李紅衛(wèi),周 盛,鄭 瑋

(中航西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司,陜西 西安 710089)

1 技術(shù)發(fā)展背景

由于采用了新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),如云計(jì)算和新興的商業(yè)模式,組織能夠建立協(xié)作網(wǎng)絡(luò),以靈活的方式執(zhí)行協(xié)作業(yè)務(wù)流程(CBPs)。協(xié)作網(wǎng)絡(luò)由自治的、地理分布的和異構(gòu)的組織組成,這些組織協(xié)作以實(shí)現(xiàn)共同目標(biāo)。在協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中組織之間的整合和協(xié)作是通過(guò)CBP建立和執(zhí)行的。CBP指定了組織為實(shí)現(xiàn)共同業(yè)務(wù)目標(biāo)而執(zhí)行的角色之間交互的全局視圖,它作為所涉及的組織間協(xié)作的合同基礎(chǔ)[1-4]。協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施要求組織可以執(zhí)行業(yè)務(wù)流程管理(BPM)生命周期到商定CBP的各個(gè)階段。CBP管理的這些階段需要進(jìn)行以下處理,包含組織自主權(quán);去中心化執(zhí)行;消息交換的全局視圖;點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交互;充分表達(dá)通信。

當(dāng)前基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的CBP解決方案要求每個(gè)組織開(kāi)發(fā)、實(shí)施和維護(hù)流程感知信息系統(tǒng)(PAIS)。PAIS是執(zhí)行組織的集成業(yè)務(wù)流程所必需的,無(wú)論是使用自身的資源和基礎(chǔ)設(shè)施如硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等,還是吸引任何業(yè)務(wù)流程即服務(wù)(BPaaS)云解決方案,都需要依靠PAIS得以實(shí)現(xiàn)。其中,IBP定義了組織必須執(zhí)行的公共和私人活動(dòng),以完成CBP中約定的消息交換,然而依賴自身的PAIS增加了組織的復(fù)雜性和成本,因?yàn)楸仨氃诒镜嘏渲煤蛯?shí)施訂閱云服務(wù),以此相互交互。其中。最為重要的是使用可以使組織能夠在協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用CBP管理的技術(shù),從而能夠以合理的成本訪問(wèn)易于集成的PAIS[5-7]。其在應(yīng)用中流程如下:

第一步是提供一個(gè)合適的解決方案,允許組織根據(jù)指令同意執(zhí)行的CBP按需生成的內(nèi)容,并運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)部署和制定PAISs?，F(xiàn)有研究也發(fā)現(xiàn),實(shí)施基于的云解決方案基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)模型可以帶來(lái)更敏捷的協(xié)作,其可以允許在任何時(shí)候建立協(xié)作,并更流暢地制定相關(guān)流程。這也使得提供平臺(tái)即服務(wù)和軟件即服務(wù)(SaaS)組織更加方便[8-11]。其在應(yīng)用中所達(dá)成的解決方案解決了實(shí)施Pais所需的IT基礎(chǔ)設(shè)施的高成本和復(fù)雜性的不足,同時(shí)改變了Pais平臺(tái)過(guò)于僵化的問(wèn)題。然而,其在應(yīng)用中仍然存在額外的挑戰(zhàn),必須在CBPs平臺(tái)和執(zhí)行中將由每個(gè)組織的IBPs執(zhí)行的活動(dòng)的第三方或遺留系統(tǒng)之間完成重要的集成工作。此外,如消息交換的全局視圖需要高級(jí)的全局監(jiān)控服務(wù),這即使在云中也難以實(shí)現(xiàn)。

值得注意的是,面向CBP的云解決方案必須處理與此范式相關(guān)的典型問(wèn)題,例如便攜性、彈性和隱私。為了構(gòu)思一個(gè)獨(dú)立于云提供商的平臺(tái),必須考慮可移植性。當(dāng)制定幾個(gè)IBP和PAISs時(shí),彈性對(duì)于提高性能非常重要,因此使用適當(dāng)?shù)膹椥钥刂破?、定義正確的指標(biāo)以及選擇哪些組件應(yīng)該具有彈性或不具有彈性是必要的[12-16]。這導(dǎo)致了面向用戶提供適當(dāng)?shù)姆?wù)質(zhì)量(QoS)級(jí)別需要具有適當(dāng)程度的靈活性。一方面,微服務(wù)可以改善云平臺(tái)和外部系統(tǒng)之間的集成,將微服務(wù)定義為IBP的流程活動(dòng)和執(zhí)行它的外部系統(tǒng)之間的接口,這使得平臺(tái)的核心微服務(wù)能夠在不考慮與外界連接的情況下完成工作。只需要將核心微服務(wù)與外部系統(tǒng)的微服務(wù)連接起來(lái)的適當(dāng)且設(shè)計(jì)良好的接口和輕量級(jí)協(xié)議[17]。另一方面,容器化允許在不使用任何標(biāo)準(zhǔn)的情況下處理云計(jì)算環(huán)境中的可移植性問(wèn)題,因?yàn)槿萜鞅旧硎强梢浦驳?編排系統(tǒng)在容器級(jí)別可以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)目s放機(jī)制,如果微服務(wù)使用容器來(lái)實(shí)現(xiàn)它們,可以從這種方法中受益。隨著IBPs的每個(gè)活動(dòng)被實(shí)現(xiàn)為微服務(wù),所有業(yè)務(wù)流程本質(zhì)上都可以在活動(dòng)粒度上進(jìn)行擴(kuò)展。最后,可以在微服務(wù)級(jí)別應(yīng)用跨所有剩余服務(wù)的身份服務(wù),確保每個(gè)組織所需的隱私。

2 CBPs相關(guān)方法

云計(jì)算是創(chuàng)建基于互聯(lián)網(wǎng)的分布式系統(tǒng)的新范例。從商業(yè)角度來(lái)看,云計(jì)算可以被視為提供按需服務(wù)的一種模式,允許組織僅在使用資源或應(yīng)用程序時(shí)為其付費(fèi)按使用量付費(fèi),而不是面對(duì)硬件和軟件基礎(chǔ)設(shè)施的采購(gòu)和維護(hù)成本。云計(jì)算主要有三種服務(wù)模式:SaaS、PaaS和IaaS。其中,在SaaS模型中,應(yīng)用程序作為服務(wù)提供,用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)按需訪問(wèn)。PaaS模型為構(gòu)建云應(yīng)用程序提供開(kāi)發(fā)服務(wù),而IaaS模型意味著通過(guò)虛擬化來(lái)提供硬件資源。云計(jì)算還提供了不同的部署模式,例如私有云、社區(qū)云、公共云和混合云[18-23]。在私有云中,基礎(chǔ)設(shè)施僅由一個(gè)組織運(yùn)營(yíng),并由該組織或第三方管理;在社區(qū)云中,多個(gè)組織共同構(gòu)建和共享相同的云基礎(chǔ)架構(gòu),該基礎(chǔ)架構(gòu)可以由第三方或其中一個(gè)組織托管;在公共云中,服務(wù)提供商擁有云架構(gòu)的全部所有權(quán),擁有自己的策略、價(jià)值、利潤(rùn)、成本計(jì)算和收費(fèi)模式;混合云則是私有云、社區(qū)云或公共云的組合。除此之外,云聯(lián)合一詞包括來(lái)自不同提供商的服務(wù),這些服務(wù)聚合在一個(gè)池中,支持基本的互操作性特性。云計(jì)算為需要更復(fù)雜編排的其他模型提供了基礎(chǔ),為數(shù)據(jù)計(jì)算、存儲(chǔ)和交付功能提供API。

2.1 微服務(wù)和容器

微服務(wù)軟件架構(gòu)范例作為一種靈活執(zhí)行和獨(dú)立部署面向服務(wù)的軟件系統(tǒng)的方法受到了廣泛關(guān)注。這種架構(gòu)風(fēng)格的特點(diǎn)是一組小的獨(dú)立服務(wù),在自身進(jìn)程中運(yùn)行并通過(guò)輕量級(jí)機(jī)制進(jìn)行交互,它們共同符合單個(gè)應(yīng)用程序。

微服務(wù)架構(gòu)通常與面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)進(jìn)行比較。SOA通常與Web服務(wù)協(xié)議、工具和格式相關(guān)聯(lián),例如SOAP、WSDL(Web服務(wù)描述語(yǔ)言)和WS-*系列標(biāo)準(zhǔn),而微服務(wù)需要使用簡(jiǎn)單且輕量級(jí)的通信協(xié)議,該協(xié)議增強(qiáng)了服務(wù)之間的解耦,例如REST over HTTP,可以依賴多種格式(XML、JSON)。

將應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)為一組像微服務(wù)這樣的自治組件的缺點(diǎn)是它們形成了一個(gè)分布式系統(tǒng),這也導(dǎo)致在應(yīng)用中處理難度明顯提升。面對(duì)這些困難,需要一個(gè)功能齊全的微服務(wù)架構(gòu),以滿足系統(tǒng)架構(gòu)的處理需求,并解決面臨的主要問(wèn)題。在應(yīng)用中需要完成以下任務(wù):(1)服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件;(2)一個(gè)配置服務(wù)器將源代碼與其配置解耦,無(wú)需重新部署代碼即可更改應(yīng)用程序配置;(3)負(fù)載均衡器組件,為了使應(yīng)用程序具有可擴(kuò)展性,能夠?qū)蝹€(gè)服務(wù)上的負(fù)載分布到多個(gè)實(shí)例中;(4)斷路器組件,用于為協(xié)同工作的服務(wù)之間的依賴關(guān)系的鏈故障產(chǎn)品提供容錯(cuò);(5)邊緣服務(wù)器,API網(wǎng)關(guān)模式的實(shí)現(xiàn),用于將外部API作為接口暴露給外界;(6)集中式日志服務(wù),能夠檢測(cè)新的微服務(wù)實(shí)例并從中收集日志事件;(7)一個(gè)監(jiān)控服務(wù)能夠分析每個(gè)微服務(wù)的硬件資源消耗,當(dāng)響應(yīng)時(shí)間和/或硬件資源的使用變得不可接受時(shí),幫助發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的根本原因[24-26]。

2.2 協(xié)作業(yè)務(wù)流程

為了執(zhí)行協(xié)作,組織通過(guò)定義和執(zhí)行協(xié)作業(yè)務(wù)流程(CBP)來(lái)集成業(yè)務(wù)流程,就共同的業(yè)務(wù)目標(biāo)達(dá)成一致,協(xié)調(diào)行動(dòng)并交換信息。協(xié)作的實(shí)現(xiàn)意味著組織可以貫穿業(yè)務(wù)流程管理(BPM)生命周期考慮到CBP的介入。期間分析和設(shè)計(jì)在BPM生命周期的各個(gè)階段,組織不僅必須定義自身的CBP,還必須定義內(nèi)部業(yè)務(wù)流程(IBP),這些流程對(duì)組織的公共和私有行為進(jìn)行建模,并支持其在協(xié)作中執(zhí)行的交互和角色。為了處理組織自治問(wèn)題,CBP被定義為抽象過(guò)程,因此,其不能被一個(gè)集中的過(guò)程感知信息系統(tǒng)直接執(zhí)行。相反,它們是通過(guò)各組織的綜合業(yè)務(wù)計(jì)劃以分散的方式執(zhí)行的,并由各自的工作地點(diǎn)差價(jià)調(diào)整數(shù)指數(shù)執(zhí)行。

履行BPM生命周期的階段包括開(kāi)發(fā)、配置和部署PAISs,這是每個(gè)組織執(zhí)行其IBP和互操作管理CBP所需的,組織間的協(xié)作依賴于組織實(shí)施Pais的能力,以便能夠執(zhí)行自身的IBPs,并與其他Pais進(jìn)行交互,以實(shí)現(xiàn)CBPs中商定的消息交換。最后,執(zhí)行階段包括通過(guò)每個(gè)組織的PAISs實(shí)際頒布IBP實(shí)例來(lái)“頒布”CBP,以執(zhí)行組織需要執(zhí)行的私人活動(dòng),以及與它們之間的消息交換相關(guān)的公共活動(dòng)[27]。

因此,協(xié)作可以從兩個(gè)不同的角度來(lái)定義:(1)考慮交互的控制流的全局視角。(2)考慮每個(gè)組織的公共和/或私人活動(dòng)以及它們之間的交互點(diǎn),即為本地視角。這些視角和所涉及的流程類型之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如圖1所示。

圖1 協(xié)作的本地視角與全局視角執(zhí)行模式

全局視角描述了協(xié)作的全局和公共行為以及參與者的責(zé)任。這種行為由CBP表示,作為定義參與者之間交互發(fā)生順序的單個(gè)控制流。這個(gè)視角可以通過(guò)使用編排圖(BPMN)和交互協(xié)議(UP-ColBPIP)來(lái)定義和描述。本地視角描述了基于每個(gè)參與者活動(dòng)的協(xié)作行為。從這個(gè)角度來(lái)看,協(xié)作被描述為業(yè)務(wù)流程的組合,這些業(yè)務(wù)流程定義了每個(gè)參與者的獨(dú)立行為以及它們之間的交互。每個(gè)參與者都有自己的控制流和交互點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)觀點(diǎn),可以為每個(gè)參與者定義兩種業(yè)務(wù)流程:接口流程和整合流程。接口流程根據(jù)支持相互接收和發(fā)送消息的活動(dòng)來(lái)描述參與者的公共和外部可見(jiàn)的操作。相反,集成過(guò)程描述了支持參與者在協(xié)作中所扮演的角色所需的公共和私人行為。私有行為添加了參與者內(nèi)部業(yè)務(wù)邏輯所必需的內(nèi)部活動(dòng)和事件。

3 基于微服務(wù)的CBPs的架構(gòu)原理

3.1 微服務(wù)平臺(tái)提供的主要服務(wù)

在開(kāi)始使用所提供的云服務(wù)之前,組織必須在云平臺(tái)中注冊(cè)并加入?yún)f(xié)作網(wǎng)絡(luò),并準(zhǔn)備好就新的合作達(dá)成一致,宣布CBP將被執(zhí)行。一旦所有組織都同意CBP模型,該平臺(tái)將提供云服務(wù),從CBP模型中為每個(gè)組織生成IBP模型。每個(gè)IBP模型都包含從相應(yīng)組織的角度來(lái)看執(zhí)行協(xié)作所需的活動(dòng),但它仍然是一個(gè)不完整的模型,必須用附加信息來(lái)實(shí)現(xiàn),如私人行為、數(shù)據(jù)和資源。在完整的概念I(lǐng)BP模型中,有一些服務(wù)允許用特定PAIS支持的執(zhí)行細(xì)節(jié)來(lái)配置它們,以便實(shí)現(xiàn)IBPs的可執(zhí)行實(shí)現(xiàn)。最后,該平臺(tái)為PAISs的按需生成提供服務(wù),PAISs將執(zhí)行已配置的IBP。一旦所有Pais生成并配置了各自的可執(zhí)行IBP模型,組織就可以利用云服務(wù),通過(guò)Pais分布式執(zhí)行IBP實(shí)例來(lái)支持CBP的執(zhí)行。所有的IBP都已經(jīng)實(shí)例化和生效,消息傳遞和監(jiān)控服務(wù)就開(kāi)始了,這些服務(wù)使組織能夠了解協(xié)作的全局狀態(tài)。

3.2 微服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)

由于組織無(wú)法通過(guò)公開(kāi)或管理敏感信息的公共服務(wù)參與協(xié)作,因此在以前的架構(gòu)中,建議此類組織使用私有云與公共服務(wù)所在的公共云進(jìn)行交互。這使得組織有了更多的自主權(quán),并且滿足了其中一些組織想要維護(hù)和保存其IBP的私有信息和活動(dòng)的要求。公共云包括支持平臺(tái)所有功能的組件,包括管理與建立協(xié)作相關(guān)的方面的組件,以及必須對(duì)所有組織都具有全球性的其他功能;相反,私有云只有實(shí)現(xiàn)所有者組織的流程所必需的組件,以及提供與公共云和其全球服務(wù)的連接的存根。使用微服務(wù)可以部署在不同的云提供商上,甚至在私有基礎(chǔ)設(shè)施上。用于訪問(wèn)協(xié)作和CBPs存儲(chǔ)庫(kù)等的服務(wù)需要對(duì)所有組織都是全局的,需要部署在公共云上。每個(gè)組織需要以私有方式訪問(wèn)的其余服務(wù)也可以部署在公共云中。但是也允許其他配置,因此任何組織都可以在私有云中部署他們所需的私有服務(wù)。部署在不同云中的服務(wù)通過(guò)通信服務(wù)相互通信。這意味著平臺(tái)的最終實(shí)現(xiàn)可以在云聯(lián)盟或混合云模型上完成,不會(huì)有任何不便。該平臺(tái)的架構(gòu)基本上分為五類組件/服務(wù):基本組件/服務(wù)、共同事務(wù)、CBPs服務(wù)、BPs服務(wù)和PAISs服務(wù)。

基本組件和服務(wù)組包括提供功能齊全的微服務(wù)平臺(tái)所需的典型組件和服務(wù),即允許解決這種架構(gòu)范式所暗示的挑戰(zhàn)的眾所周知的組件或服務(wù),其中一些是微服務(wù)的典型模式的實(shí)現(xiàn)。

(1)服務(wù)發(fā)現(xiàn):允許注冊(cè)所有微服務(wù),以及通過(guò)URL或IP地址將所需服務(wù)映射到實(shí)例的端點(diǎn)。

(2)配置服務(wù)器:為每個(gè)服務(wù)提供獨(dú)立于其實(shí)現(xiàn)的配置設(shè)置。

(3)負(fù)載平衡器:將單個(gè)服務(wù)的負(fù)載分布到其多個(gè)實(shí)例中。

(4)服務(wù)自動(dòng)縮放器:根據(jù)觀察到的指標(biāo)(如CPU利用率或其他與應(yīng)用程序相關(guān)的指標(biāo))自動(dòng)擴(kuò)展服務(wù)實(shí)例的數(shù)量。

(5)日志服務(wù):從每個(gè)微服務(wù)收集日志事件,并以結(jié)構(gòu)化和可搜索的方式解釋和存儲(chǔ)這些日志事件。

(6)監(jiān)控服務(wù):當(dāng)響應(yīng)時(shí)間和/或硬件資源使用率變得過(guò)高時(shí),收集監(jiān)控服務(wù)故障所需的數(shù)據(jù)。

(7)對(duì)等通信服務(wù):在不同云提供商/私有基礎(chǔ)架構(gòu)中部署的平臺(tái)服務(wù)之間提供異步和可擴(kuò)展的通信。

公共服務(wù)提供的功能被其余微服務(wù)提供的其余功能廣泛使用。

(1)身份服務(wù):管理在平臺(tái)中注冊(cè)的所有用戶和組織的身份,確保他們可以訪問(wèn)所有公共數(shù)據(jù)(如CBPs存儲(chǔ)庫(kù)中的信息),保留每個(gè)組織的私有數(shù)據(jù)。

(2)前端服務(wù):提供支持用戶交互的接口,并將其請(qǐng)求委托給相應(yīng)的微服務(wù)。

其余三組服務(wù)提供平臺(tái)提供的業(yè)務(wù)核心服務(wù)。CBP服務(wù)允許訪問(wèn)CBP存儲(chǔ)庫(kù)、建立協(xié)作和監(jiān)控CBP執(zhí)行。

(1)CBPs知識(shí)庫(kù)服務(wù):管理對(duì)CBP模型庫(kù)的訪問(wèn),該庫(kù)存儲(chǔ)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)、組織間協(xié)作及其CBP模型。這些服務(wù)只能從公共云中獲得,所有組織都可以訪問(wèn)。

(2)CBP到IBPs轉(zhuǎn)換服務(wù):提供實(shí)現(xiàn)以前工作中提出的基于MDA方法的操作從CBP模型生成特定組織的IBP模型。此方法意味著模型到模型的轉(zhuǎn)換過(guò)程,該過(guò)程將CBP模型和目標(biāo)組織角色作為輸入,并自動(dòng)生成IBP模板模型作為輸出,該模型包含組織為在CBP中履行目標(biāo)角色而必須實(shí)施的公共和私有活動(dòng)以及控制流。

(3)CBPs管理服務(wù):管理與建立協(xié)作關(guān)系相關(guān)的方面,協(xié)商選擇他們參與的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中所有組織同意的CBP模式。這項(xiàng)服務(wù)也只能從公共云中獲得,所有組織都可以訪問(wèn)。

(4)CBPs舞蹈服務(wù):允許在不同的獨(dú)立IBP實(shí)例之間進(jìn)行協(xié)調(diào),這些實(shí)例被制定來(lái)執(zhí)行CBP的實(shí)際執(zhí)行,協(xié)調(diào)這些IBP之間的異步消息交換,以實(shí)現(xiàn)協(xié)作。這項(xiàng)服務(wù)需要在公共云上實(shí)施。

(5)CBPs監(jiān)控服務(wù):負(fù)責(zé)監(jiān)控當(dāng)前的CBPs執(zhí)行狀態(tài),服務(wù)也必須在公共云上實(shí)現(xiàn)。

IBPs服務(wù)基本上是對(duì)訪問(wèn)IBPs存儲(chǔ)庫(kù)的服務(wù)進(jìn)行分組,并根據(jù)CBP到IBPs轉(zhuǎn)換服務(wù)。

(1)IBPs存儲(chǔ)庫(kù)服務(wù):管理對(duì)IBP模型存儲(chǔ)庫(kù)的訪問(wèn),該存儲(chǔ)庫(kù)存儲(chǔ)每個(gè)組織擁有的IBP模型,以及組織可以定義在從CBP到IBP的轉(zhuǎn)換發(fā)生時(shí)使用的模板。

(2)IBPs管理服務(wù):管理每個(gè)組織的IBP模型,從IBPs存儲(chǔ)庫(kù)中保存/檢索它們,并允許添加組織所需的私有活動(dòng),以完成從它們參與的CBP生成的模板。

最后,PAIS服務(wù)包括用于訪問(wèn)PAIS存儲(chǔ)庫(kù)、配置和部署每個(gè)組織的可執(zhí)行IBP模型、編排它們的執(zhí)行以及提供與外部服務(wù)和/或以前存在的遺留系統(tǒng)交互的接口的服務(wù)。

(1)PAISs知識(shí)庫(kù)服務(wù):存儲(chǔ)已配置的每個(gè)組織的可執(zhí)行IBP模型,鏈接到執(zhí)行活動(dòng)所需的所有外部服務(wù)和/或遺留系統(tǒng)。

(2)IBPs配置服務(wù):根據(jù)將制定可執(zhí)行IBP模型的PAISs,從完全完整的IBP生成可執(zhí)行模型的規(guī)范,定義所有公共和私有行為以完成每個(gè)組織執(zhí)行這些模型所需的活動(dòng),包括執(zhí)行CBP編排所需的所有活動(dòng)。

(3)PAISs管理處:按需管理每個(gè)組織的Pais,創(chuàng)建它們,加載和部署從Pais存儲(chǔ)庫(kù)中檢索的可執(zhí)行IBP模型,并充當(dāng)IBPs編排服務(wù),它將負(fù)責(zé)制定法律。

(4)IBPs編排服務(wù):一旦制定了PAIS,該服務(wù)將管理IBP的執(zhí)行,在執(zhí)行IBP時(shí)需要調(diào)用的活動(dòng)和服務(wù)之間進(jìn)行編排。

(5)活動(dòng)接口服務(wù):充當(dāng)與執(zhí)行IBPs活動(dòng)的外部程序或遺留系統(tǒng)交互的邊緣服務(wù)器。

然后,考慮到它必須提供的服務(wù),平臺(tái)架構(gòu)足夠靈活,在云計(jì)算和微服務(wù)方面也必須考慮靈活性。必須為所有服務(wù)提供彈性,因此需要與服務(wù)自動(dòng)縮放器和負(fù)載均衡器一起計(jì)算基本組的組成部分?？紤]到平臺(tái)被設(shè)想為獨(dú)立于云提供商或私有云基礎(chǔ)設(shè)施,可移植性是另一個(gè)重要問(wèn)題;利用微服務(wù)架構(gòu)可以通過(guò)容器基礎(chǔ)設(shè)施輕松部署這一事實(shí),這有助于建立平臺(tái)的過(guò)程,無(wú)需任何標(biāo)準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)可移植性。關(guān)于隱私,提供了兩種處理敏感信息的方法:橫向身份服務(wù)僅允許訪問(wèn)與特定組織相對(duì)應(yīng)的服務(wù)和數(shù)據(jù);組織可以在私有環(huán)境中部署平臺(tái),與公共云通信,但僅共享交互所需的信息在CBP中,保留其自己的敏感數(shù)據(jù)和流程。一般來(lái)說(shuō),基本組的組件/服務(wù)允許處理基于微服務(wù)的平臺(tái)將面臨的所有困難。

3.3 平臺(tái)的實(shí)施

本次研究中給出了基于微服務(wù)的CBPs平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。如前所述,在基礎(chǔ)設(shè)施層面,有幾種方法可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)它,試圖在云和可移植性、彈性、隱私和微服務(wù)要求微服務(wù)問(wèn)題之間取得良好的平衡。例如,該平臺(tái)可以部署在IaaS基礎(chǔ)設(shè)施上,以支持公共云,其中的服務(wù)將可供所有組織使用。私有云可以由同一個(gè)或另一個(gè)IaaS提供商處理,甚至可以求助于私有IaaS基礎(chǔ)架構(gòu)。接下來(lái),需要在這些基礎(chǔ)設(shè)施上配置對(duì)微服務(wù)更友好的適當(dāng)部署環(huán)境,例如Kubernetes作為Docker的編排器容器。另一種方法是直接使用容器服務(wù)/基礎(chǔ)設(shè)施,例如Amazon Elastic Container Service 8(Amazon ECS)、Amazon Elastic Kubernetes Service 9(Amazon EKS)、Azure Kubernetes Service 10(AKS)或Red Hat OpenShift Container Platform 11。這里選擇用于實(shí)驗(yàn)的選項(xiàng)是Kubernetes,因?yàn)樗哂羞m當(dāng)?shù)臄U(kuò)展和負(fù)載平衡機(jī)制,以及基本組中剩余微服務(wù)的良好實(shí)現(xiàn)。Amazon EKS用于公共云服務(wù)和Red Hat OpenShift Container Platform對(duì)于私有云,因?yàn)閮烧叨蓟贙ubernetes并提供托管Kubernetes集群(在第一種情況下運(yùn)行在Amazon Web Services —AWS上,在第二種情況下運(yùn)行在Red Hat Enterprise Linux上,這是私有云實(shí)施的理想選擇)。這種基礎(chǔ)設(shè)施大大簡(jiǎn)化了底層管理、配置和維護(hù)的各個(gè)方面,對(duì)于輕松快速地創(chuàng)建不同環(huán)境以以原型方式測(cè)試CBP平臺(tái)的組件非常有價(jià)值。

CBPs平臺(tái)的相關(guān)設(shè)計(jì)考慮主要是微服務(wù),特別是業(yè)務(wù)核心服務(wù)。為實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制合作提出了一種編排方法。編排需要一個(gè)中央服務(wù),它將請(qǐng)求發(fā)送到其他服務(wù)并通過(guò)接收響應(yīng)來(lái)監(jiān)督流程。相反,編排假設(shè)沒(méi)有集中化,并使用事件和發(fā)布/訂閱機(jī)制來(lái)建立協(xié)作。幾乎所有服務(wù)都根據(jù)編排模式工作,除了CBP編排服務(wù)和CBP監(jiān)控服務(wù)。依賴于數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù),如那些涉及存儲(chǔ)庫(kù)(CBP、IBP和PAIS)的服務(wù),需要一種機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)跨越多個(gè)服務(wù)實(shí)例的事務(wù)。此類服務(wù)的實(shí)例不能擁有不同的數(shù)據(jù)庫(kù),因?yàn)檎麄€(gè)平臺(tái)不能簡(jiǎn)單地為每個(gè)實(shí)例使用本地ACID事務(wù)。每個(gè)本地事務(wù)更新數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)布消息或事件以觸發(fā)下一個(gè)本地事務(wù)。

關(guān)于具體技術(shù),幾乎所有微服務(wù)的實(shí)現(xiàn)都使用了Spring Boot 12。前端服務(wù)需要一個(gè)具體的框架來(lái)與用戶進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕换?。Spring Boot的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它與內(nèi)置的嵌入式Apache Tomcat集成,因此前端是使用JavaServer Pages (JSP)開(kāi)發(fā)的。存儲(chǔ)庫(kù)用于CBP、IBP和PAIS需要數(shù)據(jù)庫(kù)連接。Spring Boot很容易集成到MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中。用于實(shí)施CBPs編排服務(wù),需要一種允許異步發(fā)送/接收消息的技術(shù)來(lái)完成微服務(wù)編排模式,因?yàn)樗蠭BP都是自主和分散的。為此,Spring AMQP 13 API用于與RabbitMQ 14消息代理進(jìn)行交互。IBPs編排服務(wù)還需要一種附加技術(shù)來(lái)制定整個(gè)IBP可執(zhí)行模型,并執(zhí)行與其他IBPs的交互(通過(guò)CBPs編排服務(wù)的消息交換)以及外部系統(tǒng)之間的交互。任何基于微服務(wù)的流程引擎都是合適的,但在這種情況下,用于微服務(wù)編排的工作流引擎稱為Zeebe 15用來(lái)。在Zeebe編排的工作流中,每個(gè)任務(wù)通常由不同的微服務(wù)執(zhí)行,發(fā)送/接收任務(wù)可以輕松地與CBP編排服務(wù)交互。

4 過(guò)程感知信息系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)應(yīng)用

在過(guò)程感知信息系統(tǒng)協(xié)同業(yè)務(wù)流程改進(jìn)設(shè)計(jì)中描述了基于微服務(wù)的平臺(tái)的組件和服務(wù)之間的功能、適用性和交互,用于執(zhí)行CBP。該分銷網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)協(xié)作網(wǎng)絡(luò),包括電子產(chǎn)品零售商Megatronic和組裝商和供應(yīng)商Philkaw、Grundrive和Sanx。供應(yīng)商以單獨(dú)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式與零售商合作。每個(gè)供應(yīng)商都與零售商建立獨(dú)立的跨組織協(xié)作執(zhí)行具體的CBP模型。Megatronic同意與Philkaw和Grundrive執(zhí)行供應(yīng)商管理庫(kù)存(VMI)模型,以及與Sanx執(zhí)行協(xié)作計(jì)劃、預(yù)測(cè)和補(bǔ)貨(CPFR)模型。Megatronic和Philkaw共享一個(gè)公共云,Grundrive和Sanx獨(dú)立實(shí)施私有云。

為了使用該平臺(tái),零售商訪問(wèn)公共云的前端服務(wù),利用身份服務(wù)進(jìn)行身份驗(yàn)證,并使用CBPs管理服務(wù)創(chuàng)建協(xié)作網(wǎng)絡(luò)電子產(chǎn)品協(xié)同分銷,該服務(wù)通過(guò)CBPs存儲(chǔ)存儲(chǔ)庫(kù)服務(wù)。接下來(lái),零售商在平臺(tái)中尋找供應(yīng)商并向他們發(fā)送加入該網(wǎng)絡(luò)的邀請(qǐng)。之后,供應(yīng)商加入?yún)f(xié)作網(wǎng)絡(luò)和零售商能夠與它們中的每一個(gè)創(chuàng)建三個(gè)組織間協(xié)作,全部通過(guò)CBPs管理服務(wù)。每一次合作都表明了所采用的商業(yè)模式和組織所扮演的角色。組織可以使用CBPs管理服務(wù)來(lái)管理CBP模型,該服務(wù)與CBPs存儲(chǔ)庫(kù)服務(wù)交互以檢索/存儲(chǔ)模型。例如,零售商將幾個(gè)CBP模型添加到CBP模型存儲(chǔ)庫(kù)中,作為與Sanx基于CPFR的協(xié)作的一部分,例如協(xié)作補(bǔ)貨計(jì)劃管理模型(CPFR流程)。圖2顯示了定義此CBP模型行為的BPMN中的編排圖。

圖2 Megatronic和Sanx之間的協(xié)同補(bǔ)貨計(jì)劃管理模型

在圖3中,(a)從CBP模型中為每個(gè)組織生成IBP模型(使用模板)。(b)從具有所需私有活動(dòng)的模板完成IBP模型以獲得完整的IBP模型,一旦完成,獲得可執(zhí)行的IBP模型。(c)通過(guò)分散執(zhí)行各個(gè)IBP來(lái)執(zhí)行CBP。

該模型管理零售商和供應(yīng)商之間的簡(jiǎn)單談判過(guò)程,以就短期內(nèi)幾種產(chǎn)品的補(bǔ)貨計(jì)劃達(dá)成一致。從向零售商提出供應(yīng)計(jì)劃的供應(yīng)商開(kāi)始,零售商對(duì)其進(jìn)行評(píng)估并決定拒絕、接受或提出反建議。決定發(fā)送給供應(yīng)商。在拒絕或接受的情況下,該過(guò)程結(jié)束。相反,對(duì)于反建議,供應(yīng)商對(duì)其進(jìn)行評(píng)估并回復(fù)零售商接受或拒絕。在所有組織同意協(xié)作后,協(xié)作狀態(tài)會(huì)自動(dòng)設(shè)置為“活動(dòng)”,并且可以通過(guò)CBP監(jiān)控服務(wù)訪問(wèn)。CBPs管理服務(wù)調(diào)用CBPs存儲(chǔ)服務(wù)以獲取最終的CBP模型,然后調(diào)用CBP-to-IBPs轉(zhuǎn)換服務(wù)從CBP生成每個(gè)組(Megatronic、Philkaw、Grundrive和Sanx)的IBPs的公共行為模型,作為不完整的IBP模型,最后使用IBPs存儲(chǔ)庫(kù)服務(wù)將它們保存在IBPs存儲(chǔ)庫(kù)中。CBP-to-IBPs轉(zhuǎn)換服務(wù)采用提出的方法和工具來(lái)執(zhí)行其操作。

從生成的不完整IBP模型中,通過(guò)前端服務(wù)和IBP管理服務(wù),組織完成它們并添加他們考慮的所有私有活動(dòng)以正確執(zhí)行協(xié)作(圖3(a)完整的IBP模型交互)。這在公共云和/或私有云中以相同的方式完成,并且仍然是根據(jù)與技術(shù)無(wú)關(guān)的語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的。完成的IBP模型也通過(guò)IBPs存儲(chǔ)庫(kù)服務(wù)保存到IBPs存儲(chǔ)庫(kù)中。組織現(xiàn)在能夠配置完整的IBP模型以生成可執(zhí)行規(guī)范。再次,在前端服務(wù)的幫助下和IBPs管理服務(wù),組織檢索其相應(yīng)的完整IBP模型并生成PAIS規(guī)范,以及與外部服務(wù)和/或遺留系統(tǒng)交互所需的所有信息和資源鏈接,吸引IBPs配置服務(wù)(圖3(b)生成可執(zhí)行的IBP模型交互)。可執(zhí)行的IBP模型通過(guò)PAISs管理服務(wù)和PAISs存儲(chǔ)庫(kù)服務(wù)保存到PAISs存儲(chǔ)庫(kù)中。當(dāng)可執(zhí)行的IBP模型可用時(shí),每個(gè)組織都可以制定自己的IBP并開(kāi)始去中心化執(zhí)行CBP(圖3(c))。同樣,這在公共云和/或私有云中以相同的方式完成。執(zhí)行意味著訪問(wèn)PAIS存儲(chǔ)庫(kù)并檢索可執(zhí)行的IBP模型。這些可執(zhí)行模型可供IBP編排服務(wù)使用,該服務(wù)最終將執(zhí)行它們。在IBP執(zhí)行期間,IBP編排服務(wù)使用CBP編排服務(wù)根據(jù)CBP,在IBP之間交換消息,并且還使用Activity接口服務(wù)將IBP模型的每個(gè)活動(dòng)與適當(dāng)?shù)耐獠糠?wù)和/或遺留系統(tǒng)進(jìn)行通信。協(xié)作狀態(tài)現(xiàn)在設(shè)置為“執(zhí)行中”。一旦執(zhí)行所有IBP,每個(gè)組織都可以使用CBP監(jiān)控服務(wù)跟蹤協(xié)作狀態(tài)。

(a)

5 結(jié)束語(yǔ)

本次研究為CBPs管理平臺(tái)提出了一個(gè)基于微服務(wù)的架構(gòu)。通過(guò)微服務(wù)及系統(tǒng)環(huán)境部署,基于微服務(wù)的云架構(gòu)平臺(tái)系統(tǒng)有效解決了執(zhí)行CBPs的可移植性、彈性和隱私問(wèn)題。該架構(gòu)還為微服務(wù)的部署帶來(lái)了更大的靈活性,支持IBP及其數(shù)據(jù)管理的微服務(wù),可以部署在公有云上,也可以部署在私有云上。所提出的云架構(gòu)滿足了組織執(zhí)行其IBP的自主性要求,同時(shí)也滿足了CBP分散執(zhí)行的要求,通過(guò)獨(dú)立部署的服務(wù)滿足了協(xié)同業(yè)務(wù)流程工作要求,并通過(guò)基于異步消息的微服務(wù)來(lái)支持CBP的執(zhí)行,以及對(duì)這些進(jìn)程的監(jiān)控來(lái)提供CBP中消息交換的全局視圖,發(fā)揮了微服務(wù)的技術(shù)價(jià)值,改善了過(guò)程感知信息系統(tǒng)協(xié)同業(yè)務(wù)流程。