摘 要: 介绍了基于中心索引目录拓扑和分布式非结构化" title="结构化">结构化拓扑的P2P的工作流" title="工作流">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" title="工作流系统">工作流系统" 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    关键词: 对等网  工作流系统  中心目录  分布式非结构化

    调查结果表明^[1]，50%的企业考虑将工作流作为企业的标准管理技术方案，18%的企业已经做了这方面的计划或尝试。可以预计，工作流将成为企业、政府等社会机构内部或相互之间的业务管理和业务信息交换的主流技术。目前的工作流研究和开发大都集中在Server/Client模式或Server/Browser模式之上，在容错、效率、自组织性和可扩展性能方面都存在着局限性。而采用P2P结构的工作流系统的研究进行得比较少，也少有实际应用的产品出现。
    工作流系统和P2P（Peer-to-Peer）技术的固有特性使两者可以很好地结合在一起。工作流系统属于交互式信息系统（Cooperative Information Systems）。交互式信息系统可以分为：办公信息系统（Office Information Systems）、转移处理系统（Transaction-Processing Systems）、知识管理系统（Knowledge-management Systems）和决策支持系统（Decision-support Systems）^[2]。在这四种类型中，除办公信息系统需要固定的软件环境，如OpenOffice.org或者MS Office提供的字处理、表格处理功能以外，其他三种都可以采用P2P的结构来实现，其中的难点是转移处理系统的P2P化，而它就是通常所说的工作流系统的主要组成部分。本文将逐一介绍其实现方法。
    工作流系统一般可以用Petri网来描述。虚拟组织是一种Petri网。虚拟组织也可以看成是由关系构造而成的成员间的P2P系统^[3]。同时，语用网的研究表明^[4]，语用网里的所有计算设备都由构件组成，故称为构件计算系统。这些设备都既有向语用网提供服务的义务，也有向语用网索取服务的权利，因而语用网是一个典型的P2P网络。在用P2P网络联接起来的软件服务系统上面能够很方便地直接构造出Petri网系统。也就是说，将含有上下文语义的自然符号语言通过P2P方式表达出软件的协同计算关系，即可实现工作流。
    P2P具备天然的可扩展机制和容错机制，分布式计算可以利用大量的空余计算机来减少能源的消耗。采用P2P能够构建合理的、真实的、面向服务的和高效的动态工作流系统，具有较高的动态适应性、鲁棒性和更强的自组织能力，在更深的层次上简化工作流的实现，并且向所有流程参与者提供开放的、统一的流程模型。过去P2P工作流系统主要采用比较陈旧的协议和技术，如CORBA技术。本文将采用新的标准和技术，如OASIS组织的部分开放文档标准、XML、SOAP、Web Service等。
1 中心目录结构" title="目录结构">目录结构P2P的工作流系统
    中心目录结构P2P网络是一个非结构化的含有主索引目录的P2P网络。这种结构的P2P网络源于Napster。每一个节点先和中央索引通信，获取中央索引发布的各个节点共享资源的信息。中央索引服务器会根据某个节点发起的获取指令，找到目录中的最佳匹配(最佳匹配是指消耗最小、最快或者最容易获得的那个节点，取决于用户的需求）。然后发起节点就会直接和这个节点进行通信，要求对方把文件传递过来(传递文件的过程不再需要中心目录服务器的参与)。
1.1 系统结构
    仿照Napster的工作原理，可以构建带有中心索引目录的P2P结构的工作流系统。首先，让一个典型的工作流系统具有如表1所示的属性值^[2]。然后，将表1中的meta信息加入到P2P中心服务器中形成索引目录，作为构建如图1所示的工作流系统的基础。所有功能都以这些meta信息为基础。从纵向来看，可以用meta信息划分各个节点的角色，也提供流程运行的参照依据。从横向来看，可以用meta信息编写工作流外部的监控管理系统。这与Server/Client结构的工作流系统不同，流程实例的数据和相应的meta信息全都“下放”到每一个节点中，而不是全部集中在某一个数据库里。在登录系统时，节点将自己的meta信息提交给中央管理节点用于查询。当节点1的状态需要改变时，向中心节点提交自己的需求（由“需求原语" title="原语">原语”定义，后面将有介绍）即提交到中央管理节点进行判断。中央管理节点根据自己具有的meta数据库和流程定义找到参与此次改变的其他节点。节点1转而向节点2联系。随后节点2通过检查meta信息来执行“执行原语”满足节点1的需求，并向中央管理节点汇报本次操作。最后由节点1结束流程。

    在与中央管理节点通信的过程中，真正的数据（如工单、文件）都没有被实际传递，传递的都是各个数据的meta信息。中央管理节点会根据这些meta信息找出相应的参与者。最后由各个节点自行完成需求任务。
    在上述策略中，“执行原语”的执行标志着转移处理系统搭建完毕；知识管理系统的组成可以由中央管理节点提供信息，其他各个节点提供真实数据文件的方式来完成，非常接近Napster；而决策支持系统的实现，除了上面这种采用通过节点自身的功能来控制权限的策略外，还可以采用通过中央管理的分发的方式。中央管理分发的方式是：当节点1把需求发给中央管理节点时，中央管理节点把参与节点的位置和参与节点的“执行原语”同时发回给节点1，再由节点1把“执行原语”发给节点2，要求节点2执行。
1.2 需求原语
    需求原语是周边节点向中心节点发出的有关流程下一步该如何进行的请求信息，包含有数据的类型、版本、状态和节点自身的权限值、身份标识等一系列跟当前状态相关联的信息。由XML格式化文档定义，具体如下：

   
      adqialci183ka.c
     
      2006-10-9
      12
      1
     

    需求原语无需告知其他同类节点，直接采用SOAP协议传输给中央管理节点，由管理节点进行分析，抽取其中的流程信息，对比本身存储的流程定义文件，找到相应的参与者的相关信息，再返回给发起节点。在发回的信息中，可以包含“执行原语”，由发起节点交由参与者直接进行处理。需求原语包含很多流程处理对象的meta信息。
1.3 执行原语
    执行原语告知目标节点该进行什么类型的操作，并临时赋予目标节点相应的操作权限。根据OASIS组织对日常业务流程分析，将工作流程中遇到的操作分为增加、修改、转发、还原等七种类型。其他任何操作都可以分解或者等效于这几种类型中的一种或几种。因此在执行原语中必须包含这七种类型的相关meta定义。执行原语如图2所示。

    在P2P环境中，应用过程描述语言需要加入对P2P节点的完整描述，主要是基于各个节点权限的映射值。过程定义文件存在于每一个节点的用户目录下，并添加版本信息，以避免节点间遵循的过程标准不一样。当节点出现新的版本时，就会通知所有节点添加新的版本；如果某个节点收到一个按照未升级的版本进行的流程，就通知源节点，协商是否按照新的流程定义进行。
    当一个节点发现了参与者时，就直接和参与者联系，双方相互鉴别权限和状态。参与者则根据过程定义中的内容进行相关操作，并把操作情况附加在操作对象的历史记录中，之后向网络发起新的请求信息。计算机节点作为一个重要的节点必须存在。在XPDL和BPML中都有描述自动完成或等待完成的过程定义，这些过程需要一个长期在线且不停监控的节点来执行（如BPML中的autoImplement类型）。计算机节点周期性地在网络中发出Gossip，直到任务列表为空时为止。
3  结论和将来的工作
    非结构化P2P网络和社会网络中的“六度分离”理论（小世界现象）常常使人们把P2P节点和单个的人联系起来考虑。事实上，在语用网和“虚拟社会”构想的框架下， P2P网和Petri网可以相互表示和实现^[4]。工作流是Petri网的一种应用，在P2P结构下构造工作流更符合人们的思维特点和行为习惯。在实践中，P2P结构的工作流系统兼有两者的优点，不仅具有更强的自组织性、鲁棒性和可扩展性，还可以减少企业的投资和能源消耗。
    本文只设计了中心目录结构和分布式非结构化P2P网络的工作流系统，而分布式结构化P2P网络上的工作流系统更具有较高的应用价值，因为结构化的P2P网络在容错、搜索速度、定位、路由等方面具有更强的优势，并且工作流中的角色分配也能够更容易地映射到各个节点上去。
参考文献
[1]  Market overview & analysis workflow[J]. Document & Business Process Management, Conspectus, 2004.
[2]  PAPAZOGLOU M P, SPACCAPIETRA S, TARI Z. Workflow management models, methods[M] and Systems. Massachusetts Institute of Technology, 2002.
[3]  徐志伟. 高性能计算机与网格的研究开发态势[Web]. 中科院计算所的织女星网格项目组, 2004.
[4]  赵维. 语用网:用Petri网实现P2P网络的软件构件协同计算[Web].中国网格信息中转站, http://blog.donews.com/ygzw/archive/645856.aspx.2005-12-03.
[5]  FAKASA G J, KARAKOSTAS B. A peer to peer (P2P) architecture for dynamic workflow management[J]. Information and Software Technology, 2004,(46):423-431.
[6]  GANESH A J,KERMARREC A M, MASSOULIE L. Peer-to-Peer membership management for gossip-based protocols[J]. IEEE Transactions on Computers, 2003,52(2).
[7]  Workflow process definition interface——XML Process definition language[S]. The Workflow Management Coalition Specification.http://ww.wfmc.org/standards/docs/TC-1025 10 xpdl 102502.pdf,2006-10-25.
[8]  VISIONS C, SHAPIRO R. A comparison of XPDL, BPML and BPEL4WS[M]. http://www.ebpml.org/A_Comparison_of_XPDL_and_BPML_BPEL.doc, 2004-10-18.