WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     |
|
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Ольхович Лев Борисович РАСПАРАЛЛЕЛИВАНИЕ ДИРИЖИРУЮЩИХ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ 05.13.11 – Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2009

Работа выполнена на Кафедре системного программирования математико-механического факультета Санкт-Петербургского Государственного Университета.

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор Андрей Николаевич Терехов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Тимофеев Адиль Васильевич кандидат технических наук Рощин Михаил Александрович

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Защита состоится “_”_200_ г. в часов на заседании совета Д212.232.51 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу:

198504, Санкт-Петербург, Петродворец, Университетский пр., 28, математико-механический факультет, ауд. 405.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке СанктПетербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9.

Автореферат разослан " " _ 200_ года Учёный секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, И. К. Даугавет профессор

Общая характеристика работы

Актуальность темы В течение последних 10-15 лет быстрыми темпами развивается область автоматизации бизнес-процессов (БП) – в частности, благодаря всё возрастающей информатизации предприятий и всё большему проникновению информационных технологий в различные сферы человеческой деятельности. Если ещё недавно БП были не более чем «руководством к действию», правилами выполнения тех или иных процедур, то, с внедрением автоматизации, бизнес-процессы начинают непосредственно определять порядок функционирования предприятия.

Автоматизированные бизнес-процессы превращаются из абстрактных идей и «серебряной пули» менеджмента в действительность и становятся неотъемлемой частью автоматизированных систем управления предприятиями (АСУП) и информационных систем вообще. Бизнес-процессы обеспечивают беспрецедентную гибкость и позволяют адаптировать АСУП к изменяющемуся окружению и осуществлять взаимодействие с новыми видами систем без изменений программного кода и связанных с ним дополнительных затрат на обновление программного обеспечения (ПО). Соответственно, по мере всё большей автоматизации БП, увеличивается и влияние производительности БП на эффективность функционирования предприятий и организаций.

С учётом того, что время является критическим фактором в конкурентной борьбе, важной задачей становится обеспечение высокой производительности бизнес процессов. Распараллеливание бизнеспроцесса, то есть выявление допускающих параллельное исполнение шагов в исходно последовательном бизнес-процессе, снижает время исполнения и тем самым повышает производительность бизнеспроцесса.

Хотя распараллеливание программного обеспечения было и остаётся предметом активных исследований, исследований по распараллеливанию бизнес-процессов другими авторами не проводилось. При этом некоторые особенности основного типа применяемых сейчас бизнес-процессов — дирижирующих (реализующихся через вызовы внешних сервисов) бизнес-процессов в сервис-ориентированных окружениях — делают возможным полноценное распараллеливание, невозможное в случае «классического» ПО.

Цели работы Целью работы является разработка метода повышения производительности дирижирующих бизнес-процессов при помощи их распараллеливания.

В рамках данной работы были созданы метод и реализующее его программное средство автоматизированного распараллеливания бизнес-процессов, рассмотрены вопросы интеграции распараллеливания в жизненный цикл БП и проведена апробация полученного технологического решения на промышленных бизнеспроцессах.

Для проведения апробации был разработан метод генерации окружения БП для проведения нагрузочного тестирования БП при частичной недоступности используемых БП web-служб и создано программное средство, этот метод реализующее. По итогам апробации сделаны выводы об эффективности полученного технологического решения и, соответственно, разработанного метода автоматического распараллеливания БП.

Общая методика Исследование проводилось в контексте методов распараллеливания и установления эквивалентности программного обеспечения, при этом оценивалась применимость существующих методов к бизнеспроцессам. Для анализа влияния распараллеливания на производительность бизнес-процессов использовались общие методы оценки производительности бизнес-процессов; практические эксперименты проводились с применением методов тестирования производительности программного обеспечения. Для решения задачи распараллеливания применялись методы, основанные на методах анализа потоков данных программного обеспечения, используемые в компиляторах и анализаторах ПО.

Основные результаты В настоящей диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Проанализированы особенности предметной области — бизнеспроцессы (БП) и их автоматизация с применением языка Business Process Execution Language (BPEL) и Web-служб и сделаны выводы относительно возможной эффективности автоматизированного распараллеливания таких БП.

2. На основании этих особенностей сформулирован критерий операционной эквивалентности дирижирующих БП.

3. На основании критерия эквивалентности и метода оценки производительности БП предложен структурный критерий оптимальности производительности (минимальности времени ответа) БП.

4. Предложен и исследован алгоритм оптимизации производительности БП при помощи их распараллеливания.

5. Создано инструментальное средство, реализующее предложенный алгоритм оптимизации.

6. Предложен новый вариант жизненного цикла БП, который включает в себя автоматизированную оптимизацию производительности БП.

7. Разработан метод генерации окружений БП исходя из их определений для нагрузочного тестирования БП в условиях частичной недоступности используемых web-служб.

Научная новизна Все основные научные результаты диссертации являются новыми.

Практическая и теоретическая ценность Практическая ценность настоящей диссертационной работы заключается в том, что:

1. предложенный в диссертации метод распараллеливания бизнес-процессов может быть использован:

– для добавления функциональности распараллеливания в средства проектирования, редактирования и анализа бизнес-процессов;

– для разработки средств анализа бизнес-процессов (в том числе интегрированных в системы мониторинга и исполнения бизнес-процессов) на основании описаний бизнес-процессов и историй их исполнения, автоматически анализирующих возможную эффективность их распараллеливания.

2. предложенный метод генерации окружения БП для проведения нагрузочного тестирования БП в условиях частичного отсутствия используемых web-служб может быть использован для добавления соответствующей функциональности в средства нагрузочного тестирования.

Теоретическая ценность настоящей работы заключается в предложенных критериях эквивалентности и оптимальности БП, алгоритмах распараллеливания БП, а также в том, что полученные результаты могут быть использованы в качестве отправной точки для дальнейших исследований в области оптимизации производительности бизнес-процессов, например, при изучении вопросов неэквивалентных преобразований бизнес-процессов (преобразований, изменяющих потоки данных) для повышения их производительности.

Апробация работы Методы и полученные результаты данной диссертационной работы были оформлены в качестве заявки на выдачу патентных свидетельств (США, ЕС), а также реализованы как программное средство.

Планируется применение основных результатов настоящей диссертационной работы в Siemens CT.

Результаты диссертации многократно докладывались на внутренних семинарах Siemens CT, вошли в результаты европейского проекта ASG, а также были были доложены на конференции International Conference on Internet and Web Applications and Services 2006, где доклад был отмечен дипломом «за лучшую статью».

Основные результаты диссертации изложены в 6 публикациях.

Публикации Основные результаты работы изложены в 7 работах [1-7], перечисленных в конце автореферата, в том числе 2 работы [6,7] по перечню ВАК. Работы [1,2,5] написаны в соавторстве: в [1], Ольхович Л.Б. принимал участие в создании описываемого программного средства и проведении экспериментов; основной текст статьи принадлежит соавторам (A. Hennig, R. Wasgint, B. Petrovic). В [2], Ольхович Л.Б. является основным автором; Е. Рачинскому принадлежит авторство секции «Problem Statement» (стр. 2), а также участие в создании рис. 1 - 3; A. Hennig является автором части секции «Business Processes, Web Services and SOA» (стр. 2); Е. Рачинский и A.

Hennig также осуществляли стилистические правки статьи. В [5], Ольховичу Л.Б. принадлежит раздел «5.1 iPPr» (стр. 29-36).

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения и 7 глав со сквозной нумерацией разделов, рисунков и таблиц. Текст диссертации изложен на страницах. Список литературы содержит 90 наименований.

Содержание работы Во введении показывается актуальность выбранной темы исследований, излагаются научный и исторический контексты диссертационной работы. Кратко перечислены основные результаты диссертации.

В первой главе охарактеризован контекст исследований и введены основные понятия предметной области, рассмотрены основные направления применения бизнес-процессов в информационных технологиях. Приведён обзор основных архитектур исполнения бизнеспроцессов, описание de-facto стандартного языка спецификации дирижирующих бизнес-процессов — BPEL, а также удобный для проведения формального анализа бизнес-процессов формализм workflow-графов. В главе также дано краткое описание основных направлений исследований в области анализа производительности бизнес-процессов.

Согласно классическому определению, бизнес-процесс — это набор действий и связей между ними, выполнение которых обеспечивает достижение какой-либо бизнес-цели1. Бизнес-процессы в IT применяются для достижения двух целей: в случае автоматизации внутренних бизнес-процессов речь идёт об автоматизации информационной логистики и об интеграции гетерогенных информационных систем (Enterprise Application Integration, EAI) одного предприятия; в случае автоматизации взаимодействия независимых партнёров бизнес-процессы применяются как для автоматизации взаимодействия некоторой отдельной компании со своими контрагентами, так и для упорядочения и автоматизации совместной деятельности для всех её участников одновременно.

Можно выделить два основных типа архитектур исполнения бизнес-процессов: классическую и сервис-ориентированную.

Классическая архитектура предназначена, в основном, для исполнения процессов, ограничивающихся отдельным предприятием; бизнеспроцесс рассматривается как поток задач (workflow). В этом случае для обозначения среды исполнения бизнес-процесса используется термин "workflow-система". Типовая архитектура такой системы была предложена ещё в 1995 году консорциумом WfMC. Сервисориентированная архитектура (Service-Oriented Architecture, SOA) 1 На самом деле, бизнес-процессы делятся на "производственные", служащие непосредственно достижению бизнес-целей, и "вспомогательные", необходимые для выполнения производственных бизнес-процессов; более того, часто процент вспомогательных бизнес-процессов очень высок.

основана на оказании услуг (сервисов) независимыми поставщиками.

Под услугой в данном случае понимается некоторый конкретный объём работ, выполняемый поставщиком услуг для достижения результата, желаемого потребителем. SOA основывается на идее слабой связи между программными агентами: услуги предоставляются потребителю независимыми поставщиками с использованием стандартных (универсальных) протоколов и интерфейсов. Сервисы формально независимы друг от друга; один и тот же сервис может предоставляться несколькими поставщиками. Использование SOA позволяет менять поставщика и реализацию сервиса без изменения самого процесса.

Соответственно, появляются дирижирующие бизнес-процессы, реализующиеся через вызовы сервисов. Несмотря на то, что SOA не привязана к бизнес-процессам и её реализации существовали ещё задолго до появления самого понятия SOA, сейчас под SOA понимают, в основном, её реализацию с использованием Web-служб — набора протоколов, ориентированного на Internet.

Самым распространённым языком описания дирижирующих бизнес-процессов на настоящий момент является язык BPEL, который является результатом совместных усилий IBM и Microsoft (основан на языках XLANG и WSFL) и предназначен для описания процессов, в которых задействованы исключительно web-службы. Так как BPEL основан на идее дирижирования web-службами, то в нём не делается различия между сторонним процессом и просто web-службами: и те, и другие рассматриваются как партнёры, каждому из которых соответствует определённый интерфейс доступа. Действия (шаги) в BPEL могут быть простыми (неделимыми), так и составными, содержащими в себе другие действия (которые также могут быть составными). Соответственно, процесс представляет собой иерархию вложенных друг в друга действий.

BPEL является достаточно сложным языком, и, несмотря на его широкое промышленное применение, он не обладает формально заданной операционной семантикой. Поэтому для формальных построений мы будем использовать модифицированные workflowграфы, аналогичные схемам программ, предложенные Садик и Орловской задолго до появления BPEL. Workflow-граф — это направленный граф P = (A, f, R, u), где:

– A — множество вершин, соответствующих действиям;

– f: A x A {, } — функция инцидентности; дуге между вершинами a и b соответствует f(a, b) = ;

– R — множество ресурсов процесса;

– u: A x R — функция использования ресурсов.

Pages:     |
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.