生物信息工作流構(gòu)建技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著工作流技術(shù)廣泛應(yīng)用于生物信息學(xué)實驗，其整合分析工具完成復(fù)雜生物計算的能力越來越受到人們關(guān)注。生物信息工作流通過一種模塊化的流程表達(dá)方式形象地描述計算分析的過程，通過工作流引擎的調(diào)度自動完成數(shù)據(jù)分析，從而顯著提高實驗的效率。
　　 生物信息工作流系統(tǒng)的服務(wù)組合主要包括基于Web服務(wù)組合和面向應(yīng)用程序整合兩種組合方式。前者是利用Web Service技術(shù)使分布于網(wǎng)絡(luò)上的各種Web服務(wù)按照上下文語義和一定規(guī)則進(jìn)行組合;后者則是通過

2、JDM(Java Data Mining)工具把各種應(yīng)用程序和算法封裝成標(biāo)準(zhǔn)組件，統(tǒng)一的組件接口簡化了工作流的組裝和執(zhí)行。本文研究的生物信息工作流平臺可支持上述兩種服務(wù)組合方式，采用Spring框架的IoC/AOP（控制反轉(zhuǎn)/面向切面）技術(shù)較好地解決了Web服務(wù)和JDM組件的松耦合組合問題，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和易維護(hù)性得到了提高。
　　 生物信息工作流是由兩個或更多的服務(wù)組件對象通過相互合作來實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，這使得每個對象與其合作對象

3、互相引用，并且將導(dǎo)致代碼高度耦合而難以維護(hù)和擴(kuò)展。我們采用Spring框架下的控制反轉(zhuǎn)(IoC)模式解決這個問題，控制反轉(zhuǎn)要求把耦合關(guān)系從代碼中分離出來，在XML文件中完成配置，通過容器在需要的時候根據(jù)XML文件形成依賴關(guān)系。在利用計算服務(wù)組件構(gòu)建工作流時，通過修改XML文檔實現(xiàn)對象的熱插拔，從而解決了硬編碼問題。
　　 生物信息工作流系統(tǒng)中還存在如日志文件，線程管理，SOAP報文組裝以及生物數(shù)據(jù)加載等邊緣邏輯問題。在我們的系統(tǒng)

4、中，通過面向切面編程(AOP)把它們封裝成切面對象，當(dāng)生物信息工作流系統(tǒng)需要調(diào)用邊緣邏輯時發(fā)出通知，Spring框架收到通知后通過橫切關(guān)注點(diǎn)把切面對象織入工作流系統(tǒng)。作為輔助功能的邊緣邏輯相對于主邏輯模塊是透明的，使工作流系統(tǒng)更專注于計算分析核心業(yè)務(wù)邏輯。
　　 面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)策略以服務(wù)為中心應(yīng)用，服務(wù)接口的定義方式是中立的，具體實現(xiàn)不需要強(qiáng)制綁定服務(wù)，系統(tǒng)的松耦合通過中立性的接口得到保障?；赟OA的體系架構(gòu)通過封裝的

5、標(biāo)準(zhǔn)化和松耦合的編排性等機(jī)制實現(xiàn)服務(wù)組合的靈活性。我們的生物信息工作流平臺是基于SOA構(gòu)建的，采用Web Service和JDM技術(shù)完成服務(wù)組件的標(biāo)準(zhǔn)化，而松耦合的編排性是主要通過IoC/AOP技術(shù)實現(xiàn)。因此，基于SOA架構(gòu)實現(xiàn)的生物信息工作流系統(tǒng)能夠最大限度地靈活整合數(shù)據(jù)和計算資源。
　　 本文創(chuàng)新點(diǎn):第一，在Spring框架下利用IoC/AOP實現(xiàn)生物信息工作流平臺，控制反轉(zhuǎn)(IoC)降低了各模塊之間的耦合，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)