（计算机应用技术专业论文）cti行业中分布式计费的研究与实现.pdf

北京邮电大学硕士生学位论文第i v 页共5 页 【摘要】 随着分布式计算技术的迅速发展，以及国内外c t i 行业发展逐步走向成熟，分布式计 算技术在c t i 行业中的应用成为一个有着重要现实意义的研究领域。本人针对在实际的 c t i 项目应用中遇到的问题，研究并实现了分布式计费系统，克服了原有的集中式计费系 统的弊端，满足了用户要求。 论文主要阐述了本人在分布式计费系统的总体框架、模块功能划分、工作流程、系统 数据库等方面的研究和实现。同时，也对分布式计算技术和c t i 技术的发展、关键技术进 行了介绍。全文可分为以下几个部分： 1 、相关技术简介：简要介绍分布式计算技术和c t i 技术的概念、发展、应用和关键技 术。同时还介绍了分布式计算技术的优点、分布式事务处理的特点。 2 、分布式计费系统设计与实现：分析了集中式计费系统的缺陷，对分布式计费系统的 设计原则、改进思路、系统总体框架、工作流程和系统数据库等方面重点作重点论述。结 合实际项目需求，设计与实现在离线计费、实时计费两种情况下，系统的结构、模块功能、 各模块的关系和部署、系统配置管理、计费算法等。 3 、分布式计费系统测试及分析：对离线计费系统的性能作重点测试和分析。 4 、总结：提出论文的主要工作、贡献和不足，并对后继的研究工作提出建议等。 【关键字】 分布式计算、c t i 、分布式事务处理、面向对象、a p i 、客户端朋匣务端模型 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第v 页共5 页 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p i n go fd i s t r i b u t e d c o m p u t i n g ( d c ) ，a n dc t ii n d u s t r yb e i n g m o r em a t u r eg r a d u a l l ye i t h e ri n s i d eo ro u t s i d et h ec o u n t r y ，t h ea p p l i c a t i o no fd c i nc t i i n d u s t r yh a sb e c o m e ar e s e a r c h i n ga r e a ，w h i c hh a sm u c hj m p o r t a n tp r a c t i c a lm e a n i n g t or e s o l v et h e p r o b l e m s m e ti na c t u a lc t i a p p l i c a t i o np r o j e c t s ，i r e s e a r c h e da n d d e v e l o p e d ad i s t r i b u t e db i l l i n gs y s t e m ( d b s ) ，w h i c ho v e r c o m e st h ed i s a d v a n t a g e so ft h e o l dc o n c e n t r a t e db i l l i n gs y s t e m ( c b s ) a n dm e e t st h eu s e r sr e q u i r e m e n t s t h et h e s i sm a i n l ye x p o u n d st h ea n a l y s i sa n di m p l e m e n t a t i o no ft h ed b s ，i n c l u d i n g t h es y s t e mf r a m e ，t h ep a r t i t i o no fm o d e l s f u n c t i o n s t h ew o r kf l o wa n dt h es y s t e m d a t a b a s e 1 ta l s oi n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n ta n dt h ek e yt e c h n o l o g i e so fd ca n dc t i t h et h e s i sc a nb ed i v i d e di n t ot h ef o l l o w i n gp a r t s ： 1 t e c h n o l o g y i n t r o d u c t i o nt h i sp a r tb r i e f l yi n t r o d u c et h ec o n c e p t s ，d e v e l o p m e n t a p p l i c a t i o n a n dk e yt e c h n o l o g i e so fd ca n dc t i a tt h es a m et i m e ，i ti n t r o d u c et h e a d v a n t a g e so fd c a n dt h ec h a r a c t e r so ft h ed i s t r i b u t e dt r a n s a c t i o np r e c e s s i n g ( d t p ) 2 d b s s d e s i g n a n di m p l e m e n t a t i o ni nt h i s p a r t ，a f t e ra n a l y z i n g t h e d i s a d v a n t a g e so fc b s ，t h et h e s i sg i v e sad e t a i l e da n a l y s i so nd b s sd e s i g np r i n c i p l e s ， t h ei m p r o v i n gi d e a s ，t h es y s t e mf r a m e t h ew o r kf l o wa n dt h es y s t e md a t a b a s e k e p tt o t h ea c t u a lp r o j e c t s r e q u i r e m e n t ，t h es y s t e mi n f r a s t r u c t u r e ，t h em o d e l s f u n c t i o n s ，t h e m o d e l s r e l a t i o n s t h es y s t e mc o n f i g u r a t i o na n dt h eb i l l i n ga l g o r i t h ma r ed e s i g n e da n d i m p l e m e n t e d 3 t e s to fd b st h i sp a r tm a i n l ya n a l y z et h er e a j t i m ed b sp e r f o r m a n c e st e s t r e s u l t 4 s u m - u ph e r e ，lp u tf o r w a r dm ym a i n w o r kf o rt h i st h e s i s ，t h et h e s i s s c o n t r i b u t i o na n dd e f e c t s ，a n dm ys u g g e s t i o nf o rt h ef o l l o w i n gr e s e a r c hw o r ko nt h i s s u b j e c t 【k e y w o r d s d i s t r i b u t e d c o m p u t i n g 、c t l ( c o m p u t e rt e l e p h o n yi n t e g r a t i o n ) 、d i s t r i b u t e d t r a n s a c t i o np r o c e s s i n g 、o b j e c to r i e n t e d 、a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 、 c l i e n t j s e r v e rm o d e l c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第1 页共4 7 页 1 绪论 1 1 研究背景和技术现状 信息技术在近2 0 年中发生了翻天覆地的变化，其中之一就是各种网络工作站取代 大型机在时代舞台上唱上了主角。在这个变化中，终端用户获得了比以前更为强大的处 理能力，分布于整个企业各处的硬件资源也拥有了比以前更强大的功能。数据中心和无 尘微机室一去不复返了，取而代之的是桌面计算机，工作组服务器，以及小型机。这种 变化最初是从硬件上开始的，而目前则更多地体现在软件方面，所阻，我们现在的任务 是，开发更适台这些分布式硬资源发挥潜力的软件环境。 目前，拥有分布式计算资源的计算机网络已经十分普遍，那么，在多种资源间的进 行分布式相关的处理不仅具有现实意义，而且还产生了比较急迫的要求。数年以来，针 对分布式处理，人们研制出了多种处理机制并在实践上加以一定的运用，其中包括简单 纯粹的数据共享到复杂的多层次服务支持系统。 有技术专家认为，在下一个十年中，集中式计算架构可能会从历史舞台上消失。因 为集中计算不具备处理下一代i n t e r n e t 和w e b 服务复杂性和分布式的能力。 同时，c t i ( 计算机电话集成) 技术，作为信息技术的另一支，也取得了突飞猛进 的发展。在目前的情况下，中国的c t i 产业逐渐形成规模。由于市场需求的旺盛增长， 大量国外的c t i 技术供应商进入中国，国内也有很多公司进入这一产业。随着我国加入 w t o 后电信市场的逐渐开放，j p 电话运营服务和电信服务业( 包括呼叫中心外包服务) 已经对国内开放。政策的开放将促进市场竞争，更多的运营商、设备供应商将进入这一 市场，c t i 产业进入高速发展阶段。c t i 产业的发展表现在以下几个方面：行业渗透更 深、应用范围更广、产品性能更稳定、新技术更多、运营更专业。这些方面都体现了 c t i 产业的“融合”趋势，代表了国内c t l 产业发展逐步走向成熟。 技术的进步必然带来新的应用。分布式计算技术在计算机资源共享、系统可伸缩性、 逻辑封装性、安全性等方面体现出的强大优势，得到了c t i 专家的充分肯定与重视。为 了提高系统性能，更好的满足用户需要，目前的c t i 应用系统中已经把分布式计算技术 应用到了系统中的方方面面。比如，作为c t i 应用的重要一支，呼叫中心利用分布式计 算技术后取得了重大成功。 1 2 课题内容 通过对分布式计算技术和c t i 技术的发展、原理的深入研究分析，并根据实际的项 目需求和原有计费系统暴露出的问题，从实用、高效等方面入手，研究论证在c t i 行 业的计费方面应用分布式计算技术的可行性和必要性，并开发实现分布式计费系统。该 系统充分利用分布式计算技术优点，遵循分布式事务处理原则，采用基于事件驱动的分 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第2 页共4 7 页 布式工作流程和分布式对象设计技术，将计费系统功能进行合理分工、部署，有效提高 计费系统的性能。 1 3 课题意义 c t i 应用系统中原有的集中式计费系统限于技术、设计方面的原因，暴露出执行速 度慢、资源利用率低、模块化程度低、可重用性差、容错性差等弊端，投入实际项目运 用后，很难达到用户要求。而这些弊端，应用分布式计算技术的话将能很好地加以解决。 分布式计算技术在系统可伸缩性、冗余性、计算资源利用、逻辑封装性等方面有着得天 独厚的技术优势。因而，将分布式计算技术有效利用到c t i 应用系统的计费方面，研究、 实现一个分布式计费系统是有实际应用意义的，能根除集中式计费系统的弊病，提高计 费系统的执行效率，很好地满足用户需求。 1 4 论文期间的工作 作为分布式计费系统研究与开发工作的主要设计和实现者，本人参与了该系统从高 层设计，详细设计到编码，以及测试的整个过程，无论在理论上还是在实践上都有极大 的收获。具体工作如下： 至q 鱼! ! 璺= 至q q ! ：! 至：开始前期研究，收集、阅读关于分布式计算技术及c t i 技术方 面的资料，了解各自的发展和应用情况 2 0 0 2 1 - - 2 0 0 2 3 ：了解分布式技术在c t i 行业中的应用情况，结合实际工作中遇到 的问题，找准研究方向；完成研究生开题报告。 2 0 0 2 4 - - 2 0 0 2 8 ：研究分布式计算关键技术，包括分布式事务处理及分布式对象软 件体系结构，结合实际项目中的计费特点，分析原有计费系统的缺陷，确定设计原则、 改进思路，制定分布式计费系统框架。 2 0 0 2 9 - - 2 0 0 2 1 1 ：按前期设计，具体划分分布式计费系统的模块功能，确定各模 块的关系与系统的配置管理；学习数据库原理与设计，设计实现系统数据库；编码实现 计费程序，并完善系统设计：完成研究生阶段报告。 2 0 0 2 1 2 - - 2 0 0 3 1 ：学习软件测试技术，对计费程序进行源代码、功能、性能测试， 并修改，分析测试结果。 2 0 0 3 1 一麴曼：整理文档完成论文。 1 5 论文结构 论文主要阐述了分布式计费系统的总体框架、模块功能划分、工作流程、系统数据 库等方面的研究和实现。同时，也对分布式计算技术和c t i 技术的发展、关键技术进行 了介绍。全文组织如下： c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第3 页共4 7 页 1 、绪论：简要介绍了课题研究背景、课题内容、课题意义和本人的具体工作。 2 、技术简介：包括分布式计算技术和c t i 技术的概念、发展、应用和关键技术。 同时还介绍了分布式计算技术的优点、分布式事务处理的特点 3 、分布式计费系统总体设计：描述了c t i 应用系统的结构，分析了集中式计费系 统的缺陷，对分布式计费系统的设计原则、改进思路、开发过程、系统总体框架、工作 流程和系统数据库等方面重点论述。 4 、离线计费系统的设计与实现：结合实际项目需求，设计与实现在离线计费情况 下，系统的结构、模块功能、系统配置管理、计费算法等。 5 、实时计费系统的设计与实现：重点描述实时计费情况下，相对于离线计费不同 部分的设计与实现。 6 、分布式计费系统测试及分析：对离线计费系统的性能作重点测试和分析。 7 、总结：提出论文的主要工作、贡献和不足，并对后继的研究工作提出建议等。 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第4 页共4 7 页 2 。基础技术简介 2 1 c t i 技术简介 本节简单介绍了c t i 技术的概念、核心技术、系统结构及应用，使读者了解分布式计 费系统运行所依赖的技术大环境。 2 1 1 摄念 c t i ( c o m p u t e rt e l e p h o n yi n t e g r a t i o n ) ，即计算机电话集成技术，是在电话网络 进入数字化时代，计算机技术广泛应用于通讯领域后逐渐发展起来的一门综合技术。c t i 将计算机网和电话网通过某些硬件和软件集成为一体，把语音和数据服务融为一体，并 在一个终端( 计算机或电话机) 上得以实现。c t i 技术包含了数据通信与语音通信两大 部分的内容，关注的不仅仅是将基于计算机的智能技术运用到电话的发送、接收及管理 中，还要考虑各种媒体类型的信息传送，包括实时信号和非实时信号，如传真、电子邮 件和视频信号等。 2 1 2 核心技术 c t i 的发展经历了两个阶段，一是专用单项业务的发展阶段，二是以标准为基础， 形成公共平台和一系列的开发工具。从技术上看，c t i 涉及到大量的内容，例如声音的 表示和压缩、文字和语音的转换、语音识别、传真和文字、语音的结合、平台所应具有 的呼叫处理和计算机网络中的目录服务，数据库系统的集成，提供良好的路由转换( 即 从一个呼叫开始到不同的c t i 业务的路由建立过程) ，管理控制功能的实现等；同时企 业的计算机网络的不同体系结构及应用系统等对公共平台的设计也有很大的阻碍作用。 2 1 3 系统结构 c t i 主要由两部分组成：接入服务器和资源服务器，其中： ( 1 ) 接入服务器又称为电话服务器( t e l e p h o n ys e r v e r ) ，为多种c t i 业务应用 提供语音及其话带业务接入软件和硬件平台，主要具有网络接入、业务交换和系统控制 管理等功能。 ( 2 ) 资源服务器又称为应用服务器( a p p l i c a t i o ns e r v e r ) ，用以管理和控制接八 服务器的c t i 应用业务，包括交互语音响应( i n t e r a c t i v ev o i c er e s p o n s e ，i v r ) 、语 音信箱、传真服务、预拨号等多种业务应用。 c t i 系统结构采用的是客户机，服务器( c l i e n 鸺e r v e r ) 的逻辑结构。多种资源服务 器和多个接入服务器之间可以通过t c p i p 网络或a t m 交换机联接起来，以实现多种 网络接入和多种c t ( c o m p u t e rt e l e p h o n y ) 资源共享。其物理实现有时采用集中式的 系统结构将c t i 业务资源存在接入服务器中；也可以将两者分开采用分布式的系统结 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第5 页共4 7 页 构。 2 1 4 应用 c t i 技术跨越计算机技术和电信技术两大领域，涉及的内容很多。主要应用包括交 互式语音应答、呼叫中心、统一消息处理、小型办公，家庭办公等，适用范围涉及办公自 动化、商业、服务行业中的产品推销和用户咨询服务、电话声讯服务、电话银行以及居 家办公等。 现在电信网和数据通信网正在互相渗透、互相融合，c t i 技术代表着这种发展与融 合的趋势。随着软交换技术的发展，未来c t i 将朝着与l p 交换结合、支持多媒体信息 的方向发展。 2 2 分布式计算技术简介 这一部分将对分布式计算的一些基础技术、分布式事务处理简单介绍，包括概念、优 点等，使读者了解c t i 行业中分布式计费的研究所应用的技术原理。 2 2 _ 1 分布式计算的概念 如果我们说某项工作是分布式的，那么参与这项工作的一定不只是一台计算机， 而是一个计算机网络。一个分布式计算系统由在作为一个系统运行的多个计算机上的 多个软件组件构成。分布式系统中的计算机由本地网络连接，或者可在地理上相隔遥 远并由广域网连接。分布式系统可包括许多可能的配置，如个人计算机、大型机、工 作站等。分布式计算的目的是使这种网络来充当单个计算机。 2 2 2 分布式计算的基础 网络通讯 所有分布式计算环境的基础是计算机之间的通讯。虽然这个过程是最基本的过 程，但也是必须的，并且从概念上反映了的分布式环境和底层通讯模块的接近程度。 同步和异步传输 信息发送者关注的信息接收者接受信息的情况，其侧重点各有不同。同步模式的 操作就是发送者必须接收到接收者的反馈后才能继续往下工作；而不需要接受者反馈 信息的工作模式，或者至少不需要接受者立即反馈的，就叫做异步模式。这两种模式 的区别通常决定了某种协议是不是适合某一特定任务。 客户端删t 务端模型( c l i e n t s e r v e r ) 在分布式系统上组织软件运行的一种常见方法是将功能分成两部分一客户端和 服务端。客户端请求服务，服务端则执行该服务。无论是客户端还是服务端，都只是 在通讯中作为一个参与者。在每次通讯过程中，他们都不断变化，这次是客户端的角 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第6 页共4 7 页 色，下次就可能成为服务端。 采用客户端朋艮务端模型的系统具有以下优点：优化网络利用率，减少了网络流量； 响应时间短：把应用程序同它们处理的数据隔离，可以使数据具有独立性。 应用编程接口( a p i ) 通讯功能的核心部分通常是由操作系统和网络相关的a p i 提供。这两种程序调用 大量的通讯函数来完成实际的系统间数据的传输及接收。总的来说，这些低层组件为 底层的通讯模块提供了一定层次的抽象，同时也将更高层次的地址标识和数据转换等 功能留给高一层的服务模块。 消息机制 消息包中包含了消息包的属性标志和具体信息。这样，消息机制就要求服务器上 必须要有一层中间处理层来确定消息的路由，以便让它到达正确的接收者处。基于消 息的通讯能够很好地和中间层的路由配合，可采用异步模式、同步模式或混合模式。 在混合模式中，服务端采用异步模式进行操作，而客户端则采用同步模式。这种组合 让服务端获得了异步操作的高效率，同时也让客户端从同步模式的简单处理机制和安 全性上获得了好处。 分布式对象 分布对象技术是伴随网络而发展起来的一种面向对象的技术。分布式对象结构几 乎完全隐藏了对象的执行细节。分布对象往往又被称为组件( c o m p o n e n t ) ，组件 是一些独立的代码的封装体，在分布计算的环境下可以是一个简单的对象，但大多数 情况下是一组相关的对象复合体，提供一定的服务。分布环境下，组件是一些灵敏的 软件模块，它们可以位置透明、语言独立和平台独立地互相发送消息，实现请求服务。 传统的面向对象技术通常强调的是代码复用，对象往往仅存在于一个程序中，程 序的外界并不可能感知和访问这些对象。而分布式对象技术主要使用了面向对象技术 的封装性，组件可以分布在网络的任何位置。对外界来说，它所需关心的只是组件的 界面，至于内部是如何实现的则无需考虑，远程客户通过方法调用来访问它。这是分 布式对象技术和传统的面向对象技术的最大的不同点。 数据库技术 数据库系统包括数据、硬件、软件和用户四个只要部分。其优点体现在数据独立 性、数据共享、减少冗余、避免不一致、保持完整性、增强安全性、平衡相互冲突的 请求、加强标准化等方面。 数据库设计应满足结构准则和性能准则。结构准则考虑保持数据的有效性、一致 性和完整性；而性能准则主要是资源的合理使用和数据库的存取效率。 在分布式计算系统中采用的数据库软件应为关系型网络数据库。数据库系统应支 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第7 页共4 7 页 持c l i e n t s e r v e r 结构，支持分布式数据库管理和分布式数据处理，支持多客户、多 线程、多处理器工作方式，提供i 丌放式的编程接口，具有较高的容错能力，提供较强 的安全机制可对数据库、库表、表列进行安全限制。 2 2 3 分布式计算技术的优点 与传统的集中式计算机系统相比，分布式计算系统有以下优势： 1 、可伸缩性可通过按所需添加更多机器来简易地展开系统。 2 、冗余若干机器可提供同一服务，因此如果一个不可用，工作不会停止。 3 、逻辑封装性将以往全部由客户机完成的事务逻中的一部分从客户端分开。 当需要动态改变一个应用软件的商业逻辑规则时，只要改变一个应用服务器的程序即 可，而不需要更改客户端用户界面，提高了工作效率。 4 、计算资源的共享用整个网络中的所有计算机来处理总比单台机器要快一些， 另外，一些运算速度比较慢的客户机也可以用运算速度比较快的服务器来协作完成某 项工作。 5 、减轻网络负荷在分布式数据处理中，在网络中所传输的仅仅是一些数据处 理后的结果，而不是大量的中间数据，整个网络的负荷就会降低了。 6 、安全性可以把一些关键的计算过程和数据放在服务器上，并给予特殊的安 全保护。 7 、合理的软件结构在某些环境下，拥有分布式计算的软件结构更加容易解 决实际问题。 2 2 4 分布式事务处理 ( 1 ) 事务及其特性 一个事务是一组把数据从一个致状态变换到另一个一致状态的操作。这些操作 是一个不可分的工作单元。 事务提供a c i d 特性： 原子性( a t o m i c i t y )事务的更改是原子的，即要么属于事务的所有操作都发 生，要么一个都不发生。当事务非正常终止时，其中间结果将被取消。 一致性( c o n s i s t e n c y )事务在一致状态之间移动数据。并发执行的几个事 务，其操作的结果应与以某种顺序串行执行这几个事务所得出的结果一致。 隔离性( i s o l a t i o n )即使事务能并发地执行，一个事务看不到另一事务进行 的工作。这些事务实际上串行运行。一个没有执行完的事务不能在其提交之前把自己 的中间结果提供给其他事务使用。因为未提交事务的结果不是最终结果，它有可能在 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第8 页共4 7 页 以后的执行中被取消，如果其他事务用到了它的中间结果，那么该事务也会夭折。 持续性( d u r a b i l i t y )在事务成功完成之后，即使有后继故障，它所作的更 改仍能保留。 成功的事务称为提交。不成功的事务则称为异常终止。异常终止的事务所做的任 何数据修改必须完全撤销( 回滚) 。 ( 2 ) 分布式事务及其特性 与本地分布式事务必须遵循a c i d 特性。但是，对于分布式事务，这些特性非常 复杂，因为故障可能会出现在任何进程中。即使是发生这种故障。每个进程也都必须 代表事务撤销已完成的任何工作。 集中式事务只在一台计算上执行，而分布式事务则在分布式系统中的多台计算机 上执行。分布式事务有自己的特性： 执行特性分布式事务执行时分解为多个子事务执行，而各子事务间的操作需 要协调，应此必须创建一个协调进程。 操作特性为了子事务间的数据传递，分布式事务需要加入大量通讯原语；此 外，为了协调子事务的执行，还要加入大量控制原语。 控制报文分布式系统中除了数据报文外，还增加了控制报文。 分布式事务处理系统使用两个功能部件维护分布式事务中的a c i d 特性： 可恢复进程可恢复进程记录它们的操作，这样一旦发生故障就能恢复到先前 的状态。可恢复进程可存储两种信息，事务状态信息和数据的更改描述。 提交协议提交协议允许多个进程协调一个事务的提交或异常终止。 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电人学硕士生学位论文第9 页共4 7 页 3 c t i 行业中的分布式计费系统 3 1 系统总体框架 下图描绘了一个c t i 应用系统的总体框架，论文将对其中与计费有关的模块加以重 点说明。 阿画可了 叵叵叵叵 、 陲三三三三豸 l 竺竺 j 匣臣固叵叵 图1 系统总体框架 如上图所示，系统总体上来说可分为四部分：前台、数据库代理( d b p r o x y ) 、系 统数据库以及后台。 前台大致上可分为呼叫接入、呼叫分配、呼叫信息收集等模块。其中呼叫信息收集 与计费系统关系密切，它直接决定了计费所用原始话单的内容完整行与结构合理性。 前台一般不直接对系统数据库进行操作，而是向d b p r o x y 请求服务，由d b p r o x y 对数据库操作，完成服务请求，将结果返回给前台。因此，相对d b p r o x y 来说，前台 模块是客户端，而d b p r o x y 则是服务端。 呼叫信息收集模块就是把呼叫信息交给d b p r o x y 的信息存取模块，由它整理并生成 原始话单后存入数据库。另外，实时计费时( 如卡类业务) ，呼叫信息收集模块还要和 d b p x o r y 的实时计费模块协作来控制呼叫过程。 数据库代理( d b p r o x y ) d b p r o x y 由离线计费、实时计费、信息存取( i w r p r o x y ) 及其他模块组成。这一 部分是计费系统的主体部分，是论文研究与实现的重点。 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第1 0 页共4 7 页 离线计费满足大量数据的高速计费；实时计费满足少量实时数据的计费；信息存取 模块为前台和数据库之间的数据交换提供接口。d b p r o x y 作为前台与系统数据库之间沟 通的桥梁，其执行效率的好坏至关重要。 为什么要采用d b p r o x y ? 前台和后台的许多模块在系统运行期间要经常对系统数 据库操作( 读或写) 。如果让各模块直接操作数据库，那么，某一时刻，就有可能有很 多模块与数据库建立连接，而太多的数据库连接会影响数据库的工作效率，进一步影响 到整个应用系统的效率。另外，通过d b p r o x y 这个中间代理，提供统一的操作接口， 有利于实现系统的规范化和集中管理。当数据库中表结构变化或模块对数据库的操作变 更时，前台( 或后台) 模块本身不需要改动，而集中到d b p r o x y 统一修改，这将会提 高工作效率。 d b p r o x y 从其实现的功能上不难看出，它在系统中扮演个对等端的角色，既充当 客户端，又充当服务端。对于前台来说，它是服务端：而对于系统数据库来说，它又是 客户端。 d b p r o x y 按其实现的功能，接口大体上可分为4 类数据处理单元( d p u ) ： _ o 数据流方向d b 0 接口消息接口 1 ) d m 型，读取d b ，收发消息。 2 ) m d 型，收发消息，存储d b 。 3 ) d d 型，读写d b 。 4 ) m m 型，收发消息。 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电人学硕士生学位论文第1 1 页共4 7 页 q 以上四种d p u 均可含内置的运算。d b 也包含x m l 格式的配置文件等。 后台 后台包括业务流程管理、配置管理、统计及其他模块。表面上看，后台这一部分与 计费系统并没有密切关系，计费系统中会有自身的配置管理和统计模块。但是，后台的 配置管理的好坏却直接关系到前台以及d b p r o x y 两部分的运行效率，因而，对计费系 统会产生间接的影响。 后台为用户提供友善的界面，方便用户对系统的管理与监控。业务流程管理使用户 能对业务的运行流程做出合理调整，或者生成新的业务；配置管理则协调各模块的工作， 最大限度地提高系统性能；统计模块则使用户对系统的运行状况有一个总体上的了解， 为系统管理、改造提供依据。 系统数据库 数据库是系统的数据中心，存储各种管理配置与统计数据、呼叫信息、原始话单、 话费记录、计费规则、服务记录、用户资料、业务受理信息和业务查询信息等，为不同 权限的用户提供不同层次的数据访问服务。数据库与计费系统关系密切，计费系统的数 据源、计费结果都存放于数据库中。因而，数据库系统的性能、数据库设计的合理性直 接关系到计费系统的运行效率。 c t i 应用系统中，访问数据库的客户端在很多情况下是多个用户并发访问，这些客 户端有的从局域网接入，有的从广域网接八；系统长期运行，必然会积累大量的历史数 据；系统运行期间有大量对系统数据库的实时处理要求；对数据库中数据的访问应有严 格的权限管理。这些特点决定了选用的数据库管理系统必须在功能、性能、可靠性、安 全性及稳定性上都能达到要求。 在设计和创建数据库时应该充分考虑其实用性、健壮性、安全性、易操作性。数据 库结构应便于维护修改，方便业务查询、统计。 3 2 原有计费系统存在的问题及原因 在实际的项目应用中，原有的集中式计费系统暴露出很多弊端。主要表现在以下几 个方面： 执行速度慢 集中式计费系统一般为一个单一的程序。如图2 所示，计费的所有步骤包括读取话 单、判断和读取计费规则、计算生成话费记录、话费记录的存档是串行操作，一条话单 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第1 2 页共4 7 页 计费完毕后才读取下一条话单继续。在计费过程中，频繁访问数据库。这些都大大降低 了系统的执行速度。 图2 集中式计赘系统工作流程 资源利用率低 集中式计费系统是单机执行的，系统的执行效率与本机的配置( 内存、c p u 等) 有 很大关系。而对于局域网内其他闲置的机器不能加以利用。 模块化程度低 整个程序实现个大而全的功能，内部各模块的划分不清晰，独立性差，不利于系 统的扩展。程序修改时，往往牵发而动全局，降低了工作效率。 可重用性差 程序往往是为某个项目而定制。项目变了，一般原始话单的内容与结构会有变化， 这时程序也要做改动，并且是较大的改动，不能很好利用以前的工作成果。 容错性差 没有完善的差错处理机制，不存在差错恢复机制。程序运行中发生的局部错误也会 导致整个系统的瘫痪。 以上的这些弊端充分说明，原有的集中式计费系统没有充分利用新兴的软件技术， 在设计思路上也不尽合理，已经越来越不适合迅速发展中的c t i 应用系统的要求，不能 很好满足用户的需要，也不符合现代软件项目开发的规则，迫切需要研究、开发出一种 全新思路的计费系统。 3 3 分布式计费系统的设计原则 针对原有集中式计费系统的缺点，并借鉴其优点，结合c t i 应用系统的实际特点， 分布式计费系统的研究、设计与开发遵循以下原则： 技术先进实用性 系统结构采用客户机朋臣务器结构，网络协议为t c p i p ，数据库系统为大型关系数 据库管理系统，操作系统为开放式操作系统：结合c t i 应用系统的特点，综合应用分布 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第1 3 页共4 7 页 式计算技术、分布式事务处理以及分布式对象软件体系结构的原理。 高可用性和易操作性 提供友善的用户操作界面，在操作方面尽量减少人工操作部分，减少出错的可能性。 紧密结合实际项目需求。计费系统运行期间能对系统的运行情况有必要的监视和统计。 集中管理，将系统的管理功能尽量集中，提供同一界面，方便用户操作。配置应灵活简 单，操作方便。 提高执行速度 尽量减少网络上中间处理数据的传输，降低网络负荷；系统运行期间尽量减少对数 据库的操作；系统资源合理分配，尽快释放被占用的过期资源；采用多线程并行处理机 制。 模块化设计 分布式计费系统的各个功能模块应分工明确，各司其职。各模块独立性强，应用分 布式对象技术原理进行封装，隐藏模块的执行细节，对外提供规范、统一的通讯接口。 程序修改简单。 可重用性 分布式计费系统应有较高的通用性，不会随项目变化而有较大改动。 提高资源利用率 分布式计费系统各组成模块的分布应是网络分布，多机协同操作，能有效利用网络 上闲置的资源。 可扩充性 可适当添加机器，增添运行的功能模块来提高系统效率。 容错性 完善差错处理，提高容错能力。某个模块发生错误，其它模块不会停止工作，不会 影响到整个系统的正常运行。 安全性 采用三级安全控制，即网络安全级、处理机安全级和用户安全级。建立应用系统日 志，自动记录用户的登陆活动和关键性操作。 3 4 分布式计费系统开发过程 系统的开发遵循基于构件的开发过程： 1 ) 设计抽象描述系统中包含的构件，包括构件的接口、属性、功能以及构件问的 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京口电大学硕士生学位论文 第1 4 页共4 7 页 关联等信息。 2 ) 部署根据设计运行环境，决定构件的分布、构件的实现等细节。 3 ) 具体化构件将逻辑构件转化为物理构件，使构件与具体的代码对应起来。 4 ) 具体化连接将逻辑连接转化为物理连接，将构件问的连接以代码的形式表现出 来。 5 ) 产生代码包括对象的初始化，对象实例问的连接，文件系统信息，须连接的库， 以及编译开关等信息。 6 ) 编译、连接，产生最终目标码。 3 5 分布式计费系统总体设计 分布式计费系统的总体设计遵循上节所述设计原则，采用现有的先进实用的技术， 充分利用分布式计算技术、分布式事务处理、分布式对象软件体系结构的优点，根据软 件工程的思想，结合实际项目中的需求，从用户要求出发，最大限度地提高系统各方面 的性能，提高用户满意度。 3 5 1 基于事件驱动的分布式工作流系统 分布式计费系统的工作流程的设计采用基于事件驱动的分布式工作流系统。分布 式工作流系统主要是提供一个开放系统，使用户能透明地应用由不同机型、不同运行 平台组成的异构型计算资源，借助信息共享的分布式技术完成一个业务流程。 在基于事件驱动的分布式工作流系统中，一个工作流被看成由若干个服务组成， 每个服务都通过若干事件的完成来提供，而事件的实现可由客户机来负责。如果某个 客户机行过程中需要得到其他客户机的帮助，它可以发出服务请求事件，然后由服务 器通知相应的客户机，该客户机就负责提供这一服务并在事件完成后发出服务应答事 件。如此反复，由多个客户机协调合作来完成一个工作流。 一个工作流程的实现过程中，若干个事件被指定给特定的部件来负责实施。多个 部件之间通过不同的服务要求来取得联系。一个完整的工作流程管理模型应包括三部 分： 部件( c o m p o n e n t ) ：代表工作流程中的处理实体。它拥有特定的功能，通过 自身功能的实现给别的部件提供服务。当它需要某一服务时，则可以通过服务请求来 要求别的部件提供。 任务( t a s k ) ：代表由部件执行的任务。 规则( r u l e ) ：代表在何时或什么条件下，部件可以或必须执行某一任务。 在分布式情况下，各个部件可由局域网连接；工作流程运行时所需的信息存放在 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第1 5 页共4 7 页 一个“知识库”中，如数据库或者文本文件等；事件需要被发现和按某种策略分配出 去；事件的发生应有合适的记录管理。 一个事件可以是简单事件，也可以是合成事件。一个合成事件可以由位于不同地 点的简单事件组成。只有简单事件被发现后，合成事件才有可能产生。 3 5 2 分布式计费系统的模块划分 依据基于事件驱动的分布式工作流系统的技术原理，分布式计费系统的计费主体 功能可以划分为以下几个功能模块( 部件) ：话单读取模块( f e e r e a d e r ) 、话费生 成模块( f e e m a k e r ) 、话费存档模块( f e e s a v e r ) 、计费规则设置模块( f e e c o n f i g e r ) ， 各模块可独立运行，彼此通过消息( 事件) 传递和相应的服务相互作用。此外，分布 式计费系统还包括信息存取模块( i w r p r o x y ) ，综合管理框架( f e e m a n a g e r ) 。 各模块分工明确，分别完成以下任务： f e e r e a d e r包含d m 和m m 两种d p u 。将数据库中的话单记录读出，整 理后通过发送消息，按一定的分派策略传送给f e e m a k e r 。 f e e m a k e r包含d m 和m m 两种d p u 。接收f e e r e a d e r 的消息，解析得 到话单记录，按计费规则生成话费，并通过发送消息，按一定的分派策略将话费传送 给f e e s a v e r 。 f e e s a v e r包含m d 和m m 两种d p u 。接收f e e m a k e r 的消息，解析得到 话费记录，将所得话费记录存入数据库。 f e e c o n f i g e r 包含d d 型d p u 。对计费规则( 包括费率、折扣率和业务配置) 进行设置。提供向导方式的操作。 i w r p r o x y包含m d 和d m 两种d p u 。i w r p r o x y 为前台和数据库之间的 数据交换提供接口，它不单单为计费系统服务，还包括为系统其余部分提供的服务， 在这里本人主要介绍i w r p r o x y 与计费系统相关部分功能的设计与实现。l w r p r o x y 接收前台呼叫信息采集模块的消息，解析整理后生成原始话单并存入数据库。 f e e m a n a g e r 包含d d 型d p u 。对系统进行综合管理，提供一个运行框架， 功能包括配置管理和对分布式计费系统其他模块的管理。另外还实现计费项目的生成 和对计费结果的查询、统计、打印。 分布式计费系统按其实现的功能类型可分为离线计费系统和实时计费系统。离线 计费系统满足对大量历史数据的高速计费，包括了上述分布式计费系统的所有模块； 而实时计费系统满足对少量实时数据的计费，包括上述模块中的f e e m a k e r 、 f e e s a v e r 、f e e c o n f i g e r 和f e e m a n a g e r ，而不需要f e e r e a d e r 和i w r p r o x y 。 c t i 行业中分布式计费的研究与实现 北京邮电大学硕士生学位论文第1 8 页共4 7 页 实现这一点，有必要对事务的状态进行了解。 图4 事务的状态 上图描述了事务的五个状态之间的更替。其中，提交或中止的事务被称为已经结 束的事务。事务状态协调分布式计算系统中各模块的工作，它的变化反映了事务处理 的进程。 在分布式计费系统中，系统状态的维护可由f e e r e a d e r 、f e e m a k e r 和f e e s a v e r 三者分工协调来实现。对于f e e r e a d e r 来说，它只要维护原始话单的状态即可： f e e m a k e r 则维护其收到的话单记录的状态；f e e s a v e r 根据话费记录存档的成功与 否，决定是否使事务进入提交状态。根据事务的状态机制，结合分布式计费系统的自 身特性，给出话单的状态图如下所示。话单的状态维护不能由单个模块独立实现，而 是随着话单处理的进程，由各个模块协调实现。另外，由图可见，话单可以由中间状 态恢复到初始状态，这一点由差错恢复机制来实现。在后续章节中结合具体模块详细 说明。 图5 话单的状态 3 5 7 分布式计费系统数据库的设计原则 分布