（系统理论专业论文）基于corba的异步消息中间件的研究.pdf

昆明理工大学硕士学位论文摘要 基于c o r b a 的异步消息中间件的研究 摘要 中间件是位于硬件、操作系统平台和应用程序之间的通用服务系统， 具有标准的程序接口和协议，可实现不同硬件和操作系统平台上的数据 共享和应用互操作。之前有不少是基于c o m d c o m 的异步或者同步消息 中间件，本文重点研究了基于c o r b a 的异步消息中间件，利用c o r b a 技术开发了一个异步消息中间件，实现了客户问的通信。 首先，利用d e l p h i 6 建立一个工程，实现服务器功能，接着建立一个 实现客户端访问的工程。在服务器端和客户端编写基本的调用方法，客 户端通过调用服务器端的方法进行消息的发送与接收。 接着，在服务器端定义一个消息队列，该消息队列是根据f i f o 的原 则进行操作的。并且用户都有其全局唯一的i d 。当客户端之间发送消息 时服务器端首先接收到消息发送者发送的消息，然后把它们存储在消 息队列中，消息队列中存储的不但有消息内容，还有消息发送者与接收 者的i d 号，等待消息接收者的接收请求。当消息接收者登录客户端向服 务器发送接收请求后，消息队列根据消息接收者的i d 号在消息队列中进 行搜索，如果有该用户的消息，从消息队列中取出并发送回客户端。 最后，在消息队列中实现了一个重新排列消息队列的算法。当消息 接收者接收完消息后，消息队列要把已经取出的消息进行删除，然后重 新排列消息队列，以便满足f i f o 原则。在消息队列重排算法中，当消息 取出后，每取出的两条消息之间的消息前移，把驻留在消息队列中的消 息分段进行前移，每移动一次，后面移动的消息前移的位数增加位。 通过以上的工程建立算法实现，就可以实现用户间的异步通信。 消息发送时，用户和服务器之间实现同步通信，以便于查看，消息是否 发送到了服务器端。 关键词：消息中间件c o r b a异步消息队列 服务器客户端 分布式算法先进先出 曼堕奎塑主兰堡堡塞 垫要 t h er e s e a r c ho fa s y n c h r o n o u sm o m b a s e do nc o r b a a b s t r a c t m i d d l e w a r ei sac o m m o ns e r v e rs y s t e mb e t w e e nh a r d w a r e ，o p e r a t i o n s y s t e ma n da p p l i c a t i o np r o g r a m ，a n dh a s s t a n d a r dp r o g r a mi n t e r f a c ea n d p r o t o c 0 1 i tc a ns h a r ed a t aa n dc o - o p e r a t ea p p l i c a t i o no nd i f f e r e n th a r d w a r e a n d o p e r a t i o ns y s t e m f o r m e r l y ，t h e r ea r e m a n ya s y n c h r o n o u s o r s y n c h r o n o u sm o mb a s e do nc o m d c o m ，i nt h i sp a p e rim a i n l yr e s e a r c ho n t h ea s y n c h r o n o u sm o mb a s e do nc o r b a ，a n dd e v e l o p e dam o mb a s e do ne c o r b a st e c h n o l o g y ，r e a l i z e dt h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e nc l i e n t s a tf i r s t ，iu s ed e l p h i 6b u i l dap r o j e c ta st h es e r v e r ，t h e nb u i l dt h eo t h e r p r o j c o ta st h ec l i e n tt oc a l lo nt h es e r v e r a tt h es er v e ra n dc l i e n t1w r i t et h e v i s i t e db a s ep r o d u c e s t h ec l i e n tu s e st h ep r o d u c e st os e n do rr e c e i v c m e s s a g e s e c o n d l y ，id e f i n eam e s s a g eq u e u ea tt h es e r v e r t h eq u e u eiso p e r a t e d a tt h ep r i n c i p l eo ff i r s t - i n f i r s t - o u t a n dt h ec l i e n t si di su n i q u e w h e n c l i e n t ss e n dm e s s a g e ，t h es e r v e rf i r s t l yr e c e i v e st h em e s s a g ef r o mt h ec l l e n t t h e nt h es e r v e rs a v e st h em e s s a g ei ni t sm e s s a g eq u e u e ，i nt h em e s s a g e q u e u e ，t h e r ea r em e s s a g ec o n t e n t ，t h ei d so ft h es e n d e ra n dt h er e c e i v e r t h em e s s a g eq u e u ew a i t st h er e q u e s to ft h er e c e i v e r w h e nt h er e c e i v e rl o g s o nt h ec l i e n t ，a n ds e n d sar e q u e s tt ot h es e r v e r ，t h es e r v e rs e a r c h e st h e m e s s a g eo ft h er e c e i v e ri nt h em e s s a g eq u e u eb yi t si d i ft h e r ei st h e r e c e i v e r sm e s s a g e ，t h es e r v e rw i l lt a k eo u ti tf r o mt h em e s s a g eq u e u ea n d s e n d si tt ot h ee l i e n t a tl a s t ，t or e a l i g nt h em e s s a g eq u e u ew h e nm e s s a g ei st a k e no u t ，i r e a l i z eaa l g o r i t h m w h e nt h er e c e i v e rt a k e so u ti t se n t i r em e s s a g e ，t h e m e s s a g eq u e u ew i l l d e l e t et h e m a n dt h e nt h em e s s a g eq u e u ew i i lb e r e a l i g n e d ，i ts a t i s f i e st h ef i f o sp r i n c i p l e i nt h ea l g o r i t h m ，w h e nt h e m e s s a g ew a st a k e no u t ，t h em e s s a g eb e t w e e nt w op i e c e s o ft a k e no u t m e s s a g ew i l lb em o v e df o r w a r d ，m o v ef o r w a r dt h em e s s a g ei nt h em e s s a g e q u e u eo n eb yo n es e c t i o n e a c hm o v e t h ep l a c en u r o b e ro ft h el a t t e r 墨堕墨塾兰堕圭兰垡鎏奎 一 一i 塑 m e s s a g et os h i f tf o r w a r dw i l lb ea d d e do n e w h e np r o j e c t sw e r eb u i l ta n da l g o r i t h mw a sr e a l i z e d ，c l i e n t s can c o m m u n i c a t ee a c ho t h e r w h e nt h em e s s a g ei ss e n d ，t h ec l i e n ta n d t h e s e r v e rs y n c h r o n o u s l yc o m m u n i c a t ee a c ho t h e rt o s e ew h e t h e rt h em e s s a g e s e n d st ot h es e r v e ro rn o t k e yw o r d s ：m o m ( m e s s a g e o r i e n t e dm i d d l e w a r e ) c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) a s y n c h r o n o u sm e s s a g eq u e u e s e r v e rc l i e n t d i s t r i b u t e da l g o r i t h m s f i f 0 ( f ir s t i n f i r s t 一0 u t ) i i i 昆明理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下( 或 我个人) 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引蔗构内 容外，本论文不合任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成 果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：五矗a 耘 日期：z dd f 年f 月r日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解昆明理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅，学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守) 导师签名：瘦! 墨论文作者签名：至豳塾 日 期：塑 生! 目!旦 注：此页放在封面后，目录前。 昆明理工大学碗士学位论文 基于c o r b a 的异步消息中间件的研究 第一章绪论 1 1 中间件介绍 1 1 1 中间件的产生及定义 1 1 1 1 中闻件的产生及存在性 随着对各种旧有应用的不断扩充和新应用的不断增加，各企业的i t 部门厦临的闻题也越来越多。诸如：不同硬件平台、不同网络环境、不 同数据库之间的互操作，多种应用模式并存，系统效率过低，传输不可 靠。数据加密，软件开发周期过长等等。想要解决这些问题，如果单纯 依赖传统的系统软件或工具软件已经不能满足要求。而对于用户来说， 迫切需要的是一种能简捷、屏蔽和疏通复杂的基础技术细节，使企业的 计算机系统开发与管理变得轻松的企业应用方式。为了解决诸如此类的 问题，中间件应运而生，并且伴髓着分布式应用的迅猛发展，中间件这 新兴的软件领域已经悄然崛起。特别是近十多年来，中间件的需求和 应用呈现加速增长势头，并成为近几年来增长最快的软件发展方向。在 全球范围内，中间件正成为软件行业新的技术与经济增长点，i n t er n e t 的 蓬勃发展和网络计算机的需求剧增，使位于平台( 操作系统、硬件) 与 应用程序之间的中间 牛产品恰逢时机，崭露头角。i b m 、b e a 、o r a c l e 、 m i c r o s o f t 及s u n 等国外厂商早已涉足其中，而国内研究与推，1 中间件产 品的公司也日渐增多。不论在何种平台上，用中间件都可以在企业范匿 内定位、访问、操作和移动数据，而无须深入地了解企业信息系统和网 络的复杂性。中间件能够解决网络分布计算环境中多种异构数据资源的 互联共享问题，实现多种应用软件的协同工作，足网络分布式应用软件 的网络“操作系统”1 2 6 1 。此外，利用中间件还可以大幅提高应用软件系 统的开发效率，增强系统的稳定性，使系统的维护管理工作更为简易， 使系统的可伸缩性和可扩展性更为理想，以便充分保护用户投资。隧着 网络的普及，中间件正成为软件行业新的经济增长点。 中间件是构件化软件的一种表现形式。中间件抽象了典型的应用模 式，应用软件开发人员可以基予标准的中间件进行二次开发，其开发方 式的实质就是软件构件化的具体实现。中间件是软件技术发展的种潮 流，被誉为发展最快的软件品静，近年来势强劲，当然，这也是源于市 昆明理工大学硕士学位论文 基于c o r b a 的异步消息中间件的研究 场在全球范围内对中间件的支持。毫无疑问，中间件正成为软件行业新 的技术与经济增长点之一。 国际数据集团( i d c ) 在日前发表的一份报告中预计，全球中间件和 商业软件收入将从1 9 9 9 年的2 7 亿美元增长到2 0 0 4 年的近9 7 亿美元， 增长2 2 5 。在中国，有关数字同样让人兴奋，1 9 9 8 年中间件的市场总 值达1 2 3 4 亿美元；1 9 9 9 年为1 7 亿美元；预测到2 0 0 4 年将达到9 0 。3 亿 美元，年增长率为3 9 7 ，远远高于软件业的平均增长水平。l9 9 9 年， n a s d a q 股市上投资回报率最高的并非某些名声显赫的网站，而是全球最 大的独立中间件厂商b e a 公司。其股票升幅高达8 8 4 6 。时至今日， b e a 公司的营业收入已经连续l8 个季度保持高速增长 3 5 1 。 1 1 1 2 中间件的概念及思想 中间件，又称中间软件( m i d d l e w a r e ) 或支撑软件，是位于硬件、操 作系统平台和应用程序之间的通用服务系统，它为平台和应用软件之间 的数据交换提供高效率的数据通道和功能调用，并具有标准的程序接口 协议，可实现不同硬件和操作系统平台上的数据共享和应用互操作。中 间件具有以下一些特点： ( 1 ) 运行于多种硬件和操作系统平台： ( 2 ) 提供跨网络、硬件和操作系统平台的透明性的应用或服务交互； ( 3 ) 支持标准的协议和接口。 中间件在操作系统、网络之上，应用软件和数据库的下层，在功能 上，向下它可以传递和处理上层用户的各种请求，向上可以屏蔽下层的 实现细节，提供运行与开发的环境，帮助用户灵活、高效地开发和集成 复杂的应用软件。因此，中间件起到了承上启下的作用，为用户构造分 布应用提供了强有力的支持。 在众多关于中间件的定义中，普遍被接受的是i d c 的表述：中问件 是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不 同的技术之间共享资源，中间件是位于客户机服务器的操作系统之上， 管理计算资源和网络通信。该定义表明，中间件是类软件，而非一种 软件；中间件不仅仅实现互连，还要实现_ 敝用之闻的互操作；中间件是 基于分布式处理的软件，最突出的特点是其网络通信功能。 在实际使用中，把一组中间件集成在一起构成一个平台( 包括开发 平台和运行平台) 其中必须要有一个通信中闯件来完成中阀件之问的通 2 昆明理工大学硕士学位论文 基于c o r b a 的异步消息中闻件的研究 信【“。因此，中间件应包括平台和通信两个部分，即中间件= 平台+ 通信。 图1 1 是对这一定义的解释。 j应用编程接口( a p i ) l 中间件 平台接口 i 操作系统 i 硬件平台 平台接口 l 操作系统 l 硬件平台 图1 1 中间件示意图 下面谈一下中间件的思想。假设有疗个应用，m 个操作系统，为了使 所有的应用在所有的操作系统上都能工作，就可能需要n x m 个接口。而且， 每增加一个新的操作系统，就要重新改写n 个应用的源代码；每丌发个 新的应用，就要考虑实现m 个不同的版本，以工作于m 个操作系统之上。 应用 软件 操作 系统 2 图1 2 中间件的加入减少了接口数目 而中间件的出现使得这些都变得简单。开发应用程序时不必再关心底层 操作系统的类型，而只需关心于应用的逻辑处理。它使原来的网状接口 3 昆明理工大学硕士学位论文 基于c o r b a 的异步消息中间件的研究 类型变成了沙漏状接口类型，如图1 2 所示。接口数目从月m 降到了n + 珑。 当玎和m 都很小的情况下，这种差异并不明显，但随着n 和研不断地增大， 这种差异将极大地增加开发应用软件的困难，并降低系统整体运行的效 率和性能。因此，中间件的出现是分布式系统发展的产物，是软件构架 演进的必然。 1 1 2 中间件分类 因为很多中间件之间有重复之处，所阻对中间件的分类只能根据其 侧重点的不同进行。根据中间件所起的作用及采用的技术，可以将其分 为以下六种： ( 1 ) 基于数据库的中间件1 2 6 1 基于数据库的中间件是所有中间件中最普遍、最成熟的一种。基于数 据库的中间件允许应用程序同本地或异地的数据库进行通信。它提供了 一系列应用程序接口a p l ，通过中间层而不考虑操作系统及网络来访阀数 据库。并且在很多情况下，a p i 被隐藏在开发工具中而不被开发者了解。 o d b c 、j d b c 都是基于数据库的中间件标准。通过o d b c 访问数据库的 方式是绝大多数应用程序使用数据库的方式，具有良好的数据库独立性， 可以避免应用程序对不同类型数据库使用不同的a p i 。j d b c 实际上就是 一系列用于特定数据库的j a v a 类库，它源于o d b c 体系结构。在基于数 据库的中间件领域中目前还提出了应用分割技术，即将用户的些应 用逻辑放到中间层，为客户机“减肥”，这也为n c ( n e t w o r kc o m p u t e r ) 等 的弓l 入打下了基础，并增强了应用程序的处理性能、安全性和并发性。 目前，很多数据库前端开发工具都支持应用分割技术。 ( 2 ) 基于r p c 的中间件 r p c 程序代码调用远端过程并将结果返回。当使用r p c 时，只需要 编写很少的网络程序代码，大部分代码由i d l ( i n t e r f a c ed e f i n el a n g u a g e ， 接口定义语言) 生成。r p c 应用不仅可以调用在远方节点上的子程序， 甚至可以在不同操作系统环境下运行。它使程序员不必考虑网络的细节， 仍可采用自己熟悉的c a l l r e t u r n 语法。r p c 一般采用c a l l r e t u r n 模式， 多用于应用程序之间的通信，而且采用同步方式。r p c 程序之间的同步 通信一般采用r e q u e s t w a i t r e p l y 方式，因此，对小型简单的不需要采用 异步通信方式的应用比较适合，但对大型复杂的应用不太适合，因为它 需要程序考虑网络或系统的故障、处理多个网络连接、可移植性、缓冲 t 昆明理工大学硕士学位论文 基于c o r b a 的异步消息中间件的研宄 及流量控制和进程之间的同步等多种问题。 ( 3 ) 基于t pm o n i t o r 的中间件 t pm o n i t o r 是一种复杂的中间件产品，它为应用处理提供了一种通信 机制，它允许开发者在t pm o n i t o r 环境中定义事务服务。t pm o n i t o r 位 于客户机和数据库服务器之间，采用三层或多层模型。客户通过 t r a n s a c t i o nr p c ( t r p c ) 机制在t pm o n i t o r 中调用事务，t pm o n i t o r 运行 事务来连接数据库，并将处理结果返回给客户端。t pm o n i t o r 提供一系 列服务，如应用管理、管理控制和应用之间的消息传递等。常见的属性 包括全局事务协调、分布式两阶段提交、资源管理器支持、协调故障恢 复、高可用性、安全性、网络负载平衡等。在t pm o n i t o r 中，事务有一 个明确的起止点，如果事务失败，t pm o n i t or 可以回滚事务，不会使系 统处于不完整、不一致状态。t pm 0 n i t o t 同时可以复用数掘库请求。因 为每个客户调用事务，而不足直接和数据库进行连接，因此t pm o n i t o r 可以协调数据库请求，传统的c o f i n e c t i o n p e r c l i e n t 的限制( 在客户机 服务器环境中) 可以去掉。并且t pm o n i t o r 还可以在同一个事务中读写 异构数据库中的信息，并保持异构数据库的完整性。 ( 4 ) 基于o r b 的中间件 基于o r b 的中间件主要是采用面向对象的技术，o r b 可以看作是与 编程语言无关的面向对象的r p c 应用。它的成员函数可以采用类似 o b je c t f u n c t i o n ( ) 方式调用远端的对象。目前，o r b 存在两个彼此竞争的 标准：c o r b ao r b 和d c o mo r b 。当使用o r b 时，i d l 用j + 定义对象 之间的接口，它类似于r p c 中的i d l 定义过程的接口。o r b 特别适用， 对象接口变化不频繁，不会导致代码经常被重新编译及链接的情况：理 想的要求是，一个o r b 就应赋予每个对象( 与其它对象特别是远程的对 象进行通信时) 以下的分布透明性：位置、访问路径、重定位、数据表 示、通信机制、调用机制、存储机制、机器类型、程序语言、操作系统、 安全机制等。对以上各方面的任何变更都无须将这个特定对象重新编译 ( 或重新链接、重新加载等) 。其整体效果是对任何一个对象无论是服务 者还是请求者实现动态更改，都不会影响到其它的对象。 ( 5 ) 基于消息的中问件m o m ( m e s s a g e o r i e n t e d m i d d l e w a r e ) 基于消息的中间件m o m 提供了一个完整的处理环境，允许开发者及 用户连接不同系统之间的数据和代码，或采用一致的界面进行应用处理 5 昆明理工大学硕士学位论文 基于c o r b a 的异步消息中简件的研究 的互连。m o m 提供了一个高层应用接口，为不同系统提供操作核心。m o m 产品的工作主要是通过将信息以消息的方式在程序之间传递来完成。 m o m 一般可以分为两种形式：消息传递( m e s s a g ep a s s i n g ) 和消息 队列( m e s s a g eq u e u i n g ) 。消息传递在建立大型的分布式应用中比较常见。 其主要的模式是发布，订阅( p u b l i s h s u b s c r i b e ) 方式。采用该方式，应用 程序即可以订阅，也可以发布。该通信模型提供了位鼹透明性。程序只 需要简单地将消息以主题方式发送出去，由中间件来负责将消息传递给 所有订阅该主题的程序。消息队列方式允许程序无需直接建立起连接即 可发送和接收消息。程序只须简单地将消息发送到消息队列，由消息队 列负责消息的传递，对应用程序完全透明。消息队列采用异步方式，为 信息提供了一个安全的存储方式，特别适用于不直接连接应用，如移动 用户、发送方或接收方进程可能处于不活动状态的应用。 ( 6 ) 应用服务器 应用服务器是门新的技术，总体来说应用服务器通过把用户接口、商 业逻辑和后端服务分割开来，向开发者提供了一种创建、部署和维护企 业规模的w e b 应用的模块化方式，为要转向w e b 的用户提供了高性能多 线程的环境。应用服务器将应用从w e b 服务器和数据库中分离出来，是 多层体系结构中的关键。它为处理大量的用户与事务提供了一个更为结 构化更完善的解决方案。常见的应用服务器产品有b e aw e b l o g i c 、i b m w e b s p h e r e 、i p l a n e ta p p l i c a t i o ns e r v e r 、o r a c l ei n t e r n e ta p p l i c a t i o ns e r v e r 、 s i l v e r s t r e a ma p p l i c a t i o ns e r v e r 等。 l 。1 3 中间件的基本原理 中间件是一种连接型软件，它包含一套授权服务。可以通过一个网 络在一台或多台机器上运行多个进程。中间件是实现主机应用向客户服 务器应用移植，以及异构平台间通信的基础。在2 0 世纪9 0 年代，该技 术在提供互操作以支持向客户服务器体系结构的转移方面不断演进，其 中最著名的技术有通用对象请求代理体系结构( c o r b a ) 、组件对象模型 分布式组件对象模型( c o m d c o m ) 、远程方法激活( r m i ) 等。 中间件是存在于网络某一系统节点上，介于应用、操作系统和网络 服务之间的一套分布式软件。与操作系统和网络服务相比，中间件提供 了一套功能更全的应用编程接口( a p i ) ，进而允许一个应用在网络中透 明定位，并提供与其他应用或服务豹交互，独立于网络服务，可靠性强， 6 昆明理工大学硕士学位论文 基于c o r b a 的异步消息中闻件的研究 在扩容的同时不损失其功能。 中间件的核心在于网络通讯。中间件软件属于o s i 七层模型的第五 层会话层，向下是基于套接字通信实现与传输层的“原语请求服务”，向 上是基于消息队列和共享内存机制实现与应用层的信息传输。大多数中 间件产品多是依赖消息队列和通信技术实现的。 如图1 3 所示，中间件在客户端与服务器端各有一个通信守护进程 m s c l i 和m s s e r ，并提供了含有m s g s n d ( ) 、m s g r e v ( ) 函数的接口函数， 通过消息队列机制为应用层服务。通信守护进程通过r e c v ( ) 、s e n d ( ) 系 统调用进行数据交换。在建立了通信联接和消息队列后，通信守护进程 完成数据客户端与服务端之间的传递。 客户 应用程序 a p p s er 中间件s 端守护进 程m ss er r e c v s e n d s o c k e t 服务器 图1 3 中间件结构组成 m s g r e v o m s g s n d o 消息队列 ms g s n d o m s g r e v ( ) 昆明理工大学硬士学位论文 基于c o r b a 的异步消惠中同件的研究 整个模型的数据通信、传输过程如图1 4 所示。 消 m s g r e vm s g s n d 消 o 息 避 传传 粤 息 队 m s g s n d 输 输 m s g r c v 队 列 _ _ 一r e c v 层层s e n d 卜列 , 0 - - - - - _ 一 客户进程守护进程守护进程服务进程 m s s e r m s c l im s s e ra p p s e r 图1 4 用中间件实现业务系统数据通信 ( 1 ) 客户端向服务端提交一笔交易。a p pc l i 中的中间件接口函数 调用m s g s n d ，将数据提交到消息队列，m s c l i 调用m s g r c v 读取消患队 列中的数据，通过s e n d 将数据传送到服务端。m ss e r 调用r e c v 将客户 端数据接收过来，通过m s g s n d 将数据存放到消息队列中，调用m s g r c v ， 从消息队列中读出数据，交a p ps e r 进行相应的业务处理。 ( 2 ) 服务端向客户端反馈业务处理结果。a p p s e r 将业务处理的结 果通过ms g s n d 送到消息队列中，由m s s er 调用m s g r c v 从消息队列中读 出结果数据，通过s e n d 将结果数据反馈给客户端。m s c l i 调用r e c v 将 服务端结果数据接收过来，通过m s g s n d 将数据存入到消息队列中， a p pc l i 通过中间件函数或标准数据接口，调用m s g r c v ，从消息队列中 读出结果数据，交a p pc l i 做相应的业务处理。 这样，基于中间件通信方式的一笔交易就完成了。 1 2 本文研究内容 针对目前基于c o r b a 标准的消息中间件在异步传输方式中存在的 问题，进行了以下几方面的研究工作： 1 ) 对c o r b a 标准进行了分析 要研究基于c o r b a 标准的消息中间件就需要对该标准进行相应的 研究，以便利用c o r b a 特有的性质，即通过o r b 数据传输软总线进行 通信。由于c o r b a 标准比其它三种标准的网络通信性能好、支持语言和 平台多、可扩展性强等特点，便利用这些优点进行消息中间件的研究。 8 昆明理工大学厩士学位论文 基于c o r b a 的异步消息中间件的研究 接个模型的数据通信、传输过程如图1 4 所示。 一 消 m s g r e v m s g s n d 捎 叶 息 避 传 传 驾 息 队 m s g s n d 输输 m s g r c v 队 列 _ 一r e c v 层层 s e n d 卜 列 一 卜一 客户进程守护进程 守护进程服务进程 m s s e r m s c 1 im s s e ra p p s e r 图1 4 用中间件实现业务系统数据通信 ( 1 ) 客户端向服务端提交一笔交易。a p pc i i 中的中间件按l 1 函数 调用m s g s n d ，将数据提交到消息队列，m s c l i 调用m s g r e v 读取消息队 列中的数据，通过s e n d 将数据传送到服务端。m ss e t 调用r e c v 将客户 端数据接收过来。通过m s g s n d 将数据存放到消息队列中，调用ms g r c v ， 从消息队列中读出数据，交a p p s e r 进行相应的业务处理。 ( 2 ) 服务端向客户端反馈业务处理结果。a p ps er 将业务处理的结 果通过ms g s n d 送到消息队列中，由m s se r 调用m s g r e v 从消息队，0 中读 出结果数据，通过s e n d 将结果数据反馈给客户端。m sc i i 调用re c v 将 服务端结果数据接收过来，通过m s g s n d 将数据存入到消息队列中 a p p c l i 通过中间件函数或标准数据接口，嘲用m s g r c v ，从消息队列中 读出结果数据，交a p pc l i 做相应的业务处理。 这样，基于中间件通信方式的一笔交易就完成了。 1 2 本文研究内容 针对目前基于c o r b a 标准的消息中问件在异步传输方式中存在的 问题，进行了以下几方面的研究：f 作： 1 ) 对c o r b a 标准进行了分析 要研究基于c o r b a 标准的消息中间件就需要对该标准进行相应的 研究，阻便利用c o r b a 特有的性质，即通过o r b 数据传输软总线进行 通信。由于c o r b a 标准比其它三种标准的网络通信性能好、支持语言和 平台多、可扩展性强等特点，便利用这些优点进行消息中间件的研究。 平台多、可扩展性强等特点便利用这些优点进行消息中间件的研究。 r 昆明理工大学硕士学位论文 基于c o p r a 的异步消息中间件的研究 2 ) 运用d e l p h i 6 对异步消息中间件进行开发 用d e l p h i 6 0 作为开发工具，把c o r b a 的接口在d e l p h i 6 0 的i d i 。 文件中进行描述。由于同步技术，在性能、健壮性、可扩展性上都存在 一些缺点，使得异步处理模型在分布式应用上比起同步处理模型更具有 吸引力。在同步通信机制中，客户发出调用后，必须等待对象完成处理 并返回结果后才能继续执行；并且消息的发送与接收端必须同时在线； 异步处理模型由于采用了非阻塞调用的机制，大大提高了程序的可扩展 性及健壮性，使得消息发送者和接收者不必同时在线，并且客户不必在 等待返回结果时而处于阻塞状态，并为分布式应用带来了更好的性能。 本文就是利用异步处理机制，对基于c o r b a 的异步消息中间件进行研 究。 3 ) 利用消息队列模式 在消息队列模式中，消息发送到一个队列里，接收者可以在任何时 候查看该队列。消息队列类似于电子邮件系统：传输质量得到保证，但 你不知道收件人是否阅读到报文。利用消息队列模式的好处在于，应用 程序不再需要保持完全同步，通信时，应用程序只需将一个消息放入消 息队列，而不必关心与之通信的对方是否存在或是否准备好处理这个消 息。消息队列方式允许程序无需与对方直接建立连接即可发送和接收消 息。程序只须简单地将消息发送给消息队列，由消息队列负责消息的传 递，对应用程序完全透明。消息队列采用异步方式为信息提供了一个 安全的存储方式，特别适用于不是直接连接的应用，如移动用户、发送 方或接收方进程可能处于不活动状态的应用。当消息接收者从消息队列 中取出消息后，如何对消息对列进行重新排列? 在本文中设计了一个算 法来解决消息队列的重新排列问题。 9 昆明理工丈学殛士学位论文 基于c o r b a 的异步消息中闻件的研究 第二章中间件的开发技术 2 1 开发中间件的三种标准 目前较为流行的三种中间件技术为：o m g 组织制定的c o r b a 标准、 m i c r o s o f t 的c 0 m d c 0 m 标准和s u n 公司的j a v ar m i 。c o r b a 技术是 最早出现的，l9 9 1 年o m g 颁布了c o r b a l 0 标准，在当时是很适用的； m i c r o s o f t 的c o m 系列，从最初的c o m 发展成现在的d c o m ，形成了 m i c r o s o f t 一套分布式对象的计算平台；s u n 公司的j a v a 平台，在其最早 推出的时候，只提供了远程的方法调用，在当时并不能被称为分布式对 象计算，只是属于网络计算里的一种，接着推出了j a v a b e a n s ，也还不足 以和上述两大标准抗衡，而其目前的版本j 2 e e ，推出了e j b ，除了语言 外还有组件的标准以及组件之闻协同工作通讯的框架。就形成了目前的 三大标准。下面分别介绍一下这三种技术。 2 1 1 三种主流中间件技术概述 ( 1 ) c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e - - 一通用对 象请求代理结构) c o r b a 是由o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p 一一对象管理集团) 组织 提出的一种面向对象的中间件技术。c o r b a 被设计和架构为服务于用不 同程序语言书写、运行于不同平台上的对象系统。c o r b a 依赖于o r b 中间件在服务器和客户之间进行通信。o r b 扮演一个透明地连接远程对 象的对象。每个c o r b a 对象提供一个界面，并且有一系歹0 的方法与之相 联系。o r b 负责为请求发出相应的实现，并且把请求传递给c o r b a 服务 器。o r b 为客户提供透明服务，客户永远也不需要知道远程对象的位置 以及用什么语言实现。 c o r b a 是基于对象管理体系结构的( o b j e c tm a n a g e m e n t a r c h i t e c t u r e ，即o m a ) ，o m a 为构建分布式应用定义了非常广泛的服务。 o m a 服务划分为三层，分别称为c o r b a s e r v i c e s ，c o r b a f a c i l i t i e s 和 a p p l i c a t i o n o b j e c t s 。当应用程序需要访问这些服务时，就需要o r b 通信 框架。这些服务在o m a 中实际上是不同种类的对象定义。并且为了支持 分布式应用，定义了很广泛的功能。c o r b a 界面和数据类型是用o m g 接1 3 定义语言定义的。c o r b a 在不同对象代理之间使用i i o p ( i n t e r n e t 1 0 昆明理工大学硕士学位论文 基于c o r b a 的异步消息中问件的研究 i n t e r - o r bp r o t o c 0 1 ) 进行通信，使用t c p 作为网络通信协议。 ( 2 ) c o m d c o m ( c o m p o n e n to b j e c t d i s t r i b u t e dc o m 一组件对象 模型，分布组件对象模型) m i c r o s o f t 韵分布式c o m ( d c o m ) 扩展了组件对象模型技术( c o m ) ， 使其能够支持在局域网、广域网甚至i n t e r n e t 上不同计算机的对象之间的 通讯。使用d c o m ，应用程序就可以在位置上达到分布性，从而满足客 户和应用的需求。 在c o m d c o m 环境中，客户可以调用进程内对象，可以通过本地代 理调用本地另外个进程内的对象，也可以通过远程代理调用本地另外 机器上的对象。c o m d c o m 不仅提供对象的创建和管理等功能，还包括 三个基本组件：永久存储、智能名字和统一的数据传输。c o m 以及这些 组件的结合形成了c o m 的体系结构，它描述了如何创建对象、对象之间 如何通信、如何存储对象、如何标识对象以及如何与对象交换数据。 ( 3 ) j a y ar m i ( j a v ar e m o t em e t h o di n v o c a t i o n - - 一j a v a 远程方法调 用) j a v a 作为一个在i n t e r n e t 时代诞生的面向网络开发的语言，在j a v a l 1 版本中引入了r m i 。r m i 的设计目的是为了能够无缝的与j a v a 语言其它 方面结合起来，支持分布式程序设计。r m i 本质上是j a v a 的r p c ( r e m o t e p r o c e d u r ec a t l ，远程过程调用1 。通过r m i ，一个程序可以用本地调用方 法相同的方式调用位于网络上其它机器上的j a v a 对象。r m i 的核心是远 程对象的概念，远程对象实现了一个远程界面，在这个远程界面中声明 了可以被其它对象从远程机器上调用的方法，从而实现了客户程序跨网 络的远程调用。r m i 的特点是远程对象不必事先安装在客户端，需要时 可以动态下载。 2 1 2 三种技术的比较 2 1 2 1 三种技术的共同点 它们都继承和发展了r p c 的思想，即用通常本地调用的语义对分布 式应用程序间的交互操作进行封装，根据以远程过程调用方式表示的分 布程序间的交互界面自动生成s t u b ( 码根) 和s k e l e t o n ( 服务器框架) ， 由它们负责完成远程请求的打包、发送和接收。简化了分布式系统的开 发，降低了程序员的工作量。 它们都基于面向对象的思想，分布式程序远程访问。的基本组成元素 1 1 昆明理工大学硕士学位论文 基于c o r b a 的异步消息中间件的研究 是对象，都支持面向对象分析设计中的继承、封装、多态等思想。 2 1 2 2 三种技术的不同之处 ( 1 ) 体系结构 c o r b a 是。个完整的、开放的、稳定的分布计算体系。o m g 的目的 是以面向对象技术为核心，构建一组完熬的分布软件开发标准。c o r b a 体系包含了从对象管理体系o m a 、接口定义语言i d l ( i n t e r f a c ed e f i n i t i o n l a n g u a g e ) 、对象请求代理o r b 、对象服务、对象建模等一系列全面的面 向对象软件开发的体系结构以及开发工具。 c o m d c o m 是w i n d o w s 平台o l e 不断发展的产物。它缺少完整 的体系结构。r m i 是j a v a 语言的功能的增强，也没有完整的体系结构。 ( 2 ) 对象服务 c o r b a 规定了一整套的对象服务，如命名服务、事务服务、安全服 务、消息服务等。这些服务都是分布式应用系统所必须的基本服务，它 为应用软件的开发提供了极大的方便，同时也增强了系统的通用性。 d c o m 的服务当前只提供一种受限的命名服务、事务服务以及与n t 的安 全性集成。r m l 只提供一种基于u r l 的简单的命名服务。 ( 3 ) 跨平台支持能力 对应用的跨平台支持是c o r b a 的初始目标和基本核心，始终是 c o r b a 所关注的焦点，当前o r b 可运行在3 0 多种的平台上，支持的 m i c r o s o f t 操作系统平台甚至比d c o m 还要多。d c o m