钱塘应用服务器服务流平台的设计与实现论文.pdf

浙江大学 硕士学位论文 钱塘应用服务器服务流平台的设计与实现 姓名 瞿炜杰 申请学位级别 硕士 专业 计算机软件与理论 指导教师 吴朝晖 李莹 20060515 幽卜l 图卜2 图卜3 豳2 1 幽2 2 图2 3 图3 1 圈3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图36 图3 7 图4 1 图4 2 图4 3 幽4 4 图4 5 图4 6 图4 7 图5 1 图6 1 图6 2 图6 3 图6 4 插图目录 W e b 服务角色关系图 W e b 服务协议栈 9 J 2 E E 基本架构 一 1 0 T 作流系统示意酗 一 1 8 F 2 BE n d p o i n t 实现原理图 2 l J S EE n d p o i n t 实现原理图 2 2 服务流平台体系结构图 2 3 J T a n g F l o w S 角色关系图 2 4 E c li p s eC o E F 技术架构图 一2 7 E c l i p s eD r a w 2 D 框架结构 2 8 E c l i p s e6 E F 的M V C 模式 2 9 注册服务查询界面 3l 服务流程建模模块 3 2 服务流程设计子系统总体架构 3 6 服务查询和选取界面 4 5 服务和应用绑定界面 4 6 服务流程设计界面 4 7 节点一边模型的m o d e l 类关系图 4 8 节点一边模型的E d i t o r P a r t 类关系图 4 9 节点一边模型的C o n t r n a n d 类关系图 4 9 模型转换圈 6 3 服务流程引擎体系结构 6 5 定义数据库关系图 6 6 实例数据库关系图 6 7 流程流转的整体过程图 6 9 表格目录 表4 1 流程支持的应用类型及其地址格式表 3 9 表4 2 活动的J o i n M l o d e 和S p lit M o d e 4 l 表4 3 应用数据映射表 4 2 表4 4 子流数据映射表 4 3 表5 1 传统工作流模型及其形式化验证方法 5 6 表5 2 验证能力和图形表达能力比较 5 6 表6 1 流程活动的映射表 6 7 表6 2 流程的活动表 6 8 表6 3 流程服务的数据映射表 一 6 8 4 摘要 中间件技术和操作系统技术 数据库技术并列为三大系统级软件技术之一 I B M B E A O r a c l e 等国外著名 一商围绕J 2 E E 应用服务器的中问件技术竞争也激烈 地展7 f 但是J 2 E E 技术在解决异质异构系统的交互方面仍然面临巨大挑战 最近 几年 w e b 服务在分布式计算领域脱颖而出 它可以有效地解决J 2 E E 力所不及的 问题 因此 针对应用服务器的W e b H 务支持的技术竞争也随之而来 面对这应用软件平台化的背景和趋势 J T a n g 应用服务项目的目标就是面向 制造业信息化 服务业电子化 电子商务 电子政务等应用领域 全面采用先进 成熟的计算机技术及最新研究成果开发中间件软件平台产品 作为新产品 我们 有创新的优势 钱塘应用服务器服务流平台 J T a n g F l o w S 系统 难是在这样的 目标下设计开发的 J T a n g F l o w S 系统的目标就是让J T a n g 应用服务器支持不断成熟完善的W e b 服务技术 让更多企业在受益于J 2 E E 标准的同时 也能将其业务功能和流程包 装成标准的w e b 服务发布出去 实现与合作伙伴快捷方便的业务集成 让J T a n g 应用服务器成为掌握最新W e b 服务技术的应用服务器产品 让W e b 服务流程技术 成为钱塘应用服务器的核心竞争力之一 本文的主要研究重点就是深入分析当前的W e b 服务技术标准和服务组合技 术 以及这些新技术对未来应用服务器发展的影响 同时研究J T a n g F l o w S 系统 的研发基础J T a n g F l o w 工作流系统和J T a n gW e b 服务基础架构的体系结构 系统 功能 为J T a n g F l o w S 的研发提供设计思想的启发和实现技术的积累 然后 本 文重点设计了J T a n g F l o w S 系统的体系结构 并从功能点 功能模型以及关键技 术角度对J T a n g F l o w S 系统进行详细的设计 在此基础上 对其中的流程设计子 系统和流程引擎子系统进行重点描述 并引入了P e t r i 网理论进行流程的验证和 仿真 实现了J T a n g F l o w S 系统的四大特点 所见即所得的流程设计 形式化的 流程验证仿真 基于语义的服务的注册和查询 与J T a n g 应用服务器的无缝集成 本文工作得到浙江省重大基础软件产品开发专项 2 0 0 4 C 1 1 0 5 3 中间件 软件平台产品的研制及其产业化的资助 关键词 钱塘应用服务器J 2 E EW e b 服务服务流程P e t r i 网 A B S T R A C T M i d d l e w a r et e c h n o l o g y t o g e t h e rw i t ho p e r a t i n gs y s t e ma n dd a t a b a s e a r el i s t e da st h eT o p T h r e eS y s t e mS o f t w a r eT e c h n o l o g i e s M i d d l e w a r ev e n d o rs u c ha sI B M B E Aa n d O r a c l e i n t e n s e l yc o m p e t e sw i t he a c ho t h e rf o r t h ee m e r g i n gJ 2 E EA p p l i c a t i o nS e r v e rt e c h n o l o g y B u t J 2 E Ei sc h a l l e n g e db yt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nh e t e r o g e n e o u ss y s t e m s W e bs e r v i c e h o w e v e r C a D s o l v et h a tp r o b l e me f f e c t i v e l y a n dw a r f a r ef o rW e bS e r v i c eo v e rJ 2 E Ec o m e si n t ob e i n g W i t ht h i st r e n d t h ed e v e l o p m e n to fJ T a n gA p p l i c a t i o nS e r v e rf o c u s e so nf a c i l i t a t i n gt h e i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yo fM a n n f a c t o r i n g E g o m m e r c e E G o v e r n m e n tA f f a i ra n dt h eu s a g eo f a d v a n c e dt e c h n o l o g i e s J T a n gh a st h ea d v a n t a g eo fi n n o v a t i o na n dr e s e a r c ha c c u m u l a t i o n t h e S e r v i c eF l o wp l a t f o r mi nJ T a n gA p p l i c a t i o nS e r v e r J T a n g F I o w S i so n eo f o u ti n n o v a t i o n s T h et a r g e t so fJ T a n g F l o w Si n c l u d et h ew e l ls u p p o r to fw e bs e r v i c ei nJ T a n ga n dm a k i n g c u s t o m e r sb e n e f i tf r o mt h ew e bs e r v i c ee n c a p s u l a t i o no ft h e i rs y s t e mf u n c t i o na n dt h eb u s i n e s s i n t e g r a t i o nw i t ht h e i rp a r t n e r s W i t hJ T a n g F I o w S J T a n gc a nb eo d eo ft h eJ 2 E EA p p l i c a t i o n S e r v e rp r o d u c t sh a v i n gt h eu pt od a t ew e bs e r v i c et e c h n o l o g y a n ds e r v i c ef l o wp l a t f o r mw i l lb e o n eo f t h ek e yc o m p e t i t i v e n e s so f J T a n g T h em a i nw o r ko f t h i sp a p e ri sl i s t e da sb e l o w d e p t ha n a l y s i so f t e c h n i c a ls t a n d a r d so f w e b s e r v i c ea n ds e r v i c e c o m p o s i t i o n a n dt h ei m p a c t so ft h e s e n e wt e c h n o l o g i e so nt h e f u t u r e d e v e l o p m e n to fa p p l i c a t i o ns e r v e r M e a nw h i l e d o i n gr e s e a r c ho nt h ea r c h i t e c t u r ea n df u n c t i o n a l m o d e lo fJ T a n g F l o ww o r k f l o ws y s t e ma n dJ T a n gw e bs e r v i c ei n f r a s t r u c t u r eo nw h i c ha r e J T a n g F l o w Ss y s t e mb a s e d T h e nt h ea r c h i t e c t u r eo f J T a n g F l o w Si si n t r o d u c e dA f t e ri n t r o d u c i n g t h ea r c h i t e c t u r a ld e s i g n d e t a i l e dd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fS e r v i c eF l o wD e s i g n e rs u b s y s t e m a n dS e r v i c eF l o wE n g i n es u b s y s t e mi se x p l a i n e df r o mt h ep e r s p e c t i v e so ff u n c t i o ns p o t f u n c t i o n m o d e la n dk e yt e c h n o l o g i e s E s p e c i a l l y P e t r iN e ti sa d o p t e di nf l o wv a l i d a t i o na n de m u l a t i o n J T a n g F l o w S 7f o u rm a j o rf e a t u r e sa r es u m m a r i z e d u s e r f r i e n d l yf l o wd e s i g n e ri n t e r f a c e f o r m a l v a l i d a t i o no fs e r v i c ef l o w s e m a n t i c b a s e ds e r v i c er e g i s t r a t i o na n dq u e r y a n dd y n a m i cb i n d i n go f s e r v i c e T h i sw o r ki s s u p p o r t e db yZ h e j i a n gP r o v i n c eK e yS o f t w a r eD e v e l o p m e n tF o u n d a t i o n N o 2 0 0 4 C11 0 5 3 K E Y W O R D S J T a n g A p p l i c a t i o nS e r v e r J 2 E EW e bS e r v i c eS e r v i c eF l o wP e 埘N e t 6 第一章绪论 1 1 课题研究的背景和意义 现有的W e b 技术能很好的解决信息发布和共享问题 支持B 2 C 和非自动的B 2 B 电子商务模式 而且J 2 E E C O R B A D o t N e t 等对象和组件技术和标准也逐渐成熟 被业界广泛接受 有I B M B E A O r a c l e 等国外著名厂商支持的J 2 E E 应用服务器技 术呈现百家争鸣的竞争态势 随着中国企业的I T 需求扩大和技术的成熟 钱塘 J T a n g 应用服务器也将进入中间件市场并成为有竞争力的产品 但是J 2 E E 技术在解决异质异构系统的交互方面仍然面临巨大挑战 如使用不 同的计算机语言 不同的应用架构开发的信息系统问的信息共享和交互问题 都 是对各J 2 E E 应用服务器产品提出的难题 现有的中间件署D E A I 解决方案都实施困 难 耗费巨大 且不便于实现动态的应用集成 例如 在B 2 B 电子商务应用中 企业与合作伙伴 供应商 分销及代理商 银行等实现应用集成都不能快速 方 便 廉价的进行 最近几年 W e b J 眼务在分布式计算领域脱颖而出 它可以有效地解决以上J 2 E E 力所不及的问题 W e b J 艮务是一种基于W e b 的分布式计算技术框架 试图用来方便 各种平台的以各种不同语言和技术开发的分布式计算技术能够相互协作和交互 它支持不同机器间的应用通过互联网实现交互 它的接口使用W S D L 格式进行描 述 其它系统按照约定的方式使用S O A P 消息访问w e b J R 务接口 W e b J 6 务既可以独 立使用 也可以与其它W e b J R 务一起使用以执行一个复杂的集合或一个商务交易 因此 w e b 服务日益成为解决电子商务 政务及其它各类应用的松偶合集成的最 佳手段 W e b J 匣务最大优势是提供了跨平台的 用不同语言编写的各种程序之间 交互的一系列标准 它将改变现有的电子商务模式 并促进新的交易方式的出现 对各种企业之间的信息系统进行整合和交流提供了一种现实且方便的解决途径 所以钱塘应用服务器作为企业级软件平台 必须支持不断成熟完善的W e b J 务技术 让更多企业在受益于J 2 E E 标准的同时 也能将其业务功能和流程包装成 标准的w e b J 务发布出去 实现与合作伙伴快捷方便的业务集成 同时 作为一 个新的研究和工程领域 如何有效的组合企业内部和企业间的各类服务 实现服 务之问的无缝集成 形成功能丰富的企业级服务流程以达到企业的商业目标 已 经越来越成为钱塘应用服务需要实现的目标 对服务组合和流程设计的支持也将 成为下一代应用服务器重要技术指标 服务流程技术也将成为钱塘应用服务器的核心竞争力之一 1 2 应用服务器发展趋势概述 S u n 公司提出开发 部署 运行和管理基于J a v a 分布式应用的J 2 E E 标准 J 2 E E1 0 最终规范要求要 符合J 2 E E 规范 必须提供完整的J 2 E EA P I 产品套 件 从2 0 0 0 年起 就在各应用服务器厂商间展开了J 2 E E 符合性测试的竞赛 符 合J 2 E E 是获得竞争优势的必然选择 所以 应用服务器产品的发展紧紧跟随着J 2 E E 规范的脚步 J 2 E E 标准也在 各应用服务器厂商的推动下不断发展 当前应用服务器厂商使用最广泛的是 J 2 E E1 4 版本的规范 J 2 E E1 4 比1 3 版增加了一些新特性 主要就包括对W e b S e r v i c e 的支持 消息传递的完善 部署和管理的增强 J M X 以及使W e b 应用 开发相关的S e r v l e t 2 4 J S P 2 0 技术 钱塘应用服务器的开发是在J 2 E E l 4 发 布之后 需要全面支持J 2 E E l 4 规范 尤其其中的与W e b 服务相关的J A X R P C S A A J J A X R 同时 服务组合技术的引入 也将让钱塘应用服务器走在技术的前 沿 1 2 1W e b 服务技术 W e b 服务是一个软件接口 它描述了一组可以在网络上通过标准化的X M L 消息传递访问的操作 它是自包含的 模块化的应用程序 它可以在网络 通常 为W e b 中被描述 发布 查找以及调用 也能够支持不同机器间的应用通过 互联网实现交互的软件系统 接口使用W S D L 格式进行描述 其它系统按照约定 的方式使用S O A P 消息访问w e b 服务接口 W e b 服务建立在一些成熟的技术基础上 以X M L 技术为基础 通过基于X M L 技术的W e b 服务描述语言W S D L 对提供的服务进行封装 在I n t e r n e t 发布该服务 及提供服务的企业和组织的相关信息 供现有的或潜在的客户以一些标准的方式 访问 W e b 服务架构包括三种角色 如下图所示 服务提供者 包括服务接口提供者 提供访问应用的接口作为W e b 服务 和服务提供者 提供可执行的应用程序作为W e b 服务 一服务注册中心 作为W e b 服务的代理 服务提供者在此发布他们的服务 描述 一服务请求者 是请求使用W e b 服务的应用程序 客户端 最终用户可 以通过一个p o r t a l 或蜂窝电话来访问W e b 服务 图1 1W e b 服务角色关系图 实现一个完整的W e bS e r v i c e 体系需要有一系列的协议规范来支撑 W e b S e r v i c e 体系呈现一种栈的结构 图卜2W e b 服务协议栈 W e b 服务协议栈特点 首先 协议的简单性 无论是如H T T P F T P 等传统T C P I P 网络协议 还 是S O A P W S D L 1 3 D D I W S F L 等基于X M L 的协议都设计地力求简单 其次 层次功能的按需选择 应用可以按照需要选则若干层次的功能 如 W S D L S O A P 而无需所有的特性就可以架构一个符合规范的W e b 服务 一最后 技术的继承性 即没有创造 个完全新的体系 而是基于现有的技 术设计开发的 W e b 服务也因其继承原有的被广泛接受的技术才使自己被 广泛接受 1 2 2J 2 E E 中的W e b 服务 J 2 E E 应用服务器实现了J 2 E E 标准所提供的具有跨平台性 可移植性 对象 特性 内存管理等方面的优势的完整底层框架 包括J 2 E E 规范中定义的各种服 务 包括J S P 和S e r v l e t 容器 E J B 容器 J D B C J N D I 名字目录服务 J T S J T A 事务服务 j M S 消息服务 等 E J B 组件可以高效的运行在应用服务器中 用户可以通过S e r v l e t 或者J S P 调用运行在E J BC o n t a i