CN113268319A - 基于微服务架构的业务流程定制与分布式流程调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于微服务架构的业务流程定制与分布式流程调度方法，属于业务流程管理与调度领域。该方法实现基于微服务架构的业务流程定制与分布式流程调度，通过构建统一的微服务管理平台，提供面向微服务标准化的轻量级微服务封装模型与框架，实现微服务的应用基础架构；面向业务应用定义微服务之间的接***互规范以及业务流程的调用规范，提供面向微服务的不同类型业务流程网关，实现分布式的业务流程之间以及微服务之间的业务自动化运行；提供可视化的业务流程编排定制方式，进行业务流程元数据信息的统一管理，实现基于微服务架构的业务流程定制与分布式流程调度。
Description
技术领域
本发明属于业务流程管理与调度技术领域，特别是指基于微服务架构的业务流程定制与分布式流程调度技术。
背景技术
随着云计算和微服务架构的发展，微服务架构+云服务化的端到端分布式服务治理体系业已成熟落地，然而，面向微服务架构的业务***功能复杂、模块众多，各个***或者组件相互独立的开发、测试、部署与运行，组件之间通过服务接口进行松耦合式的集成形成完整的***，从而使得微服务之间的流程管理异常复杂，复杂度随着微服务的数量呈指数增长。目前已发表的研究成果主要针对传统可执行程序、Web服务等粗粒度的功能组件等方面开展业务流程管理与调度研究。传统的基于ESB的SOA架构主要针对已有***之间的接口互联互通和信息交换，并不关注各个被集成的***的可用性和可靠性，也就是说缺乏服务治理能力，不适合于采用大量的分布式组件所构成的微服务架构的应用***管理。
目前广泛应用的业务流程管理平台，如东方通工作流中间件、中创工作流中间件等都只具备传统业务流程的管理调度能力，但无法适应细粒度、分布式的微服务组件管理与调度，迫切需要加强微服务架构下业务流程的管理与调度方法研究，实现面向微服务的业务运行自动化管理。
服务化的封装和集成除了发布服务接口外，还需要大量的工作来使服务具备自动发现、自动注册、自动代理、负载均衡、自动服务监控、任务调度、数据访问、消息通知等相应的能力。随着***中微服务数量的急剧增长，传统的服务封装方式完全不适用于微服务的封装，因此，需要面向微服务架构提供快速的微服务封装的能力，通过简洁的代码封装服务，来支持服务治理，传统的业务流程管理主要面向软件级、Web服务等进行实现，仅能进行粗粒度功能的业务流程管理，商业微服务管理平台主要针对微服务进行逻辑依赖方面的管理，两者均无法有效针对微服务架构下复杂模式的业务流程的管理、定制与调度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于微服务架构的业务流程定制与分布式流程调度方法，能够实现微服务的统一管理，基于统一的微服务接口规范以及流程调用规范实现基于微服务架构的业务流程定制与分布式流程调度，解决面向微服务架构时的业务流程管理复杂的问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于微服务架构的业务流程定制与分布式流程调度方法，包括以下步骤：
(1)基于微服务运行通用基础环境，设计标准化轻量级微服务封装模型，形成微服务封装框架，利用微服务封装框架对微服务进行封装；其中，微服务封装框架内嵌微服务的实现代码、调用的算法、各种标准化的接口以及与其他微服务进行调度和消息交互的模块；
(2)抽取各微服务之间消息通信的共性需求，定义微服务之间的接口规范、微服务之间的数据绑定和消息通信方式以及微服务的调度模式；
(3)对封装好的微服务组件根据业务需要进行流程编排与定制，将微服务进行组合，构建微服务业务流程模型库；
(4)将微服务业务流程模型库中已定义的业务流程进行发布，通过微服务业务流程调度组合多个业务流程进行相应的业务功能，实现同网区和跨网区的分布式业务流程调度。
进一步的，步骤(1)中微服务封装模型包括微服务的实现代码模块、服务封装与发布SDK模块、应用与算法模块以及各种标准化的接口；其中，标准化的接口包括服务监控接口、服务发现接口、消息通知接口、服务调用接口以及任务管理接口；
微服务的实现代码模块用于标注微服务的代码实现，以及调用应用与算法模块中的算法实现微服务的业务功能，并调用服务封装与发布SDK模块提供的接口进行微服务之间的消息交互；
服务封装与发布SDK模块用于通过各种接口进行微服务的注册、监控、调度及消息交互。
进一步的，微服务的实现代码模块包括服务配置模块、服务接口实现代码模块、服务元信息标注模块和任务与事件处理代码模块；服务封装与发布SDK模块包括服务注册模块、服务监控模块、任务调度模块、消息交互模块、云数据访问模块以及其他类库；
服务配置模块用于配置微服务与通用基础环境相关的静态配置信息，包括微服务的名称、运行IP地址和端口、开发方以及功能描述；
任务与事件处理代码模块用于调用应用与算法模块中具体的业务应用和算法功能，并结合云数据访问模块和其他类库提供的云数据访问信息和基础功能类库，实现服务接口列表中的每个微服务具体的业务功能；还用于调用任务调度模块提供的任务管理接口与其他微服务进行任务状态的交互，调用消息交互模块提供的消息通知接口实现与其他微服务之间的消息交互；
服务接口实现代码模块用于规范微服务服务接口的发布，获取微服务调用的接口列表，接口列表中的每个微服务通过任务与事件处理模块实现具体的业务功能；
服务元信息标注模块用于分别从服务配置模块和服务接口实现代码模块获取微服务的静态配置信息和接口列表信息，并调用服务注册模块提供的服务发现接口进行微服务的信息注册，调用服务监控模块提供的服务监控接口进行服务的上线、下线以及健康状态监控信息的上报；
任务调度模块用于基于服务元信息标注模块分别向服务注册模块和服务监控模块提供的服务注册信息和服务监控信息通过服务调用接口完成其他微服务的接口调用；还用于基于任务管理接口与其他微服务进行任务状态的交互。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过标准化封装模型和框架，可以将服务治理、服务协同、任务调度等基础的公共的功能封装为通用的类库，实现轻量化的微服务封装。
2、本发明根据微服务细粒度、管理复杂的特点，定义微服务之间的接***互规范与流程规范，从而实现微服务架构下的业务流程定制与分布式流程调度。
3.本发明方法已实际应用于遥感数据跨网交换与服务***项目，实现了对***复杂业务流程的定制和分布式调度。从实际的运行效果来看，能够完全满足微服务架构下的业务流程管理与调度需求。
附图说明
图1为本发明实现流程图。
图2为本发明轻量级微服务封装模型。
图3为本发明基于微服务架构的业务流程定制设计与执行过程。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
本发明提出的一种基于微服务架构的业务流程定制与分布式流程调度方法，针对微服务架构下端到端的业务流程调模式，采用分布式协同工作模式，基于轻量化的微服务封装模型，将业务流程管理功能以系列化、服务化的微服务组件有机融合到微服务架构下的端到端服务治理体系中，基于标准化的微服务封装模型与规范，实现多层级、分布式、服务化、自动化的业务流程控制与运行管理，如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)基于微服务运行通用基础环境，设计标准化轻量级微服务封装模型，形成微服务封装框架，利用微服务封装框架对微服务进行封装；其中，微服务封装框架内嵌微服务的实现代码、调用的算法、各种标准化的接口以及与其他微服务进行调度和消息交互的模块；
微服务封装模型如图2所示，本发明中提出一种轻量级的服务封装模型，并研制服务封装框架，基于这个模型和框架，可以将服务治理、服务协同、任务调度等基础的、公共的功能进行封装，以供开发人员在封装服务时通过少量的代码和配置就可以简便快捷的使用，实现轻量化的微服务封装。微服务封装模型包括微服务的实现代码模块、服务封装与发布SDK模块、应用与算法模块(对外提供Java、C++、Python等多语言二次开发接口)以及各种标准化的接口；其中，标准化的接口包括服务监控接口、服务发现接口、消息通知接口、服务调用接口以及任务管理接口；服务调用接口：提供基于HTTP的接口，支持微服务的功能调用；任务管理接口：可以与平台进行交互，自动调度执行任务、并提供任务执行状态查看接口；消息通知接口：提供任务执行状态的实时通知，以及接收外部的通知消息的功能；服务发现接口：提供自动化发现微服务、注册微服务元信息功能；服务监控接口：提供微服务运行信息收集的功能，供监控平台调用微服务监控状态。
微服务的实现代码模块用于标注微服务的代码实现，以及调用应用与算法模块中的算法实现微服务的业务功能，并调用服务封装与发布SDK模块提供的接口进行微服务之间的消息交互；服务封装与发布SDK模块用于通过各种接口进行微服务的注册、监控、调度及消息交互。
更具体的，微服务的实现代码模块包括服务配置模块、服务接口实现代码模块、服务元信息标注模块和任务与事件处理代码模块；服务封装与发布SDK模块包括服务注册模块、服务监控模块、任务调度模块、消息交互模块、云数据访问模块以及其他类库；服务配置模块用于配置微服务与通用基础环境相关的静态配置信息，包括微服务的名称、运行IP地址和端口、开发方以及功能描述；任务与事件处理代码模块用于调用应用与算法模块中具体的业务应用和算法功能，并结合云数据访问模块和其他类库提供的云数据访问信息和基础功能类库，实现服务接口列表中的每个微服务具体的业务功能；还用于调用任务调度模块提供的任务管理接口与其他微服务进行任务状态的交互，调用消息交互模块提供的消息通知接口实现与其他微服务之间的消息交互；服务接口实现代码模块用于规范微服务服务接口的发布，获取微服务调用的接口列表，接口列表中的每个微服务通过任务与事件处理模块实现具体的业务功能；服务元信息标注模块用于分别从服务配置模块和服务接口实现代码模块获取微服务的静态配置信息和接口列表信息，并调用服务注册模块提供的服务发现接口进行微服务的信息注册，调用服务监控模块提供的服务监控接口进行服务的上线、下线以及健康状态监控信息的上报；任务调度模块用于基于服务元信息标注模块分别向服务注册模块和服务监控模块提供的服务注册信息和服务监控信息通过服务调用接口完成其他微服务的接口调用；还用于基于任务管理接口与其他微服务进行任务状态的交互。
服务封装框架中提供了服务封装所需的SDK，来实现对服务注册、服务监控、任务调度、消息通知的支持。同时，还提供了一组服务封装的项目模版来快速封装服务。
服务自动注册：当微服务上线后，服务管理平台的服务注册中心能够自动获取基于预定义规范的服务接口信息，实现微服务自动注册。封装人员需要对服务内容添加服务元数据标注。在微服务启动时，微服务会自动对外发布服务元数据查询接口。
服务自动发现：当微服务上线后，会自动连接服务管理平台的服务注册中心，完成微服务自动发现功能。SDK服务使用Eureka框架实现该功能。封装人员只需要在配置文件中指定服务注册中心的地址，并且在主类中加入相应注解启动Eureka客户端，即可实现微服务自动发现，无需封装人员编码实现。
服务监控：在框架中集成了微服务的状态采集模块，在微服务上线后，会自动连接Prometheus监控引擎，实现微服务实时监控。SDK基于Prometheus实现资源监控、内存监控、响应时间监控、出错事件监控以及最大响应时间监控。
任务调度：在框架中集成了基本的任务调度功能，包括基础的本地任务的调度和排队功能，以及分布式任务的调度功能。提供了任务启动、任务返回以及出错事件处理等接口。
消息通知：框架中使用Kafka框架实现分布式消息机制。在服务中的任务执行状态会通过Kafka消息进行实时通知，服务的调用方监听该消息即可得到任务的实时进度和完成通知。
(2)抽取各微服务之间消息通信的共性需求，定义微服务之间的接口规范、微服务之间的数据绑定和消息通信方式以及微服务的调度模式；
(3)提供流程定制与编排工具，对封装好的微服务组件根据业务需要进行流程编排与定制，将微服务进行组合，根据业务需要定制微服务业务流程模型，构建微服务业务流程模型库；如图3所示；
流程定制与编排工具可以对多个服务进行可视化的设计其时序关系，可以将人工和自动化的服务进行混合编排，支持分支、并行操作以及简单直接的异步服务调用等模式。通过流程编排工具可以设置微服务的输入输出数据绑定关系，以支持微服务运行时动态适配和转换，正确调用对应的服务。
流程设计面向业务人员，业务人员根据业务流程的需求，在可视化流程定制工具中选择对应的服务，将这些服务编排连接起来，实现服务之间的数据与接口映射，从而形成可以执行的流程模型，并将设计完成的流程模型部署在流程库模板库中，供业务人员使用。
编排完成的流程在执行过程中可以通过自动化服务接口适配产生服务调用所需的输入数据，来正确调用服务。
在服务编排时，编排人员可以获取服务的接口元信息，利用这些元信息，可以设计微服务的输入消息与流程中其他微服务的输出映射关系。服务的接口元信息基于OpenAPI规范进行定义，消息映射关系采用JsonPath技术来实现。
在流程执行时，流程的输入数据和前面微服务产生的数据都成为流程的变量进行保持。在执行到某个微服务的时候，通过编排时定义的消息映射关系，从流程编排中获取数据，自动生成微服务的输入数据。
在流程编排中，人工任务被当作人工服务来处理，因此，同样可以设置消息映射关系，人工任务产生的数据可以被后续的微服务进行使用。
长时间处理的算法被封装为异步服务在流程中进行调用。异步服务在服务执行完毕后会在消息中间件中产生事件，通过监听该事件来触发异步服务的执行。
通过对流程引擎进行扩展，将异步服务的处理分为两个阶段，第一个阶段调用异步服务，获取异步任务的ID。第二个阶段监听消息中间件，如果该任务ID的任务已经完成，则获取服务的返回数据，将返回数据设置为流程变量，并来触发流程的后续执行。
利用这个扩展机制，在流程编排时，编排人员可以向普通的同步服务一样编排流程，而在流程执行时，可以自动应对服务的长期执行问题，正确完成流程执行。
(4)将微服务业务流程模型库中已定义的业务流程进行发布，通过微服务业务流程调度组合多个业务流程进行相应的业务功能，实现同网区和跨网区的分布式业务流程调度。
流程的调度执行可以由两个方式启动，第一种方式可以是业务人员手工填写参数和数据，启动流程。第二种方式是软件***可以通过API调用，传入参数和数据，自动启动流程。流程启动之后，会被流程引擎调度执行，按照执行次序自动调用流程中的微服务，同时流程中有人工任务时，可以分发给对应的业务人员，业务人员可以看到该任务的执行情况，在本地进行相应的处理，处理完成之后，上传数据，并填写任务单，来提交任务。流程执行中，会产生中间数据，执行完成后，会产生数据产品。这些数据都可以通过流程监控进行查看，如图3所示。
Claims (3)
1.一种基于微服务架构的业务流程定制与分布式流程调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)基于微服务运行通用基础环境，设计标准化轻量级微服务封装模型，形成微服务封装框架，利用微服务封装框架对微服务进行封装；其中，微服务封装框架内嵌微服务的实现代码、调用的算法、各种标准化的接口以及与其他微服务进行调度和消息交互的模块；
(2)抽取各微服务之间消息通信的共性需求，定义微服务之间的接口规范、微服务之间的数据绑定和消息通信方式以及微服务的调度模式；
(3)对封装好的微服务组件根据业务需要进行流程编排与定制，将微服务进行组合，构建微服务业务流程模型库；
(4)将微服务业务流程模型库中已定义的业务流程进行发布，通过微服务业务流程调度组合多个业务流程进行相应的业务功能，实现同网区和跨网区的分布式业务流程调度。
2.根据权利要求1所述的基于微服务架构的业务流程定制与分布式流程调度方法，其特征在于，步骤(1)中微服务封装模型包括微服务的实现代码模块、服务封装与发布SDK模块、应用与算法模块以及各种标准化的接口；其中，标准化的接口包括服务监控接口、服务发现接口、消息通知接口、服务调用接口以及任务管理接口；
微服务的实现代码模块用于标注微服务的代码实现，以及调用应用与算法模块中的算法实现微服务的业务功能，并调用服务封装与发布SDK模块提供的接口进行微服务之间的消息交互；
服务封装与发布SDK模块用于通过各种接口进行微服务的注册、监控、调度及消息交互。
3.根据权利要求2所述的基于微服务架构的业务流程定制与分布式流程调度方法，其特征在于，微服务的实现代码模块包括服务配置模块、服务接口实现代码模块、服务元信息标注模块和任务与事件处理代码模块；服务封装与发布SDK模块包括服务注册模块、服务监控模块、任务调度模块、消息交互模块、云数据访问模块以及其他类库；
服务配置模块用于配置微服务与通用基础环境相关的静态配置信息，包括微服务的名称、运行IP地址和端口、开发方以及功能描述；
任务与事件处理代码模块用于调用应用与算法模块中具体的业务应用和算法功能，并结合云数据访问模块和其他类库提供的云数据访问信息和基础功能类库，实现服务接口列表中的每个微服务具体的业务功能；还用于调用任务调度模块提供的任务管理接口与其他微服务进行任务状态的交互，调用消息交互模块提供的消息通知接口实现与其他微服务之间的消息交互；
服务接口实现代码模块用于规范微服务服务接口的发布，获取微服务调用的接口列表，接口列表中的每个微服务通过任务与事件处理模块实现具体的业务功能；
服务元信息标注模块用于分别从服务配置模块和服务接口实现代码模块获取微服务的静态配置信息和接口列表信息，并调用服务注册模块提供的服务发现接口进行微服务的信息注册，调用服务监控模块提供的服务监控接口进行服务的上线、下线以及健康状态监控信息的上报；
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