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1、计算机研究与发展ISSN 100021239CN 1121777TP Journal of Computer Research and Development43(8) : 13451353 , 2006收稿日期:2005-12-26 ;修回日期:2006-03-08基金项目:国家自然科学基金项目(60503016 ,60496321) ;东北电力大学博士科研启动基金项目(BSJXM2200502)一种基于实例状态的工作流系统监控方法于万钧1 ,2刘大有2刘 全3杨 博21(东北电力大学信息工程学院 吉林 132012) 2(吉林大学计算机科学与技术学院 长春 130021) 3(苏州大学计算
2、机科学与技术学院 苏州 215006) (wanjuny yeah1net)An Approach to Monitoring and Controlling Workflow Systems Based on the In2 stance StateYu Wanjun1 ,2, Liu Dayou2, Liu Quan3, and Yang Bo21( College of Information Engineering , Northeast Electrical Power University , Jilin132012)2( College of Computer Science a
3、nd Technology , Jilin University , Changchun130012)3( College of Computer Science and Technology , Suzhou University , Suzhou215006)Abstract The monitoring and controlling of workflow process is an efficient method for dealing with theexception of workflow in run time and guaranteeing the enaction o
4、f workflow instances in the way of cor2rectness and effectiveness1The monitoring and controlling of workflow based on states not only can copewith the exceptions from progression of workflow instances at real time , eliminate the retardance of in2stance enacting , but also make necessary interventio
5、n for instance running1But these operationsoften resultin inconsistence of workflow model and workflow instances1It is quite often that inconsistency causes theworkflow instance to be terminated if no corresponding adjustments could be taken1Firstly , a number ofnecessary constraint rules for model
6、correctness and instance consistence are given based a workflow mod2elADEPT , and then a states2based approach to monitoring and controlling is proposed , that includes a setof primitive transforming task instance from current state to next and algorithms transferring process in2stance from current
7、status to future1The use of the approach guarantees both model correctness and in2stance consistence1Finally , completeness and consistence of the set of primitive are discussed briefly1Key words workflow systems; control flow ; data flow ; monitoring and controlling; instance ; state ;primitive摘 要
8、工作流监控是处理工作流运行期各种例外、 保证工作流实例正确高效执行的有效方法1 基于状态的工作流监控方法不仅可以实时处理实例执行过程中出现的各种例外、 消除实例运行的阻塞,并能对 任务执行进行必要的干预1 但这类监控也经常造成工作流模型及实例的不一致,如不加以调整,会导致后续任务无法执行1 在对ADEPT模型及过程实例进行形式化定义基础上,给出用于验证过程模型正确 性和过程实例一致性的判定规则;提出一个基于状态的实时监控方法,该方法由一组状态转换原语和过 程实例转换算法组成1 采用该监控方法并结合上述判定规则,在完成各种监控任务的同时,保证了模型 的正确性和过程实例的一致性1 最后讨论了原语操
9、作的完备性和一致性1关键词 工作流系统;控制流;数据流;监控;实例;状态;原语中图法分类号 TP301在工作流管理联盟(workflow managementcoalition , WfMC)提出的标准中1,工作流管理(ad2ministration)和监控(monitoring 组织监控主要用于组织的效率测定1 为此,进一步将工作流监控划分为3类视图,分别是过程视图(processview)、 资源视图(resource view)和对象视图(objectview)1Bastin等人提出一个基于多Agent的工作流监控方法8:使用嵌入到系统中的Agent对系统进行监控,所使用的Agent分为
10、3类,分别是监督Agent、 控制Agent和管理Agent1 监督Agent对过程或活动进行监控,同时对比相似活动的资源效率;控制Agent则不断发现异常并通知管理Agent ;管理Agent则启动合适的动作进行处理1 这两种方法均未考虑过程或任务执行受阻的调整问题,是一种离线的监控方法1Cui等人给出一种在线监控方式,但没有进一步研究过程或任务执行受阻时的调整策略91针对上述方法存在的局限性,本文给出一种基于状态的工作流系统实时监控方法1 工作流执行过程中,活动实例是工作流监控的主要对象,当活动实例出现非法状态时,应及时进行维护,在这一维护过程中,除了要恢复活动实例的状态即恢复控制流的可达
11、性外,还应恢复该活动所处理的数据,使数据有效1 本文首先对ADEPT模型7进行了形式化并进一步定义了模型正确性的判定准则11 工作流模型及其正确性111 工作流模型定义 定义11 工作流模型1 工作流模型wf是八元组( N , N T , E , Y , CF, S , D , DF)1 其中:N是节点集,节点具有不同的类型( N T :Node Type) ,定 义 为n1N TSTARTFLOW ,ENDFLOW , STARTLOOP , ENDLOOP , SYNC(含AND2join) ,TASK(含AND2split , OR2split , OR2join) ,分别表示开始、 结
12、束、 循环开始、 循环结束、 同步和任务节点1YN为wf的所有同步节点集合, 即 yY , y1N T=S YNC; ENN为控制弧 集,控制弧规定任务的执行顺序1 CF=( N , E)称为wf的控制流1 规定wf 只有1个开始和1个结束节点,且开始节点无前驱, 结束节点无后继,除此之外的节点必须至少有一个前 驱和后继1wf有3种分支结构,分别是AND2splitAND2join ,OR2splitOR2join和AND2splitOR2join ,由于 篇幅限制,其详细语义请参考文献41 S是wf的辅助服务集合,对 nN ( n1N T=T ASK) ,有SnS ( Sn=SprecnSs
13、uccn) ,使对 sSn,若sSprecn,则当n被触发时调用s , s初始化n的输入 参数InParasn(读入全局变量) ,并进行适当的格式转换;反之,若sSsucc n,则当n完成时s被调用, s 将n的输出参数OutParasn做适当的格式转换,并 更新全局变量1 D是数据元素集合, D的元素称为wf的全 局变量1 DF= df|df=( d , n , paran, access model) 是wf的数据流,其中dD , nN ( n1N T=T ASK) , paranPARASn( PARASn=InParasnOutParasn) , access modelread,wr
14、ite , df称为数据连接1( d , n , p ,read)表示当n被触发时,输入参数pInParasn的值从数据元素d读入(调用Sprecn) ;( d , n , p ,write)表示当n完成后,输出参数pOutParasn的值写入数据元素d (调用Ssucc n)1如果节点和数据元素之间无数据交换,则用空 连接表示它们之间的数据流,所有这样的连接记为 集合DFnull,重新定义wf的数据流为DFDFnull, 在不引起歧义的情况下,以下仍表示为DF1 图1所示为一个工作流模型的例子wf1wf的 控制流CF=( N , E)是一个有向图,有向边表示任务 执行的先后顺序1 分支 汇合
15、节点是任务节点( N T=T ASK)和路由结构的联合表示方法1 循环结构有一 个循环开始节点( N T= ST ARTLOOP)和一个循环结 束节点( N T= ENDLOOP) ,循环结束节点关联循环条 件,每次激活循环结束节点时判断循环条件1 模型的 开始节点和结束节点只具有标识的作用1 同步节点S ( N T= SYNC)表示同步的对象( S1task)及其状态(S1task1state)1 对于wf的数据流DF= dfb, df1, , df7, dfe ,规定dfb=( d1,ST ARTFLOW, parab, write) , dfe=( d3,ENDFLOW, parae,r
16、ead)1 其中 parab(ST ARTFLOW的输出参数)相当于wf的输入参数, parae(ENDFLOW的输入参数)相当于wf的输 出参数16431计算机研究与发展 2006 , 43(8)Fig11 An example of workflow model1图1 一个工作流模型的例子112 模型的正确性 根据定义1 ,可以将工作流模型的正确性问题 归结为控制流和数据流的正确性问题1 在创建时(building time)系统应验证工作流模型的正确性1 下面分别给出控制流和数据流的正确性判定标准: (1)控制流正确性的约束规则CR21:由开始节点可到达工作流的任意节点, nN , n1N TSTARTFLOWnSUCC( S TA R TFLOW)11CR22:由任意节点可到达工作流的结束节点, nN , n1N TENDFLOWENDFLOWSUCC( n)1CR23:同步节点的同步对象不能是该
