一種SOA的工作流管理系統(tǒng)的框架設(shè)計

王 暢

(江蘇教育學(xué)院 運(yùn)河分院， 江蘇 邳州 221300)

引言

傳統(tǒng)的工作流技術(shù)已經(jīng)無法滿足在信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下對跨企業(yè)、跨地域合作的需求。這就對工作流技術(shù)提出了新的任務(wù)命題，旨在順應(yīng)當(dāng)前企業(yè)業(yè)務(wù)正日趨廣闊的環(huán)境潮流走向。SOA(Service Oriented Architecture)體系架構(gòu)的提出能夠針對這一狀況，采用模塊化的思路和方式來響應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行中所面臨的新的業(yè)務(wù)需求[1]，達(dá)到提升系統(tǒng)可重用性和靈活性的目的。

基于以上原因，研究、設(shè)計了一種基于SOA的工作流管理系統(tǒng)的五層框架，在業(yè)務(wù)邏輯層加入Web服務(wù)接口，將每個業(yè)務(wù)活動封裝為對應(yīng)的Web服務(wù)，實現(xiàn)在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的協(xié)同交互，滿足協(xié)調(diào)組裝式應(yīng)用需求，有效地拓展了工作流的功能，提高了工作效率。

1 SOA的工作流管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)集成與互操作

1.1 業(yè)務(wù)集成

在辦公自動化水平和程度日趨走高的今天，企業(yè)之間業(yè)務(wù)、信息往來的數(shù)據(jù)已經(jīng)延伸到更為復(fù)雜的文檔領(lǐng)域。在分布異構(gòu)的環(huán)境下，由于企業(yè)間異構(gòu)的系統(tǒng)對各自文檔的描述是基于不同的操作系統(tǒng)、編程語言和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這些因素會導(dǎo)致企業(yè)間的業(yè)務(wù)集成受到大大的限制，只能在對等體系結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下建立聯(lián)系。在SOA架構(gòu)下業(yè)務(wù)的集成可以通過如下方面設(shè)定內(nèi)容研發(fā)：

(1)業(yè)務(wù)流程建模。為了達(dá)到企業(yè)合作伙伴間的工作流互訪，在企業(yè)內(nèi)部建立模型的時候，對外公開其用于交互的接口，實現(xiàn)不同工作流模型的連接。

(2)信息的描述。WSDL是一種使用 XML 編寫的可以用來描述某個 Web Service的文檔，其中包括輸入?yún)?shù)、返回參數(shù)、方法操作等接口定義。正是由于XML是一種支持跨平臺的可擴(kuò)展標(biāo)記語言，再借助SOAP協(xié)議，將尤其適合在Internet環(huán)境下實現(xiàn)業(yè)務(wù)集成。

(3)接口的集成。BPEL也是一種基于XML的執(zhí)行語言，不僅擁有自己的定義接口，并且還定義了借助其他服務(wù)的接口來創(chuàng)建自己的接口，換句話說，BPEL是對WSDL功能的擴(kuò)展，可將現(xiàn)有的服務(wù)重新整合起來，集成了更多的接口，成為一個新的服務(wù)[2]，進(jìn)而實現(xiàn)更為復(fù)雜的流程。

1.2 業(yè)務(wù)互操作

企業(yè)間的業(yè)務(wù)集成在SOA架構(gòu)下表現(xiàn)為服務(wù)之間的互操作，這種互操作要求企業(yè)各自的工作流管理系統(tǒng)能夠根據(jù)業(yè)務(wù)流程的復(fù)雜度對服務(wù)做出響應(yīng)。服務(wù)的調(diào)用采用“請求-響應(yīng)”模式。當(dāng)然，在此模式下有的請求要求服務(wù)快速響應(yīng)，有的則不然，甚至這種請求是單向的而不需要返回任何結(jié)果。

服務(wù)的調(diào)用一般分為同步調(diào)用和異步調(diào)用。當(dāng)服務(wù)請求者向服務(wù)提供者發(fā)出例如用戶身份或密碼驗證請求的時候，就要求后者能夠盡快應(yīng)對響應(yīng)，在給出返回結(jié)果之前，服務(wù)請求者將一直處于等待狀態(tài)，這就屬于同步調(diào)用的方式；當(dāng)服務(wù)請求者向服務(wù)提供者發(fā)出例如文件審批請求的時候，此時往往會由于企業(yè)內(nèi)部層級關(guān)系的不同，而不能快速做出響應(yīng)，有時甚至需要多達(dá)數(shù)天的時間，而服務(wù)請求者在獲取響應(yīng)之前，仍然可以一方面擔(dān)負(fù)客戶的角色，去請求其他服務(wù)，另一方面擔(dān)當(dāng)服務(wù)器的角色，為服務(wù)請求者提供服務(wù)，并不會一直處于等待狀態(tài)，即邊等待、邊工作，這就屬于異步調(diào)用的方式。

2 SOA的工作流管理系統(tǒng)的架構(gòu)

2.1 總體框架

在SOA的體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，研發(fā)建立了基于SOA的工作流管理系統(tǒng)的總體框架，如圖1所示。其中，即較為詳細(xì)地呈現(xiàn)了不同層次內(nèi)部的構(gòu)件組成以及層與層之間的通信方式。

圖1 基于SOA的工作流管理系統(tǒng)的總體框架

Fig.1TheoverallframeworkofworkflowmanagementsystembasedonSOA

由圖1可知，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和客戶層組成。這里針對每一層次的組成構(gòu)件、功能和工作方式做出如下闡釋解析。

(1)基礎(chǔ)設(shè)施層。是系統(tǒng)能夠得以運(yùn)行的軟硬件基礎(chǔ)。

(2)數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層主要包括數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)的加工處理、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)區(qū)、數(shù)據(jù)倉庫等部分，主要立足于對數(shù)據(jù)的操作管理。數(shù)據(jù)由業(yè)務(wù)系統(tǒng)向數(shù)據(jù)倉庫流動，采用如本次研究中的MySQL作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，集中對系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、維護(hù)和管理。

(3)服務(wù)層。服務(wù)層由公共服務(wù)和業(yè)務(wù)服務(wù)組成，各種服務(wù)之間的互操作均是基于ESB標(biāo)準(zhǔn)。為實現(xiàn)業(yè)務(wù)信息的集成，提出了如圖2所示的集成方案[3]。

圖2 基于SOA的跨平臺集成方案圖

Fig.2Aschemeofcross-platformintegrationbasedonSOA

(4)業(yè)務(wù)邏輯層。用戶通過WSDL或者通過UDDI(Universal Description Discovery and Integration)服務(wù)注冊中心獲取了Web服務(wù)描述之后，依靠SOAP協(xié)議和BPEL，打破業(yè)務(wù)交互之間的屏障實現(xiàn)分布異構(gòu)的環(huán)境下的數(shù)據(jù)集成和服務(wù)重組，將多個服務(wù)組合起來打造新的服務(wù)，擴(kuò)展接口的種類，形成更加復(fù)雜的業(yè)務(wù)。服務(wù)請求者和服務(wù)提供者之間的通信便可以通過SOAP協(xié)議和XML來調(diào)配建立，實現(xiàn)請求和響應(yīng)。

作為工作流管理系統(tǒng)五層框架的核心層級，業(yè)務(wù)邏輯層內(nèi)部的工作過程如圖3所示。

圖3 業(yè)務(wù)邏輯層的工作過程Fig. 3 The work process of business logic layer

由圖3可以發(fā)現(xiàn)，在此工作流管理系統(tǒng)框架的業(yè)務(wù)邏輯層中增加了Web服務(wù)接口、UDDI注冊中心[4]等，具備面向?qū)ο蟮奶匦浴Ｔ谠搶訉eb服務(wù)接口增設(shè)在工作流執(zhí)行服務(wù)組件中，可以將工作流引擎封裝為Web Service，然后和其它工作流執(zhí)行服務(wù)中的工作流引擎進(jìn)行交互[5]，保證多個工作流引擎協(xié)同執(zhí)行工作流實例。此外，在服務(wù)提供者組件中，也加入了Web服務(wù)接口，實例運(yùn)行過程中需要調(diào)用的應(yīng)用程序(包含異構(gòu)應(yīng)用程序)都封裝成Web Service[6]，以供服務(wù)請求者直接調(diào)用；通過UDDI注冊中心可以設(shè)定Web服務(wù)的發(fā)布和實現(xiàn)。對于Web服務(wù)調(diào)用者而言，一種方法是通過Web服務(wù)描述語言(WSDL)獲取Web服務(wù)信息，例如函數(shù)接口、參數(shù)、返回值等；另一種方法就是通過UDDI注冊中心，從中獲取已注冊的相關(guān)Web服務(wù)信息[7]。研究至此，才能夠構(gòu)造SOAP報文來調(diào)用該Web服務(wù)的某個函數(shù)接口。

(5)客戶層。客戶層是使用者與系統(tǒng)實施交互的外在表現(xiàn)形式，用戶一般借助瀏覽器訪問各類服務(wù)，例如用戶可以對自己需要獲取的數(shù)據(jù)發(fā)出訪問請求，等待服務(wù)提供者的響應(yīng)，當(dāng)然也可以通過UDDI進(jìn)行查找、調(diào)用，一旦發(fā)現(xiàn)可以滿足自身需求的服務(wù)時就可直接生成請求調(diào)用。

2.2 工作流引擎的框架設(shè)計

2.2.1 設(shè)計思想

在工作流管理系統(tǒng)五層框架的業(yè)務(wù)邏輯層，工作流引擎是SOA的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和系統(tǒng)核心[8]，重點對流程定義進(jìn)行解釋并對流程的運(yùn)轉(zhuǎn)加以控制。流程實例滿足一定條件后即會啟動，引擎調(diào)用相應(yīng)的Web服務(wù)，在關(guān)聯(lián)活動間傳遞數(shù)據(jù)信息和控制信息，并在活動執(zhí)行的過程中控制工作流導(dǎo)向，從而推動整個業(yè)務(wù)流程的全面展開與運(yùn)行。

2.2.2 框架設(shè)計

SOA架構(gòu)下的參與交互的各工作流引擎被封裝為Web Service，具體的細(xì)節(jié)在其內(nèi)部實現(xiàn)，依靠對外提供的統(tǒng)一接口完成互操作，這種互操作可以是工作流引擎之間的互操作，也可以是工作流引擎與用戶之間的互操作，但不論是何種互操作，都基于SOAP的標(biāo)準(zhǔn)。

以WfMC(工作流管理聯(lián)盟)工作流參考模型為標(biāo)準(zhǔn)，在傳統(tǒng)工作流引擎內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，設(shè)計研發(fā)了一種基于SOA的工作流引擎模型，其中主要包括解析器、執(zhí)行器、異常處理器、動態(tài)服務(wù)代理器、客戶端接口等部件。本文研究得到的工作流引擎的模型框架如圖4所示。

接下來，針對構(gòu)成基于SOA的工作流引擎模型框架的重點功能模塊可做如下設(shè)計論述。

(1)解析器。解析器的功能類似于Java語言中的編譯器和解釋器，在Java語言中，由編譯器將程序源代碼編譯為中間代碼，再由解釋器將中間代碼解釋為計算機(jī)可以直接識別的機(jī)器碼。而在此框架中，解析器的主要功能是讀取描述工作流流程的文本，并將其解析成能夠被工作流引擎直接執(zhí)行的模板對象。

圖4 工作流引擎框架Fig. 4 Architecture of a workflow engine

此外，解析器的輸入對象除了工作流流程文件以外，還包括目標(biāo)數(shù)據(jù)庫。此目標(biāo)數(shù)據(jù)庫用來說明被工作流引擎解析而成的模板對象所應(yīng)流向的流程定義庫，從而滿足工作流的需求。

(2)執(zhí)行器。執(zhí)行器是此工作流引擎的核心部件，主要用于對業(yè)務(wù)邏輯運(yùn)轉(zhuǎn)解析，通過與外部資源的交互，執(zhí)行具體的業(yè)務(wù)實例。可以發(fā)現(xiàn)，執(zhí)行器的運(yùn)轉(zhuǎn)依賴于解析器解析生成的流程文件，同時還需要建立與外部資源的聯(lián)系[9]。在業(yè)務(wù)活動執(zhí)行過程中，通過日志管理的方法監(jiān)控和記錄過程中各步驟。當(dāng)某一項業(yè)務(wù)活動執(zhí)行完畢以后，再根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則選擇合適的路由。

(3)動態(tài)服務(wù)代理器。動態(tài)服務(wù)代理器的主要作用是查找服務(wù)和調(diào)用服務(wù)。在具體的業(yè)務(wù)執(zhí)行過程中，需要查找相應(yīng)的Web服務(wù)，然后在查找成功的基礎(chǔ)上，由工作流引擎對其進(jìn)行解析、調(diào)用。

在SOA的體系結(jié)構(gòu)下，工作流引擎對服務(wù)的綁定和調(diào)用分為靜態(tài)和動態(tài)兩種方式。在靜態(tài)綁定的方式下，工作流引擎直接對所需服務(wù)賦以解析和執(zhí)行；在動態(tài)綁定的方式下，由動態(tài)服務(wù)代理器根據(jù)Web服務(wù)描述信息，形成相應(yīng)的SOAP請求信息。

當(dāng)出現(xiàn)工作流引擎執(zhí)行的Web服務(wù)結(jié)果不滿意或服務(wù)不可用的情況時，動態(tài)服務(wù)代理器將根據(jù)服務(wù)描述信息再次搜尋所需服務(wù)。在動態(tài)服務(wù)代理器的設(shè)計過程中，結(jié)合自身的功能特點，服務(wù)匹配器的運(yùn)轉(zhuǎn)需要監(jiān)聽執(zhí)行器，服務(wù)優(yōu)選器的啟動則觸發(fā)需要服務(wù)匹配器，代理執(zhí)行引擎又要求先接收到服務(wù)優(yōu)選器傳來的服務(wù)列表。服務(wù)匹配器可用來接收Web服務(wù)描述信息并向UDDI發(fā)出SOAP請求，同

時還可用來接收UDDI反饋的服務(wù)列表；服務(wù)優(yōu)選器提供一定的選擇機(jī)制對服務(wù)列表的服務(wù)進(jìn)行篩選與排序，并覆蓋此前的服務(wù)列表；代理執(zhí)行引擎對Web服務(wù)做出含義解析，并向執(zhí)行器反饋得到的結(jié)果，進(jìn)而確定后續(xù)流程的路徑。

(4)異常處理器。異常處理器的存在主要是對業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行過程中出現(xiàn)的系統(tǒng)異常、任務(wù)異常進(jìn)行容錯處理或補(bǔ)償和恢復(fù)操作，以保證業(yè)務(wù)流程能夠順利、正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。

(5)客戶端接口。借助客戶端接口可以與工作流引擎建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換，借助監(jiān)控管理工具對工作流管理系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并監(jiān)控業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行，根據(jù)流程運(yùn)轉(zhuǎn)的情況或運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題發(fā)出掛起、停止、恢復(fù)等命令。

3 結(jié)束語

本文對基于SOA的工作流管理系統(tǒng)的框架作了研究和設(shè)計，將業(yè)務(wù)流程封裝為Web服務(wù)，使工作流可以靈活地進(jìn)行業(yè)務(wù)重組和編排，信息、數(shù)據(jù)等資源實現(xiàn)共享變得更加簡單，有效地解決了企業(yè)“信息孤島”的問題，對跨企業(yè)、跨地域的業(yè)務(wù)流程管理、業(yè)務(wù)架構(gòu)提供了強(qiáng)大的支持[10]。

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