统的概念 参考模型以及工作流协同机制中的需要 解决的问题 在研究中间件 w e b 服务 网格服务三种解决方案的基础上 确定 使用网格服务技术 实现工作流协同的技术路线 2 研究网格体系结构 网格服务创建 调用机制 网格服务间的通信机 制等网格服务相关技术 以及研究工作流系统中的流程定义 工作流引擎等部分 论证网格在资源共享 实现异构应用实体互操作上的作用 3 针对工作流系统协同工作上存在的资源共享 应用实体的异构性等问 题 采用网格服务技术设计一个基于网格服务的工作流协同模型 其中包括流程 定义模块 工作流引擎 网格服务实现层等几部分 着重对网格服务的描述 注 册 调用的实现机制 以及流程定义 工作流引擎的实现原理深入研究 4 将本文设计的基于网格服务的工作流协同模型应用到物流管理中的网 上订货业务 并对主要功能模块进行实现与相关试验 验证模型在实际应用和具 体实现上的可行性 并分析试验结果 1 4 论文组织 本文内容的章节安排如下 第一章绪论 概述工作流协同的概念和研究现状 分析工作流系统协同工 作需要解决的问题以及现有解决方案的不足 论证将网格服务应用到工作流协同 上的可行性 介绍主要研究工作和论文组织 第二章网格服务和相关技术 本章研究网格服务的相关技术 包括开放式 网格体系结构 o g s a 开放网格服务基础设施 o g s i 网格服务创建 调用机 制 网格服务的通信机制和互操作原理 以及研究工作流系统中的流程定义 工 作流引擎等部分 然后分析将网格服务应用到工作流系统协l 司上的优势 河海大学硕士学位论文 基于同格服务的工作流协同模型研究 第三章基于网格服务的工作流协同模型 本章采用网格服务技术设计一个 基于网格服务的工作流协同模型 其中包括流程定义模块 工作流引擎 网格服 务实现层等几部分 着重对网格服务的描述 注册 调用的实现机制 以及流程 定义 工作流引擎的实现原理深入研究 通过这种方式 更好地实现工作流系统 协同工作 第四章模型的应用与实现 以物流管理系统中的网上订购货物业务为例 详细说明基于网格服务的业务流程协同模型的应用 具体介绍所采用的关键技 术 给出各个模块的实现过程和细节 最后对试验结果进行了分析 第五章总结及展望 本章对本文的工作进行了总结 并指出了本文中一些 需要进一步完善的工作和值得研究探索的问题 9 河海大学硕士学位论文 基于网格服务的工作流协同模型研究 第二章网格服务及其相关技术 为了解决应用实体分散 软件平台不统一的问题 本章将通过开放式网格体 系结构 o g s a 开放网格服务基础设施 o g s i 网格服务 g l o b u st o o l k i t4 0 等网格服务的相关技术 以及现有工作流引擎相关工具 利用网格服务封装应用 实体 使应用实体与平台无关 并且根据网格服务的调用机制方便的调用 有效 的解决了应用实体分散 软件平台不统一的问题 2 1 网格的概念和特点 网格是构筑在互联网上的一组新兴技术 它将高速互联网 计算机 大型数 据库 传感器 远程设备等融合为一个整体 为科技人员和普通大众提供更多的 资源 功能和服务 让人们共享计算资源 存储资源以及其它资源 网格的特点包括 1 分布性 网格上的各类资源 硬件资源和软件资源 通常类型复杂 规模较大 跨越地理范围较广 2 共享性 尽管网格资源是分布的 但是它们却是可以充分共享的 3 自相似性 网格的局部和整体之间存在着一定的相似性 局部往往在 许多地方具有全局的某些特点 而全局的特征在局部也有一定的体现 4 动态性 网格拥有的资源或功能可以增加或减少 5 异构性 网格包括多种异构资源 包括跨越地理分布的多个管理域 2 2 开放式网格体系结构 o g s a 建立网格的首要任务就是建立科学合理的网格体系结构 网格体系结构是关 于如何建造网格的技术 它给出了网格的基本组成与功能 描述了各组成部分的 关系及其继承方法 刻画了支持网格有效运转的机制 第一个有影响力的网格体 系结构是五层沙漏模型 它具有一般性的网格体系结构 强调协议的层次以及在 网格的资源共享和互操作中的地位 五层沙漏结构最重要的思想就是以 协议 为中心 侧重于定性的描述而不是具体的协议定义 2 0 0 2 年 在伞球网格论坛 g l o b a lg r i df o r u m g g f 会议上 g l o b u s 联盟与i b m 提出了面向服务的网格 体系结构 开放网格服务体系结构 o p e ng r i ds e r v i c e sa r c h i t e c t u r e o g s a 3 o g s a 是g g f 的重要标准建议 是继五层沙漏结构之后最重要的一种网格体系 结构 1 0 河海大学硕士学位论文 基于同格服务的工作流协同模型研究 o g s a 通过w e b 服务技术 将网格计算技术从科学与工程计算领域扩展到更 广泛的 以分布式系统服务集成为主要特征的商业应用领域 0 g s a 构筑在w e b 服务之上 w e b 服务解决了服务发现和激发永久性服务等问题 但网格是一个动 态的环境 存在大量的临时服务 现有的w e b 服务标准没有解决基本服务语义相 关问题 如 服务如何创建 存活多久 如何处理错误 如何管理生命周期等 这些服务语义及其它重要的服务行为必须予以标准化 以便服务虚拟化和服务问 可以互操作 o g s a 通过开放网格服务基础设施 o p e l g r i ds e r v i c e i n f r a s t r u c t u r e o g s i 钓核心接口集解决了这些问题 并通过o g s i 对w e b 服 务的扩展 建立了网格服务的概念 网格服务是一种实现了标准接口 行为和契 约的w e b 服务 可以是暂时的 有状态的 o g s a 把网格中的所有资源都包装成 网格服务 从而屏蔽了各种资源的异构性 以网格服务这种统一的软件实体提供 共享接口 o g s a 将整个网格看作是网格服务的集合 这个集合的动态性和可扩 展性很强 体现了网格的动态特性 o g s a 从下到上可以分为四层 资源层 w e b 服务层 基于o g s a 架构的服务 网格应用程序层 o g s a 体系结构如图2 1 所示 圈围区回回回 叵叵 图2 1 开放式网格体系结构 o g s a 1 资源层 物理资源和逻辑资源层 这里是o g s a 的中心部分 构成 网格能力的资源并不汉限于处理器 还包括服务器 存储器和网络等 物理资源 之上是逻辑资源 它们通过虚拟化和聚合物理层的资源来提供额外的功能 通用 的中间件 比如文件系统 数据库管理员 目录和工作流管理人员 在物理网格 之上提供这些抽象服务 2 w e b 服务 以及定义网格服务的开放网格服务基础架构 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 扩展 o g s a 架构中的第二层是w e b 服务 这里有 河海大学硕士学位论文基于厢格服务的工作流协同模型研究 一条重要的o g s a 原则 所有的网格资源 逻辑的与物理的 都被建模为服务 o g s i 规范定义了网格服务并建立在标准w e b 服务技术之上 o g s i 利用诸如 x m l 与w s d l 这样的w e b 服务机制 为所有网格资源制定标准的接口 行为 与交互 不仅如此 o g s i 还进一步扩展了w e b 服务的w e b 服务层定义 提供 了动态的 有状态的和可管理的w e b 服务的能力 这在对网格资源进行建模时 都是必需的 3 基于o g s a 架构的服务 w e b 服务层及其o g s i 扩展为下一层提供了 基础设施 基于架构的网格服务 全球网格论坛目前正在致力于在诸如程序执行 数据服务和核心服务等领域中定义基于网格架构的服务 随着这些新架构的服务 开始出现 o g s a 将变成更加有用的面向服务的架构 4 网格应用程序 随着时间的推移 一组丰富的基于网格架构的服务不 断被开发出来 使用一个或多个基于网格架构的服务的新网格应用程序亦将出 现 这些应用程序构成了o g s a 架构的第四个主要的层 2 3 开放网格服务基础设施 开放网格服务基础设施 0 p e ng r i ds e r v i c e si n f r a s t r u c t u r e o g s i 是 o g s a 的基础 1 它通过对w e b 服务的扩展 定义了网格服务的创建 命名 生命 周期的管理 监控 分组 通知等机制 还引入了标准的工厂和组注册接口用于 创建和发现网格服务 o g s i 规范定义的网格服务标准接口如表2 1 所示 其中只 有g r i d s e r v i c e s 接口是必需的 其它接口都是可选的 根据接口的功能可以分为 4 组 表2 1o g s i 定义的标准接口 组 别 接口操作服务数据元素 i n t e r f a c e s s e r v i c e d a t a n a m e f i n d s e r v i c e d a m f a c t o r y l o c a t o r 第s e t s e r v i c e d a t a g r i d s e r v l c c r e q u e s t t e r m i n a t i o n t i m e a t e r g r i d s e r v i c e h a n d l e 组 r e q u e s t t e r m i n a t i o n t i m e b e f o r e 鲥d s e r v i c e r e f r e n c e f m d s e r v i c e d a t a e x t e n s i b i l i t y d e s t r o r y s e t s e r v i c e d a t a e x t e n s i b i l i t y t e r m i n a t i o n t i m e 第一 f a c t o r yc r e a t s e r v i c e c r e a t e s e r v i c e e c t e n s i b i l i t y 组h a n d l e r e s o l v e f i n d b y h a n d l e h a n d l e r e s o l v e s c h e m e 第n o t i f i a b l e s e r v i c e d a t a n a m e n o t i f i c a t i o n s o u r c es u b s c r i b e s u b s c m e e x t e n s b i l i t y 组n o t i f i c a t i o n s i n kd e l i v e r n o t i f i c a t i o n 坷海大学硕士学位论文基于月格服务的工作流协同模型研究 s u b s c r i p t i o n e x p r c s s i o n n o t i f i c a t i o n s u b s c r i p t i o n s i n k l o c a t o r s e r v i c 加p m e m b e r s h i p c m a c n t r u l e 第 e n t r y a d d a d d e x t c n s i b i l i t y 四 s e r v i c e o r o u p r e g i s u a t i o n 组 n o v e r e m o v e e x t e n s i b i l 睁 m e m b e r s e r v i c e l o c a t o r s c r v i c c g r o u p e n u y c o n t e n t 第一组只有一个g r i d s e r v i c e 接口 它封装了服务模型的基本行为 用于管 理服务数据和生命周期 是任何一个网格服务都必须实现的接口 第二组包括f a c t o r y 和h a n d l e r e s o l v e 接口 用于网格服务实例创建与句柄 的解析 f a c t o r y 用于创建网格服务实例 并将它注册到实现了h a n d l e r e s o v l e 的服务 返回服务实例的网格服务句柄 g r i ds e r v i c eh a n d l e g s h 和网格服 务引用 g r i ds e r v i c er e f e r e n c e g s r g s h 保证无限期地引用该服务实例 而g s r 可以在该网格服务地生命周期内发生改变 h a n d l e r e s o v l e 负责将g s h 映 射到g s r 第三组是关于通知框架地3 个接口 n o t i f i c a t i o n s o u r c e 接口允许客户订 阅感兴趣的消息 并支持客户订阅根据服务数据值的改变发出的通知消息 n o t i f i c a t i o n s i n k 接口支持异步传递消息 使网格服务实例接收