分布式工作流环境中数据管理的研究

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3.0 侯斌 2024-11-19 6 4 782.38KB 63 页 15积分

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摘要

工作流管理系统的概念起源于是办公自动化领域，它根据一些定义好的规则，

把任务或信息在参与者之间传递。这一概念是支持业务过程高效运行的思想、理

论、方法、技能和系统的总称，是企业业务过程重组以及业务过程的自动化的关

键技术。在当前复杂、异构、分布的企业环境中，分布式的工作流管理系统逐渐

成为研究热点。然而，人们更多的是关注分布式工作流系统的过程建模、任务的

调度算法等方面，对于工作流中数据管理的研究比较少，本文把工作流系统中的

数据管理作为一个主要研究内容，重点研究分布式工作流环境中数据管理的三个

方面：异构数据的交互、数据一致性保护、资源数据的自适应分配。

本文首先介绍了课题的研究背景和国内外研究现状，其次，指出本文研究内

容所涉及到的一些关键技术。最后，分别对工作流系统数据管理的三个方面进行

重点研究。具体研究内容如下

1.分布式环境中工作流异构数据的交互和集成方面：首先介绍分布式工作流

环境的各种异构数据并把数据进行分类，然后把中间件的思想和 XML 技术运用到

工作流环境当中来。本文的主要贡献是构建了基于中间件的工作流系统异构数据

的交互体系结构，并使用 XSD 定义了控制数据和相关数据的全局模式。从而在分

布式工作流系统中实现异构数据的透明访问。

2. 工作流数据的一致性保护方面：首先分析了破坏工作流系统中数据一致性

的两个重要原因：异常和并发。然后针对异常造成的数据一致性问题提出了基于

事件的多版本控制思想来恢复数据；针对由并发引起的一致性问题，本文提出了

基于语义隔离域的工作流长事务混合并发控制算法来保护数据的一致性，并通过

对长事务进行乐观并发控制，提高了系统的并发度。

3. 资源数据的自适应分配方面：工作流执行过程中，各种资源数据会动态变

化，事先定义好资源分配规则的方式不能很好的应对这种变化，本文采用自适应

思想，提出了一个自适应资源分配框架，这个框架使用自适应贪婪算法作为优化

器的核心组件，把自适应技术和工作流引擎结合起来，使得分布式工作流管理系

统能够针对资源的变动和任务执行的反馈数据，动态的调整资源分配策略。

关键词: 分布式工作流数据管理异构数据一致性保护长事务

WRPOA A-Greedy

ABSTRACT

The concept of workflow management system originates from the field of office

automation. The workflow passes the task or information between the participants

according to some defined rules. The workflow refers to the combination of the ideas,

theories, methods, skills and systems that support business processes to run efficiently,

and also is the key technology of the enterprise business process reengineering and

business process automation. In the current complex, heterogeneous, distributed

enterprise environments, distributed workflow management system is becoming a hot

direction of research. However, people are more concerned about the process modeling

of workflow and scheduling of task etc。The data stream research of the workflow is

fragmented. This paper considers data management in the workflow system to be a main

research subject, focusing on three areas of data management in distributed workflow

environment: heterogeneous data interaction, data consistency protection, adaptive

allocation of resource data.

Firstly, the paper introduces the research background and current status of the

research. Secondly, a number of key technologies about our research are introduced.

Finally, we focus on three aspects of the workflow management's data management. The

specific research content is as follows:

1. The interaction and integration of heterogeneous data in distributed workflow

environment: Firstly, we introduce various heterogeneous data in distributed workflow

environment and classify the data according to the characteristics. Then the middleware

ideas and the XML technology were introduced in workflow environment. The main

contribution of this paper is to construct middleware-based interaction architecture and

define the overall pattern of the control data and associated data using xml schema.

2. Consistency protection of the workflow data: Firstly, this paper analyzes two

important reasons which destroy the data consistency in workflow system: exception

and concurrency. Then, for exceptions we propose the event-based multi-version control

algorithm to recover the data; and this paper also presents transactional workflow mixed

concurrency control based on semantic isolation sphere to solve the data problems

arising from concurrency.

3. The adaptive distribution of resource data: Various resource data dynamically

change while workflow is running. Pre-defined allocation rules of resources can not

respond to those changes. This paper proposes an adaptive resource allocation

framework that uses adaptive query technology. The framework integrates adaptive

technology with workflow engine and uses the adaptive greedy algorithm as the core

component of the optimizer. In this way, the distributed workflow management system

can adjust dynamically according to the resources changes and feedback of activity run.

Keywords: Distributed workflow, data management, heterogeneous

data, protection of consistency, long transaction

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论.....................................................................................................................1

§1.1 研究背景 ...........................................................................................................1

§1.2 国内外发展和研究现状 ...................................................................................2

§1.3 工作流技术未来的主要研究方向 ...................................................................2

§1.4 本文的研究思路 ...............................................................................................3

§1.4.1 分布式工作流环境中数据管理............................................................... 3

§1.4.2 工作流中资源数据的自适应分配........................................................... 4

§1.4 论文结构 ...........................................................................................................4

第二章 WorkFlow 相关概念及关键技术分析 .............................................................. 6

§2.1 WFMC 参考模型 ..............................................................................................6

§2.2 数据流模式和控制流模式 ..................................................................................9

§2.2.1 工作流中的控制流模式........................................................................... 9

§2.2.2 工作流中的数据流分类和模式............................................................. 10

§2.3 关键技术 .........................................................................................................12

§2.3.1 分布式工作流......................................................................................... 12

§2.3.2 XML ........................................................................................................ 14

§2.3.3 高级事务模型（长事务处理技术）....................................................... 15

§2.3.4 适应性工作流......................................................................................... 15

§2.5 本章小结 .........................................................................................................16

第三章分布式工作流环境中异构数据转换和交互...................................................17

§3.1 分布式工作流环境中的异构数据 .................................................................17

§3.1.1 异构数据库和异构数据的概念............................................................. 17

§3.1.2 分布式工作流环境中异构数据的分类................................................. 18

§3.2 中间件技术和 xml 在异构数据交互中的应用 .............................................20

§3.3 基于中间件和 xml 的分布式工作流数据交互模型 .....................................21

§3.3.1 思想来源................................................................................................. 21

§3.3.2 基本思路................................................................................................. 21

§3.3.3 工作流控制数据的集成模型................................................................. 22

§3.3.4 工作流模型间以及相关数据的交互模型............................................. 24

§3.5 本章小结 .........................................................................................................26

第四章分布式环境中工作流数据的一致性保护.......................................................28

§4.1 破坏工作流数据一致性的原因分析 .............................................................28

§4.1.1 工作流中的异常..................................................................................... 28

§4.1.2 工作流中的并发..................................................................................... 29

§4.2 恢复和补偿---异常引起的不一致性保护 .....................................................30

§4.2.1 常见异常处理模式................................................................................. 30

§4.2.2 基于事件的多版本控制......................................................................... 31

§4.3 并发控制 ............................................................................................................33

§4.3.1 思想来源................................................................................................. 33

§4.3.2 事务模型................................................................................................. 34

§4.3.3 语义隔离域............................................................................................. 35

§4.3.4 长子事务................................................................................................. 36

§4.3.4 算法描述................................................................................................. 37

§4.3.4 性能分析................................................................................................. 38

§4.4 本章小结 .........................................................................................................38

第五章采用自适应技术管理工作流资源数据...........................................................40

§5.1 工作流动态变化的特征及分类 .....................................................................40

§5.2 自适应技术 .....................................................................................................41

§5.3 自适应与工作流环境资源数据的变更 .........................................................41

§5.4 资源模型 .........................................................................................................42

§5.4.1 资源分类................................................................................................. 42

§5.4.2 资源分配................................................................................................. 42

§5.4.3 资源变动................................................................................................. 43

§5.5 工作流资源数据自适应模型（WRPOA）.................................................. 43

§5.5.1 WRPOA 模型 ..........................................................................................44

§5.5.2 WRPOA 模型处理流程 ..........................................................................44

§5.5.3 WRPOA 模型分析 ..................................................................................45

§5.6 A-Greedy 查询优化算法 ................................................................................ 46

§5.6.1 自适应循环框架..................................................................................... 46

§5.6.2 A-Greedy 的主要思想............................................................................ 47

§5.6.3 A-Greedy 的优化过程............................................................................ 48

§5.6.3 A-Greedy 算法的性能评估.................................................................... 48

§5.7 本章小结 .........................................................................................................49

第六章总结与展望 ................................................................................................... 51

§6.1 总结 .................................................................................................................51

§6.1 工作展望 .........................................................................................................52

参考文献.........................................................................................................................53

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果.............................................58

致谢...........................................................................................................................59

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摘要工作流管理系统的概念起源于是办公自动化领域，它根据一些定义好的规则，把任务或信息在参与者之间传递。这一概念是支持业务过程高效运行的思想、理论、方法、技能和系统的总称，是企业业务过程重组以及业务过程的自动化的关键技术。在当前复杂、异构、分布的企业环境中，分布式的工作流管理系统逐渐成为研究热点。然而，人们更多的是关注分布式工作流系统的过程建模、任务的调度算法等方面，对于工作流中数据管理的研究比较少，本文把工作流系统中的数据管理作为一个主要研究内容，重点研究分布式工作流环境中数据管理的三个方面：异构数据的交互、数据一致性保护、资源数据的自适应分配。本文首先介绍了课题的研究背景和国内外研究现状，其...

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