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基于工作流和移动Agent的多Web应用系统的集成研究

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维普资讯 http://www.cqvip.com 第36卷第9期 西安交通大学学报 Vol_36 №9 Sep.2002 2002年9月 J OURNAL OF XI AN J IAOTONG UNIVERSITY 文章编号:0253—987X(2002)09—0933—05 基于工作流和移动Agent的多Web 应用系统的集成研究 周光辉 江平宇 ,丘礼平 (1.西安交通大学机械工程学院,710049, 西安;2.新加坡南洋理工大学机械及生产工程学院) 摘要:基于特定的任务,针对多Web应用系统的控制逻辑、信息传输和集成问题,依据工作流机制 和移动Agent哲理,为多Web应用系统的集成提供了一个新的解决方案和框架.利用工作流的控 制流机制,实现了多Web应用系统的控制逻辑,而多Web应用系统问的信息传输和集成则利用工 作流的信息流机制,并采用移动Agent技术加以实现.最后通过原型系统对其进行了例证,结果表 明,采用移动Agent技术可以方便快速地实现多Web应用系统间的集成和控制. 关键词:工作流;移动Agent;多Web应用系统;信息传输和集成 中图分类号:TH122文献标识码:A Research on Multiple Web Application Integration Based on Workflow and Mobile Agents Zhou Guanghui ,Jiang Pingyu ,Khoo Lipheng (1.School of Mechanical Engineering,Xi an Jiaotong University,Xi an 710049,China:2.Singapore School of Mechanical&Production Engineering.Nanyang Technological University) Abstract:In order to deal with the problems of control logic,information transmission and integration for multiple Web applications based on specific tasks,a novel resolution and framework for the integration of multiple Web applications is introduced which is based on workflow mechanisms and mobile agent technologies.With the control flow mechanisms of workflow,the control logic for multiple Web applications can be implemented.Based on the data flow mechanisms of workflow。the information transmission and integration can be realized between multiple Web applications through adopting mobile agent technologies.Finally,a prototype is built up to demonstrate above-mentioned ideas and the results show that the integration and control for multiple Web applications can be realized well via this infrastructure. Keywords:workflow;mobile agent;multiple Web applications;information transmission and integration 收稿日期:2002—01—17. 作者简介:周光辉(1972 ̄),男,博士生;江平宇(联系人),男,教授,博士生导师. 基金项目: 国家“十五”计划“八六三”CIMS主题资助项目(2001AA415230);教育部高等院校骨干教师基金资助项目;西安交通大学博士 学位论文基金资助项目. 维普资讯 http://www.cqvip.com 西安交通大学学报 第36卷 随着对Web应用系统研究和开发的不断深入, 动控制流机制,实现了各Web应用系统的触发和运 行.本方案的提出为实现基于特定任务的多Web应 用系统的控制逻辑、信息的传输和交互以及集成和 共享提供了新的途径. 人们发现,针对特定的任务,如何实现相关多Web 应用系统间的控制逻辑、信息传输和集成,是实现多 Web应用系统集成的瓶颈.目前,针对该问题的解 决方案通常是采用工作流机制和multi—Agents技 术来实现.其中,采用工作流的控制流机制实现多 Web应用系统的逻辑控制,而各Web应用系统的 1 系统的基本构成框架 系统的基本构成框架如图l所示,采用基于 Web的“浏览器/N务器/数据库”三层网络计算模 型构建,框架主要由5个部分构成:①工作流管理子 系统是本系统的核心部分,它由基于不同任务的工 作流系统构成,针对某一特定的任务,该工作流主要 由与该任务相关的一系列移动Agent及它们之间 的相互关系构成,通过工作流管理子系统,可以动态 地构建新的工作流系统,定义工作流的控制逻辑和 信息传输和集成则采用工作流的信息流机制来实 现.信息流机制的具体实现采用multi—Agents技术 完成,本方案目前已在一定程度上得到了应用,典型 的项目一l_有MADEFAST、香港大学基于Agent和 工作流机制的产品开发研究一 3_等,但是它们都具 有以下不足之处. (1)系统的动态性和柔性较差.工作流的控制流 构建一般是预先定义的,在整个系统的运作过程中 都是不可变的,因此缺乏对环境的动态应变能力.同 样,由于Agent采用静态形式工作,又必须安装于 各个Web应用系统的服务器端,因此缺乏动态调配 和控制机制. (2)代码维护和系统安全性较差.由于Agent 都固定驻扎在各Web应用系统的前端,所以代码的 数据流向以及节点触发条件;②移动Agent模板在 系统中主要用于构建各Web应用系统之间的信息 传输和集成模型、工作流的信息流模型,以及控制和 驱动控制流节点,达到触发相应的Web应用系统的 目的;③多Web应用系统,主要包括针对特定任务 的Web的软硬件系统;④系统的Web数据库主要 包括工作流数据库、移动Agent数据库以及Web应 用系统数据库,并作为系统的数据、信息的集散地; ⑤服务器主要包括工作流Web服务器、移动Agent 服务器和Web应用系统服务器,其中工作流Web 服务器和Web应用系统服务器采用Java Web 维护及版本的升级和管理均不易进行. 针对上述方案存在的不足,提出并开发出了一 个由工作流驱动的、基于移动Agent技术多Web应 用系统的集成方案和框架.在统一集成框架的控制 下,通过工作流控制流的动态构建机制,来构建多 Web应用系统的控制逻辑和控制流程.采用移动 Server或Apache+Jrun等服务器支撑,而移动 Agent服务器采用Tahiti,并驻扎在Web应用服务 器及客户浏览器端. Java数据库互联 Agent技术的派遣和回收机制,实现了工作流信息 流的构建、信息的传输、集成和共享.采用信息流驱 F== Web应用 系统数据库 工作流节点 移动Agent Web应用系统 触发条件 Web应用系 统运行逻辑 .一 Java数据库互联 数据流 控制流 触发相应的 Web应用系统 F===;≥~.]  工作流数据库 启动相应的移动 Agent模板或触 发相应的工作流节点 移动Agent派遣 /回收机制 \ Java数据库互联 F== 移动Agent 数据库 移动Agent服务器 分布式应用Web服务器 』__作流Web服务器 用户 图1系统基本构成框架 维普资讯 http://www.cqvip.com 第9期 周光辉,等:基于工作流和移动Agent的多Web应用系统的集成研究 系统的开发采用Java方案和IBM的Aglets技 术相结合的方法来实现,其中Java方案用于构建系 统的基本框架、工作流的动态模型和操作,以及多 Web应用系统的触发和控制机制等.Aglets技术用 于构建移动Agent模板,以便构建工作流的信息流 模型,实现各Web应用系统间的信息传输、交互、集 成和共享机制.各Web数据库的构建则采用SQL Server数据库.数据库的链接采用JDBC(Java Database Connection)驱动程序.因此,本方案的提 出,可以很好地解决多Web应用系统的运行控制, 信息的传输、交互、集成和共享的问题. 2系统实现的关键技术 2.1特定任务的工作流动态建模 针对特定的任务,依据工作流机制,对相关任务 进行分解,形成一系列控制逻辑顺序相关的子任务, 以构成工作流的节点,而节点间的“边”或“连线”由 相应的控制流和信息流构成.在本系统中,工作流节 点是由一系列同子任务相关的移动Agent构成.控 制流的流程对应于子任务的运行控制逻辑顺序,并 同相应的Web应用系统关联,由系统管理员通过工 作流管理器来动态的定义构建.信息流的构建对应 于控制流,并由相应的移动Agent来实现.图2为 基于特定任务的工作流模型. 图2基于特定任务的工作流模型 2.2基于移动Agent的信息交互模型 2.2.1移动Agent技术移动Agent或称为移动 对象,具有自身的行为、数据、运行状态和运行路线, 并且能将其行为、数据、运行状态和路线进行捆绑, 作为一个独立的单元对象,通过其派遣/回收机制, 实现在网络计算机之间的移动,以达到数据、信息的 获取和传输等操作的目的.相对于传统的静态 Agent,它具有:①对象移动;②集中控制;③自治 性;④本地交互;⑤并行操作等优点. 移动Agent的工作机制为:移动Agent在被派 遣以前驻扎在被派遣端,并通过与本地的信息源链 接,来获取本地的相关信息;当Agent被派遣时,会 将本地的相关信息和操作发送到目的主机,在目的 主机上执行相关操作,并与目的主机的信息源链接 以获取相关信息;当操作完成以后,其返回操作结 果,并终止目的主机上被派遣移动Agent的运行. 2.2.2移动Agent模板的构建针对不同的Web 应用系统,构建不同的移动Agent模板,以实现基 于特定任务的多Web应用系统间的信息传输、交 互、集成和共享,这是实现本系统的关键点.由于不 同的Web应用系统具有不同的功能和各异的输入/ 输出要求,以及不同的子任务需完成相应的子功能, 即对应着必须具有能够满足不同输入/输出需求的 和实现不同功能的移动Agent.在本系统中,针对不 同的子任务和Web应用系统,通过移动Agent管理 器,构建相应的移动Agent模板,并将其作为工作 流的节点. 在图3中,基本输入参数主要用于对该移动 Agent进行标识,将运行状态参数用于标识该移动 Agent在工作流中的运行状态.其中“等待运行”表 示该Agent目前处于待运行状态,“正在运行”表示 该移动Agent正处于运行当中,而“运行结束”表示 该移动Agent已经完成相关的运行任务.输入参数 包括输入到该移动Agent的其他相关移动Agent 的输出参数和独立环境变量等,而输出参数主要指 由利用该移动Agent的派遣/回收机制,从相应的 Web应用系统中获取的参数.Agent的运行实例见 图4~图7. rl  Agent l Agent名称 1 基本参数{工作流 j 输入参数 L]=作流名称 运行 运行 1 完成 j 输出参数 图3移动Agent模板的构建模型 维普资讯 http://www.cqvip.com 西安交通大学学报 第36卷 3、运行Aglet,并 派遣到使用Web 系统的客户端 6、派遣Aglet到Web 应用服务器端获取 求解结果并返回 客户机:调度I I 、 1、启动工作流 及Agent管理器 选择配置Agent 模板 5、返回 运行状态 Web服务器 ,———————— "r 、 Applet—Servlet对 Web.CAPP系统 移动Agent 服务器Tahit i 工作流及A ̄ pp let -Sgernvtle 管理器一t : ,/ 触 工 卜=l .1模I:A:g板:en:库t: 子系统1)(子系统2 >、 (子系统8) 件 7、返回运行结果, 刷新求解状态,启 动新一轮的触发、 求解循环 3、根据派遣的 Aglet要求,启动 Web.CAPP相应的 子系统,并求解 W览eb浏器f移动 务器f  f lI f移动 务器 客户机2:CAPP 客户机1:CAPP 图4验证系统逻辑结构及一个任务循环的调度逻辑 2.2.3 移动Agent的信息交互机制 在本系统 中,信息交互操作的来源主要包括2个方面:①相对 应于工作流节点的移动Agent间的信息交互和传 3 运行实例 基于上述理论,开发出了由工作流驱动的基于 输;②移动Agent同相应的web应用系统间的信息 交互和传输.对应于不同的操作,应采用不同的实现 方法.对于上述第1个方面,采用移动Agent间的 移动Agent技术的典型创成式CAPP(Computer Aided Process Planning)的原型系统.CAPP系统可 以分解成毛坯选择、确定加工方法、机床选择、刀夹 具选择、切削三用量确定、制造成本计算、确定工艺 规程和NC(Numerical Contro1)代码生成等8个子 系统,而这8个子系统又构成了8个逻辑上的web 应用系统.图4表示移动Agent服务器和相关web 应用系统服务器与客户机间的联接关系,以及一次 调度循环的控制关系流向. 如图5所示,利用移动Agent管理器构造了与 信息交互和传输,并通过访问其公共web数据库的 方法来实现.对于上述第2个方面,采用通过派遣移 动Agent到相应的Web应用系统的服务器端访问 其数据库或文件系统,并回收操作结果的方法来实 现. 2.3数据流驱动的工作流触发机制 当工作流构建完成以后,在本系统中,通过工作 流节点触发并运行相关的web应用系统,其触发机 制采用数据流驱动的方式实现,即 =F( ,Maj, ,…, , , ,…) 式中: 为该工作流节点的触发条件;MA、Mai、 为其他相关移动Agent的输出条件; 、 、vo 为与本工作流节点相关的环境条件;F为函数表达 式.在本系统中,主要包括基本的数学运算,如加、 减、乘、除和基本的关系运算,如与、或等. 当工作流节点满足触发条件时,通过该节点就 可以触发相应的web应用系统,并派遣相应的移动 Agent至Web应用系统端来获取相关的结果信息, 从而完成相应的子任务. 图5移动Agent管理器 维普资讯 http://www.cqvip.com 第9期 周光辉,等:基于工作流和移动Agent的多Web应用系统的集成研究 数据流向以及触发条件,如图6所示.图7所示为触 发并运行的Web应用系统、相应移动Agent的激发 和派遣,以及移动Agent对运行结果的获取操作. 4 结 论 依据工作流机制和移动Agent技术,为网络化 环境下的基于特定任务的多Web应用系统的集成 和控制,以及信息的传输和交互提供了新的理念和 实现框架.在本集成框架中,根据工作流机制,可以 很好地实现web应用系统的运行逻辑和对信息流 向的控制,而采用移动Agent技术,则可以方便快 图6基于CAPP系统的工作流管理器 捷地实现多web应用系统间的信息传输和交互以 及集成和共享.因此,本方案的提出和本系统的开 发,将进一步推动网络化应用系统的发展,也为当前 企业的网络信息化改造提供了新的思路. 参考文献: Eli Cutkosky M R,Tenenbaum J M,Glicksman J. MADEFAST:collaborative engineering over the Internet EJ].Communications of the ACM。1996,39 (9):78~87。 [2]Huang G Q,Huang J,Mak K I .Agent—based workflow management in collaborative product 图7 CAPP系统的操作机理 development on the Internet[J].Computer—Aided Design,2000(32):133~144. 以上8个逻辑上的Web应用系统相对应的移动 [3]Huang G Q,Mak K L.Design for manufacture and Agent,并定义了基本参数、运行状态参数和 输入/输出参数. 在移动Agent构建完成以后,采用工作流管理 器构建基于CAPP的工作流,并定义其控制逻辑、 assembly on the Internet[J].Computers in Industry,1999(38):17~3O. (编辑管咏梅) 免费订阅《西安交通大学学报》最新目录 西安交通大学是国家“211工程”和“教育振兴计划”重点建设的若干所世界高水平大学之一,拥有国家 级重点学科22个.《西安交通大学学报》依托重点学科,及时报道机械、电工、能动、电子、信息、通讯、控制等 学科领域的最新研究成果.为了便于读者及时了解《西安交通大学学报》发表的最新论文情况,本刊创办了网 上目录列表,只要您订阅后就可以定期收到《西安交通大学学报》的最新目录. 免费订阅网址:http://unit.xjtu.edu.cn/unit/xb/zrb/mldy.html 

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