分布异构环境中事务工作流技术的研究

【摘要】：工作流技术是实现业务过程自动化的一种有效手段，事务处理技术对于提高WfMS(Workflow Management System)的可靠性，保证分布、异构的复杂业务过程的正确性具有重要作用。分布、异构环境中的大规模工作流应用具有结构复杂性、长期运行性、执行依赖性、并发执行性、结果补偿性、功能替代性等特点，因此，与具有ACID特性的传统事务相比，工作流应用中的事务通常生命周期较长、操作粒度较大、恢复属性多样且应用语义丰富。为解决传统事务面临的挑战，人们提出了多种高级事务模型及方法，但由于工作流应用的上述特点，这些技术仍然不能很好地处理如何保证工作流的事务特性的问题。 为了更好地解决上述问题，在20世纪90年代，人们将高级事务处理思想与工作流技术相融合，衍生出事务工作流(transactional workflow)技术，该技术对于支持分布、异构、复杂的关键业务过程的自动化、推动其迈向实用具有重要意义，成为十年来事务处理和工作流领域的研究热点之一。 事务工作流的正确性保证包括定义时和运行时两方面。为了准确刻画事务工作流，更好地描述其定义时和运行时的特征，对其进行合理建模是非常必要的；另外，异构环境中事务工作流的恢复属性具有多样性，不同属性的组合失配会导致有关事务特性不能得到保证，因此需要对事务工作流进行定义时的良构性判定。在此基础上，一个事务工作流的执行要能够将系统从一个一致性状态转换到另一个一致性状态，并且还要满足语义原子性要求，这就需要在运行时从并发控制和失效恢复两方面提供正确性保证。 本文针对事务工作流技术已有工作的某些不足，在相关模型及其合理性判定、并发调度、失效恢复以及实现框架几个方面进行了比较深入的研究，用定义良好的语义、算法和机制来提高工作流管理系统的正确性和可靠性，并将其进一步延伸并应用到基于Web Services的事务工作流环境中，从而能够更好地支持大规模、分布、异构、长期运行的复杂业务过程。主要工作包括： 1．深入研究了事务处理技术的起源和发展，总结了并发控制与恢复两个核心技术的研究现状，探讨了平坦事务模型的各种表现形式，研究了加入应用语义而形成的各种扩展事务模型和事务工作流，分析了相关技术的最新研究进展，包括随着跨组织业务过程集成技术的发展而得到普遍关注的开放松耦合Web Services环境中的事务处理技术，结合已有的研究成果，展望了事务处理技术未来的研究方向。 2．针对目前模型研究的不足，提出了事务工作流的过程模型TWPM。该模型支持事务恢复模式和事务恢复策略的声明，以区分事务性的和非事务性的子过程，描述不同活动可能具有的不同恢复属性；给出了面向事务工作流的执行状态转换图，可更好地描述事务工作流的执行特征；通过描述含非事务性组成的事务工作流的成功和失败语义，定义了语义原子性的概念；提出将语义原子性、可串行性和可恢复性作为事务工作流执行时的正确性准则。在TWPM模型的基础上，提出