（计算机应用技术专业论文）基于corba的数字媒体工具共享平台的设计和实现.pdf

cal 1 气 遵 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名： i 露珏 日期：知p 年，月夕旧 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：叠红，芝 导师签名： 日期：孑d o 年j ，月z 莎日 一 。 1 摘要 摘要 随着数字技术的发展，数字媒体逐渐的在越来越多的商业领域和科学领域发 挥重要的作用，如三维场景再现、游戏产业及空间科学模拟等。这些大部分的实 现工作都是在本地机器上，或由专门的人员在专业的工作站上进行操作。因为硬 件开销过大，这种方式在急需数字媒体应用的中小企业或学校不能广泛的使用， 因此提出了数字媒体工具共享平台的概念。 本文以国家高技术研究发展计划( 8 6 3 计划) 的面向行业领域的i t 资源库关 键技术及系统为项目背景，遵循公共对象请求代理体系( c o r b a ) 规范，设计和 实现了一个可以同时为多个客户提供数字媒体服务的工具共享平台。 首先，本文深入的研究了公共请求代理体系结构规范，分析了该体系结构使 用在数字多媒体工具共享平台中的优点，同时也对其在数字多媒体工具共享平台 中的可能应用作了仔细的分析。 然后，在详细了解数字媒体工具共享平台的设计需求的基础上，结合阅读关 于数字媒体和工具共享的一些相关论文之后，对数字多媒体工具共享平台的核心 框架作了详细的设计，对其提供的各种功能按照作用和层次划分为不同的模块和 部分，并且，针对每个不同的模块，分析了可能的实现方案并详细介绍了可能应 用的技术，最终根据各种可能方案的优缺点选取了最适合该共享平台的实现方案。 接着，根据设计好的实现方案，对具体实施步骤做了详细的描述。第一步， 对实现中使用到的一些重要数据结构做了介绍，并说明了设计目的，这包括一些 基本数据结构、本地命令、网络命令和网络命令选项。第二步，详细分析了传输 层网关的实现，并详细描述了其工作过程。第三步，也是本章的重点，针对服务 器的线程池模块、消息管道机制、同步渲染伺服器模块、反向动态生成机制以及 模块间的同步等重要的部分详细地分析了其实现原理、实现方法和实现步骤。第 四步，简单的介绍了客户端的实现。 随后用了一章说明了项目成果的部署环境并演示了运行效果。 在本文的最后对本课题的主要工作及特点进行了总结，并指出了进一步工作 的主要方向和所面临的问题。 关键词：数字媒体，c o r b a ，核心框架，工具共享 r 芒 ； a b s t r a c t a b s t r a c t a st h ed e v e l o p m e n to fd i g i t a lt e c h n o l o g y , d i g i t a lm e d i a m o r ei m p o r t a n tr o l ei na l li n c r e a s i n gn u m b e ro fc o m m e r c i a l g r a d u a l l yp l a y sm o r ea n d a r e aa n ds c i e n t i f i cf i e l d s ， s u c ha st h er e c r e a t i o no f3 d ( t h r e e - d i m e n s i o n a l ) s c e n e ，t h eg a m ei n d u s t r ya n d s i m u l a t i o no fs p a c es c i e n c e c u r r e n t l y , m o s to ft h ei m p l e m e n t a t i o no ft h e s ew o r k si s d o n eo nt h el o c a lm a c h i n eo ro np r o f e s s i o n a lw o r k s t a t i o nb yb r i d l e - w i s eo p e r a t o r s d i g i t a lm e d i a ls h a r i n gp l a t f o r mc o m e so u ta st h i sa p p r o a c hi sn o ts u i t a b l ef o rs m a l la n d m e d i u me n t e r p r i s e sf o rt h er e a s o no fl a r g eo v e r h e a d i nt h eb a c k g r o u n do ft h ep r o j e c to fk e yt e c h n o l o g i e sa n das y s t e mo fi tr e s o u r c e p o o lf o ri n d u s t r y f i e l d ，o n ep r o j e c to ft h en a t i o n a lh i g h - t e c hr e s e a r c hd e v e l o p m e n tp l a n ( 8 6 3p l a n ) ，f o l l o w st h ec o m m o no b je c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ( c o r b a ) s p e c i f i c a t i o n ，t h i sp a p e rd e s i g na n di m p l e m e n td i g i t a lm e d i as e r v i c e ss h a r i n gp l a t f o r m h a v i n gt h ea b i l i t yo fp r o v i d i n gs e r v i c e sf o rm u l t i p l ec l i e n t sa tt h es a m e t i m e f i r s t l y , a f t e ri n - d e p t hs t u d yo fs p e c i f i c a t i o no fc o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r ea n da n a l y s i so ft h ea d v a n t a g eo fu s i n gi ti nd i g i t a lm e d i a s h a r i n gp l a t f o r m ， t h i sp a p e ra l s oa n a l y z e st h ew a yh o wt ou s et h i sa r c h i t e c t u r ei nt h ep l a t f o r m s e c o n d l y , b a s e do nt h ed e s i g nr e q u i r e m e n t so ft h ed i g i t a lm e d i a s h a r i n gp l a t f o r m a n dr e a d i n go fs o m er e l e v a n tp a p e r s ，t h i sp a p e rd e s i g n sd e t a i l so fc o r ef r a m e w o r ko f t h i sp l a t f o r m a d d i t i o n a l l y , t h i sp a p e rd i v i d e si n t e r f a c e so ft h ep l a t f o r mi n t od i f f e r e n t m o d u l e si na c c o r d a n c ew i t ht h er o l eo fv a r i o u sf u n c t i o n sa n d1 e v e l s f o re a c hm o d u l e ， t h i sp a p e ri n t r o d u c e san u m b e ro fp o s s i b l es o l u t i o n sa n du l t i m a t e l ys e l e c tt h eb e s to n e o ft h em o s ta p p r o p r i a t e t h e n ，t h ep a p e rd e s c r i b e sd e t a i l so fi m p l e m e n t a t i o nf o rt h ep l a t f o r ma c c o r d i n gt o t h ed e s i g n e dp r o g r a m i nt h ef i r s ts t e p ，s o m ei m p o r t a n td a t as t r u c t u r e sa r ei n t r o d u c e d ， w h i c hi n c l u d e ss o m eb a s i cd a t as t r u c t u r e s ，t h el o c a lc o m m a n d ，t h en e t w o r kc o m m a n d a n dt h eo p t i o n so fi t a tt h es a m et i m e ，t h ed e s i g np u r p o s eo ft h e s ed a t as t r u c t u r e si s e x p l a i n e d i nt h es e c o n ds t e p ，i ta n a l y z e st h ei m p l e m e n t a t i o no ft h eg a t e w a yw h i c hi s i m p l e m e n t e di nt r a n s p o r tl a y e r t h e n ，i td e s c r i b e si nd e t a i lt h ec o u r s eo fi t sw o r k i n t h et h i r ds t e p ，s o m ei m p o r t a n tm o d u l e so ft h es e r v e rw h i c hi st h em o s ti m p o r t a n tp a r t i i a b s t r a c t o ft _ h ee n t i r ep l a t f o r m ，a r ei n t r o d u c e d a tl a s t ，i te x p l a i n st h ei m p l e m e n t a t i o no ft h e c l i e n ti m p l e m e n t a t i o nb r i e f l y t h en e x tc h a p t e rs h o w st h er e s u l t so ft h ed e p l o y m e n to ft h ep r o j e c te n v i r o n m e n t f i n a l l y , t h ep a p e rs u m m a r i z e st h em a i nw o r ka n di t sc h a r a c t e r i s t i c s ，a n dp o i n t s o u tt h em a i nd i r e c t i o nf o rf u r t h e rw o r ka n dt h ep r o b l e m sf a c e d k e yw o r d s ：d i g i t a lm e d i a ，c o r b a ，c o r ef r a m e w o r k ，t o o l ss h a r i n g i l l 第一章引言1 1 1 研究课题的背景及意义1 1 1 1 课题背景1 1 1 2 课题研究意义1 1 2 国内外研究现状3 1 3 课题的来源及主要研究内容4 1 4 本文特点和创新5 1 5 本文结构6 第二章中间件及c o r b a 技术介绍7 2 1 中间件的产生7 2 1 1 分布式软件危机7 2 1 2 解决方法7 2 2 中间件介绍8 2 2 1 中间件的概念和作用8 2 2 2 中间件的组成9 2 2 3 中间件的分类9 2 3c o r b a 概j 苤1 1 2 3 1c o r b a 的提出1 1 2 3 2c o r b a 的意义1l 2 4c o r b a 的架构及核心技术1 2 2 4 1c o r b a 规范的术语1 2 2 4 2 对象请求代理结构( o r b ) 1 3 2 4 3 客户请求流程1 4 2 4 4o m g 接口定义语言( o m gi n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 15 2 4 5 语言映射( l a n g u a g em a p p i n g ) 1 6 2 4 6 操作激活和分派设施1 7 2 4 7 对象适配器18 2 4 8g i o p ( g e n e r a li n t e r - o r bp r o t o c 0 1 ) 18 2 4 9 互操作对象引用( i o r ) 1 9 2 4 1 0 公共数据表示( c d r ) 1 9 2 4 1l 接口库19 2 4 1 2 请求触发( r e q u e s ti n v o c a t i o n ) 1 9 2 5c o r b a 的优势2 1 2 6 小结2 1 i v 目录 第三章基于c o r b a 的数字媒体工具共享平台设计概述与相关技术2 3 3 1 系统总体结构设计2 3 3 2 网关的设计分析2 4 3 2 1 应用层网关2 4 3 2 2 传输层网关2 6 3 2 3 负载均衡2 7 3 3 服务器的设计分析2 8 3 3 1w i n d o w si o 完成端口介绍2 9 3 3 2 线程池的设计3 0 3 4 同步渲染和异步渲染3 1 3 4 1 同步渲染方式j 31 3 4 2 异步渲染方式3 2 3 5 渲染处理3 4 3 6c o r b a 在系统中的应用3 4 3 6 1 命名服务。3 4 3 6 2 事件服务。3 4 3 7 小结3 5 第四章基于c o r b a 的数字媒体工具共享平台的实现3 6 4 1 交互数据结构设计i 3 6 4 1 1 基本数据结构设计3 6 4 1 2 扩展数据结构设计3 7 4 1 3 命令结构设计3 7 4 1 3 1 网络命令结构及命令选项结构设计3 7 4 1 3 2 本地命令结构设计3 8 4 1 3 3 命令的总结3 9 4 1 4 文件系统数据结构设计4 0 4 1 5 用户信息数据结构设计4 1 4 2 网关的设计4 3 4 2 1 实现分析4 3 4 2 2 网关的工作过程4 4 4 3 服务器的设计与实现4 5 4 3 1 线程池的实现4 5 4 3 2 用户服务器端代理的设计4 7 4 3 3 伺服器的设计5 0 4 3 3 1 同步渲染伺服器5 0 4 3 3 2 远程文件系统伺服器5 2 4 3 3 3 登录伺服器5 4 4 3 4 命令与用户的映射5 5 4 3 5 消息管道的设计。5 7 v 目录 4 3 6 渲染设备初始化5 8 4 3 6 1 反向动态生成介绍5 8 4 3 6 2 反向动态创建的实现6 0 4 3 6 3 反向动态生成在系统中的使用6 2 4 3 7c o r b a 线程和线程池的同步6 4 4 3 7 1 同步的介绍6 4 4 3 7 2 同步的实现6 4 4 3 8g l o b a l c o n f i g 的设计6 6 4 3 8 1g l o b a l c o n f i g 概述6 6 4 3 8 2g l o b a l c o n f i g 的c o r b a 相关设计6 8 4 3 8 3 工作者( c w o r k c t ) 的设计6 9 4 3 8 4g l o b a l c o n f i g 的其它设计6 9 4 3 8 5g l o b a l c o n f i g 的使用6 9 4 4 客户端的设计与实现7 0 4 5 小结7 0 第五章数字媒体工具共享平台测试环境及运行效果7 1 5 1 系统部署环境7 1 5 2 系统用例示图7 1 5 3 数字媒体工具共享平台运行7 2 5 3 1 名字服务器的启动7 2 5 3 2 客户端的启动7 3 5 4 系统运行实例7 4 5 5 小结7 6 第六章总结及进一步展望7 7 6 1 本文工作总结7 7 6 2 进一步工作展望7 7 参考文献7 9 致谢8 l 作者在读研期间的科研成果和获奖情况8 2 一、科研项目8 2 二、获奖情况8 2 v i 第一章引言 1 1 研究课题的背景及意义 1 1 1 课题背景 第一章引言 现在仍然是多体系主机并存的局面，而这些体系之间的互通性比较差，彼此 之间互不兼容，这种现状给不同体系计算机用户间的沟通带来了极大不便；同时， 对于开发者来说，构造不同体系上的应用系统也是极为复杂的工作。另外，许多 相似企业和单位所使用的资源种类类似。因此，根据资源共享优势互补的原则， 积累可重复使用的i t 技术资源，建立具有丰富内容的资源库，以及构建满足多种 行业、领域i t 企业需求的公共技术服务平台，从而为企业提供公共技术支撑和服 务也就显得十分有价值。因此，构建一个分布式、跨平台的工具共享平台的重要 性也就显得十分突出。同时，由于不同单位规模、层次以及属性不同，这种公共 技术服务平台应该是多层、多元化的。 数字媒体是使用计算机存储、处理以及通过计算机网络传播的信息媒体称为 数字媒体( d i g i t a lm e d i a ) 。数字媒体工具共享平台是一套主要用于解决数字媒体 资源、数字资产以及数字内容的管理和利用的完整方案。它是基于数字媒体信息 和知识管理平台的生成、构造工具，主要采用基于开放知识模型( o p e nk n o w l e d g e m o d e l ) 、知识网格( k n o w l e d g eg r i d ) 、搜索引擎( s e a r c he n g i n e ) 以及知识库技 术。 1 1 2 课题研究意义 数字媒体工具共享平台具有以下多种意义： l 、节省资源 随着互联网络的发展，企业及个人已经习惯了资源共享带来的益处，但却容 易忽视其重要性。在企业中，可以共享硬件资源、数据资源和许多具有特定功能 的软硬件资源，如搜索引擎等。从硬件资源的角度看，共享设备可以减少硬件开 支；从软件开发资源的观点看，可以共享利用服务器端的计算和存储资源；从数 据资源的观点看，可以共享使用数字内容、元数据、信息库、知识库等知识资源 电子科技大学硕士学位论文 管理和内容服务开发。共享与企业应用有关的更高层的资源对用户的意义更大。 如小企业用户更关心以数据或w e b 页面的形式出现共享数据和那些昂贵的、对企 业非常重要的硬件系统。对于众多的中小企业而言，购买昂贵、专业的工具软件 无疑是一笔巨大的投资。在线工具共享主要就是面向中小型企业，只要这些企业 有共享平台客户端，并且能够接入互联网，就可以使用平台提供的各种工具软件， 从而不必单独购买软件和硬件资源，节省大量资金。共享平台中心可以利用已有 资源向企业提供服务，从而避免了重复购置硬件设备以及软件资源。最终降低了 产品的开发成本，提高了资源的利用率，降低了企业成本。 2 、具有很强的灵活性和易用性 基于c o r b a 的数字媒体工具共享平台与传统的c s ( 客户n 务器) 模型， 在工具层下添加了一个中间层，即中间件。中间件封装了底层网络通信的细节， 因此上层应用不需要直接处理s o c k e t 编程以及大部分细枝末节。上层应用只需要 使用中间件提供的接口，利用其内部已经成熟并且优秀的模型，按需定制与底层 交互的所需服务。中间件还封装了商业规则，不同的客户程序和服务器程序可以 共享中间件提供的服务，而不必针对不同的应用去实现具体的商业规则。由于许 多复杂、繁琐的工作，如服务查询、服务定位及底层通信等全部由中间件处理， 这些工作对应用层都是透明的，因此上层的客户和服务端应用程序开发者可以只 专注于某一项具体服务编写代码。同时，使用了c o r b a 自身提供的基本服务， 有利于不同服务程序的发布、安装、配置、维护和使用；在屏蔽了底层基础、细 节开发之后，应用软件的开发周期也大幅减少；在优秀模型和成熟框架下开发上 层的应用时，其成功率也将增大。 3 、具有较强的开放性和扩展性 将整个数字媒体工具共享平台建立在c o r b a 之上，采用模块化、面向对象 的体系结构，可以在技术架构和设计模式上保证技术的延续性、灵活的扩展性和 广泛的适应性，从而能够确保系统能够满足用户在数据及业务功能扩展方面的需 求。因此在有添加新应用的需求时，不需要对原有的应用进行任何改动，需要做 的工作仅仅是针对新应用开发新的模块，通过c o r b a 自带服务将新模块添加到 这个“软件总线”【l 】上来，即可供客户端访问。 4 、具有较强的健壮性和容错性 数字媒体工具共享平台作为一个对公众开放的开放平台，必须保证能够在长 期大规模访问下，能够在不降低性能的情况下稳定的提供服务，并且能够在单点 出现故障的情况下不引起整个系统的全局崩溃、不出现关键性信息的丢失等情况。 2 第一章引言 数字媒体工具共享平台中集成的各种工具可以配置在不同的机器、平台之上，当 然在系统性能可以保证的前提下也可以部署在同一机器的不同进程之中。在这种 情况下，服务之间没有直接的联系，它们都是通过c o r b a 的机制或服务比如名 字服务向外界告知自己的存在和接口，供外界访问查询。因而，当出现某一服务 停止工作或者出现故障不能提供服务时，仅会对该服务的客户造成影响，而不会 影响其它工具服务和其它客户正常工作。由上可以看出，数字媒体工具共享平台 具有较强的健壮性与容错性。 5 、具有较好的安全性 数字媒体工具共享平台作为一款分布式的软件，其安全性便显得异常重要， 因为其涉及到工具共享的开发、使用、维护和管理等各方面，同时，还涉及到版 权问题。c o r b a 将安全服务内置于o r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) 中，具有访问 控制( a c c e s sc o n t r 0 1 ) 、主题鉴别( i d e n t i f i c a t i o na n da u t h e n t i c a t i o no f p r i n c i p a l s ) 、 特权委托( p r i v i l e g ed e l e g a t i o n ) 、安全审核( s e c u r i t ya u d i t i n g ) 、不可否认性 ( n o n r e p u d i a t i o n ) 和安全通信( s e c u r ec o m m u n i c a t i o n ) 等功能。通过c o r b a 自身所具有的安全服务可以对每个涉及安全的方面定制和配置相应的安全策略。 由于这一切安全特性都内置于o r b ，因此，在开发一般应用程序时，可以忽略 c o r b a 安全服务的存在。但是，如果开发的应用程序需要较强的安全措施时， 可以直接调用相关安全服务对象接口，从而实现相应应用的安全控制。 1 2 国内外研究现状 目前，国内外在数字媒体工具共享平台上的研究主要有多媒体处理和编码、 数字版权管理( d r m ) 和安全、多媒体传输和共享及无缝媒体生态系统等领域： 多媒体处理和编码：自然媒体( 语音音频视频) 与合成媒体( 图像动画) 的高效压缩；媒体的可伸缩【2 埽口鲁棒编码【3 1 。 数字版权管理( d i w ) 和安全：媒体版权保护和管理；私密性保护；数 字内容的安全传递和分布；内容服务和传递网络的处理授权，数字认证 和核查；数据安全，完整性检查，访问控制，分布式系统【4 】和p 2 p 系统的 管理；多媒体水印，用来支持版权保护、完整性检查、多媒体授权、指 纹、数据标注和嵌入。 多媒体传输和共享：q o s 敏感的可伸缩多媒体传输【5 】；应用层传输协议； 多媒体系统格式和码流打包；p 2 p 辅助的多媒体传输和共享；信道、网络 3 电子科技大学硕士学位论文 的估计和自适应；媒体多路技术和同步。 无缝媒体生态系统：媒体用户界面；媒体存储系统；媒体管理系统；只 能媒体定时管理和同步；媒体编码转换及协同性；媒体处理加速；设备 的自适应【6 1 。 1 3 课题的来源及主要研究内容 本论文的选题依据来源于国家高技术研究发展计划( 8 6 3 计划) 的“多行业领 域资源库关键技术与系统”课题。按照多个单位和企业资源共享、优势互补的原则， 积累可重复使用的i t 技术资源，建立拥有丰富内容的资源库；构建满足多种行业、 领域需求的r r 公共技术服务平台，为多个企业提供公共技术支撑和服务。鉴于不 同企业规模、层次及属性的不同，服务平台所能够提供的资源也是多层、多元化 的。因此，针对层出不穷的新应用及需求，整合不同资源库和技术服务平台、互 补性地研究基于统一的技术标准与其它平台协作，最终实现大范围内的资源共享 和平台协同。 本文主要完成了以下工作： 1 、公共对象请求代理架构( c o i 心a ) 体系结构的研究和分析 本文首先深入的研究了分布式软件产生及发展，针对分布式软件的开发遇到 的问题和难点进行了详细的描述，并列举了一些解决方法；随后对这些解决方法 的一种公共对象请求代理架构( c o r b a ) 的产生、发展及优势进行了较详细 的说明，并在阅读和分析c o r b a3 0 规范【_ 7 】的基础上，深入说明并理解了c o r b a 各个核心部分的实现原理机制。 2 、服务器核心框架的设计与实现 在深入理解c o r b a 体系结构的基础上，并针对分布式、多用户的特点设计 和实现了服务器端软件结构的核心框架，为整个数字媒体工具共享平台提供了支 撑和运行的环境。本系统可以在符合开发规范的前提下根据需要随时、任意的添 加新应用。 3 、通信模块的设计与实现 在开发过程中，为了完成不同的工作，服务器端框架的各个服务模块需要直 接与c o r b a 所提供的服务打交道。但是为每个模块添加不同的调用接口会增加 复杂度。所以，在服务框架与c o r b a 层添加了一个中间的通信模块。通信模块 较为简单，但十分重要，因为它是连接c o r b a 服务于上层应用的纽带。 4 - 第一章引言 4 、网关突破及简单的负载均衡 服务器资源通常部署在某一局域网内，对于该局域网中的机器或客户是直接 可见的。但是，对于外部的只能通过因特网来访问服务资源的机器或客户来说， 服务器资源是不可见的。换句话说，客户对服务器资源的访问只能通过网关，即 所有从客户发往服务器的请求以及从服务器发回的应答都必须经过网关。因此设 计好的网关程序可以屏蔽网络交互细节，简化客户对服务器资源的访问。 另外，服务端是由许多服务器组成的：同一种服务可能运行在不同的机器上， 同一台机器上也可能运行多个不同的服务。怎样控制服务器想哪一个客户提供服 务、提供什么样的服务对服务器的有效使用十分重要，同时也关系到对客户的服 务质量。因此在网关程序中添加负载均衡的功能部分对整个设计必不可少。 1 4 本文特点和创新 当前关于数字媒体工具共享平台的研究比较少，而偏重于多媒体共享平台的 研究或单纯的解码、编码算法研究，因此具有以下不足： 关于多媒体共享的研究只是强调了软资源的共享，比如采取p 2 p 技术网 络或视频网站的方式共享视频。而这些软资源是已经存在了的，用户无 法编辑或更改。同时，这些研究主要着重于多媒体的传播层面，比如如 何更快的分发多媒体资源。因此，这些共享平台更应该被称为多媒体资 源库及管理、传输系统。此类应用主要应用于普及教育、继续教育和技 术培训领域，或者一些大型企业在对员工进行新技术、新产品、新知识 的培训教育方面。但是在更广泛意义上的资源共享领域如包括软硬件资 源的共享，此类应用便会显得捉襟见肘，不宜使用。 编码、解码研究的目的就是在多媒体显示质量与传播大小、速度之间找 到更好的平衡点，即，尽量的在增大压缩比的同时保证更好的显示质量。 这类研究的最终结果是更好的利用网络资源，而对于端点的软硬件资源 还是没有更好的充分使用。 本文所研究的内容正是对上述缺点的补充，并且同时从另外一个角度，即如 何更大限度的使用端点资源( 服务器资源) 来为更多的用户提供独立的、不同的 服务。另外，整个应用系统在网络方面没有直接使用s o c k e t 编程或其它底层库， 而是选用了提供了丰富内在服务的公共对象请求代理架构( c o r b a ) ，从而在满 足应用需求的同时尽量简化了设计以及实现难度。最后，本文关于多媒体的研究 5 电子科技大学硕士学位论文 内容是针对由数学建模并经过计算机渲染处理生成的三维图形，而非传统的流媒 体。 1 5 本文结构 本文共分六章，具体的内容组织如下： 第一章：引言。给出了课题的研究背景以及国内外研究水平及现状，阐述论 文的目标、任务以及论文的特点和创新。 第二章：中间件及c o r b a 技术介绍。介绍了中间件的提出和发展，描述了 c o r b a 技术的起源发展以及优点，介绍了c o r b a 的核心概念。 第三章：基于c o r b a 的数字媒体工具共享平台设计概述与相关技术。这一 章介绍了基于c o r b a 的数字媒体工具共享平台的整体框架，对某些模块的设计 和实现做了分析，并简单介绍了相关的实现技术。首先介绍了系统总体的结构设 计，并阐述了其合理性和优点。然后针对网关的设计做了详细说明，并比较了可 能的实现方法。接着，对服务器的重要模块做了重点的分析。最后对c o r b a 在 数字工具共享平台的应用做了介绍。 第四章i 基于c o r b a 的数字媒体工具共享平台的实现。这一章具体描述了 工具共享平台的实现细节。首先，介绍了实现所用的数据结构的设计，包括各种 基本的数据结构，也包括用于客户端操作的命令结构。接着描述了网关实现的具 体细节，并介绍了其工作的具体过程。然后是本章的重点服务器的设计和实 现，这部分内容涵盖了在具体服务器实现中的所有模块和细节，从线程池的实现 到服务器端用户代理的设计实现，再到伺服器的设计和线程之间的同步都做了详 细的阐述，最后通过对g l o b a l c o n f i g 的设计和实现工作的描述对服务器部分做了 总结。本章的末尾简单介绍了客户端的设计和实现。 第五章：数字媒体工具共享平台测试环境及运行效果。通过具体案例，介绍 和展示了基于c o r b a 的数字媒体工具共享平台的启动和运行效果。 第六章：本文总结及进一步工作展望。总结本文的成果，并针对当前的项目 状态对进一步的工作做了规划。 6 第二章中间件及c o r b a 技术介绍 第二章中间件及c o r b a 技术介绍 分布式计算是在两个或多个运行软件上共享信息，这些软件可以是在同一台 计算机上运行的，也可以是在不同的、由网络连接起来的多个计算机上运行的。 这相对于集中式的计算系统而言具有很多优势，如通过并行处理提高系统性能、 通过模块化设计可以提高可伸缩性和可移植性、通过复制可提高可靠性和可用性 等。本章对中间件以及面向对象的中间件公共对象请求代理体系结构 ( c o i m a ) 做一个系统的概述。 2 1 中间件的产生 2 1 1 分布式软件危机 尽管分布式计算提供了许多明显的好处，但是开发通信系统的代价仍是比较 大的并且很容易导致错误产生。软件人员在开发过程中遇到复杂的领域，如金融、 网络交易、通信时由于缺少标准的中间件组件，只能从最底层开始构建、验证和 维护软件系统，这样开发不仅费时耗力，同时稳定性也不能保证。这种情况被称 为“分布式软件危机”：虽然分布计算的硬件、网络发展迅速，但是分布式软件却 越来越慢，开发和维护也变得越来越难，从而成本也越来越高。构建分布式软件 有两个难点：1 、检测和恢复网络及主机的失败、减小通信延迟；2 、通过网络流 量确定和优化服务组件以及工作负载的均衡分配【8 1 。 2 1 2 解决方法 为了减少软件代价和提高软件的质量，面向对象的基本设计、组件和框架得 到了广泛的支持和认可。而面向对象的好处恰恰是强调模块化和扩展性，在固定 的接口内部封装了实现的细节，增强了软件的可重用性。由于面向对象的设计模 式和框架有助于减轻昂贵的分布式软件概念和抽象核心的重新发现和重新生成， 因而被许多人支持和认可。模式提供了种对涉及知识的封装方法，给分布式软 件的开发提供了一种解决方案。但是由于抽象的模式不能直接生成可重用的代码， 使用框架显得很必要。 7 电子科技大学硕士学位论文 框架为应用程序提供了可以重用的软件构件，通过集成抽象类集和定义这些 类的实例协作的标准方法。框架通过实例化设计模式来帮助开发人员避免昂贵的 通用分布式软件构件的重新生成。结果产生了“准完全”的应用程序框架，这个框 架可以通过从框架中可重用的构建块组件继承和实例化进行定制。由于框架与关 键的分布式编程任务是紧密结合的( 例如服务初始化，错误处理，流控制，事件 分离，并发控制) ，可重用的范围要比使用传统函数库或o o 类库大得多。 2 2 中间件介绍 2 2 1 中间件的概念和作用 中间件( m i d d l e w a r e ) 是一类软件，处于系统软件( 操作系统和网络软件) 与应 用软件之间，它能使应用软件之间进行跨网络的协同工作( 也就是互操作) ，这时 允许各应用软件之下所涉及的系统结构、操作系统、通信协议、数据库和其它应 用服务各不相同。中间件与操作系统和数据库并称为计算机三大基础软件p j 。 总的来说，中间件的作用是为处于自己上层的应用软件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。中间件位于客户机、服 务器的应用层与操作系统和网络之间，如图2 1 所示。以中间件为基础做开发， 开发者可以不与操作系统和网络a p i 打交道，而直接使用中间件提供的接口。这 样就使得开发者独立于底层细节的处理，从而也减少了错误的发生，提高了应用 程序的开发速度。 应用应用 中间件 ( 分布式系统服务) 硬件 硬件 操作系统操作系统 图2 - 1 中间件层次图 8 第二章中间件及c o r b a 技术介绍 2 2 - 2 中间件的组成 中间件是一种非常复杂的系统软件，其设计和实现也是一个复杂的工作。一 般，中间件有两部分组成： 执行环境( e x e c u t i o ne n v i r o n m e n t ) 软件：如果一个网络的各个节点上均 安装了e e ( e x e c u t i o ne n v i r o n m e n t ) 软件，那么各个节点上的应用软件 之间就可以实现相互合作，协同工作。这时，允许各个节点的机器与操 作系统均不相同，即e e 软件为应用软件屏蔽了底层的异构性。所以e e 软件是实现客户操作功能的关键，是中间件中的主体部分。 应用开发( a p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t ) 工具：应用软件要能够透明的用远 程协作者的资源，则该软件中应有能做出此种透明使用的相应指示。为 此，需要有一组工具，使用这组工具，可以开发含有“透明调用远程协 作者”部件的应用软件。这组a d ( a p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t ) 工具含有 一些专用的语言( 比如界面调整语言与接口描述语言等) 和相应的编译 器。有了a d 工具，开发人员在开发过程中才可以得到极大的方便。所以， a d 工具是一个完善的中间件所必备的部分。 2 2 3 中间件的分类 中间件包括的范围十分广泛，针对不同的应用需求提出多种各具特色的 中间件产品。因此，从不同的角度或不同的层次上，对中间件的分类也会有 不同。中间件的目的之