基于BPEL和Drools的車間調度研究

聶亞飛，姚錫凡，周際鋒

（華南理工大學 機械與汽車工程學院，廣東 廣州 510640）

業(yè)務流程是實現(xiàn)企業(yè)目標價值手段，幾乎所有企業(yè)的目標都是希望應用程序能夠提供業(yè)務流程全面的支持。企業(yè)是依靠業(yè)務流程執(zhí)行業(yè)務操作，可以通過業(yè)務流程的自動化提高來業(yè)務效率。業(yè)務流程具有很強的動態(tài)性。企業(yè)必須敏捷的改進、修改、優(yōu)化業(yè)務流程來滿足客戶日益增長的需求，從而提高整個企業(yè)的效率。業(yè)務流程的每一個改變和優(yōu)化都要反映到為這些提供支持的程序上。企業(yè)的應用程序只有快速有效地適應商業(yè)的需求才能夠在市場上保持強有力的競爭力。

改進和優(yōu)化應用程序是非常難的工作，而且相當費時。由于信息系統(tǒng)需要時間來實施、測試和部署，因此信息系統(tǒng)不能對業(yè)務流程的變化立即做出反應。信息系統(tǒng)適應業(yè)務流程變化所花費時間的長短有幾個影響因數(shù)，其中最重要的因數(shù)是應用程序的狀態(tài)。應用程序的每次修改都會減少其結構體系對于未來變化的魯棒性。因此，需要提供一種更為有效的業(yè)務流程來實現(xiàn)應用程序便捷的修改和優(yōu)化[1-2]。

1 BPEL模型調用流程

BPEL是一種描述業(yè)務流程、計算機可執(zhí)行的標準語言[3]。BPEL最重要的結構是Web服務的調用。Web服務技術提供了一種分布式環(huán)境，應用程序或組件以一種跨平臺、跨語言的方式進行無縫集成[4]。BPEL還支持長時間運行的進程和補償，允許撤消未成功完成的部分工作。BPEL的重要功能[5-6]包括：通過服務組合描述業(yè)務流程的邏輯；將較小的流程和服務集成為較大的業(yè)務流程；同步和異步處理服務調用的操作并且管理在隨后出現(xiàn)的回調；串行或并行調用服務操作；在出現(xiàn)故障時有選擇地完成補償活動；維持或中斷多線程長時間運行的事務活動；恢復中斷或失敗的活動，減少工作重復；傳入消息到適當?shù)某绦蚝突顒又?關聯(lián)業(yè)務流程的要求；根據(jù)執(zhí)行時間計劃活動并確定它們的執(zhí)行順序；并行執(zhí)行活動并定義并行流在同步條件下出現(xiàn)的方式；處理與消息和時間相關的事件?？蓤?zhí)行業(yè)務流程是集成一系列現(xiàn)有存在的服務的過程，當描述BPEL的業(yè)務流程時，實際上是定義一個新的Web服務來集成現(xiàn)有的服務。新建的BPEL使用一組端口類型的接口來整合Web服務，通過這個接口提供像任何其他Web服務一樣的操作，要調用BPEL的業(yè)務流程，就必須要調用集成的Web服務[2]。BPEL通過兩種方式和其他服務相互作用，而這種相互的關系稱之為伙伴鏈接。BPEL流程調用Web服務的鏈接稱為調用伙伴鏈接，通常一個BPEL流程至少要有一個調用伙伴鏈接來調用Web服務?；锇殒溄右部梢允擎溄拥娇蛻舳瞬⑶夷軌蛘{用BPEL流程，這種稱為客戶端伙伴鏈接。

2 加工流程W eb Services開發(fā)

Drools是Java編寫的、開放源代碼的業(yè)務邏輯集成平臺[7]Drools有很多優(yōu)點：1）易于理解：比Java或其他命令式的編程語言的代碼更簡單。2）提高了系統(tǒng)的維護性能：因為規(guī)則簡單易懂，就可以省出更多時間來發(fā)現(xiàn)和解決問題。3）能夠處理不斷變化的復雜問題：相比修改程序，更容易添加新的規(guī)則、修改或刪除現(xiàn)有規(guī)則。4）靈活性：它能夠更好地適應需求或對數(shù)據(jù)模型的變化。更改或重寫應用程序不會是一個簡單的任務，但是Drools形式化的規(guī)則使得更改或重寫應用程序是一件輕松的事情。5）合理性能：Rete算法的應用使得系統(tǒng)的性能理論上并不取決于規(guī)則的數(shù)量。由于規(guī)則引擎本質上是“if-then”的繼承，因此可以獨立應用許多優(yōu)化規(guī)則[8-9]。采用基于Drools的車間調度優(yōu)化結果來實現(xiàn)BPEL服務調用流程模型。圖1是基于Drools的車間調用優(yōu)化得到的甘特圖和工序與機床對應圖。工件的每個工序按順序分別在不同的機床上加工。新建一個名稱為JobShopServiceProj的Web工程，建立Workpiece1Service.java,Workpiece2Service.java,Workpiece3Service.java,Workpiece4,Service.java4個類，分別是工件1、工件2、工件3和工件4的機床加工流程。

1)生成車間調度Web ServiceWSDL描述文件，分別右鍵Workpiece1Service.java，Workpiece1Service.java，Workpiece1Service.java，Workpiece1Service.java， 選 擇 Web Services-＞CreateWeb Service，按照界面選擇功能。然后點擊Finish就會生成java類對應的wsdl文件，并發(fā)布到tomcat中，同時會生成調用服務的客戶端，選擇start()-＞invoke，對該方法進行測試。

圖1 基于Drools車間調度的優(yōu)化結果Fig.1 The optimization results based on Drools shop scheduling

2)Web Services服務部署。為了能夠讓其他服務去調用Workpiece1Service，必須先將其部署在服務器上。右鍵JobShopbServiceProj工程，Export-＞W(wǎng)eb-＞W(wǎng)AR file， 將War包導出至 Tomcat的 webapps目錄下，即完成部署。

3 基于BPEL車間調度的開發(fā)部署

1)創(chuàng)建BPEL工程

服務部署完成后，下一步就是BPEL的開發(fā)。新建一個名為JobShopBPEL的BPEL工程。右鍵JobShopBPEL，新建一個名為JobShopProcess的業(yè)務流程，名字空間可設為：http://eclipse.org/bpel/sample，選擇 Synchronous BPEL Process，單擊Finish完成BPEL流程創(chuàng)建。

2）導入工件加工服務的WSDL文件

將 Workpiece1Service.wsdl、Workpiece2Service.wsdl，Workpiece3 Service.wsdlWorkpiece4Service.wsdl4個wsdl文件復制到BPLE工程目錄下。3）設置伙伴鏈接

BPEL把所有服務都稱之為伙伴鏈接。BPEL伙伴鏈接是和其他伙伴發(fā)生對話時的接收器[10]。BPEL創(chuàng)建時自動生成的WSDL（JobShopProcess.bpel）本身也是一個伙伴鏈接。對于流程中要用到的加工服務，同樣要生成對應的伙伴鏈接。打開JobShopProcess.bpel，在右上角的 Partner Links中，增加 4個鏈接，分別是 Workpiece1PL、Workpiece2PL、Workpiece4PL和Workpiece4PL。

設置伙伴鏈接，右擊Workpiece1PL，選擇屬性打開屬性視圖，在屬性視圖中Details頁面中點Browser，打開對話框。點Add WSDL把4個WSDL即Workpiece1Service.wsdl,Workpiece2Service.wsdl,Workpiece3Service.wsdl，Workpiece4Se rvice.wsdl添加進來。

點擊Ok后，彈出伙伴鏈接類型定義，把名字取為Workpiece1PLPLT，點 Next。 要求輸入 Role Name，這里輸入“Workpiece1Provider”,點Finish完成。同時在屬性視圖中把ParterRole選為Workpiece1Provider。以同樣的方式完成Workpi-ece2PL、Workpiece3PL和Workpiece4PL的設置。

4）修改JobShopProcessArtifacts.wsdl的輸入輸出

因為默認的輸入輸出不符合項目的要求，右鍵JobShopProcessArtifacts.w sdl文件，用open with WSDL Editor打開該文件，轉到設計視圖里。點擊input后邊對應的箭頭，打開一個新的Editor對輸入消息進行配置。選擇type添加元素，并設置元素的類型，Output設置類似。

5）創(chuàng)建調用服務時需要的變量和配置變量

圖2 BPEL流程設計Fig.2 The BPEL process design

每次invoke一個服務時都要有對應的變量，加入變量。以Workpiece1為例，點擊Workpiece1Request變量，進入屬性視圖中Details界面，點擊右上角的Browse按鈕，打開類型選擇對話框，選擇對應的Request服務定義。同理，其他7個變量的配置方法一樣。

4 基于BPEL車間調度的實現(xiàn)

BPEL流程設計如圖2所示。

1)If條件語句配置

選擇If，在屬性視圖中點開Details頁，輸入條件語句：$input.payload/tns:type=`Workpiece1'，同樣方式配置Else If條件語句。

Invoke的作用是調用伙伴鏈接對應接口下的對應操作，還需要指定輸入輸出變量。在invoke的屬性視圖的Details頁面中進行配置。2)BPEL流程發(fā)布：

BPEL流程最終的目的是發(fā)布成一個Web Service，通過調用服務的功能來完成任務。選擇 File-＞NewOther-＞BPEL2.0-＞BPEL Deployment Descriptor， 點擊 Finish即會生deploy.xml文件。

3)BPEL運行與測試

①創(chuàng)建ODE服務器

從 Eclipse選擇 File-＞New-＞Other選項， 選擇 Server，再選擇Apache Ode v1.x Server，點擊Finish即可創(chuàng)建Ode服務器。

右鍵 Ode v1.x Server， 選擇 “Add and Remove…”，將JobShopBPEL添加到Ode中。②測試服務調用

以Workpiece1為例，右鍵 Workpiece1Service.wsdl，選擇Web Services-＞Testwith web service explorer，在彈出的頁面中，點擊start()得到運行結果。使用同樣的方法可以測試Workpiece2、Workpiece3和Workpiece4的服務調用。BPEL通過Ode服務器測試說明了BPEL實現(xiàn)了服務的發(fā)布、調用和交互。

5 結論

本研究以BPEL為基礎，設計了一個機械加工的實例模型，將經(jīng)過Drools優(yōu)化的車間調度結果通過BPEL實現(xiàn)多服務交互規(guī)劃。詳細闡述了BPEL實現(xiàn)多服務建立、發(fā)布、交互和測試的全過程，結果表明BPEL能夠實現(xiàn)多服務的調用和交互。

[1]Committee.WS-BPEL.[EB/OL].(2007)http://docs.oasis-open.org/wsbpel/2.0/wsbpel-v2.0.html.

[2]Matjaz B J,Benny M,Poomachandra S.Business Process Execution Language for Web Services Second Edition[M].UK:Packt Publishing Ltd.,2006.

[3]王雷,徐立臻.BPEL建模工具中業(yè)務流程模型到BPEL程序的換算法[J].計算機與數(shù)字工程,2009,239(9):43-46.WANG Lei,XU Li-zhen.BPEL business process modeling tools in themodel to the BPEL process of conversionmethod[J].Computer and Digital Engineering,2009,239(9):43-46.

[4]崔福東,喬彥友,常原飛.基于BPEL的Web服務快速組合框架[J]計算機工程，2010，36（7）： 262-264.CUI Fu-dong,QIAO Yan-you,CHANG Yuan-fei.The Web services quick combination framework based on BPEL[J].Computer Engineering,2010，36（7）： 262-264.

[5]Stany B,Jeremy B,Michael C.BPEL Cookbook [M].UK:Packt Publishing Ltd.,2006.

[6]Yuli V.SOA and WS-BPEL[M].UK:Packt Publishing Ltd.,2007.