mda在科学工作流建模中的应用研究

《mda在科学工作流建模中的应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第二章关键技术研究1．1研究背景第一章绪论工作流的概念源于生产和办公时过程的概念，在工业化过程中由一系列的工作步骤有效组成的产品制作过程成为最初的工作流程【1】。随着1993年8月第一个工作流技术标准化的工业组织二工作流管理联盟(WorkflowManagementCoalition，WfMC[2，3】)的成立，工作流技术的研究与开发进入了一个新的热潮。随着工作流技术已被越来越多的人认可，出现了众多与之相关的学术研究组织、标准规范、工作流引擎以及商业产品。在工作流技术被业界广泛应用发展的同时，其技术和应用研究也引起了科研学者的极大重视。近年来，随着工作流技术的不断发展，科学家和领域工程师越来越

2、多地借助工作流技术来管理和处理大量的数据集，在科学领域中利用工作流的自动化和流程化等特点来表示和管理复杂分布式科学计算【4】。科学工作流可以利用分布式资源和数据创建动态应用，也可以通过集成多个科研团队实验工作流中的不同部分来提高组织和协作能力。科学工作流正处于研究高峰，学术界组织和召开了众多的专题会议【5，6，7，8，9，10，11】，众多科研组织也对科学工作流的发展做出了重大贡献[12，13]。为了在科学工作流中更加充分地利用共享的Web服务，面向编排和协调Web服务的服务协作逐渐引起研究者的重视[14，15，16]。科学工作流的建模中如何通过Web服务使科学工作流对分布式资源加以充分利用，

3、成为目前工作流技术研究领域的热点问题。同时，我们在计算化学e-Science研究与示范应用的项目中通过科学工作流进行建模实现编排Web服务的科学工作流程，也需要对科学工作流的建模进行相关研究工作。工作流需要编排复杂的web服务，对服务进行人工编排不但费力而且容易出错。因此，出现了多种工作流语言和服务编排语言用于解决这类问题，如BPEL[17]、WSCI【18】和BPML[19]，但每一种引擎只执行一种语言，缺乏可移植性，使得开发者难于选择服务编排语言和引擎。为了减少科学工作流中服务编排的复杂性，并使得模型独立于工作流语言及服务编排语言，我们使用模型驱动开发的方法进行科学工作流的建模。根据MDA

4、的第二章关键技术研究思想，在Web服务模型的转换中，使用动态行为的平台无关模型PIM来定义工作流流程，并将PIM转换成平台相关模型PSM。1．2国内外研究现状工作流建模技术的研究受到越来越多的关注，研究人员提出了多种方法用于工作流的建模。目前主要有活动网络图【2川、基于petriNI拘[21]、对话型【22】、基于状态和活动图【23】、基于事务模型【24】和图形化建模方法【25】等。而科学工作流项目也采用不同的工作流语言在各自的分布式环境中不断进行研究与探索。目前，科学工作流的研究也在不断探索中，对科学工作流模型进行了分类与研究，工作流模型设计决定了工作流组件定义和组成的方式【26】。在工作流

5、建模中，主要包括工作流结构、工作流模型／规范、工作流组成系统三个方面。工作流结构表示任务之间的时间依赖关系，它一般可分为有向非循环[](DirectedAcyclicGraph，DAG)或者有向循环图(non-DAG)。一般地，科学家可以使用工作流语言，比如Scuff(SimpleConceptualUnifiedHowLanguage)、BPEL(BusinessProcessExecutionLanguage)作为基于语言的建模方式进行Web服务编排；另外，也可以使用基于图形的建模方式来组装工作流。相比基于语言的建模方式，图形表示更加直观，能够支持普通科学家使用。工作流语言更有利于存储和传

6、输，然而，最终执行时，图形化表示需要转化为工作流描述语言支持的语言形式，才能被工作流引擎执行。目前主要的科学工作流项目及其采用的工作流语言有：>TavemaTaverna是e．Science项目myGrid[27]的组件之一，是一个开源的支持生物信息学虚拟实验研究的工作流工具，支持生物学家以结构化的、可重复的、可验证的方式来描述和执行它们的实验过程。其主要特色是网状的工作流，基本的容错处理和Processor的半自动选择。另外，Taverna项目组提供了工作流语言SimpleConceptualUnifiedHowLanguage(Scuff)和图形化界面两种方式用于工作流的创建，图形化方式为

7、方便科学家使用，而Scuff语言以编排Web服务为目的【281，作为整个工作流系统的中间处理和交换的语言。为实现Web服务编排，在Scuff中定义多个包含用户信息的Web服务作为工作流的参与者Processors[29】。Scuff2第二章关键技术研究工作流语言由FreeFluo引擎支持运行。>DiscoveryNetDiscoveryNet是英国EPSRC资助的另一个项目，是建立在Uniform