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    基于业务流程编排的自动化运维实现研究

    时间：2023-06-29 08:10:13来源：百花范文网本文已影响人

    郭敬东， 刘文亮， 李霆， 罗富财

    (国网福建省电力有限公司, 福建, 福州 350003)

    在互联网经济全球化浪潮中，企业间的竞争越来越激烈，如何提升企业市场竞争力成为热门问题。业务流程运营是企业工作的核心之一，业务流程是指有不同人为达到某些特定价值目标而共同完成的一系列有严格的先后顺序、方式、内容、责任等严格界定的活动[1]。业务流程编排通过完成不同活动在不同岗位角色之间的良好运转[2]。近些年在以往业务流程编排的基础上，推出了微服务与业务流程编排联合技术，该技术可将大的应用服务分解为多个更小颗粒度的服务，分别进行独立开发、测试和部署[3]。

    本研究在工作流技术的基础上，采用精细化流程模型联合Choreography编排模型建立了大型电商平台业务流程编排自动化系统，通过与传统业务流程编排模型的运行速度、业务编排准确性以及业务编排有效率进行比较，评价该系统的运营效果。

    1.1 精细化流程模型与Choreography编排模型

    精细化流程模型是一种描述、设计、验证与管理系统中的服务的理论模型。精细化流程模型包含3个子模块，分别是实体特征模块、能力特征模块以及精细化流程模块。在该模型中，在处理数据的实体特征模块、处理功能与接口的能力特征模块的基础上，增加了精细化流程模块，该模块融入了分层管理服务，可用于多实体应用场景，实现业务流程的建模与解耦，便于操作人员进行沟通，增强系统的复用能力。在精细化流程模型的基础之上，根据不同的业务流程模式，建立业务流程中各组件关系的组织架构，其中包括组件嵌套关系、组件时序关系以及控件交互关系。

    Choreography编排模型是一种适用于分布式场景的编排模型，可以用来协调参与者的活动。该模型的关键结构包括：编排对象、组织关系、协作方式、系统状态记录4方面[4]。相较于业内的其他微服务编排工具而言，Choreography编排模型利用Netflix Cinductor编排工具，进行参与者间级别和联系的判断，具有更强的表达能力，更适用于分布式编排场景，并且通过有效应用Artifact实体来对参与者实例中的相关信息进行描述，使用特定的图例来描述参与者间的关联及编排关系。

    1.2 工作流技术

    本研究使用到的工作流技术是应用计算机语言实现相应业务信息传递功能的一项技术。该技术首先将工作任务进行分解，并且按照一定程序进行分配和规划，实现任务的合理分配和高效完成。工作流管理系统(WFMS)是工作流技术的对应操作系统。该系统可以对工作流进行定义和管理，通过预先设定好的程序，之后按程序执行工作流，大大缩短了运行时间[5]。

    1.3 业务流程编排自动化系统设计

    本研究通过工作流管理技术(其模式图见图1)对数据预处理模块的信息进行处理，之后针对不同的业务流程进行程序编辑，然后在模型调用模块采用精细化流程模型和Choreography编排模型对业务流程编排过程进行建模，其中业务流程建模环节使用精细化流程模型，分布式场景的流程编排过程交由Choreography编排模型处理[6]。精细化流程模型的结构示意图见图2。Choreography编排模型结构见图3。

    图1 工作流系统结构模式图

    图2 精细化流程模型示意图

    图3 Choreography编排模型示意图

    在工作流技术的基础上，系统应用结构采用Model-View-Controller (MVC)开发模式、Struts框架、Web应用服务器等。本研究整体开发是在Struts框架以及Web架构下进行，具体过程包括：① Web页面上输入信息，完成HTML页面转换；
    ② 所有的数据被控制器截获；
    ③ 控制器对表单数据进行统一处理，然后进行业务逻辑处理；
    ④ 业务逻辑处理完成之后转发到指定页面。

    基于工作流技术的企业工作流程编排自动化系统的主要组织结构包括：应用展示层、业务层、数据层、流程编排层。其中，使用Web门户、MVC模式的应用展示层可为使用者提供了资料查询、系统管理、操作等界面；
    业务层汇总各系统提供的数据并进行处理、存档[7]；
    数据层负责对业务相关流程配置数据、工程开工、验收信息等数据进行持久化，并以文件形式保存在本地；
    流程编排层实现对业务流程的最优化编排；
    数据利用Oracle的JOB功能每天定时业务数据的平台导入。在平台服务器中，确定A1-A2-A3-A4-A5节业务服务节点，并进行业务流程最优化设计，实现业务流程编排的自动化。

    本研究的业务流程编排自动化系统在实现验收流程电子化的同时，为运营者提供了个性化的流程配置手段，搭载详尽的统计功能。通过搭建统一的信息管理平台完成各个信息子网间实现与验收流程有关的各个部门的业务信息共享，并对所有业务进行统一的调配处理。业务流程编排自动化系统在对平台各业务模块设计的基础上，引入工作流技术，并对系统架构、业务数据库资料、系统备份及容错程序等方面进行改进，促进了企业工作流程自动化的实现。其结构模式图见图4。

    图4 业务流程编排自动化系统整体结构图

    1.4 开发运用环境

    本研究使用J2SDK 1.5、MyEclipse 3.6、Java 1.8语言版本、MySQL 5.5数据库作为开发环境，并使用到了Bootstrap、Spring Cloud、Nexflix Conductor等开源框架。

    1.5 业务流程编排自动化效果评估

    将上述设计的业务流程编排自动化系统进行试运营，输入信息为XX电商平台的业务流程信息，采用jmeter自动化测试工具对系统进行性能测试。通过1台CPU的虚拟机(4核)对该系统启动多线程并发访问，在并发访问过程中逐步提高循环次数，循环次数分别为1 000次、2 000次和10 000次。通过检测自动化业务流程编排系统的响应时间、出错率以及业务流程编排有效率等指标来衡量该系统的实用效果，测试结果与传统业务流程编排情况进行对比分析。

    2.1 业务流程编排自动化服务节点路径分布情况

    本系统在电商平台的分布式运营环境中的微服务选择运营系统服务节点分布情况如图5所示。由图5可知，该系统的业务流程编排自动化系统的服务节点路径多样化，可进行多途径的业务流程编排。

    图5 业务流程编排自动化服务节点路径分布图

    2.2 业务流程编排自动化运营测试性能分析

    在本研究设计的业务流程编排自动化系统搭建完成之后，使用电商平台的业务数据进行试运营的结果显示，本系统搭建的精细化流程模型中的新实体建模速度相对于传统业务流程编排模型要明显变慢，其差异具有统计学意义(P<0.05);在相似业务建模上，精细化流程编排模型的建模速度明显加快，仅需要345 s即可完成，与传统业务流程编排模型相比差异显著，具有统计学意义(P<0.05);同样，在业务服务的选择及调度上，精细化流程编排模型相较于传统业务流程编排模型的运行速度也有了较大提升，差异显著，具有统计学意义(P<0.05)，具体情况见图6。

    注：A表示新实体建模速度；
    B表示相似业务建模速度；
    C表示服务选择与调用速度；
    *表示与传统业务流程编排模型相比差异显著，具有统计学意义(P<0.05)。

    同样在业务流程编排出错率方面，本系统搭建的精细化流程模型中的业务流程编排出错率随着测试次数的增加而增加，相对于传统业务流程编排模型而言，精细化流程模型中的业务流程编排出错率明显降低，其差异显著，具有统计学意义(P<0.05)，具体情况见图7。

    注：A表示测试1 000次；
    B表示测试2 000次；
    C表示测试10 000次; *表示与传统业务流程编排模型相比差异显著，具有统计学意义(P<0.05。

    图8为2种业务流程编排系统的编排有效率对比图。由图8可知，本系统搭建的精细化流程模型中的业务流程编排有效率随着测试次数的增加而增加，但差异不显著，不具有统计学意义(P>0.05),相对于传统业务流程编排模型而言，精细化流程模型中的业务流程编排有效率明显提升，其差异显著，具有统计学意义(P<0.05)。

    注：A表示测试1 000次；
    B表示测试2 000次；
    C表示测试10 000次; *表示与传统业务流程编排模型相比差异显著，具有统计学意义(P<0.05。

    当前，企业运营自动化研究正在蓬勃发展，适应应用需求变化、业务流程变化以及业务规则变化是企业业务流程编排自动化面临的问题。以往的业务流程模型适用于业务量相对较小、场所固定且流程简单的服务，其流程编排模型趋于中心化，不适用于如今复杂应用场景的海量实体数据以及快速迭代服务流程。精细化流程模型在传统业务流程模型基础上对系统进行了结构化与智能化，增加了模型复用能力；
    在实体特征模块可实现不同服务间的信息互享，能力特征模块提升功能与接口的迅速查找与连接。本研究在传统编排系统的基础上，采用精细化流程模型联合Choreography编排模型搭建了业务流程自动化编排系统，通过对XX大型电商平台的业务信息进行业务流程编排测试，利用业务流程编排的运行速度、出错率以及编排有效率指标结果与传统业务流程编排情况来评价该系统的运行效果。结果显示，与传统业务流程编排系统相比，该系统在运行过程中建模速度以及各阶段运行时间明显缩短，运行速度明显提升，差异显著，具有统计学意义(P<0.05)；
    业务流程编排的出错率明显降低，其差异具有统计学意义P<0.05)；
    与此同时，该系统的业务流程编排有效率在测试10 000次时达到98.6%，相较于传统业务流程编排系统明显提升，其差异具有统计学意义(P<0.05)。综上所述，本研究设计的业务流程编排自动化系统在运营测试中表现出良好的性能，能够有效缩短业务流程编排时间，提升业务流程编排速度，实现企业业务流程安排效率明显提升。但是本研究还存在一些不足之处，本研究中设计的流程编排自动化系统所接收的业务信息相对匮乏，导致未能了解每项业务指标的具体情况，同时缺少外系统连接的接口，存在一定程度的重复输入情况，故在后续的实验中将尽量扩大业务信息的采集量，进一步外链接口数量，实现全业务线的业务流程编排自动化，进一步提升业务处理效率，实现资源利用最大化。

    本研究基于工作流技术，利用精细化流程模型联合Choreography编排模型搭建的业务流程编排自动化系统，通过性能测试显示在业务流程编排运行速度、出错率以及流程编排有效率方面皆表现良好，具有巨大的市场运用潜力，未来有望通过提升业务信息数据库容量、扩展外链接口数量，从而实现多领域的业务流程编排自动化，提升企业运营效率。

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