（机械设计及理论专业论文）基于corba的分布式产品数据管理系统研究与应用.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘 面 7 够 文 f 随着互联网的技术在制造业的广泛应用，企业可以突破地域和空间的约束，成 为靠电子手段联系、统一指挥、协调运行的经营实体。因此开发分布式的产品数据 管理系统已成为p d m 的发展方向。j 本文以构造分布式产品数据管理系统为背景， 对其中的关键技术进行了深入研究。 良好的坌查塞盐箕燕型是分布式产品数据管理系统的关键。传统的分布式计算 方法要求参与计算的双方紧密耦合，因此无法满足w e b 应用的要求。本文以 c o r b a ( c o m m o n0 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 ) 为基本规范、以s o a p ( s i m p l e o b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 协议为对象通讯协议，提出一种松耦合的分布式计算模型。 该模型不但可以保证系统的计算能力，而且很好的解决了传统计算模型的缺点。以 此为核心，本文详细阐述了系统的基本体系结构和拓扑结构。 在系统的实现技术方面，根据p d m 系统中数据对象的特点，研究了基于视图 结构树的产品结构管理方法；同时，结合c o r b a 技术探讨了基于w e b 的p d m 软 件集成方法。 在案例研究方面，作者以江苏昌升集团p d m 实施项目为实例，介绍了p d m 实 施的特点、基本步骤和注意点，对论文中提出的部分思想与方法进行了例证。 最后，对全文进行了总结，并对分布式产品数据管理系统的研究和发展进行了 展望。 关键字：产品数据管理分布菇c 。，璩雌。a p i 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t l lt h ee x t e n s i v ea p p l i c a t i o no fw e b - b a s e dt e c h n i q u ei nm o d e mm a n u f a c t u r i n g i n d u s t r y , i th a sb e e nv i t a lf o rm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e st om a k eg o o du s eo f a l lk i n d so f i n f o r m a t i o no rd a t ad i s t r i b u t e d e v e r y w h e r e ，a s t h e p r e c o n d i t i o n f o rs u r v i v a la n d d e v e l o p m e n t t h e r e f o r e ，t h e d i s t r i b u t e dp r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( d p d mf o rs h o r t ) h a s b e c o m et h ef u t u r ed i r e c t i o nf o rt h ed e v e l o p m e n to fp d m b a s e do nt h ec o n s t r u c t i o no f d p d m ，a s e r i e so f t h e o r e t i c a la n dt e c h n i c a lp r o b l e m sr e l a t e dt oi ta r ed i s c u s s e d ag o o dd i s t r i b u t e d c o m p u t i n gm o d e li s t h e k e yo fd e v e l o p i n gd p d ms y s t e m h o w e v e r t h et r a d i t i o n a ld i s t r i b u t e dc o m p u t i n gm o d e lc a n t s a r i s f yt h ea c t u a ln e e do f m o d e me n t e r p r i s e st od e a lw i t hi n f o r m a t i o no rd a t ad i s t r i b u t e de v e r y w h e r e i nt h i s d i s s e r t a t i o n ，t h ea u t h o rp r o p o s e san e wl o o s e l yc o u p l e dd i s t r i b u t e dc o m p u t i n gm o d e l ， w h i c h r e g a r d sc o r b a ( c o m m o n0 b j e c tr e q u e s t b r o k e ra r c h i t e c t u r e ) a st h eb a s i cn o r m a n du s e s s o a p ( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c 0 1 ) a st h ec o m m u n i c a t i o np r o t o c o lo f o b j e c t s n o to n l yc a nt h i sm o d e lg u a r a n t e et h ec o m p u t i n ga b i l i t yo fs y s t e m ，i tc a na l s o o v e r c o m et h ew e a k n e s so ft r a d i t i o n a l c o m p u t i n gm o d e l u s i n gt h em o d e la st h ek e y t e c h n i q u e ，t h ec o n s t r u c t i o no f d p d ms y s t e mi sd i s c u s s e d i nd e t a i l i nv i e wo ft h ec h a r a c t e r i s t i c so fd p d m d a t a ，t h ei m p l e m e n t a t i o nt e c h n i q u e so ft h e s y s t e ma r es t u d i e db a s e do n t h em a n a g e m e n to fv i e w - t r e ep r o d u c ts t r u c t u r e s m e a n w h i l e ， t i l ei n t e g r a t i o nm e t h o do fs o f t w a r eb a s e do i lc o r b ai sd i s c u s s e d a sa na p p l i c a t i o nc a s e ，t h ep r o j e c ti m p l e m e n t a t i o no fj i a n g s u c h a n g s h e n gp d mi s i n t r o d u c e di nt h i sd i s s e r t a t i o n ，b a s e do nw h i c ht h ea u t h o rc l a r i f i e st h ec h a r a c t e r i s t i c s ，t h e b a s i cp r o c e s s e sa n dt h eo u t l i n eo f i m p l e m e n t a t i o n r e l a t e dt e c h n o l o g i e sa n d h e n c et h ei d e a p r o p o s e d i nt h ed i s s e r t a t i o ni sv e r i f i e d f i n a l l y , as u m m a r y o f t h ed i s s e r t a t i o na n dt h ef u t u r er e s e a r c hd i r e c t i o nf o rd p l 3 i ma r e g i v e n k e y w o r d s ：p d md i s t r i b u t e dc o r b as o a p i l 华中科技大学硕士学位论文 1 1 本课题的提出 1 绪论 自上世纪六十年代中期以来，全世界的制造业进入了一个高速发展的时代。以 c a d 为代表的各种计算机技术开始广泛进入生产制造的各个领域，成为了不可或缺 的组成部分。新的技术极大地提高了工程技术人员的工作效率，推动了企业生产力 的发展，提高了生产各环节的自动化程度。但是，伴随着各个单元技术自动化水平 的提高，企业面临着新的问题：自动化工作单元效率增强，各种工程信息的数量急 剧膨胀，而各个自动化单元之间的信息沟通和协调却非常少，出现了所谓的“自动 化孤岛叫。23 1 的问题。 “自动化孤岛”问题虽然源于制造业，但它所代表的问题却反映了各类企业在信 息化改造过程中的共性问题。企业的信息化技术必须着眼于整体，从全局优化的角 度对企业信息化技术进行配置和改造，单纯地依靠单元自动化技术是行不通的。 产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，p d m ) 技术就是在这样的背景下发展 起来的。根据专门从事p d m 和c i m 相关技术咨询业务的国际公司c i m d a t a 公司总 裁e d m i l l e r 在“p d mt o d a y 文中给出的p d m 的定义是：p d m 是管理所有与产品 相关的信息和过程的技术；与产品相关的所有信息，即描述产品的各种信息，包括 零部件信息、结构配置、文件、c a d 档案等：与产品相关的所有过程，即对这些过 程的定义和管理，包括产品的开发过程、销售过程和服务过程、企业信息的审批和 发放过程等等，这个定义意味着p d m 的应用范围十分广阔。随着信息化技术的发 展，特别是网络技术的发展，p d m 的理念和应用已经成为企业实施科学管理，走 向信息化的基础性平台技术【4 ，5 】。 二十世纪的一个重大发明就是互联网。互联网的诞生使企业可以突破地域的限 制，超越空间的约束，充分利用世界各地的科技、资源( 包括人力和物力) ，成为 靠电子手段联系、统一指挥、协调运行的经营实体”0 “o “。因此随着互联网技术、 分布式对象计算技术、计算机支持的协同设计技术以及并行工程的发展，开发应用 于w e b 的分布式产品数据管理系统已成为p d m 的发展方向。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 文献综述 1 2 1p d m 的理论及发展 企业发展的目标是以最少的投入获得尽量多的产出，从而实现利润的最大化。 为了达到这目标，企业必须从设计生产市场需要的产品( p r o d u c t ) 、缩短产品的 上市时间( t i m e ) 、保证良好的产品质量( q u a l i t y ) 、降低产品的综合成本( c o s t ) 、 提供优质的服务( s e r v i c e ) 和保护环境( e n v i r o n m e n t ) 等六个方面提高企业的综合 竞争力。目前许多西方发达国家和新兴工业国家针对二十一世纪制造业的发展战略 进行了大量的研究，提出或正在实施一些先进的制造模式和技术，比如虚拟制造、 精益生产、敏捷制造、智能制造系统等1 6 8 r 1 。 作为先进管理思想的载体，p d m 正是对上述管理思想的继承和发展，抽取了它 们关于数据管理的核心思想而形成的。p d m 主要包括以下几个方面的思想： 企业是一个协调一致的整体，必须从全局优化的角度对企业信息化管理进行分 析和设计。企业管理的公共基础是信息的有序管理，即信息管理的连续性、结构化、 可跟踪性和知识化。企业的管理主要是围绕物流、信息流和资金流而展开的，其核 心是信息流。信息流可以认为是企业各个业务对象和业务过程的数字化表达。p d m 则主要是对企业的信息流进行管理。 数据、过程和资源是企业信息管理的核心三要素。数据是指企业信息流中的各 种加工对象，过程是指企业对数据对象进行加工的各种过程，资源是指企业完成各 种职能所需的辅助条件和支持，如人员、资金、相关信息等。 p d m 的数据管理功能主要体现在两个方面：一个是对企业静态数据的管理，一 个是对企业动态过程数据的管理，同时应当保证两者之间有机的融合。 总之，可以认为p d m 技术是一种以产品为中心，对产品相关的数据、过程和 资源进行一体化集成管理的技术。p d m 系统主要包括工程文档管理、产品结构管理、 项目管理、工程变更管理和应用软件集成接口等功能模块。 1 2 2分布式p d m 系统的特点 分布式p d m 系统具有如下特点 2 华中科技大学硕士学位论文 1 1平台的异构性 异构性是互联网的主要特点。互联网是由全世界各地的计算机连接而成，这就 决定了互联网中包含有不同的软件平台、硬件平台、网络协议和数据格式等。分布 式p d m 必须能在不同平台环境下运行，而且应保证不同平台环境之间互联和协作。 2 )客户机之间的协作性 1 3 , 1 4 】 为保证产品数据信息的一致性、完整性，以便及时发现冲突，必须使设计数据 在协作成员之间同步更新。协同设计过程的同步可以分为两个层次；显示同步和修 改同步。显示同步是指参与协作的用户能够以相同的视图来观察同一设计，实现“你 见即我见”；而修改同步是指协作用户对设计数据的修改能够同步传输给其他协作 成员。 3 )信息共享和通讯 信息共享是产品设计的核心，通讯是实现信息共享的基础。设计过程中要用到 的各种数据保存在特定的地方，而要实现数据共享，系统还需提供各种通讯服务。 针对设计活动的特点，通讯方式可以有点对点方式( 两个设计者的交互) 和广播方 式( 多个设计者的交互) 两种，同时系统还支持多媒体信息的传送，包括图形、声 音、音频等。 4 )协作与自治 在产品设计环境中，设计者彼此间互相依赖、相互协作，共同完成设计任务， 同时各个设计者的角色又不尽相同，承担着不同的职责，有各自的独立性。 作为个网络应用系统，需要考虑到网络的互操作性与安全性，所谓安全性即 对数据的保存、传输等环节进行严格控制，以防泄密；同时系统也应具有良好的二 次开发性和柔性 1 5 , 1 6 】。 1 2 3国内外典型产品分析 国内在该方面的研究处于起步阶段，上海交通大学c i m s 研究所、浙江大学c a d 华中科技大学硕士学位论文 中心以及清华大学c i m s 实验室等科研单位的研究卓有成效，但是主要是侧重于理 论的研究，并没有开发出软件系统，相关文献有陈晓安的分布式协同设计技术研究， 黄宇辉的基于i n t r a n e t 的p d m 体系结构研究等。国内具有代表性的p d m 产品包括： 天喻p d m 、清华同方p d m 等。 相对于国内相关领域的研究才网0 刚起步，国外已有较长的历史。其具有代表性 的产品有s d r c 公司的m e t a p h a s e 和p t c 公司的w i n d c h i l l ，它们也是目前在国际 上最有影响力和占据最大市场份额的p d m 产品。 本节将以m e t a p h a s e 、w i n d c h i l l 产品为例，介绍当前p d m 产品的现状。 1 、 s d r c 公司的m e t a p h a s e m e t a p h a s e 是s d r c 公司推出的企业级的p d m 系统。m e t a p h a s e 的构造采用的 是客户机朋务器模式，数据库支持o r a c l e 、s q l s e r v e r 等。 m e t a p h a s e 由核心的对象管理框架( o b j e c tm a n a g e m e n tf r a m e w o r k ) 和系列的 面向应用的辅助模块组成，包括生命周期管理( l i f ec y c l em a n a g e r ) 、产品结构管 理( p r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e r ) 、高级产品配置( a d v a n c e dp r o d u c tc o n f i g u r a t o r ) 、 零部件家族管理( p a r tf a m i l ym a n a g e r ) 、变更管理( c h a n g ec o n t r o lm a n a g e r ) 、集 成工具( i n t e g r a t o rt o o l k i t ) 、工业标准类( i n d u s t r ys t a n d a r dc l a s s e s ) 等。 ( 1 ) 对象管理框架提供m e t a p h a s e 基本的框架功能。包括一个配置了缺省数据模型 的数据库，一个规则处理器，一个方法服务器，一个用户交互的客户端等。对 象管理框架是m e t a p h a s e 系统的必备模块。 ( 2 ) 对象管理框架是m e t a p h a s e 的基础模块，它的功能是封装各种不同的d b m s ， 为应用模块提供一个面向对象的数据管理框架，帮助用户迅速定位、存取、定 义和浏览产品数据。 ( 3 ) 生命周期管理管理企业产品信息的工作流程，从宏观( 整个产品生命周期) 到 微观( 工作项目状态变化的过程) 。 ( 4 ) 产品结构管理负责从应用和用户捕捉有关部件和在制件的结构信息。 ( 5 ) 高级产品配置负责在产品经过各个生命周期阶段不断发展的过程中进行产品结 构的管理。 ( 6 ) 零部件家族管理负责对产品中使用的零部件进行组织和分类。 ( 7 ) 变更控制管理负责定义、控制跟踪和报告企业对象( 如产品数据，生命周期过 程，m e t a p h a s e 客户化) 的改变。 ( 8 ) 集成工具提供系列工具或工具包，辅助进行基于m e t a p h a s e 的定铋和系统扩展， 4 华中科技大学硕士学位论文 如进行数据模型修改，增加客户化功能，裁剪标准功能，扩展用户交互等。 ( 9 1 工业标准类为m e t a p h a s e 其他模块或应用提供工业标准类。 m e t a p h a s e 的集成方法采用的是类似于c + + 语言的m o d a l 语言。通过m o d a l 语 言，用户可以在原有m e t a p h a s e 功能的基础上扩展或开发新的功能。m o d a l 语言的 能力强大，但m o d a l 语言的开发是一个很复杂的过程，对开发者有很高的要求。 2 1p t c 公司的w i n d c h i l l w i n d c h i l l 是p t c 公司最新推出的基于i n t e m e t i n t r a n e t 平台的企业级p d m 系统， 它的很多特点代表了当今p d m 系统发展的方向。 w i n d c h i l l 的出发点是基于新的w e b 环境下的联邦式虚拟企业的思想。传统的 企业信息技术是基于企业具体的物理结构，通过将企业功能按照自顶向下的方法进 行分解，逐渐将企业的功能分解到各个计算机系统中，通常是通过组客户机i n 务 器结构进行实现。联邦式虚拟企业思想的出发点不是具体的企业结构，而是各种通 用的企业功能视图，具体的企业通过组合和定制各种企业功能视图构成一个联邦式 的企业信息系统。这种方法是一种自底向上的方法。 w i n d c h i l l 主要的结构分为三部分，即w i n d c h i l li n f o r m a t i o nm o d e l e r ( w i m ) ， w i n d c h i l lf o u n d a t i o n ( w f ) 和w i n d c h i l l l i f e c y c l ea p p l i c a t i o n ss u i t e ( w l a s ) 。w i m 是w i n d c h i l l 进行企业信息建模的分析和设计环境。w f 实现了基于w e b 的系统基 础框架和有关信息对象的基础管理功能。w l a s 基于w f 实现了p d m 、供应链管 理和制造过程管理等功能。 w i n d c h i l l 的开发采用j a v a 语言，各个功能构件之间采用j a v ar m i ( r e m o t e m e t h o di n v o c a t i o n ) 接口实现系统的分布式交互操作，系统和外部应用中间的集成 是通过c o r b a 标准实现的。 在w i n d c h i l l 集成的各种应用软件中，有两个系统是非常重要的，即r a t i o n a l r o s e 和s y m a n t e cc a f 6 。r a t i o n a lr o s e 构成了w i m 的基础，w i n d c h i l l 面向对象信息建模 工作主要是通过r a t i o n a lr o s e 进行的，所有的信息模型也是借助u m l ( u n i f i e d m o d e l i n gl a n g u a g e ) 表达和存储的。s y m a n t e cc a 形是个集成的j a v a 开发环境， 开发人员和用户可以通过s y m a n t e cc a f 6 对w i n d c h i l l 系统进行定制和扩展。 w i n d c h i l l 的特点可以归纳为以下几点： ( 1 ) 基于i n t e r n e t i n t r a n e t 平台 f 2 1 采用了三层结构 f 3 ) 分布式组件化系统 华中科技大学硕士学位论文 ( 4 1 采用面向对象的系统分析和设计技术 ( 5 1 采用j a v a 语言进行开发和二次开发 ( 6 ) 支持j a v ar m i 、c o r b a 、a c t i v e x 等规范 ( 7 ) 与p t c 的产品，如p r o e n g i n e e r 紧密集成 3 )天喻p d m 系列产品 天喻p d m 3 0 系统大致分为文档管理、设计过程管理、产品配置管理等模块。 产品结构管理是整个系统的核心，p d m 的各个功能模块都与产品结构有着密切的 联系，因此在p d m 的实现中应该充分考虑产品结构的作用。具体内容如下： ( 1 ) 文档管理 以产品结构来组织文档。产品数据的主要表现方式是产品文档和设计资料。企 业的文档种类多、数量大，但是企业产品结构大都很清晰，因此通过产品结构来组 织产品文档数据能使用户检索文档更方便，更直观。 ( 2 ) 产品配置管理 采用基于产品模型的产品配置管理方法。 元素是构件或零部件。当产品模型形成以后， 模型是产品配置的模板。 ( 3 ) 产品开发过程管理 产品模型是抽象的产品结构，其构成 可以由此生成相应的产品配置。产品 采用基于产品结构的产品设计过程管理。p d m 系统中产品结构管理层次与产品 设计过程存在内在的联系，设计过程向前推进，也是产品结构的完善过程，因此设 计目的是设计具有一定产品结构的产品。采用基于产品结构的产品设计过程管理， 能够使用户更直观地监控设计过程。 ( 4 ) 基于产品结构的p d m 系统集成 产品结构管理是p d m 中非常重要的部分，企业中各子系统之间的数据交换大 多是产品结构数据的交换。在i n t e p d m 3 0 中采用基于产品结构的集成方式。 4 )国内外同类产品的比较 通过对国外先进的p d m 产品的分析和研究，我们发现了一些在当前的商品化 p d m 产品中共同的特点和发展趋势： 首先，几乎所有p d m 产品都是建立在关系型数据库管理系统之上的。从中可 以看出，尽管新一代的数据库系统的研究已经取得很大的进步，但真正要成为p d h t 的支撑系统还需要一段时间的考验。 6 华中科技大学硕士学位论文 掘库的系统，也要在上层建立面向对象的封装，这说明面向对象的思想在企业信息建 模方面的能力已经获得了广泛的认同，成为系统构造的主流方法。 再 欠，所有的p d m 产品都将功能的重点放在对二次丌发和应用集成的支持上， _ j 以浣这一点是商品化的p d m 产品成败关键。 楣比国外的同类产品，国内的p d m 系统虽然在符合国内企业需求等方面有一定 优势，但在功能、丌放性等方面和国外先进的系统还有较大的差距，很多国内的p d m 、 一i 用目前仍然主要集中在图档管理及相关功能方面。国内p d m 系统仍然需要在功能、 稳定性、丌放性和引入新思想、新技术等方面做进一步的努力1 5 1 。 1 3 本论文的主要内容 研究生期问，作者参与了天喻软件公司下一代p d m 产品的预研工作，主要负责 分布式组件调用功能的预研。另外作者还作为主要完成人参与了江苏昌升集团 c a d c a p p p d m e r p 系统集成项目的实施工作。本文的主要工作包括： ( 1 ) 介绍了产品数据管理技术的发展，分析了分南式产品数据管理系统的特点以及国 内外主要p d m 产品的现状。 f 2 ) 分析了几种传统的分布式计算模型，在此基础上提出了一种基于c o r b a 和 s o a p 技术的松散耦合类分布式计算模型，并与其他几种分布式计算模型进行了 比较。 ( 3 ) 分析了分柿式应用结构的发展趋势，研究了基于c o r b a 的分布式产品数据管理 系统( d i s t r i b u t e dp d m b a s e do nc o r b a ，cdp d m ) 的基本框架和拓扑结构。 f 4 ) 研究了对分布式数掘访问的实现方法。 ( 5 ) 对分布式产品数据管理系统的实现技术进行了探讨，研究实现了基于视图结构树 的产品结构管理方法和基于c o r b a 技术的软件集成方法。 ( 6 ) 以昌升集团p d m 实施项目为例，介绍了cdp d m 实施的特点、步骤和注意点。 1 4 本章小结 本章介绍了p d m 系统的基本理论，分析了应用于w e b 的分布式p d m 系统的特 点和需求。另外，作者还分析比较了国内外主要同类产品。最后简单介绍了本文作者 的主要研究工作和科研实践工作以及本文的主要内容。 华中科技大学硕士学位论文 2 1 引言 2 c d p d m 系统关键技术分析 w e b 应用的初衷是便于大量信息的发布，因此基于w e b 平台构造面向计算的应 用系统面临着很大的挑战，需要对w e b 平台进行改造和扩充。未来企业将会发展成 为由位于广域网上的多个企业成员组成的扩展企业( e x t e n d e de n t e r p r i s e ) 4 1 ，这就要 求作为分布式产品数掘管理系统的核心的分伟式计算模型必须具有良好的跨平台性、 安全性、可扩展性和计算效率。因此采用良好的计算模型是建立分布式产品数据管理 系统的必要条件。 分布式计算模型可分为两大类：松散耦合类和紧密耦合类【j 6 j 。目前使用比较广泛、 相对成熟的是紧密耦合类计算模型，其代表产品是m i c r o s o f t 公司的c o m a d c o m 、 s u n 公司的e j b 等。本章将仔细分析传统的紧密耦合类计算模型的利弊，提出一种基 于s o a p 并遵循c o r b a 标准的松散耦合类分行式计算模型，并以此作为分却式产品 数据管理系统的核心计算模型。另外，本章还研究了分布式数据的访问方法。 2 2 基于s o a p 的分布式计算模型研究 2 2 1 传统的分布式计算模型 传统的分布式计算模型主要有两大派别：o m g 的c o r b a ( c o m m o no b j e c t r e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ：通用对象请求代理体系结构) 和m i c r o s o f t 公司的d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ：分布式组件对象模型) 。c o r b a 具有良好的 跨平台性和语言独立性；d c o m 是对c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ：组件对象模 型) 的扩展，d c o m 增强了c o m 对网络的支持，加入了对j a v a 的集成，但c o m 诞 生于w i n d o w s 平台，只能用于w i n d o w s 系统，所以d c o m 在实现真正意义的跨平台 上具有先天的不足。而c o r b a 标准就是为解决平台的异构性，实现互操作而推出的。 分布式计算的一个核心内容就是解决对象间跨平台互操作问题，c o r b a 标准作为面 向对象的分布式对象互操作框架已经得到工业界的广泛接受。在本章的下一节梅详细 华中科技大学硕士学位论文 介绍c o r b a 相对于d c o m 的优势和将其作为本系统的遵循标准的原因n 1 8 1 。 图2 - 1 传统的分布式计算模型 传统的分布式计算模型中，无论是d c o m ，还是e j b 中的r m i ，都存在一个共 同的不足，它们要求服务接受方和服务提供方之间必须进行紧密耦合，即要求一个同 类基本结构。而w e b 上的用户相互之间的联系比较松散，要求w e b 上的服务接受者 具有与服务提供者相同或相近的基本结构是不现实的。作为w e b 应用的设计者也无 法确定使用应用的客户( 包括服务提供方和服务接受方) 所使用的操作系统、对象模 型和编程语言。因此传统的分布式计算模型在丰富多彩和迅速发展的w e b 世界中显 得有些力不从心了。 另一一方面，传统的分布式计算模型在实现对象远程通讯时，无法通过现有的某种 协议( 如h t t p ，s m t p ) 扩展到互联网上，这就限制了更多的系统纳入到这种分布 式计算环境中，甚至无法提供完整的服务。 此外，传统的分布式计算模型的应变能力较差，如果服务提供方和服务接受方中 任何一方发生变化，那么整个系统将无法j 下常运行。 2 2 2c o r b a 规范和s o a p 协议 分布式的软件系统是由很多小的分布在不同计算机系统上的被称为构件 ( c o m d o n e m ) 的“软件单元”组成的：许多具有一定功能的构件通过一定的方法集 合在一起完成系统的功能，就组成了一个完整的分布式软件系统。 分柿式计算标准就是分布式软件系统的构造规范，它主要在构件定义、构件之间 如何实现互操作、事务管理、安全性等几个方面对分布式系统制定出规定。 c o r b a 是o m g 组织制订的有关软件互操作的标准，它是三方面技术和理论共 同发展和作用的结果：即面向对象建模( o b j e c t o r i e n t e d m o d e l ) ，开放式分布计算环 9 华中科技大学硕士学位论文 同发展和作用的结果：即面向对象建模( o b j e c t o r i e n t e dm o d e l ) ，开放式分布计算环 境( o p e nd i s t r i b u t e dc o m p u t i n ge n v i r o n m e n t ) 和构件集成与复用( c o m p o n e n t i n t e g r a t i o n a n dr e u s e ) 。 需要指出的是c o r b a 并不是个具体的软件，而是一个软件之间互操作的规 范。c o r b a 与具体硬件平台、软件平台、编程语言无关，原则上在各种平台上，采 用各种语言都可以实现c o r b a ，而且这些c o r b a 系统之间可以进行透明的互联。 当然，由于各种软硬件平台的特性不同，各种语言对面向对象概念的支持程度不同， 这些具体的c o r b a 产品对c o r b a 标准的支持程度会有差别。 基于c o r b a 规范构造分布式软件系统主要有以下几点好处： ( 1 ) 构件独立：每个构件独立存在，不需要依附于特定的系统环境。 ( 2 ) 网络透明：构件在网络上的位置对于服务方和客户方都是透明的。 ( 3 ) 异构互联：系统能够以统一的方式处理对不同模型系统的请求。这一点对于异构 数据库系统的互联更是一个极大的优势。 ( 4 ) 系统规模可调：根据系统的要求，集成不同的构件就可以方便地构成不同规模的 系统。 1 )c o r b a 对象管理体系m 2 1 ，2 2 图2 2c o r b a 的对象模型图 c o r b a 主要e h 五4 部分组成：对象请求代理( o b j e c t r e q u e s t b r o k e r ，o r b ) 、对 象服务( o b j e c ts e r v i c e s ，o s ) 、通用工具( c o m m o nf a c i l i t i e s ，c f ) 、领域接，口( d o m a 曲 i n t e r f a c e s ，d i ) 和应用接口( a p p l i c a t i o ni n t e r f a c e s ，a 1 ) 。其中o r b 实现服务提供方 华中科技大学硕士学位论文 和服务接受方之间的通信与交互，而其他四个部分是构架于o r b 之上的适应不同场 合的部件。o m a 的组成结构如图2 2 所示。 ( 1 1 对象请求代理 客户端 列象实现 ，j f 弋 ，厅卫1 2 艺一匣z d 主：。y ，l 马三s 工r g ：基与；卫y 幽f z 乏啦、三苎= ：一 动态调用接口_ _ i d 吣。似。接uf 鬻。i 动态框架i 博篓 ；li 。_ 。- _ “ o r b 核心 ： 对所有o r b 实现相同的接u 。j 以有多个对象适配器 区匝瑟l 囵每个对象类型有几个s t u b ( 桩) 和一个s k e l e t o n ( 框架) 与o r b 相关的接口 甸上调用 t正常调用接l 图2 - 3 0 r b 基本接口结构 由图2 2 可知，o r b 在整个对象模型结构中处于核心位置，其作用是在分布式 环境中的对象之间透明地传递各种要求，从而实现了各个同构或异构对象的互联。 因此，o r b 也称为联接中间件。利用c o r b a 标准实现的对象互操作如图2 3 所示： ( 2 ) 对象服务 对象服务是一系列服务的集合( 包括对象和接口) ，它们提供了使用和操纵各种 c o r b a 对象所需要的基本服务。这些服务对于构造一个分布式系统通常是必须的， 与特定的应用领域无关。对象服务在c o r b a s e r v i c e s 规范中有明确规定，主要包括 名字服务、事件服务、关系服务和事务服务等。其中事务服务对于分布式系统尤为 重要，它对于其他基础服务的实现形态有着决定性的作用。事务服务的基本要求是 必须保证一个事务内的所有操作“都做或都不做”。 对象服务主要与操作系统打交道，它为构件的运行提供了一个运行时环境，因此 对象服务一般由c o r b a 软件实现。o r b 之间互操作的协议称为g i o p ( g e n e r a l i n t e r o r bp r o t o c 0 1 ) 。g i o p 是一种与具体网络平台、通讯协议无关的概念协议。常 华中科技大学硕士学位论文 o r b 之间通讯的协议是i i o p ( i n t e m e ti n t e r o r bp r o t o c 0 1 ) 协议，它是基于t ( ：p ，i p 的对g i o p 协议的实现。 ( 3 ) 通用工具 与对象服务类似，通用工具为多种应用系统所使用。它具有面向应用的特性，主 要用来帮助构造跨多个应用领域的应用程序。通用工具主要分为水平方向和垂直方向 两类。水平方向的通用工具面向功能，包括用户界面、信息管理、系统管理和任务管 理四个部分；垂直方向的通用工具面向应用领域，如会计帐务、分柿式仿真、计算机 集成制造等。 ( 4 ) 应用接口 面向特定的应用，由供应商或用户借助于o r b 、对象服务及通用工具而丌发的特 定产品，它并没有在c o r b a 体系中标准化。 ( 5 ) 领域接口 面向特定的领域，在c o r b a 体系中所处的位置与对象服务和通用工具类似。 2 1c o 砌j a 与其他分布式计算标准的比较 目前最主要的分布式计算标准包括两种：o m g 的c o r b a 和m i c r o s o f t 的d c o m 。 d c o m 是微软公司提出的分布式对象计算平台的核心技术，实际上c o m 在多年前即 广泛应用于w i n d o w s 平台，并派生出a c t i v e x 、o c x 等相关技术。d c o m 可以看作 是c o m 在分布式环境下的延伸，即在d c o m 中，各个组件( 相当于c o r b a 中的构 件) 不仅仅局限于单机，而是可以扩展到整个网络中。d c o mf t e ( d c o mf o rt h e e n t e r p r i s e ) 是微软公司和s o f t w a r e a g 合作开发的分布式计算平台。其特点是弥补了 d c o m 在跨平台性方面的缺陷，使之扩展到了从p c 到u n i x 甚至于企业级的大型主 机。这样单个组件可以在整个企业范围内实现其功能。而且，d c o mf t e 还具有可 以集成原有的非面向对象的应用等优点 2 3 , 2 4 , 2 5 , 2 6 1 。 虽然c o r b a 和d c o m 都能很好的支持分布式计算，甚至它们提供的很多服务都 是相同的，比如命名服务、对象永久存储服务、版本服务等，但是相对来讲，c o r b a 还是具有较多的优势： ( 1 ) c o r b a 规范的成熟度较高，技术先进，而且已经获得了多个厂家和多种平台的 广泛支持； ( 2 1c o r b a 本身不是由厂商，而是由标准制定组织提出的，所以从一开始就具有平 台独立性；而由于d c o m 的跨平台性受到初始设计的局限，d c o mf r e 在菲 w i n d o w s 平台上的可靠性和性能方面也不尽如人意； ( 3 1c o r b a 与其他分布式计算平台和协议的互操作性( 连接性) 好，如g i o p 提供 华中科技大学硕士学位论文 了不同o r b 之间的连接。e s l o p ( e n v i r o n m e n ts p e c i f i ci n t e r o r bp r o t o c 0 1 ) 提供 了o r b 与d c e 之例的连接。而d c o m 目前还不支持与其他分布式计算平台的 连接： ( 4 、在分行式产品数掘管理系统中，能否对于不同语言支持是非常重要的，c o r b a 一 设计了一种中性语言i d lf i n t e r f a c e d e f i n e l a n g u a g e ，接口定义语言) ，以解决不 同语言的支持问题。目自u ，o m g 已经确认i d l 转换标准的语言有c ，c + + ， s m a l l t a l k ，j a v a 等。而d c o m 是与c + + 紧密结合的，使它对其他语言的支持很有 问题，尤其是d c o m 需要在应用之间进行c s t y l e 的内存指针传递，而j a v a 等语 言并不支持指针类型口7 , 2 8 1 。 当然，d c o m 也很多优点，比如d c o m 的安全机制相当灵活，基于w i n 3 2 的安 全管理器a p i 已经可以使用，通过它可以调用w i n d o w s d o m a i n 授权机制，以及n o v e l l 和d c ek e r b e r o s 审计程序。与此相比，c o r b a 的安全性规则出台不久，而且各个 o r b 厂商所开发的安全性子系统各不兼容。 综上所述，对于分布式产品数据管理系统，显然c o r b a 在跨平台性、语音独立 性等方面更符合要求，这也是本系统选择c o r b a 作为分布式计算标准的原因。 3 】s o a p 协议 x m l 是用于创建结构化格式文本的标志语言集合。w 3 c 组织在1 9 9 8 年初完成可 扩展标记语言x m l 标准的制定，x m l 是s g m l 的一个子集。s g m l 的缺点是很难使 用，它要求必须对每个字节都加以说明，这使得s g m l 文档过于复杂。对于设计大型复 杂系统而言，s g m l 是一套非常复杂的规范，用它难以达到我们的三个目标：信息标 准化、数据和表达方式的隔离、方法调用。w 3 c 组织通过删除s g m l 中的虚饰来创 建x m l ，使其成为一种流畅、易理解的元语言。x m l 对信息进行自我描述，具有结构 化模式，采用树状结构和嵌套规则，而且支持u n i c o d e ，可以不受语种的限制。这一 切都是为了使x m l 成为创建w e b 应用程序的理想媒体。作为附加的意外收获，x m l 在创建标准消息和传递消息给调用方法方面也很适合。本系统引入x m l ，就是因为 x m l 可以集成紧密耦合的传统分布式计算系统，所有的信息，包括数据、消息、配 置、发布、命令都可以采用x m l 束描述。这样对于与业务相关的信息可以实现广泛 的交换，同时w 3 c 又提供一系列标准和框架，用来支持各紧密耦合的传统分布式计 算系统( 包括直接用户) 的通信，使得各系统在w 曲环境下既提供服务，又获取服 务、这一系列标准和技术包括s o a p