（通信与信息系统专业论文）基于ice的分布式网管系统模型的研究与设计.pdf

武汉理l ：人学硕十学位论文 摘要 随着计算机网络规模不断扩大，复杂性不断增加，网络的异构性也越来越 严重。不同网络管理系统往往使用不同厂家的网络或网元设备、甚至不同的操 作系统和不同的编程语言，这就使得它们各司其职、相互分离，出现了网络协 议不能兼容、管理信息不能互通、管理资源不能共享、操作界面多样等问题。 在这种情况下，如何将现有的独立存在的各网管系统综合起来，实现它们之间 的互连、互通和互操作，形成一个功能齐全的分布式综合网络管理系统，成为 目前亟待解决的问题。 网络通信引擎( i n t e m e tc o m m u n i c a t i o n se n g i n e ，i c e ) 是由z e r oc 的分布 式系统开发专家实现的一种新型面向对象中间件平台。它在架构上为应用开发 提供了种种好处：面向对象的语义，支持同步和异步的消息传递，支持多个接 口，机器、语言、操作系统无关性，线程支持，位置和服务器的透明性，高度 的安全性、内建的恒久机制以及开放的源码等等。这些强大的技术优势使得i c e 中间件非常适合用来构建分布式系统的应用。 论文根据当前网络发展的需要，提出了一个基于i c e 的分布式综合网管系 统模型，并对其进行了详细的设计。该模型的主要特点是通过一个基于i c e 的 扩展接口子系统模块提供标准的协议和接口，使得开发的新的功能模块或是第 三方网管系统可以方便地集成到系统中，从而扩展了系统的功能和规模，系统 的异构性和可扩展性都得以大大增强。 作者在对i c e 架构和核心进行了深入研究的基础上，重点设计并实现了分 布式综合网管系统的关键技术基于不同传输机制的产品之间的互通信。对 于i c e 与异种通信机制的产品之间的互通信，本文主要提出了两种解决方案， 分别是：修改i c e 源代码或是利用i c e 的插件机制。其中，i c e 所特有的插件 机制，为我们提供了一个较为完美的解决方案。任何特定的传输协议，都可以 通过i c e 插件机制方便地实现加载，扩展了i c e 的传输层，使得更为广泛范围 内的互通信成为了可能。作者选用i c e 的插件机制作为解决方案，以我们常用 的串口协议作为i c e 待扩展的传输机制，具体设计了一个实验，实现了i c e 的 串口通信，从而验证了这一方案的可行性。 文章的最后对系统的进一步完善和发展方向提出了自己的看法。 关键词：中间件，网络通信引擎，分布式系统，网络管理 武汉理i ：人学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r k s ，t h ec o m p l e x i t yi si n c r e a s i n ga n d t h eh e t e r o g e n e i t yo fn e t w o r k sh a sb e c o m ei n c r e a s i n g l ys e r i o u s d i f f e r e n tn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m s a leo f t e nm a d eo fe l e m e n te q u i p m e n t s b y d i f f e r e n t m a n u f a c t u r e r s ，a n de v e nd i f f e r e n to p e r a t i n gs y s t e m sa n dd i f f e r e n tp r o g r a m m i n g l a n g u a g e s ，m a k i n gt h e ma l ld ot h e i ro w nj o b sa n db es e p a r a t e d t h i sm a yc a u s e p r o b l e m sl i k en e t w o r kp r o t o c o l sc a nn o tb ec o m p a t i b l e ，m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n c a nn o tb ee x c h a n g e d ，m a n a g e m e n tr e s o u r c e sc a l ln o tb es h a r e d ，a n du s e ro p e r a t i n g i n t e r f a c ei sd i v e r s e i nt h i sc i r c u m s t a n c e ，h o wt oi n t e g r a t et h ec u r r e n ti n d e p e n d e n t n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m si na l lt o g e t h e r , h o wt oa c h i e v et h e i ri n t e r c o n n e c t i o n ， i n t e r c o m m u n i c a t i o na n di n t e r o p e r a b i l i t y ，a n dh o wt of o r mad i s t r i b u t e df u l l f e a t u r e d i n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m s ，b e c o m e sa nu r g e n tp r o b l e m t h ei n t e m e tc o m m u n i c a t i o n se n g i n ei san e wo b j e c t o r i e n t e dm i d d l e w a r e p l a t f o r md e v e l o p e db yt h ee x p e r t so ft h ed i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n ti nt h e z e r oc ，i n c i t ss p e c i a la r c h i t e c t u r ep r o v i d e sm a n ya d v a n t a g e sf o rd e v e l o p e r s ：t h e o b j e c t o r i e n t e ds e m a n t i c ，s u p p o r t i n gt h es y n c h r o n o u sa n da s y n c h r o n o u sd e l i v e r i n g m o d e ，m u l t i p l e i n t e r f a c e sa n dm u l t i p l et h r e a d s ，t h ei r r e l e v a n c ea m o n gt h e e q u i p m e n t s ，l a n g u a g e sa n do p e r a t i o n a ls y s t e m s ，t h et r a n s p a r e n tp o s i t i o no fc l i e n t s a n ds e v e r s ，t h ea d v a n c e ds e c u r i t ya n dt h ei n n e ru n v a r y i n gm e c h a n i s m ，t h eo p e n c o d es o u r c e sa n ds oo n t h e s et e c h n i c a la d v a n t a g e sm a k et h ei c em i d d l e w a r em u c h m o r es u i t a b l et oa c h i e v et h ea p p l i c a t i o no ft h ed i s t r i b u t e dm a n a g e m e n ts y s t e m an e wd i s t r i b u t e dn e t w o r k sm a n a g e m e n tm o d e l0 1 1t h eb a s i so ft h ei c e m i d d l e w a r ei sp r e s e n t e di nt h i sa r t i c l et of u l f i l lt h ed e v e l o p m e n to ft h en e t w o r k s i t s p r i m a r yf e a t u r ei sp r o v i d i n gas u i to f t h es t a n d a r dp r o t o c o l sa n di n t e r f a c e so nt h e b a s i so fi c e se x t e n s i b l ei n t e r f a c es u b s y s t e mm o d u l e ，w h i c hm a k e st h en e w f u n c t i o n a lm o d u l e so rt h et h i r dp a r t y sn e t w o r k sm a n a g e m e n ts y s t e m se a s i e rt o i n t e g r a t ei n t ot h ep r e v i o u ss y s t e m t h i sf e a t u r ea l s om a k e st h ee x t e n s i b i l i t ya n dt h e d i v e r s i t yo ft h es y s t e mg r e a t l ye n h a n c e d w i t ht h ei n d e p t hr e s e a r c ho ft h ei c e sa r c h i t e c t u r ea n dt h ec o r e ，ad i s t r i b u t e d n e t w o r k sm a n a g e m e n ts y s t e mi sp r e s e n t e d ，w h i c hm a k e s t h em u t u a lc o m m u n i c a t i o n b e t w e e nt h es y s t e m sb a s i n go nt h ed i v e r s et r a n s m i s s i o nm o d e si m p l e m e n t e d t h e r e a r et w os o l u t i o n si s s u e di n t h i sa r t i c l e ，i n c l u d i n gm o d i f y i n gt h ei c e s s o u r c ec o d e s a n du s i n gt h ei c e si n p l u g st oi n t e g r a t eb ya p i ，w h i c ha r ed e s i g n e dt oi m p l e m e n t t h e m u t u a lc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h ei c ea n do t h e rc o m m u n i c a t i o np r o d u c t so ft h e d i f f e r e n tm e c h a n i s m s u s i n gt h ei c e ss p e c i a li n - p l u g sm e c h a n i s mi st h eb e t t e ro n e i n 2s o l u t i o n s b e c a u s ea n ys p e c i f i ct r a n s m i s s i o np r o t o c o l sc a nb el o a d e de a s i l yb y u s i n gt h ei c e si n - p l u g sm e c h a n i s m ，a n d t h i ss o l u t i o ne x t e n d st h ei c e st r a n s p o r tl a y e r s oa st om d k et h eb r o a d e rm u t u a lc o m m u n i c a t i o n sp o s s i b l e i no r d e rt ov a l i d a t et h e i n - p l u g s s o l u t i o n sf e a s i b i l i t y ，t h es e r i a li n t e r f a c ep r o t o c o l i sc h o s e na st h e t r a n s m i s s i o nm e c h a n i s mg i v e nt oe x p e r i m e n t i n g 。a f t e rt h ep r a c t i c a lc o m m u n i c a t i o n e x p e r i m e n t s ，t h i ss o l u t i o ni sp r o v e dp r a c t i c a b l e i i lt l l ee n do ft h ep a p e r , s o m ev i e w sa b o u th o wt oa d v a n c et h eb e i n ga r e p r e s e n t e d k e y w o r d s ：m i d d l e w a r e ，n e t w o r kc o m m u n i c a t i o n se n g i n e ，d i s t r i b u t e d s y s t e m s ， n e t w o r km a n a g e m e n t 独创性声明 本人声明，所呈交的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。尽我所知，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，也不包含为获得武汉理工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了谢意。 签名： 同期：迦5 ：曼 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保 留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 一衅聊魏( 仅 ，、 j 武汉理1 ：人学硕+ 学位论文 第1 章绪论 网络能够安全高效地运行，离不开有效的网络管理。网络管理不但是“未来 网络结构”的关键技术之一，还与高速路由交换、虚拟网络并称为网络发展的三 大支撑技术。网络管理的重要性，使得它成为信息网络研究中的重要课题。 1 1 课题背景 随着计算机网络规模不断扩大，复杂性不断增加，网络的异构性也越来越 严重。不同网络管理系统往往使用不同厂家的网络或网元设备、甚至不同的操 作系统和不同的编程语言，这就使得它们各司其职、相互分离，出现了网络协 议不能兼容、管理信息不能互通、管理资源不能共享、操作界面多样等问题。 在这种情况下，如何将现有的独立存在的各网管系统综合起来，实现它们之问 的互连、互通和互操作，形成一个功能齐全的分布式综合网络管理系统，成为 目前亟待解决的问题【l 】。 1 2 网络管理现状和发展趋势 1 2 1 网络管理现状 在网络管理系统方面，国外由于起步早，己经有了众多成熟的产品。早期 的有p c a n y w h e r e ，目前较为流行的有h p 公司的o p e n v i e w ，m i c r o s o i l 公司的 s y s t e m sm a n a g e m e n t s u i t s ( s m s ) ，s u n s o f l 公司的n e t m a n a g e r ，i b m 公司的t i v o l i n e t v i e w 和e n t e r s y s 公司的n e t s i g h t 。就产品技术先进性和实用性而言，以 e n t e r s y s 的n e t s i g h t ，h p 的o p e n v i e w 和t i v o l i 的n e t v i e w 最为著名。 而我国对网络管理的研究与应用只是近年来才开始，由于起步较晚，与国 际先进水平尚存在一定的差距，这样下去对我国计算机网络的建设与发展都十 分不利。为了提高我国计算机网络管理的水平，并且打破国外产品的垄断局面， 自主研发适应国内情况的网管系统有着极其重要的现实性意义【2 1 。 武汉理1 ：人学硕士学位论文 1 2 2 网络管理发展趋势 近年来，网络管理的发展趋势主要体现在以下几个方面【3 】： 系统平台化 能够在一个集中的平台上实现对全网的综合管理一直以来都是用户追求的 目标。 管理更集中 网管系统从一开始就体现了集中的思想。首先是集中维护，然后有了集中 监控、集中管理。 处理更分布 一方面，由于更大规模的集中导致系统处理负荷急剧增加，从负载平衡和 健壮性的角度考虑，分布式的处理都是最佳的解决办法。另一方面，合理的分 布方式，有效地提供了系统的扩展能力，也为大规模集中提供解决途径。 更多地面向业务 即具有快速定制针对性更强的业务逻辑的能力。 智能化 随着i t 技术的应用更加广泛，业务需求功能的不断加多加深，网络管理不应 该继续成为企业运维的负担，因此，智能化是现代网络管理信息系统一个重要 的发展趋势。 基于w e b 的管理 通过使用w e b 浏览器在网络的任何节点上去监测、控制网络及各子网的管理 功能，具有灵活、方便的特点，适合人们浏览网页、获取信息的习惯，吸引着 越来越多的用户和开发商。 1 3 课题的提出 1 3 1 客户机服务器通信结构的比较和选取 1 3 1 1 传统的c s 两层结构 现在的很多系统中，采用的都是c l i e n t s e r v e r 形式的两层架构。即c l i e n t 向服 务器提出请求，s e r v e r 提供相应的服务。客户机和服务器之间直接进行通信。 这种模式结构简单，通信机制也易于理解。其结构如图1 1 所示。 2 武汉理i ：人学硕+ 学位论文 调用结果 图1 1 传统的c s 结构 该架构的优点在于客户机和服务器直接相连，交互性好，具有安全的存取 模式、网络通信量低、响应速度快、利于处理大量数据。 但由于客户机和服务器之间采用一种私有协议通信，客户端需要亲自处理 服务器的寻址问题，一旦服务器的位置发生改变将会影响到客户端，因此这种 两层架构存在的问题是客户和服务器耦合太紧。当负载较多时网络的通信负载 过大，使整个系统性能受影响。而且这种结构的异构性和可扩展性都不强，故 较多地应用在小型局域网中，不利于扩展。 1 3 1 2 新兴的c m s 三层结构 与c s 两层结构不同，c m s ( c l i e n t m i d d l e w a r e s e r v c r ) 结构中，客户机 和服务器之间的通信不能直接进行，而要通过中间一种叫代理的方式来进行。 有了这种代理的中问件，客户和服务器都不需再关心通信问题，它们只需关注 各自功能上的实现。而且由于中问件提供了标准的协议和接口，可以屏蔽掉网 络技术、机器架构、操作系统和编程语言上的差异，使得不同厂家的机器的互 通信成为可能，网络的异构性大大增强。而且基于中间件的分布式系统在需要 升级时，往往只需要将中间件进行升级，客户端和服务器端保持不变，这样可 以大大节省成本，保护了企业的重大投资。 客户机中间件服务器 传递结果 返回结果 图1 2c m s 三层结构 系统采用该结构的好处在于： 屏蔽掉客户端和服务器端通信的细节。 中间件，顾名思义，就是一个中间的媒介，它在分布式系统中充当的角色 武汉理l ：人学硕十学位论文 相当于我们r 常生活中的中介。在同常生活中，当我们想从事租房、卖房、找 家教等活动，而又不想自己亲自去寻找对方信息时，中介可以替我们去寻找我 们想要的信息。中间件也是如此，它可以使得客户机和服务器能够各自专注于 实现自己的功能而不关心通信细节。当客户机想要调用服务器上的一个操作时， 它只用发出自己的请求，至于哪一台服务器可以实现它的请求、地址在哪，它 不必关心，这一切留给中间件来处理。 具有更好的兼容性。 中间件最大的优点就是异构性，即客户端和服务器端哪怕采用了不同的机 器架构、不同的网络技术、不同的操作系统或不同编程语言，都可以方便地进 行通信，系统的兼容性大大增强。 良好的可扩展性。 基于c m s 三层结构的系统可以方便地实现新增应用模块的集成。通过中 间件提供标准的协议和接口，使得开发的新增应用模块或是第三方网管系统可 以方便地集成到系统中，从而扩展了系统的功能和规模，系统的异构性和可扩 展性都得以大大增强。 因此该结构适合应用于大规模、异构、分布式、可扩展的网络中。 1 3 1 3 结论 基于面向对象中间件技术的c m s 三层结构更适合构建一个大规模、分布 式，具有异构性和可扩展性的综合网络管理系统，本设计中的综合网管系统的 模型将采用基于中间件的三层架构的形式。 1 3 2 中间件的比较和选取 9 0 年代以来，计算技术逐步进入以网络为中心的新时期，用户迫切希望在 网络上建立更为丰富的分布式客户服务器应用：不仅实现数据共享、知识共享 和各类计算资源的共享，还能实现包括整个企业在内的各个层次的的协同工作 【4 】。 为适应上述要求，分布式对象技术成为分布式计算环境发展的主流方向。 其技术特点为： 1 主要针对异构环境下的应用互操作问题； 2 系统核心的对象管理将客户n 务器模型与面向对象技术结合在一起； 3 提供面向对象的a p i ； 4 已经成为建立集成框架和软件部件标准的核心技术。 4 武汉理1 ：人学硕十学位论文 在此基础上，为解决大型应用系统的集成性与可扩展性之间的矛盾，中间 件( m i d d l e w a r e ) 技术应运而生。 1 3 2 1 中间件的概念和种类 目前较广泛地被大家所接受的一种中间件定义是： 中间件是一种介于平台( 硬件和操作系统) 和应用之间的独立的系统软件 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【5 1 。 通常意义下，中间件应具备以下的一些特点：满足大量应用的需要；运行 于多种硬件和o s 平台；支持分布式计算，提供跨网络、硬件和操作系统平台 的透明性的应用或服务的交互功能；支持标准的协议；支持标准的接口。 按照i d c 的分类方法，中间件可分为六类【6 】： 终端仿真屏幕转换：用以实现客户机图形用户接口与已有的字符接口方式 的服务器应用程序之间的互操作； 数据访问中间件：是为了建立数据应用资源互操作的模式，对异构环境下 的数据库实现联接或文件系统实现联接的中间件； 远程过程调用中间件：通过这种远程过程调用机制，程序员编写客户方的 应用，需要时可以调用位于远端服务器上的过程； 消息中间件：用来屏蔽掉各种平台及协议之间的特性，进行相互通信，实 现应用程序之间的协同； 交易中问件：是在分布、异构环境下提供保证交易完整性和数据完整性的 一种环境平台； 对象中间件：在分布、异构的网络计算环境中，可以将各种分布对象有机 地结合在一起，完成系统的快速集成，实现对象重用。 1 3 2 2 面向对象中间件 中间件有很多种分类，支持面向对象分布式计算技术的中间件我们称之为 面向对象中间件。 面向对象的中间件提供了一个标准的构件框架，能使不同厂家的软件通过 不同的地址空间、网络和操作系统交互访问。该构件的具体实现、位置及所依 附的操作系统对客户来说都是透明的。面向对象的中间件技术的目标就是为软 件用户及开发者提供一种应用上的即插即用的对象级互操作性。 在分布式环境下，对象可能分布在网络中的任意一个地方，因此，可以说 武汉理1 ：人学硕十学位论文 分布式对象技术是网络化的面向对象技术。面向对象中问件是基于分布式对象 计算技术的中间件。 主流的面向对象中间件有m i c r o s o f t 的d c o m ，s u n 的j a v a r m i 以及o m g 的c o r b a 。其中c o r b a 是当前流行的分布式对象技术。表1 1 是对这三种主 流中间件技术的比较。 表1 - 1 三种主流中间件技术的比较 d c o mj a v a r m ic o r b a 跨平台操作性好差好 复杂性复杂不复杂复杂 可扩展性一般 好好 安全性一般好好 网络通信 一般好好 公用服务差好好 事务处理差一般好 通过以上对三种主流中间件性能的比较，可以看出c o r b a 是三种主流中 间件中性能最好的一个，事实上其应用也最为广泛。 1 3 2 3 新型面向对象中间件i c e i c e ( i n t e r n e tc o m m u n i c a t i o ne n g i n e ，网络通信引擎) 是由z e r oc 公司的分布 式系统开发专家实现的一种新的高性能的面向对象中间件平台。从根本上说， i c e 为构建面向对象的客户一服务器应用提供了工具、a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m i n t e r f a c e ) 和库支持【7 1 。 简单地说，i c e 是“继承了c o r b a 的所有优点并且摒除了c o r b a 的所有 缺点的”一种新型面向对象中间件。 1 3 2 4i c e 的优点 面向对象的语义 支持面向对象的分布式计算技术 适合在异种环境中使用 客户和服务器可以用不同的编程语言编写，可以运行在不同的操作系统和 机器架构上，并且可以使用不同的网络技术进行通信。 支持同步和异步的消息传递 i c e 提供了同步和异步的操作调用和分派。 支持多个接口 6 武汉理i ：入学硕十学位论文 可以通过给已经存在的i c e 对象增加新的f a c e t ，轻松地扩展某个服务器的 功能，而不会破坏已有的、已经部署的客户。 线程支持 i c er u nt i m e 完全是线程化的，其a p i 是线程安全的。 透明的定位机制 i c er u nt i m e 会负责定位对象，并管理底层的传输机制。 i c es t o r m 的发布订阅机制 i c es t o r m 是一种发布一订阅服务，能够解除客户与服务器的耦合。在本质 上，i c es t o r m 充当的是事件分发交换机。发布者把事件发给这个服务，由它发 给订阅者。这样，发布者发布的单个事件就可以发送给多个订阅者。i c es t o r m 适用于构建高效的事件转发机制。 利用g l a c i e r 机制，可以方便地实现穿越防火墙 g l a c i e r 是i c e 防火墙服务：它能让客户与服务器通过防火墙安全地进行通信， 且不牺牲安全性。 采用了t c p f i d d p 协议 i c e 提供了一种r p c 协议，既可以把t c p i p 、也可以把u d p 用作底层传 输机制。( 可以通过配置一个参数来选择需要的传输机制) 。 可靠的安全机制 i c e 采用了s s l 加密技术，使得客户机和服务器哪怕是在不安全的网络中， 也可以安全地进行通信。 内建的持久机制 使用f r e e z e ，可以创建持久的对象实现。 开放源码 i c e 提供了一个开放的平台，用户可以根据需要来开发应用程序。 1 3 2 5 结论 本小节对几种主流面向对象中间件进行了比较分析，其中c o r b a 是性能最 强大、应用最广泛的一个。而网络通信引擎i c e ，“是继承了c o r b a 的所有优 点并且摒除了c o r b a 的所有缺点的新型面向对象中间件”。i c e 强大的性能， 使得它在面世之初就迅速地获得了广大中间件爱好者的青睐，它有着良好的应 用前景，代表了未来中间件的发展方向。所以本系统将采用i c e 作为构建该系 统三层结构的中间件。 7 武汉理l ：人学硕十学位论文 1 4 论文结构安排 本文共分六章，主要内容如下： 第1 章：主要介绍课题背景，课题现状和发展趋势，课题所采用的通信架 构和中间件的选取以及论文的结构安排情况。 第2 章：本章节通过对c o r b a 与i c e 的分析比较，分析了两者在功能上 和细节上的种种差异，总结了i c e 作为新兴中间件的性能优势，并通过对i c e 平台架构以及它的核心概念的研究，深入理解了i c e 的特性，为利用i c e 技术 来构建分布式综合网管系统打下良好的理论基础。 第3 章：分布式综合网管系统模型的设计。包括系统的需求分析、模型设 计、功能体系结构设计和主要模块设计。 第4 章：重点是对基于i c e 的分布式综合网管系统的关键技术进行了研究： 即如何实现基于不同传输机制的产品之间的互通信的问题。在对i c e 架构和核 心进行研究的基础上，提出了两种解决方案，分别是：修改i c e 源代码或是利 用i c e 的插件机制进行a p i 集成。分析了两种方案的利弊之后，采用了i c e 的 插件机制，设计和实现了i c e 的串口通信协议的加载，从而验证了方案的可行 性。 第5 章：总结了全文的工作，指出了本文的创新点，并对系统的进一步完 善和未来的发展方向提出自己的看法。 武汉理i ：人学硕十学位论文 第2 章i c e 中间件技术研究 网络通信引擎( i n t e r n e tc o m m u n i c a t i o n se n g i n e ，i c e ) 是由z e r oc 公司的 分布式系统开发专家实现的一种新型高性能的对象中间件平台。 由于i c e 的设计目标是“一个集成了c o r b a 的所有优点和摒除了c o r b a 的 所有缺点的中间件”，因此我们先来看看它与c o r b a 之间的异同。 2 1c o i 氇a 概况 通用对象请求代理体系结构( c o r b a ) 是对象管理组织( o m g ) 1 9 9 5 年首先 开发出来的一个规范。c o r b a 的产生有其特定的背景，它是在面向对象的技术 兴起，客户服务器模式普遍得到应用的前提下，为屏蔽通信和实现细节的需求， 继承已有系统，消除“孤岛现象而产生的【8 1 。 2 1 1c o r b a 基本概念 c o r b a 的基本概念有以下几个： o r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) 对象请求代理： 它作为一个“软件总线”来连接网络上的不同对象，提供对象的定位和方法调 用( 包括提交参数和返回计算结果) ，是c o r b a 实现的关键。 g i o p ( g e n e r a li n t e r - o r bp r o t o c 0 1 ) 通用o r b 之间的协议： 定义了一个不同o r b 之间的接口。为了确保互操作性，g i o p 不基于任何特别 的网络协议。 i i o p ( i n t e r n e ti n t e r - o r bp r o t o c 0 1 ) 因特网o r b 之问的协议： i i o p 把g i o p 消息数据映射为t c p i p 连接行为和输入输出流读写。它相当于 g i o p 的一个实例。 i d l ( i n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 接口定义语言： 定义客户和服务器之间的静态接口，通过编译器生成客户存根、服务器框 架，以及根据支持的语言映射，自动生成来自一个c o r b ai d l 的代码。 o b j e c tr e f e r e n c e 对象引用： c o r b a 对象的定位信息，包含了c o r b a 对象运行的进程信息和对象唯一标 识符。 9 武汉理i ：人学硕十学位论文 s t u b 存根： 位于c l i e n t 端，由具体语言的映射器根据i d l 生成该语言c l i e n t 源码，其功能 类似一个客户代理。 s k e l e t o n 框架： 位于s e r v e r 端，由具体语言的映射器根据i d l 生成该语言s e r v e r 源码，其功 能是负责发送一个操作调用给能实现此操作的服务。 2 1 2c o r b a 体系 c o r b a 体系的主要内容包括以下几部分： 1 ) 对象请求代理o r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) ： 负责对象在分布环境中透明地收发请求和响应，它是构建分布对象应用、 在异构或同构环境下实现应用间互操作的基础。 2 1 对象服务( o b j e c t s e r v i c e s ) ： 为使用和实现对象而提供的基本对象集合，这些服务应独立于应用领域。 主要的c o r b a 服务有：名录服务( n a m i n gs e r v i c e ) 、事件服务( e v e n ts e r v i c e ) 、 生命周期服务( l i f ec y c l es e r v i c e ) 、关系服务( r e l a t i o n s h i ps e r v i c e ) 、事务 服务( t r a n s a c t i o ns e r v i c e ) 等。这些服务几乎包括分布系统和面向对象系统的 各个方面，每个组成部分都非常复杂【9 1 。 3 1 公共设施( c o m m o nf a c i l i t i e s ) ： 向终端用户提供一组共享服务接口，例如系统管理、组合文档和电子邮件 等。 4 1 应用接口( a p p l i c a t i o ni n t e r f a c e s ) ： 由销售商提供的可控制其接口的产品，相应于传统的应用层表示，处于参 考模型的最高层。 5 1 领域接口( d o m a i ni n t e r f a c e s ) ： 为应用领域服务而提供的接口。如o m g 组织为p d m 系统制定的规范。 2 1 3c o r b a 的特色 c o r b a 的特色主要体现在以下几个方面【l o 】： i ) 引入代理概念 代理起到如下作用：完成对客户端提出的抽象服务请求的映射自动发现和 找到服务器自动设定路由，实现服务端程序的执行。 l o 武汉理i ：人学硕十学位论文 2 ) 客户端程序与服务端程序完全分离 与传统的客户服务器方式有很大的不同，客户将不再与服务方发生直接的 联系，而仅需要与代理发生联系，客户与服务器方都可方便升级。 3 ) 提供“软件总线”机制 任何应用系统只要提供符合系统定义的一组接口规范，就可以方便的集成 到系统中，这个接口规范独立于任何实现语言和环境。如此，客户应用于服务 对象之间可以透明地交互运行，实现应用软件在“软件总线”上的“即插即用”。 4 ) 分层的设计原则和实现方式 系统的底层核心是一个精练的系统，各种复杂系统和应用可以由核心扩展 和延伸。 2 1 4c o r b a 对象交互过程 在传统的基于c l i e n t s e r v e r 模式的应用程序开发过程中，项目开发人员遵循 公开的标准或自由设计模块问的协议，这样的协议依赖于网络类型、实现语言、 应用方式等【1 1 1 。引入o l 洒后，客户只要遵循服务对象的对外接e 1 标准向服务对 象提出业务请求，由o r b 在分布式对象问建立客户服务对象关系。 图2 1c o r b a 对象交互过程 武汉理i ：人学硕十学位论文 用文字表述其对象交互过程如下： 1 ) c l i e n t 发出方法调用消息，利用s t u b 进行封装后发至j j c l i e n t 端o r b ； 2 ) c l i e n t 端o r b 通过i i o p 协议把请求发送n s e r w r 端o r b ； 3 ) s e r v e r 端o r b 转n s e r v e r 上的服务对象，由服务对象的s k e l e t o n 对消息进 行解析，还原成正确的方法调用； 4 ) s e r v e r 执行后的结果由s k e l e t o n 进行封装后发n s e r v e r 端o r b ； 5 1s e r v e r 端o r b 通过i i o p 协议把结果发送回c l i e n t 端o r b ； 6 1c l i e n t 端o r b 把结果转给s t u b ，s t u b 解析后再传回c l i e n t 。 2 1 5c o r b a 与i c e 的对比 2 1 5 1 对象模型 对象模型是一系列关于对象实体的属性的定义，例如有效数据类型及其语 义，类型兼容性规则和异常处理行为等【1 2 】。尽管这些规则在许多中间件平台上 大体相同，但问题存在于定义和实现的细节对象模型中看上去很小的差别 会对系统的设计和性能产生巨大的影响。 c o r b a 的对象模型中包含以下几个问题： 对象引用不透明。 对象识别机制弱。 缺少多接口支持。 缺少异常继承机制。 类型系统过分复杂。 i c e 的对象模型与c o r b a 对象模型相比有以下提高： 对象代理( p r o x i e s ) 相当于c o r b a 中的对象引用，是远程对象的句柄。 与c o r b a 不透明的对象引用相反，i c e 的对象代理是透明的【1 3 】。如果知道对象 在哪台机器哪个端口运行以及对象的身份，开发者可以随时创建一个代理，因 此不必需要引导服务或名字服务的介入就可以构建代理。因此，应用程序可能 需要更少的代码，并且不再依赖于那些可能出错的外部服务。 i c e 提供较强的对象身份识别，应用程序可以放心地依靠对象代理的比 较，也就是说代理相同等价于对象本身的相同，代理不同对象也就不同。 i c e 不仅提供接口的继承，而且提供像c o m 那样的接口的聚集。当客户 端向对象代理申请不同的接口时，如果对象支持这个接口，i c e 运行时平台会创 建接口的新的代理。尽管对象可以提供多个接口，但只有一个对象，从而也就 武汉理f ：人学硕十学位论文 只有一个对象实体【1 4 】。接口聚集可以解决版本的问题，因为单个对象可以有多 个不相关的接口和惟一的对象实体，开发者可以对已经存在的对象添加新的接 口而不会触犯客户机服务器以前的约定。这使得丌发者可以对已经存在的系统 添加新的接口而不会对已经部署的客户端造成影响。 i c e 提供异常的单继承方式。 2 1 5 2 调用模型 i c e 和c o r b a 都支持调用超时机制，既可以进行全局的超时设置，也可以 作局部的超时设置，如果操作无法在特定的时间内完成将产生一个异常。 c o r b a 支持同步调用、异步调用和单向调用模式【1 5 】。i c e 不仅包括了这些 调用，还增加了“数据报”和“批处理”能力。 1 同步调用 对于同步调用，c o r b a 遵守最多一次调用的语义( a t m o s t o n es e m a n t i c ) ， 但是只提供了很保守的错误处理【1 6 】。尤其是当一次调用失败而请求端还在等待 应答的时候，由于最多调用一次的语义，客户端的c o r b a 平台除了将错误信息 返回给客户程序外别无选择。 i c e 也提供了a t m o s t o n c e 的语义，但通过增力h n o n m u t a t i n g 和i d e m p o t e n t 修饰 符而增强了运行时环境的故障恢复能力。 2 异步调用 i c e 的异步调用模型和c o r b a 的异步方法调用( a m i ) 回调模型相似：客 户端提供一个回调对象，服务端将调用结果提交给这个回调对象。i c e 删除了投 票模型，因为a m i 应用的主体使用回调方式，一个单独的投票模式a p l 只会增加 生成代码的大小和复杂度。 3 单向调用 和c o r b a - - 样，当一个操作没有返回值、o u t 参数和异常时，i c e 将使该操 作成为单向调用( o n e w a y i n v o c a t i o n ) 。i c e 对单向调用的分派很像异步操作： 一旦客户端的代理将请求发送出去，控制线程将立即返回。 4 数据报调用 c o r b a 缺少数据报的语义，而i c e 提供了u d p 支持，允许客户使用数据报 调用。数据报调用有点像单向调用，仅仅进行操作，而不返回值。在传输层，i c e 运行时平台以相应的u d p 包形式将调用发送出去，这些包是不可靠的并且有大 小限制。 数据报调用在通过本地局域网发布大量事件的情况下很有用。在此情况下， 武汉理1 ：人学硕十学位论文 与面向连接的传输相比，u d p 可以取得更好的性能和消耗更小的操作系统资源。 5 批处理调用 c o