（计算机应用技术专业论文）基于esb的数据交换系统的研究与实现.pdf

华北电力大学硕十学位论文 摘要 l i i iiiii l lll lil lll liil 17 9 6 2 8 6 为了实现低耦合方式进行系统集成，提高系统集成的效率，本文将企业服务总 线( e s b ) 技术引入到数据交换系统中，建立了一个可对多个服务系统进行集成并 可对服务请求进行路由转发的数据交换系统。本文的主要工作围绕企业服务总线技 术和w e b 服务技术，首先对于数据交换的模型进行构建，建立基于e s b 的数据交 换模型，接着设计e s b 数据交换系统的结构，建立调度模型，实现服务请求的路由 控制与路由动态化处理，并实现对于请求队列的处理。最后实现数据交换系统，并 通过对于进销存系统韵集成，验证数据交换系统的可用性。 关键词：e s b ，数据交换，路由，系统集成 a bs t r a c t i no r d e rt oi n t e g r a t i n gs y s t e mi nt h ew a yo fl o wc o u p l i n g ，a n di m p r o v e t h e e f f i c i e n c yo fs y s t e mi n t e g r a t i o n ，t h i st h e s i si m p o r t st h et e c h n o l o g yo fe n t e r p r i s es e r v i c e b u st od a t ae x c h a n g es y s t e m ，b u i l dad a t ae x c h a n g es y s t e m ，w h i c hc a ni n t e g r a t em u l t i s e r v i c e sa n dr o u t es e r v i c er e q u e s t t h ec o n t r i b u t i o no ft h i st h e s i si sm a i n l ya b o u tt h e t e c h n o l o g yo fe n t e r p r i s es e r v i c e b u sa n dt h et e c h n o l o g yo fw e bs e r v i c e f i r s to fa l l ，t h i s t h e s i sb u i l d st h em o d e lo fd a t ae x c h a n g e ，p r o p o s e st h ee n t e r p r i s es e r v i c eb u sm o d e l se c o n d l y , t h ea r c h i t e c t u r eo fd a t ae x c h a n g es y s t e mi sd e s i g n e d ，w h i c h b a s e do n e n t e r p r i s es e r v i c eb u s ，t h em o d e lo fr o u t ei s b u i l tu p a n dt h i st h e s i sa c h i e v e st h er o u t e c o n t r 0 1 t h er o u t ed y n a m i ca n dt h es o l u t i o no ft h er e q u e s tq u e u e f i n a l l y , t h ed a t a e x c h a n g es y s t e mi sb u i l du p t h r o u g ht h ee x a m p l eo ft h ei n t e g r a t i o no fp u r c h a s es a l e s i n v e n t o r ys y s t e m ，t h eu s a b i l i t yo f t h ed a t ae x c h a n g es y s t e mi st e s t e d z h a n gm o u ( c o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y ) d i r e c t e db yp r o f l i uc h a n g a n k e y w o r d s ：e s b ，d a t ae x c h a n g e ，r o u t e ，s y s t e mi n t e g r a t i o n ，o，p 华北电力大学硕+ 学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i 第一章引言1 1 1 研究背景及意义1 1 2 发展现状_ 。l 1 3 主要研究内容2 第二章数据交换模型构建4 2 1 数据交换的概念4 2 2 数据交换的方式4 2 2 1 文件传输4 2 2 2 远程过程调用5 2 2 3 消息传递，5 2 2 4s o a 架构6 2 3e s b 的功能与优势7 2 4 基于e s b 的数据交换模型8 2 5 本章小结。lo 第三章e s b 数据交换系统关键技术研究1 1 3 1 交换系统整体结构设计1 l 3 2 调度模型建立1 2 3 3 调度算法分析1 3 3 3 1 随机均衡调度1 3 3 3 2 最短队列调度1 4 3 3 3 最小期望等待时间调度1 4 3 3 4 总体最小期望等待时问调度1 5 3 3 5 调度方法比较1 5 3 4 路由可控化1 6 3 4 1 路由表的实现技术1 6 3 4 2 路由配置o l6 3 4 3 算法设计1 8 3 5 路由动态化2 0 3 6 请求队列处理2 1 3 7 对象序列化2 2 3 8 本章小结2 2 1 一 llllijl、硎一 华北电力大学硕士学位论文 第四章e s b 数据交换系统的实现2 3 4 1 系统架构2 3 4 2 技术体系结构2 4 4 2 1j 2 e e 平台。2 4 4 2 2m v c 模式2 4 4 2 3b s 结构与c s 结构j 2 4 4 2 4s o a p 协议2 5 4 2 5a xis 2 0 容器2 5 4 3 服务模块设计。2 6 4 4 系统集成2 8 4 4 1 路由配置文件2 8 4 4 2 配置接口2 9 4 4 3 服务调用3 0 4 5 系统测试与效率分析3 l 4 5 1 系统测试3 1 4 5 2 效率分析3 3 4 6 本章小结3 4 第五章总结与展望3 5 5 1 本文的工作总结3 5 5 2 下一步工作：3 5 参考文献3 6 致谢3 9 在学期间发表的学术论文和参加科研情况4 0 2 1 1 研究背景及意义 对于企业而言，拥有大规模而且各不相同的系统是很普遍的现象，而拥有统一 的系统却很少见。由于企业的收购和兼并、雇员的更替和政策的改变，以及许多其 他的原因，这种现象一直存在：企业所拥有的用不同的语言建立的系统，并且运行 在不同的软硬件平台上。在这样的基础上，企业需要的灵活性越来越大，这就产生 了对系统进行集成的需求，以便能够积极连贯、快捷地响应业务需求。 在传统的e a i 和b 2 b 应用中，各解决方案提供商采用不兼容的技术来设计各自 的功能系统。这种实现方式不能满足企业对各种应用进行灵活集成的需要，难于适 应企业业务快速变化的需求，同时给企业带来了高昂的集成和维护成本【l 】。这些由 不同核心技术构建的信息系统像一个个“信息孤岛”，各自有着不同的处理对象、 操作方法和专用客户端。这些独立的、异构的、封闭的系统使得系统间的信息共享 和业务处理无法进行，并且增强系统了的集成性、统一性、协调性，从而提高系统 的能力2 1 。 进行系统集成的本质原因是企业为适应市场环境而进行信息化建设的内在需 要。从“系统”的概念看，企j 世就是一种系统，所以现在如果仪从解决“信息化孤 岛 入手，那么系统集成是对分散异构系统的集成过程，即属于工程类系统集成l j j 。 如果从满足企业现代管理的需要方面考虑，则系统集成不仅解决异构系统的集成问 题，同时也是按照企业业务流程和业务管理思想对企业进行改造的过程，因此，系 统集成是工程技术类集成和企j 啦业务逻辑集成的统一【4 j 。 企业原有的松散、联系不够紧密的系统由于缺乏组织、管理和约束，很难形成 相互协调运行的整体【5 , 6 】。系统集成就是建立一整套办法，并以此建立系统内部的交 互协作环境，以及系统与外界的交互方式。即将办法转化为系统运行机制。在这种 良好机制营造的运行环境中，系统内部各个要素得以有效管理和控制，实现各部件 的协同、协作。增强系统的集成性、统一性、协调性，从而提高系统的能力。 系统中各要素的组织结构往往决定了系统的运行方式，也往往决定了系统的运 行效率和各要素功能发挥的程度。系统集成对组成系统的各要素重新组织，必要时 增加一部分要素或归并、撤销部分功能冗余的要素，尽龟发挥各个部件的效能，实 现功能共享、优势互补。 华北电力大学硕士学位论文 1 2 发展现状 从集成技术的发展历史来看，最早是简单地点对点集成，两个应用通过各自的 接口来实现通信f _ 7 1 。这种接口固化在应甩当中的紧密耦合方式，使得系统毫无灵活 性，应用本身的每次变化都会要求其相应接口的重新定制。 于是发展出基于消息的中间件【g 】，接口被消息代理所取代，应用与应用之间不 再是通过其本身的接口互联，而是通过独立的消息代理来通信，这使得应用与应用 之问耦合更松，应用的变化影响的只是消息代理，而不需要其他应用改变。但是它 仍然是点对点集成的一种方式，路由逻辑和业务逻辑没有分离，系统基本没有扩展 性，部署上还是网状结构。 对于大规模的集成，在e a i 时代，逐渐发展出“集线器 模式【9 】。通过把所有 的系统都连接到中央交换中心，这种模式巧妙地把集成逻辑和业务逻辑分离开来， 大大增加了系统弹性。但是这种中央控制的方式使得管理相当复杂，同时中央又往 往成为集成的瓶颈所在。 分布式时代的到来对于集成的方式提出了巨大的挑战，这时候企业服务总线 e s b ( e n t e r p r i s es e r v i c eb u s ) 就应运而生【m ，l l 】。通过采用轻量级的分布式体系，e s b 将更多的处理逻辑分配到多个的端点上，中央服务器不复存在，业务逻辑处理能力 及系统压力可灵活调配。e s b 能够真正实现系统问的松耦合【1 2 , 1 3 1 ，从而能够应对大 规模的集成。区别于传统的e a i 技术，e s b 不仅支持高度的分布式部署，同时支持 异步消息的交互，强调面向的对象是符合标准的服务。 1 3 主要研究内容 ( 1 ) 引言 说明了本文的研究背景，意义，阐述了国内外研究状况，论文的主要研究内容， 及论文的内容组织。 ( 2 ) 数据交换模型的构建 根据信息技术的特点和发展过程提出数据交换的概念，并对数据交换的不同方 式进行了说明分析和比较，进而构建出e s b 数据交换系统的数据交换的层次模型， 分析出每层的主要功能和实现方法，形成e s b 数据交换系统的设计架构。 ( 3 ) e s b 数据交换系统关键技术研究 根据e s b 系统集成的特点，建立e s b 的请求调度模型，并设计在该调度模型 下的多种调度算法，对调度算法进行分析比较，阐述各自的优缺点，形成对系统集 成效率分析的模型工具。 设计e s b 数据交换系统的核心组件消息路由器，说明路由表的实现原理和实现 技术，并设计获取服务地址的算法，以及路由表的配置方法。根据系统集成的现实 需求提出路由表的动态化处理的方法和程序应用接口。 ( 4 ) e s b 数据交换系统的实现与应用 描述e s b 数据交换系统的整体架构，描述实现该系统的技术体系结构，开发不 同的服务模块，部署在w e b 服务容器中。应用e s b 数据交换系统对不同的服务进 行集成，以验证e s b 数据交换系统的可用性，并对集成后的整个系统的工作效率进 行分析。 华北电力大学硕士学位论文 2 1 数据交换的概念 第二章数据交换模型构建 当前信息系统的应用已经遍及人们工作生活的各个方面，系统问必须数据传递 的应用也越来越多，要将系统进行互联就要进行数据交换。为了有效的解决面向服 务系统集成中跨部门、跨网络之间应用系统的数据交换、数据转换、信息流转问题， 提出构建数据交换系统，作为系统互联的通信平台。由此可以看出，数据在不同的 数据应用实体之间交互的过程称为数据交换。 数据交换系统的主要作用就是实现信息系统间的数据共享，从而将不同的应用 系统整合集成起来，形成业务流程的集成。 信息技术的本质包括两种数据使用方式：创建数据和调用数据。 在企业的各种生产活动中，如接受订单、原料采购、产品生产等活动，必然要 产生大量的信息。这样就需要将各种信息整理和收集起来，以备日后的进一步调用， 这个过程就是创建数据的过程。 根据所获得的信息，采取一定的措施，如根据订单，进行发货，这个过程就是 调用数据的过程。 只有创建数据和调用数据是不够的，还需要在创建信息的基础上，进一步集成 信息，使所创建的信息得到更好的利用。信息的集成需要信息系统间的数据交换， 所以数据交换系统的好坏直接决定着信息集成的优劣。 2 2 数据交换的方式 2 2 1 文件传输 文件是一种通用的存储机制，各种企业操作系统都提供了这种机制，而且得到 了所有企业语言的支持。由各个应用产生的文件，其中包含供其他应用使用的信息。 集成人员只是负责把文件转换成不同的格式。要根据企业业务自身的特点定期的产 生文件。 当前采用的方法足使用x m l 格式的文件【i4 1 。文件系统具有的最大优点是集成 人员不必了解应用的内部细节。此种方式需要j 集成人员协商确定文件的内容与格 式。随后山集成人员负责处理其他应用所需的转换，或者把文件交给使用文件的应 4 华北电力大学硕士学位论文 用，由他们自己决定如何处理和读取文件。所以文件传输的方式需要开发人员完成 大量的处理工作，如需要协商文件中内容的格式，文件的存取等。文件传输明显的 缺陷在于更新，会造成系统的不同步。利用文件传输，应用能共享数据，但是缺乏 时间特性，然而集成的时间特性是十分关键的。 2 2 2 远程过程调用 一个企业往往有多个应用，分别采用不同的语言和平台独立构建而成。企业需 要以一种响应的方式共享数据和过程。仅仅更新数据往往是不够的，数据的改变往 往需要不同的应用采取相应的动作。共享数据库提供了一个很大的、未封装的数据 结构，因此较难做到数据隐藏【l5 1 。文件传输允许应用在处理文件时对数据的变化做 出响应，但是这个过程是滞后的。系统需要一种机制，这种机制能让二个应用调用 另一个应用的函数、传递要共享的数据，并调用函数来告诉接收应用如何处理数据。 把每个应用都开发为一个大规模的对象或组件，其中包含封装的数据。要提供 一个接口，使其他应用可以与当前应用交互。 但是远程过程调用和本地过程调用在性能和可靠性方面存在显著的差异【l6 | 。应 用在远程过程调用的模式中相互紧密耦合在一起。每个系统提供的远程调用企图把 不同的系统组成一体。特别是存在时序问题，即要按特定的顺序完成某个工作，这 使得独立地修改系统变得相当困难。 2 2 3 消息传递 利用文件传输和共享数据，应用能够共享他们的数据，但不能共享功能。远程 过程调用使应用能够共享功能，但是这会让应用紧耦合。集成的难点在于，要让不 同的系统尽可能及时地协作【1 7 】，而且无论从应用执行还是应用开发来看，都不会使 所继承的系统变得不可靠f ”】。 运用消息传递，可以使用可定制的格式频繁地、立即地、可靠地、异步地传输 数据包。 异步消息传递从根本上是为了解决分布式系统面临的实际问题。发送一个消息 时，不需要通信双方同时在线或者都准备好。消息传递系统同样能保持文件传输的 解耦合性。消息能在传输中得到转换，发送者与接收者都不了解具体的转换。解耦 合有助于集成人员选择不同的消息传递方式，这样就能把集成没计与应用丌发分离 了i ：来。 华北电力大学硕士学位论文 2 2 4s o a 架构 s o a 是以服务为向导的架构，本质上是一种业务和技术的完全分离，业务又能 和技术自由组合的思想。 。 s o a 是分布式软件系统构造方法和环境的新发展阶段，是包含运行环境、编程 模型、架构风格和相关方法论等在内的一整套的分布式软件系统构造方法和环境， 涵盖服务的整个生命周期：建模一一丌发整合部署一一运行管理【1 9 】。 在s o a 架构风格中，服务是最核心的抽象手段【2 0 1 ，业务被划分( 组件化) 为 一系列粗粒度的业务服务和业务流程【2 。业务服务相对独立、自包含、可重用，由 一个或多个分布的系统所实现，而业务流程由服务组装而来。一个服务定义了一个 与业务功能或业务数据相关的接口，以及约束这个结构的契约，如服务质量要求、 业务规则、安全性要求、法律法规的遵循、关键业绩指标( k e yp e r f o r m a n c ei n d i c a t o r ， k p i ) 等。接口和契约采用中立、基于标准的方式进行定义，它独立于实现服务的 硬件平台、操作系统和编程语言【2 2 , 2 3 】。这使得构建在不同系统中的服务可以以一种 统一的、通用的方式进行交互。除了这种不依赖于特定技术的中立特性，其通过服 务注册库( s e r v i c er e g i s t r y ) 加上企业服务总线( e n t e r p r i s es e r v i c eb u s ，e s b ) 来 支持动态查询、定位、路由和中介( m e d i a t i o n ) 的能力，使得服务之问的交互是动 态的，位置是透明的。技术和位置的透明性，使得服务的请求者和提供者之问高度 解耦。 松耦合系统的好处有两点【2 5 1 ：一点是它适应变化的灵活性；另一点是当某个服 务的内部结构和实现逐渐发生改变时，不影响其它服务。而紧耦合则是指应用程序 的不同组件之间的接口与其功能和结构是紧密相连的，因而当发生变化时，某一部 分的调整会随着各种紧耦合的关系引起其他部分甚至整个应用程序的更改，这样的 系统架构就很脆弱了。 s o a 架构带来的另一个重要观点是业务驱动i t 2 6 , 2 7 】。以粗粒度的业务服务为基 础来对业务建模，会产生更加简洁的业务和系统视图；以服务为基础来实现的i t 系统更加灵活、更易于重用、更好也更快地应对变化；以服务为基础，通过显式地 定义、描述、实现和管理业务层次的粗粒度服务( 包括业务流程) ，提供了业务模 型和相关i t 实现之间更好的“呵追溯性”，减小了它们的差距，使得业务的变化更 容易传递到i t 。 因此，可以将s o a 的丰要优点概括为：i t 能够更好更快地提供、1 2 务价值、快 速应变能力和重用。 6 2 3e s b 的功能与优势 企业服务总线，采用面向服务架构( s o a ) 技术，以“软总线”的方式，提供 服务间协作、管理和控制的分布式架构，用于构建、集成、部署和监控管理各种企 业的分布式资源。应用企业服务总线可以实现s o a 系统架构，即开发出一个转化、 处理的综合性平台，实现各个软件之间数据的“黑盒 联系【2 8 1 。不论采用任何技术 手段向“黑盒 提交请求，“黑盒 都能成功地应答并返回相应的数据。对现有的 软件进行e s b 系统架构改造时，可以将各个软件与其他软件进行数据关联的地方进 行必要的、不改变技术手段的改造，使之连接到e s b 中。这种改造代价小，因此成 本也很低，就使得s o a 系统架构的实现成为可能。 一个e s b 提供了如下的功能： ( 1 ) 面向服务的体系结构 面向服务的体系结构是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元( 称为服 务) 通过彼此之间定义良好的接口和契约联系起来【2 9 1 。接口是采用中立的方式进行 定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。它允许服务可以以 一种统一和通用的方式进行交互。 在企业集成方面，面向服务的体系结构定义了一个粗粒度的、事件驱动的模型， 它把信息系统的核心分割为一系列粗粒度的组件，这些组件通过业务逻辑连接，以 事件驱动的方式进行协作，向客户提供“服务”。 ( 2 ) 基于上下文的过滤和路由 在s o a 架构中，业务协同映射为相关服务问的互动编排，基于上下文的过滤和 路由可以根据服务的执行结果和事件状态，智能地执行这些互动编排，完成业务协 同【3 0 】。 ( 3 ) x m l 信息表示和转换能力 x m l 提供了强大的信息表示和转换能力，一方面可以将其他格式( 如结构文件 和关系数据e l e c t r o n i cd a t ai n t e r c h a n g e ，e d i ) 转换为x m l 格式进行处理和向前转 发；另一方面可以根据需要将x m l 转换为其他格式【3 。 ( 4 ) 支持标准接口 e s b 广泛地采纳“业界标准”，支持w e b 服务接口、j m s 接口、j c a ( j a v ac o n n e c t o r a r c h i t e c t u r e ) 接口、j d b c ( j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ) 接口、c o m 和n e t 等。 现在的企业罩一般都部署了许多中间件，但是中间件( 如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 ) 一旦被企业部署，那么就很难去替代和升级它。e s b 需要改变今天业务模式：桥接多个m o m s ，桥接异步( 如消息机制) 和同步( r p c ： r e m o t ep r o c e d u r ec a l l ) 域。因此一个e s b 是支持和集成已经存在的任何东西，而 7 华北电力大学硕：f ：学位论文 不是去替代它。 ( 5 ) 分布式的操作和管理 随着软件普及到现代业务的方方面面，交互的频率也在不断增加，以前集中的 方法( 如h u b a n d s p o k ea r c h i t e c t u r e ：中心辐射体系结构) 不易维护和中断成本高的 缺点就变得突出了。现代的业务需要没有失败节点的分布式的网络，这就需要优化 网路通信，在万一有失败节点的情况下，提供可选择的路径，同时要平衡处理负载， 减少对网络带宽的利用。 。 e s b 的主要优点之一就是处理消息【3 2 1 。消息的传入和传出也许会用到协议或格 式中介。当这些需求明显需要处理消息时，使用e s b 可以提供许多优势，其中包括 在转换中处理较复杂事务的能力。当这些需求需要使用e s b 基本功能( 如消息路由、 转换或协议中介) 之一时，则e s b 是最佳选择。 e s b 的另一优势是可以实现多个系统的松散耦合的集成【3 3 1 ，实现服务系统的可 插拔方式的接入，极大的提高了系统集成的效率，降低了系统集成的复杂性，使得 集成后的系统具有很高的灵活性，并且有利于对于遗留系统的重新应用。 e s b 是一种在松散耦合的服务和应用之间标准的集成方式，消除了服务消费者 与服务提供者之间的直接连接，改变了直接连接造成的系统间紧密耦合集成混乱的 不足。并且不需像直接连接那种模式，对于各个服务之问搭建调用接口，在e s b 模 式中只需将服务接入到e s b 中，即可实现系统间相互调用的基础，这种类型的连接 使得服务消费者与服务提供者之间进一步的解耦。两种情况如图2 1 所示。 e s b 连接 图2 1 服务消费者与服务提供者的连接关系 2 4 基于e s b 的数据交换模型 e s b 是在架构中实现服务m 智能化集成与管理的中介，是逻辑上与s o a 所遵循 的基本原则保持一致的服务集成基础架构，它提供了服务管理的方法和在分布式异 构环境中进 j 二服务交互的功能。，叮以这样说，是特定环境下架构中实施企、i k 应j - t j 集 成的方式。 华北电力大学硕士学位论文 e s b 的数据交换模型分为4 层，如图2 2 所示，包含表现层、e s b 层、服务接 入层、数据持久层，其中e s b 层又包括服务请求处理层、业务控制层和服务层。 ? 。 袭现层 i 浏览器 l， 桌面程序 ”，? i 浏览器i鼍 i - 鬟请求芝_ 一。，。囊 势+ 二，n 。 芦? y f 。+，? i ? 。 。| ? 2 j ： ，一vo ：，? 勰 业务控制层 一一、， e s b 路由处理引擎砖= = _ 嗣 e s b 8 ? 一r ，f 服务层 j 事件分析ij 路由管理l i 服务管婵 享 服务接入层、一 服务* 元l 服务- 弘元f l 服务坼元li ； 囝国黼鼍向 图2 - 2e s b 的框架系统结构 表现层：即s o a 的服务请求者，利用表现层来向用户提供用户接口服务，在这 一层，这些界面可以以网页的形式存在，也可以是桌面应用程序。客户端界面为用 户提供调用业务逻辑层服务的接口和输入调用参数的接口。用户只需根据界面提供 的接口和功能说明提供相应的参数即可，服务执行结束后，结果将自动返回。 服务请求处理层：经过与客户的交流后，对客户的需求进行分析，然后将程序 的使用者根据不l 司用户需求和权限划分成刁i 的类，为不i 叫类别的用广，提供相应的 业务访问。服务的凋用对用户来说足完全透明的。 业务控制层：业务控制层也呵以称为、i k 务流程层，其中包含了重要的业务流程。 路由表中存储了服务所在的位置，路由表对服务名称和服务单元进行了映射。这一 层巾利用己经封装好的各种服务来构建食业应用系统中的业务流程，实现连接e s b 系统的符个服务单元的交互。、i k 务控制止；负责呐j 越川户界面层的淆求，通过存服务 层中渊用数据访问层与数据库进行交互。处理层r f i 的、业务流程通过调用一个或者多 华北电力大学硕十学位论文 个服务来实现。 服务层：分为服务注册中心及服务管理器，其中服务注册中心负责服务的注册， 发现，绑定，服务管理器负责为服务创建服务通道，封装服务，服务间消息传递， 按业务处理调用服务。 服务接入层：也叫服务组件层，是实现业务系统的接口，通过组件层实现服务 单元的封装，并提供调用接口。 数据持久层：数据持久层中存放了与企业应用程序相关的业务数据和历史数据， 这些数据存放在一个或者多个数据库中。数据层对数据库的操作命令完全来自于组 件层数据访问，执行结束后将结果返回到组件层。 e s b 是在架构中实现服务间智能化集成与管理的中介【3 4 1 ，是逻辑上与所遵循的 基本原则保持一致的服务集成基础架构，它提供了服务管理的方法和在分布式异构 环境中进行服务交互的功能。可以这样说，是特定环境下架构中实施企业应用集成 的方式将应用程序组件抽象为一个服务集，这些可重用的、接口定义清晰良好的服 务通过总线进行交互而不是通过直接的点到点通信交互。 在系统中，被集成的对象被明确定义为服务，而不是传统企业应用集成中各种 各样的中间科砰台，这样就极大简化了在集成异构性上的考虑，因为不管有怎样的 应用底层实现，只要是架构中的服务，它就一定是基于标准的。 2 5 本章小结 本章主要对数据交换的概念进行了说明，进而分析了数据交换的方式，包括文 件传输、远程过程调用、消息传递和s o a 架构，接着对于e s b 的功能进行阐述并 说明其优势，最后提出了基于e s b 的数据交换的层次结构模型。 l o 华北电力大学硕士学位论文 第三章e s b 数据交换系统关键技术研究 3 1 交换系统整体结构设计 e s b 数据交换系统主要由路由地址计算模块、路由配置接口模块、请求队列存 储模块，请求接入代理模块和出站服务模块组成，其组成结构如图3 1 所示。 图3 1e s b 数据交换系统结构图 路由地址计算模块能够根据路由规则表中的规则，计算出请求队列中请求的所 应转发的服务的地址，是e s b 数据交换系统的核心。 路山配置接口模块提供对于路由规则的编辑接口，实现对于路由规则的添加、 修改和更新的操作。 请求队列存储模块将客户端的接口获得的请求以链表的形式进行存储，并根据 路由地址计算逻辑获得的服务单元的地址，将链表头部的请求转发到对应的出站服 务模块中。 请求接入代理模块为e s b 数据交互系统暴露了一个服务接口，用来接收客户端 发送来的请求。这个接口起到了服务单元的代理作甘，使得e s b 数据交互系统成为 了服务请求和服务p f i 兀之f t ：l j 的。l - ，介。 出站服务模块将清求消息队列中的请求转发到对应的服务单元中，并接收服务 1 1 华北电力大学硕：f ：学位论文 单元返回的结果，实现服务请求与服务单元的交互。 3 2 调度模型建立 e s b 作为系统集成重要基础设施，但目前缺少针对于e s b 特点的系统建模工具 的应用，利用e s b 进行系统集成，只能凭借系统集成人员的项目经验，没有规范的 流程和方法，对于整个系统集成后的性能缺少评价依据，不能保证系统集成的性能， 往往造成系统集成的失败，造成系统的工作存在瓶颈，所以对整个系统集成进行建 模，并分析整个系统的性能，对于应用e s b 的系统集成工作有着重要的意义。 随机p e t r i 网在系统模型设计中，具有面向对象、客户机一一服务器和层次模型 等方法，并且可以利用变迁实施谓词、变迁实施速率函数、变迁实施优先级及性能 等价概念去简化系统模型的复杂性，使得模型易求解、好理解。随机p c t r i 网能够对 应用e s b 进行的系统集成，提供规范有效的建模工具，对系统集成的性能有良好的 保证作用。 随机p e t r i 网( s p n ) 模型精化设计主要特点如下【3 5 】： ( 1 ) 简化模型结构的描述，使模型易于设计，易于理解； ( 2 ) 简化地暴露了子模型的不相关性，为模型的分解和分析提供了基础； ( 3 ) 减少了系统的状态空间，主要足删除了不必要的消失状态； ( 4 ) 由于子系统的相似性，可以显著简化模型设计和编程求解的工作量。 基于随机p c t r i 网的以上特点，表明其在系统模型的分析上有着巨大的优势，因 此，本文决定应用p e t r i 网对e s b 在系统集成上的效率进行分析。在本文中，假设 e s b 系统中包含n 类任务和m 个服务单元，图3 2 给出了一个多服务多队列系统的 s p n 模型。 e s b q加lil - 1 一 _ q | - 1s l m |l m ! 一q n x 岐|“s n l q i n l js n n ln l u n n ； 图3 - 2 多服务多队列系统的s p n 模型 1 2 华北电力大学硕r 上学位论文 在图3 2 中，变迁和位置的含义描述如下( t i n ，1 j m ) ： ：表示任务( 请求) 到来的时间变迁，它有实际速率丸。它是系统集成中对于 服务请求的抽象。 乞：表示判断的位置，它瞬时保留到来的第i 类任务，根d a j 联系的可实施谓词 或随机开关以决定到来的任务放入哪一个队列。它是e s b 中的路由表和路由处理引 擎的抽象。 d 鲢：表示调度或决策的执行，调度或决策可以由其所联系的可实施谓词和随机 开关表达。 q i ；：表示接收任务的队列，它的容量限定为b i | 它是服务单元所接收的服务请 求队列的容量。 s 擗：表示服务单元迁移，它有实施速率。所有嘶( 1 k n ) 共享服务单元 i ，选择处理方案由实施谓词表达。它是系统集成中响应请求的服务单元的抽象。 在图3 2 的模型中，变迁e ；所联系的可实施谓词可以表达为： 嚣：1m ( 呸k ) 霎：1 b k ( 3 1 ) 变迁d n 可以联系各种各样的可实施渭词和随机开关，s 硌可联系各种各样的可实 施谓词和与标识相关的实施速率，它们取决调度和选择方案的选取。 3 3 调度算法分析 3 3 1 随机均衡调度 随机均衡调度( r a n d o mr o u t i n g ，r r ) 算法的变迁电的可实施谓词y 够可以写作： 变迁d ：；的随机丌关g ：，可以写作： g i ；( m ) ， ci j ，r r ( m ) = k l m ( q ：k q ：2 ) ；。 y i ；：m ( q ：；) b ：j = 。， ( 3 - 2 ) 意蠢，如果i r r ( m ) ( 3 3 ) 其他 华北电力大学硕：仁学位论文 3 3 2 最短队列调度 作： 最短队列调度( s h o r tq u e u e r o u t i n g ，s q r ) 算法的变迁d 堙的可实施谓词可以写 y l j ：( m ( 龟1 ) b i ) ) a ( f o r v k ：j ，( m ( q 瑟) 冬m ( q i k ) ) v ( m ( 唾i 薹) = b i 0 ) ( 3 4 ) 变迁d 硌的随机开关g ，可以写作： g i j ( m ) = 。， 忘矗，如呆j s q r ( m ) ( 3 _ 5 ) 其他 其中，s q r ( m ) = k im ( q ，o = m i n ( m ( q ；i ) ，m ( 2 ) ，m ( q i m ) ) 且m ( q i k ) b i k ) 。 此种方案的调度算法可以分析出哪些服务请求的数据量较大，应提高哪些服务 单元的服务容量。 3 3 3 最小期望等待时间调度 最小期望等待时问调度( s h o r t e s te x p e c t e dd e l a yr o u t i n g ，s e d r ) 的变迁d “的呵 实施谓词可以写作： y i ；：( m ( q 碜) b i ) ) a ( f o r v k j ，( m ( q i i ) g m ( q i o ) v ( m ( 龟l e ) = b i o ) ( 3 6 ) 变迁d i 的随机开关g ： 可以写作： 鼠( 扯 亭如篙s e d r ( m 协7 ， 其中，s q r ( m ) = kj m ( q ；k ) 如氧= m i n ( m ( q i l ) 弘i l ，m ( q ；2 ) 弘i 2 ，m ( q i m ) ) 且m ( q ：k ) b ：k ) 。 此种方案的调度算法可以分析m 哪些服务单元的处理速度过慢而成为了系统性 能的帆颈。 1 4 华北电力大学硕十学位论文 3 3 4 总体最小期望等待时间调度 总体最小期望等待时间调度( o v e r a l ls h o r t e s te x p e c t e dd e l a yr o u t i n g ，o s e d r ) 的 变迁屯的可实施谓词可以写作： y i i ：( m ( q i j ) b i o a ( ( 毕lm ( 嗥) 嗡= m i n ( 罨n = 1m ( q y l ) ，写n zm ( q y m ) ) ) vk j ， m ( q i k ) = b i 0 ) ( 3 8 ) 变迁d l i 的随机开关g ，j 可以写作： c m ) = 守如嚣蛆d r 。 净9 ， 其中，s e q r ( m ) = k im ( q 。o 如f m i n ( m ( 1 ) 纯1 ，m ( q ，z ) 歉2 ，m ( q m ) ) 且m ( q ，k ) b 缘) 。 这个方案的目的是考虑每个服务单元所有队列期望等待时间的总和，调度任务 给总体最小期望等待时间的服务器，以期得到最好的性能效果。 3 3 5 调度方法比较 通过以上四种模型，町以得出结论：显然r r 方案的性能最差，不考虑系统状 态是不可能达到负载均衡，适用于集成比较简单的系统，并且整个系统的对于时间 的要求不能过高。在同构系统中，即服务单元的服务时间相同的情况下，s q r 方案 与s e d r 有相同的系统性能，但在异构系统中，即服务器的服务时间不相同的情况 下，显然s q r 比s e d r 的系统性能要差。而s e d r 方案则实现了整个系统集成的凋 度时问的最小化。 在实际的系统集成过程中，可以根据系统的彳同情况，应用随机p e t r i 网建模， 建立不同的应用e s b 进行系统集成的模型，并对每种模型的性能进行分析和比较， 从中可以认识到如何根据系统集成的具体特点应用最佳的e s b 集成模型。 华北电力大学硕。l ：学位论文 3 4 路由可控化 3 4 1 路由表的实现技术 路由表的主要工作就是为经过e s b 数据交换系统的每个服务寻找对应服务的传 输路径，并将该数据有效地传送到目标服务单元。为了实现上述功能，应对服务的 地址，服务的名称和服务所匹配的规则进行有效的关联。x m l 文件能够很好的将数 据与数据之间的关系与结构关联起来，形成关联的数据体。 x m l 技术具有以下特点： ( 1 ) x m l 是不同数据结构体的文本化描述语言。它可以描述线性表、树、图 等数据结构，也能描述文件化的外部数据结构。可以说x m l 是一种通用的数据结 构。 ( 2 ) x m l 是“定义语言的语言，也即是一种元语言。由于x m l 具有元语言 的功能，所以可以成为描述电子商务数据、多媒体演示数据、数学公式等各种各样 数据应用语言的基础语言。 ( 3 ) x m l 没有版权限制、平台独立且有足够的工具支持。 应用x m l 文档定义路由表的结构，可以实现请求规则与服务的地址服务名称 的关联。即在数据交换系统中加载x m l 路由配置文件，每当服务请求的时候对x m l 路由配置文件进行解析，首先进行规则匹配，然后找到对应的规则下的服务地址并 进行转发。 3 4 2 路由配置 数据交换系统中数据的传输是一个重点，对于集成平台的个关键要求是识别 哪些数据要处理，还有要把数据送到哪罩。在这其中主要涉及就是内容过滤和消息 路由的问题。选择规则通常是指识别文档中的关键区域。这些区域被提取出来并路 由给组件处理，然后将结果传送到下一个处理阶段。业务要求的变化比应用的创建 和修改快得多，选择规则为把业务语义封装和把它们提升到表层提供了一种方法， 这样就能方便而廉价的进行管理了，从而实现位置透明性的消息路由和寻址服务。 为了实现服务地址的消息路由和寻址服务功能，在数据交换系统中需要类似于 路由器中路由表结构的配置文件。基于x m l 的特点，对于e s b 的路由地址配置采 用x m l 技术是比较理想的选择。其文件内容定义如下： 接收名计算逻辑应将服务者与其服务地址及服务规则