基于業務流程編排的自動化運維實現研究

郭敬東， 劉文亮， 李霆， 羅富財

(國網福建省電力有限公司, 福建, 福州 350003)

0 引言

在互聯網經濟全球化浪潮中，企業間的競爭越來越激烈，如何提升企業市場競爭力成為熱門問題。業務流程運營是企業工作的核心之一，業務流程是指有不同人為達到某些特定價值目標而共同完成的一系列有嚴格的先后順序、方式、內容、責任等嚴格界定的活動[1]。業務流程編排通過完成不同活動在不同崗位角色之間的良好運轉[2]。近些年在以往業務流程編排的基礎上，推出了微服務與業務流程編排聯合技術，該技術可將大的應用服務分解為多個更小顆粒度的服務，分別進行獨立開發、測試和部署[3]。

本研究在工作流技術的基礎上，采用精細化流程模型聯合Choreography編排模型建立了大型電商平臺業務流程編排自動化系統，通過與傳統業務流程編排模型的運行速度、業務編排準確性以及業務編排有效率進行比較，評價該系統的運營效果。

1 方法

1.1 精細化流程模型與Choreography編排模型

精細化流程模型是一種描述、設計、驗證與管理系統中的服務的理論模型。精細化流程模型包含3個子模塊，分別是實體特征模塊、能力特征模塊以及精細化流程模塊。在該模型中，在處理數據的實體特征模塊、處理功能與接口的能力特征模塊的基礎上，增加了精細化流程模塊，該模塊融入了分層管理服務，可用于多實體應用場景，實現業務流程的建模與解耦，便于操作人員進行溝通，增強系統的復用能力。在精細化流程模型的基礎之上，根據不同的業務流程模式，建立業務流程中各組件關系的組織架構，其中包括組件嵌套關系、組件時序關系以及控件交互關系。

Choreography編排模型是一種適用于分布式場景的編排模型，可以用來協調參與者的活動。該模型的關鍵結構包括：編排對象、組織關系、協作方式、系統狀態記錄4方面[4]。相較于業內的其他微服務編排工具而言，Choreography編排模型利用Netflix Cinductor編排工具，進行參與者間級別和聯系的判斷，具有更強的表達能力，更適用于分布式編排場景，并且通過有效應用Artifact實體來對參與者實例中的相關信息進行描述，使用特定的圖例來描述參與者間的關聯及編排關系。

1.2 工作流技術

本研究使用到的工作流技術是應用計算機語言實現相應業務信息傳遞功能的一項技術。該技術首先將工作任務進行分解，并且按照一定程序進行分配和規劃，實現任務的合理分配和高效完成。工作流管理系統(WFMS)是工作流技術的對應操作系統。該系統可以對工作流進行定義和管理，通過預先設定好的程序，之后按程序執行工作流，大大縮短了運行時間[5]。

1.3 業務流程編排自動化系統設計

本研究通過工作流管理技術(其模式圖見圖1)對數據預處理模塊的信息進行處理，之后針對不同的業務流程進行程序編輯，然后在模型調用模塊采用精細化流程模型和Choreography編排模型對業務流程編排過程進行建模，其中業務流程建模環節使用精細化流程模型，分布式場景的流程編排過程交由Choreography編排模型處理[6]。精細化流程模型的結構示意圖見圖2。Choreography編排模型結構見圖3。

圖1 工作流系統結構模式圖

圖2 精細化流程模型示意圖

圖3 Choreography編排模型示意圖

在工作流技術的基礎上，系統應用結構采用Model-View-Controller (MVC)開發模式、Struts框架、Web應用服務器等。本研究整體開發是在Struts框架以及Web架構下進行，具體過程包括：① Web頁面上輸入信息，完成HTML頁面轉換；② 所有的數據被控制器截獲；③ 控制器對表單數據進行統一處理，然后進行業務邏輯處理；④ 業務邏輯處理完成之后轉發到指定頁面。

基于工作流技術的企業工作流程編排自動化系統的主要組織結構包括：應用展示層、業務層、數據層、流程編排層。其中，使用Web門戶、MVC模式的應用展示層可為使用者提供了資料查詢、系統管理、操作等界面；業務層匯總各系統提供的數據并進行處理、存檔[7]；數據層負責對業務相關流程配置數據、工程開工、驗收信息等數據進行持久化，并以文件形式保存在本地；流程編排層實現對業務流程的最優化編排；數據利用Oracle的JOB功能每天定時業務數據的平臺導入。在平臺服務器中，確定A1-A2-A3-A4-A5節業務服務節點，并進行業務流程最優化設計，實現業務流程編排的自動化。

本研究的業務流程編排自動化系統在實現驗收流程電子化的同時，為運營者提供了個性化的流程配置手段，搭載詳盡的統計功能。通過搭建統一的信息管理平臺完成各個信息子網間實現與驗收流程有關的各個部門的業務信息共享，并對所有業務進行統一的調配處理。業務流程編排自動化系統在對平臺各業務模塊設計的基礎上，引入工作流技術，并對系統架構、業務數據庫資料、系統備份及容錯程序等方面進行改進，促進了企業工作流程自動化的實現。其結構模式圖見圖4。

圖4 業務流程編排自動化系統整體結構圖

1.4 開發運用環境

本研究使用J2SDK 1.5、MyEclipse 3.6、Java 1.8語言版本、MySQL 5.5數據庫作為開發環境，并使用到了Bootstrap、Spring Cloud、Nexflix Conductor等開源框架。

1.5 業務流程編排自動化效果評估

將上述設計的業務流程編排自動化系統進行試運營，輸入信息為XX電商平臺的業務流程信息，采用jmeter自動化測試工具對系統進行性能測試。通過1臺CPU的虛擬機(4核)對該系統啟動多線程并發訪問，在并發訪問過程中逐步提高循環次數，循環次數分別為1 000次、2 000次和10 000次。通過檢測自動化業務流程編排系統的響應時間、出錯率以及業務流程編排有效率等指標來衡量該系統的實用效果，測試結果與傳統業務流程編排情況進行對比分析。

2 結果

2.1 業務流程編排自動化服務節點路徑分布情況

本系統在電商平臺的分布式運營環境中的微服務選擇運營系統服務節點分布情況如圖5所示。由圖5可知，該系統的業務流程編排自動化系統的服務節點路徑多樣化，可進行多途徑的業務流程編排。

圖5 業務流程編排自動化服務節點路徑分布圖

2.2 業務流程編排自動化運營測試性能分析

在本研究設計的業務流程編排自動化系統搭建完成之后，使用電商平臺的業務數據進行試運營的結果顯示，本系統搭建的精細化流程模型中的新實體建模速度相對于傳統業務流程編排模型要明顯變慢，其差異具有統計學意義(P<0.05);在相似業務建模上，精細化流程編排模型的建模速度明顯加快，僅需要345 s即可完成，與傳統業務流程編排模型相比差異顯著，具有統計學意義(P<0.05);同樣，在業務服務的選擇及調度上，精細化流程編排模型相較于傳統業務流程編排模型的運行速度也有了較大提升，差異顯著，具有統計學意義(P<0.05)，具體情況見圖6。

注：A表示新實體建模速度；B表示相似業務建模速度；C表示服務選擇與調用速度；*表示與傳統業務流程編排模型相比差異顯著，具有統計學意義(P<0.05)。

同樣在業務流程編排出錯率方面，本系統搭建的精細化流程模型中的業務流程編排出錯率隨著測試次數的增加而增加，相對于傳統業務流程編排模型而言，精細化流程模型中的業務流程編排出錯率明顯降低，其差異顯著，具有統計學意義(P<0.05)，具體情況見圖7。

注：A表示測試1 000次；B表示測試2 000次；C表示測試10 000次; *表示與傳統業務流程編排模型相比差異顯著，具有統計學意義(P<0.05。

圖8為2種業務流程編排系統的編排有效率對比圖。由圖8可知，本系統搭建的精細化流程模型中的業務流程編排有效率隨著測試次數的增加而增加，但差異不顯著，不具有統計學意義(P>0.05),相對于傳統業務流程編排模型而言，精細化流程模型中的業務流程編排有效率明顯提升，其差異顯著，具有統計學意義(P<0.05)。

注：A表示測試1 000次；B表示測試2 000次；C表示測試10 000次; *表示與傳統業務流程編排模型相比差異顯著，具有統計學意義(P<0.05。

3 討論

當前，企業運營自動化研究正在蓬勃發展，適應應用需求變化、業務流程變化以及業務規則變化是企業業務流程編排自動化面臨的問題。以往的業務流程模型適用于業務量相對較小、場所固定且流程簡單的服務，其流程編排模型趨于中心化，不適用于如今復雜應用場景的海量實體數據以及快速迭代服務流程。精細化流程模型在傳統業務流程模型基礎上對系統進行了結構化與智能化，增加了模型復用能力；在實體特征模塊可實現不同服務間的信息互享，能力特征模塊提升功能與接口的迅速查找與連接。本研究在傳統編排系統的基礎上，采用精細化流程模型聯合Choreography編排模型搭建了業務流程自動化編排系統，通過對XX大型電商平臺的業務信息進行業務流程編排測試，利用業務流程編排的運行速度、出錯率以及編排有效率指標結果與傳統業務流程編排情況來評價該系統的運行效果。結果顯示，與傳統業務流程編排系統相比，該系統在運行過程中建模速度以及各階段運行時間明顯縮短，運行速度明顯提升，差異顯著，具有統計學意義(P<0.05)；業務流程編排的出錯率明顯降低，其差異具有統計學意義P<0.05)；與此同時，該系統的業務流程編排有效率在測試10 000次時達到98.6%，相較于傳統業務流程編排系統明顯提升，其差異具有統計學意義(P<0.05)。綜上所述，本研究設計的業務流程編排自動化系統在運營測試中表現出良好的性能，能夠有效縮短業務流程編排時間，提升業務流程編排速度，實現企業業務流程安排效率明顯提升。但是本研究還存在一些不足之處，本研究中設計的流程編排自動化系統所接收的業務信息相對匱乏，導致未能了解每項業務指標的具體情況，同時缺少外系統連接的接口，存在一定程度的重復輸入情況，故在后續的實驗中將盡量擴大業務信息的采集量，進一步外鏈接口數量，實現全業務線的業務流程編排自動化，進一步提升業務處理效率，實現資源利用最大化。

4 總結

本研究基于工作流技術，利用精細化流程模型聯合Choreography編排模型搭建的業務流程編排自動化系統，通過性能測試顯示在業務流程編排運行速度、出錯率以及流程編排有效率方面皆表現良好，具有巨大的市場運用潛力，未來有望通過提升業務信息數據庫容量、擴展外鏈接口數量，從而實現多領域的業務流程編排自動化，提升企業運營效率。