（计算机应用技术专业论文）基于web服务的企业应用集成架构及引擎研究.pdf

浙江大学颀 论文 幕于w e b 服务的企业应用集成架构投引擎研究 摘要 随着企业实施的i t 支持系统不断增多、范围逐渐扩大，同时企业也越来越 多地将注意力集中在面向业务过程问题，企业应用集成e a i ( e n t e r p r i s e a p p l i c a t i o i l i n t e g r a t i o n ) 便成为企业必须面对和加以解决的非常复杂的问题。 传统技术解决方案是利用中间件、应用程序接口和定制代码实现，这些解决方案 都能消除企业内部信息孤岛，并在一定程度上解决了现实中的一些问题，但是它 们在设计、开发、维护和使用上存在很多不便，更重要的是，不能为企业内部异 构分布式系统提供一个整体框架，使所有的系统真正的无缝集成在一起。 论文的目标是提出完全基于w e b 服务的w g 一卧i 企业应用集成架构，以灵活 动态支持各种企业整合的需求；引入网格环境设计w g e a i 引擎，以增强集成系 统的执行效率和健壮性；研究w g e a l 事务模型的处理，以支持w g e a i 事务的复 杂性和松耦合特点。 论文首先对现有的企业应用集成现状进行综合论述，并研究了现今企业流行 的4 种主流集成实现架构，分析了各自的优缺点。接着，提出了未来企业应用集 成发展方向一基于w e b 服务的w g - e a i 体系结构，该体系可以在现有各种异构企 业平台上构建一个平台无关、语言无关的中间层，以支持不同平台应用彼此无缝 地连接和集成，并以一种松散的服务捆绑集合形式，能够快速、低代价地开发、 发布，发现和动态绑定各种企业应用。然后，论文针对企业集成系统需要快速高 效的处理海量信包的特点，引入网格环境来设计w g e a i 引擎，提出了w g e a i 引擎的架构和动态实现算法，以解决w g e a i 系统中网络拥塞、服务超载的问题。 最后，为处理w g e a i 事务，论文提出了w g - e a i 事务处理模型，并基于该模型对 传统的两段锁协议进行扩展，通过状态回滚或者调用补偿事务来保持系统的一致 性状态。 本文最后简要介绍了应用w 6 一e m 体系的信息集成原型系统，并对w g e a i 引擎 进行了性能测试和分析。最后总结了论文今后需要深入研究的方向。 关键词：w e b 服务，企业应用集成，网格计算引擎，w g e a i 事务 ! 堑坚查兰堡兰：堡苎 苎! ! 些! ! 箜堕垒些窒旦叁堕窭塑丝! ! 兰塑塾 a b s t r a c t w i t ht h ei n c r e a s eo fi ts y s t e m sa n dt h ee x t e n s i o no f a p p l i c a t i o nf i e l d s ，e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n i n t e g r a t i o n h a sb e c o m et h ec o m p l i c a t e dq u e s t i o nw h i c he n t e r p r i s em u s td e a lw i t hw h i l et h e e n t e r p r i s e sf o c u so nr e s o l v i n gt h ep r o b l e mo fo r i e n t e d o p e r a t i o np r o c e s s u s u a l l ys o m es o l u t i o n s t h a ta r eb a s e do nm i d d l e w a r e ，a p io rc u s t o m i z e dc o d e sc a n r e s o l v et h ei n f o r m a t i o ni s o l a t e d i s l a n d si nt h ee n t e r p r i s e ，b u tt h e ya l s ob r i n gl o t so fd i f f i c u l t i e si np r o c e s so f d e s i g n ，d e v e l o p m e n t a n du s e ，w h a t sm o r e ，t h e yc a n n tp r o v i d eau n i f o r mp l a t f o r mt om a k ea l li n f o r m a t i o ns y s t e m s i n t e g r a t e dt o g e t h e rw i t h o u ta n yg a p t h ep a p e ra l m sa tp r o v i d i n gt h ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o nc o n s t r u c t u r en a m e dw g e a lw h i c hi s b a s e do nw e bs e r v i c ea n ds u p p o r ta l lk i n d so f i n t e g r a t i o nf l e x i b l ya n dd y n a m i c a l l y t h e nw g e a i e n g i n ew h i c h a r eb a s e do nc o m p u t a t i o ng r i di si n t r o d u c e dt os t r e n g t h e ne x e c u t i o ne f f i c i e n c ya n d r o b u s t n e s si nt h ee n d ，w g - e a it r a n s a c t i o nm o d e lw i l lb es t u d i e dt od e a lw i t hl o o s e - c o u p l ea n d l o n gw g e a i t r a n s a c t i o n f i r s t l y t h e p a p e rs h o wt h er e c e n td e v e l o p m e n to fe a i ，s t u d yt h e f o u rk i n d so fp o p u l a r s o l u t i o nc o n s t r u c t u r ea n da n a l y s et h ea d v a n t a g ea n dd i s a d v a n t a g eo fe a c hc o n s t r u c t u r et h e nt h e w g e a ic o u s t r u c t u r eb a s e do nw e bs e r v i c ei sp r o v i d e dt ob u i l dam i d d l e1 a y e rw h i c hh a sn o t h i n g w i t ha n yp l a t f o r ma n dl a n g u a g e ，s oi tc a r lm a k et h ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n si n t e g r a t e dt o g e t h e r w i t h o u tg a pa n dd e v e l o p ，p o b l i s h ，d i s c o v e ra n db i n da l lk i n d so fa p p l i c a t i o n sd y n a m i c a l l ya n d q u i c k l yb yl o o s e - c o u p l ea n dl o w - c o s tw a y a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o ns y s t e mn e e d t od e a lw i t hl o t so f i n f o r m a t i o n ，s ow g e a ie n g i n ec o n s t r u c t u r ea n dd y n a m i cs c h e d u l i n ga l g o r i t h mi sp r o v i d e dt o s o l v et h en e t w o r kb l o c ka n dk e e pb a l a n c e i nt h ee n d ，i no r d e rt od e a lw i t hw g - e a lt r a n s a c t i o n ， w g e a jt r a n s a c t i o nm o d e li sp r o v i d e da n dt r a n d i t i o n a lt o w - s t a g el o c kp r o t o c o li se x t e n d e d ，s o s y s t e mc o n s i s t e n c y s t a t ec a nb ek e e pb yr o l l b a c ko p e r a t i o na n dc o m p e n s a t i o nt r a n s a c t i n ， l a s t l y i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ns y s t e mb a s e do nw g e a ic o n s t r u c t u r e i si n t r o d u c e da n d p e r f o r m a n c eo fw g e a lg r i de n g i n e i st e s t e da n da n a l y s e d a tl a s t ，p a p e rg i v e ss o m ed e e p r e s e a r c hf i e l d so nw g e a li ut h ef u t u r e k e y w o r d s ：w e bs e r v i c e ，e a i ，g r i de n g i n e ，w g e a i t r a n s a c t i o n i i 基于w e b 服务的企业威用集成架构及引擎研究 1 1 引言 第一章绪论 许多企业i t 系统的设计和建没诸如企业资源规戈 j ( e r p ) 、客户关系管理 ( c r m ) 、供应链管理( s c m ) 以及其它商业应用系统都是自包含的独立系统，每个 系统都包含它自己的应用、流程以及数据。随着电子商务的发展，人们需要将这 些系统、应用、流程以及数据有机地结合起来，更好地为市场和客户服务。但是 它们大部分是一个个的信息孤岛，管理着企业特定的职能部门的工作，相互之间 缺乏有效的通信。特别是企业信息化建设经过巴个世纪末期的高速发展，今天的 企业需要一个集成开放的、面向顾客的且具有柔性的i t 支持系统，因此普遍需 要考虑应用系统的整合问题。如何将这些应用低代价、方便的连接在一起，从而 实现大范围的跨企业实体的商务应用系统对接，这是摆在开发人员面前的一大问 题。不同的应用( 尤其是不同企业的) 的开发语言不同，部署平台不同，通信协 议也可能不同，对外交换的数据格式也有着很大的差异，如何去解决语言差异、 平台差异、协议差异、数据差异所带来的高代价的系统集成是这个问题的关键。 如果企业对如此众多的i t 支持系统不进行适当的整合，给企业的信息化、面向 过程的集成和建立企业信息门户( e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o np o r t a l ，e i p ) 奠定 一个良好的基础，面向w e b 的开放式过程集成将很难成功，而实现企业之间的集 成及虚拟企业的组织更是无法实现。“i b e f o r ee ”，即“i n t e g r a t i o nb e f o r e e _ b u s i r l e s s ”将是个重要的指导法则。任何一个成功迈向面向过程和e 业务的 企业，集成的基础结构将是一个非常重要的前提条件。 企业应用集成将进程、软件、标准和硬件联合起来，在一个企业内或更多的 企业系统之间实现无缝集成，使它们就像一个整体一样。尽管e a i 常常表现为 对一个商业实体( 例如家公司) 的信息系统进行业务应用集成，但当在多个企 业系统之间进行商务交易的时候，e a i 也表现为不同公司实体之间的企业系统集 成，例如b 2 b 的电子商务。 企业应用集成在企业信息化应用中始终是一个复杂而又不得不面对的问题。 虽然人们在企业应用集成中取得了一些成功的案例，但大多数的集成努力都是有 限而又局限的。比如，我们尚还未能看到数千个应用的紧密耦合。企业应用集成 相对于i t 领域的大多数技术而言，发展和变化非常迅速。随着集成的要求从单 个部门到整个企业，以及更广阔的虚拟企业，应用集成问题也变得越来越复杂。 苎垡型壁堑生竺垒苎一 苎王竖! 壁签塑垒些堕旦塞盛墨塑丝! i 兰竺塞 1 2 企业应用集成研究综述 研究综述从企业应用集成的发展演变，内涵外延，以及国内外集成模式应用 研究三方面进行阐述。 1 2 1 企业应用集成的发展演变 企业应用集成的发展演变包括了企业集成发展历史，集成结构的进化演变以 及集成工具和技术的不断发展。 1 2 1 1 企业集成发展背景 在计算机开始用于民间的上世纪六七十年代，企业应用的主要目标是利用计 算机来代替一部分联系不那么密切、手工的重复性劳动的工作环节，以提高生产 效率。这一阶段还没有企业数据的集成需求。 到了上世纪八九十年代，全球企业在信息系统上进行了巨大的投资，为企业 建立了众多的应用信息系统，以帮助企业进行内部或外部业务的处理和管理。由 于企业的传统结构是按照职能来组织各个部门，各个部门分别担负相关的职能， 分别使用不同的应用信息系统来协助他们完成规定的职能，导致众多关键的信息 被封闭在相互独立的系统中，形成一个个所谓的“信息孤岛”。 如何将众多的“信息孤岛”联系起来，以便让彳i 同的系统之洲交互信息，作 为一个企业需求被提了出来。这时，应用集成的价值和必要性也开始体现。 企业在追求效率和控制成本，或在兼并和收购过程中，对应用集成技术提出 了更高的要求，特别是电子商务的兴起，这一基于i n t e r n e t 的新的商务模式 直接导致新的系统集成结构的出现，像w e b 服务技术、e a i 等。这时，企业应 用集成不仪仅是企业面临的一个技术问题，还是一个管理问题和组织问题。 1 2 1 2 集成结构的发展演变 从应用集成的系统集成结构来划分，可以分为三种结构，分别是点对点的结 构、消息代理结构和过程代理结构 3 1 f 4 1 。 早期企业启用的应用系统个数较少，一般多采用的是点对点的系统集成结 构。在这种点对点的结构中，应用系统之问都应清楚对方的结构，相互之问通过 接1 1 相连，无需对应用系统进行大的修改，编码工作量不大。 但是当需要集成的应用系统个数较多时，接口闷题变的非常复杂，使用消息 2 浙江大学钡十论文 基于w e b 服务的企业麻用集成架构及引擎剐究 代理的集成结构就被提出。在这种集成结构巾，系统之问的通信和数据交换足通 过消息代理柬实现。这科t 结构不再是系统与系统之问直接进行交互，而是让消息 代理作为信息交流的交换平台，这样就人人减少了接li 连接数量，i 闷时在系统改 变或增加新系统时，只需改动消息代理那一部分即可，增加了系统的可扩展性， 降低了系统维护和升级的复杂性。 过程代理是对消息代理的扩展，它除了处理消息代理中的信息交换外，在过 程代理中还封装了与各个应用系统相连的过程逻辑。 1 2 1 3 集成工具与技术的发展演化 从应用集成所使用的工具和技术来划分，可以分成六个层次，分别是平台集 成、数据集成、组件集成、应用集成、过程集成和业务对业务的集成( b 2 b i ) 。 传统的集成技术中，主要包括了界面集成、数据集成和过程集成等。界面集 成是最浅层次的，只是把原有零散的系统的界面集中在一个新的、通常是浏览器 的界面中；数据集成是为新的商业目的，提供一个可访问已有的多个数据库系统 的新的接口。过程集成是最高层次的集成，只有它才能最好地实现新的商务目标。 现代平台集成技术中，最流行的是联系密切的应用服务器技术和组件集成技 术。在基于组件的开发模式中，应用系统作为一种组件被开发并运行在组件容器 中，由容器为组件提供事务、线程、安全和生命周期等服务，组件开发者只专注 于业务逻辑的开发。不符合组件一容器模型的遗留系统和企业现有系统则可以通 过消息中间件( 具有消息代理和过程代理的结构) 实现整合。消息中间件加应用 服务器加业务组件技术是目前业界推祟的构建新代集成工具和技术，又叫基础 平台。 业务集成的传统实现手段是采用传统的巾间件或e a i 技术，包括基于传统 的消息中间件、交易中间件或者应用服务器等的集成，更进步的实现手段则是 采用w e b 服务技术来实现业务集成。目前应用是成熟最为用户接受的业务集成 方式是中间件技术和应用服务器技术，这种技术在降低集成成本，减少技术风险 和保护企业已有投资等方面令企业受益匪浅。w e b 服务技术在协议上逐步完善， 特别是被j 2 e e 等成熟的企业应用平台的包容支持，应用可行性越来越高，它被 前赡性地定位为b 2 b i 的最佳技术选择。 浙汀大学颂1 论文 基于w e b 服务的企业应用集成架构及引擎研究 总之，纵览企业信息化建设的历史可以发现，企业应用集成技术是伴随着企 业信息系统的发展而产生和演变的。企业的价值取向是推动应用集成技术发展的 原动力，而通过应用集成技术所实现的价值反过来也驱动萧公司的竞争优势的提 升。 1 2 2 企业应用集成的定义和内容 关于企业应用集成( e n t e r p r i s e a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，e a i ) ，不同企业有各 自不吲的定义： 通过硬件、软件、标准、业务过程的结合，实现两个或更多个企业系统之 间的无缝集成，使它们能够统一工作 2 7 】。 企i k 应用集成是一个技术集合，能够让信息在不同或者相同的组织机构的 不同的应用和不同的业务流程之间交换和流动 2 4 。 e a i 是指结合技术与流程的策略性整合方案，能将客制化、套装软体与 w e b 的功能作有效结合，以商业间所熟悉的文件及档案方式进行商业资讯的交换 2 5 】。 企业应用集成通过硬件、软件、标准和业务过程的结合，有效消除企业的 信息孤岛，使各种企业信息系统间能进行有效通信 2 6 1 。 无论哪种形式的定义，企业应用集成都包括复杂的内容，涉及到结构、硬件、 软件以及流程等企业系统的各个层面： 业务过程集成。基于企业生产运作的业务过程，实现应用系统的集成。 在这种集成模式下，系统会在适当的时刻为适当的应用系统准备适当的数据，同 时用这些数据激活相关的应用系统。 应用集成。把两个或两个以上的应用系统按照一定的方式集成在一起， 这些集成方式包括界面的集成、菜单集成等，两个集成在一起的系统可以方便的 切换。 数据集成。为了完成应用集成和业务过程集成，必须首先解决系统间的 数据和数据库的集成问题，即两个系统可以方便的交换各类数据信息。 集成的标准。研究e a i 的标准，通过标准加速系统集成的发展进度，它 是企、f k 应用集成的核心，目前国际上通用的标准包括c o m + d c o m 、c o r b a 、 塑坚查堂塑主堡奎 苎! ! ! ! 竖墨塑垒些! 兰旦堡壁型塑墨! l 兰竺壅 e d i 、j a v a r m i 和x m l 等。 平台集成。要实现系统的集成，底层的结构、软件、硬件以及异构网络 的特殊需求都必须得到集成。平台集成处理一些过程和工具，以保证这些系统进 行快速安全的通信。 企业应用集成技术和内容从不同的角度有不同的分类方法。从应用集成的对 象来划分，可以分为面向数据的集成和面向过程的集成；从应用集成所使用的工 具和技术来划分，可以分成六个层次，分别是平台集成、数据集成、组件集成、 应用集成、过程集成和业务对业务的集成；从企业组织角度来划分，可分为水平 的组织内的集成、垂直的组织内的集成和不同组织间系统的集成。 对于这些诸多的集成概念，我们可以从广度和深度两个维度来将其总括起来 【4 。从集成的深度k _ 贝l j 从数据集成、应用系统的集成再到目前的面向过程的集 成，这些集成的难度和能够取得的效益都是不同的；而从广度上来讲，从最初的 部门内集成到部门间集成，及到企业范围内和企业间的集成。不管怎样，企业应 用集成的目的是实现在企业内外任何相连的应用系统和数据源问无限制的分享 数据和业务过程。关于企业应用集成的两个维度描述及其达到的目标以及实现的 难易程度，如图1 所示。 图l ：集成的两个维度 鲨塑望苎堡生生垒竺一 墨! ! ! ! ! 壁箜堕垒些些旦塞垡墨塑丝! ! 兰竺塑 1 2 3 现今企业应用集成模式研究 目前，国内外研究的e a i 结构模式主要有以下) l k 十 2 8 1 1 2 9 1 ： ( 1 ) 集成适配器模式：该模式是一种最普通的遗留系统与其他系统集成的方 法。此模式提供了一种灵活的方法输出町重用的应用服务，其目的是将应用服务 器接口转化为客，、端需要的接口，还为客户端提供一个可重用的接口。 ( 2 ) 集成f a c a d e 模式：该模式与集成适配器模式类似，也是客户端和服务器 的集成，它为客户端应用提供了更高层次的，更简单的交互形式，f a e a d e 即为子 系统的一组接口提供了一个一致的界面。客户应用调用集成f a ? a d e 的简单的服 务，集成f a ? a d e 提取服务功能的简单描述，使服务器应用更易于调用。集成f a c a d e 将f a c a d e 接口转换成服务应用接口，而实际的工作山应用本身完成，集成f a ? a d e 只进行接口的转化工作。此模式下，集成f a ? a d e 和客户应用不知道彼此的存在。 ( 3 ) 集成信使模式：此模式是一种减少应用自身的交互逻辑的结构模式，完 成应用与应用之间的集成。支持的通讯模式有o n e t o o n e 同步模式( 请求应答) 、 o n e t o o n e 异步模式( 消息队列) 和o n e t o m a n y 异步模式( 发布和订阅) ，由集 成应用参与者和集成信使组成。集成信使负责在两应用间传递消息，并提供本地 化的转化服务，它是一一个逻辑实体，在物理上可以是分布的。 ( 4 ) 集成中介模式：此集成模式是将应用逻辑封装。和集成信使比较，集成 中介具有应用可知性，即知道参与集成的应用。集成中介模式由参与的应用和集 成中介组成。集成中介中存有应用交互逻辑，各应用直接和集成中介交互，而不 是应用间彼此交互。 ( 5 ) 过程自动控制模式：此模式下，通过行为提取，使所有的系统交互从过 程控制器中隐藏。在现实工作中，每天有很多重复的业务，这种模式可使业务活 动自动执行，为业务过程集成提供灵活的结构，提高t ) l k 务的灵活性，降低了运 行成本，加快了业务循环周期。这种形式的核一心是行为的顺序和控制。 f 6 1w e b 服务模式：该模式描述了一种集成多个应用的方法，它摆脱了传统 的静态点对点的静态集成模式，可以通过w e b 发布，发现，描述和访问服务， 实现应用或服务问的动态，松散的集成。这种集成由服务提供者，服务请求者和 注册中心组成，服务提供者将服务发布n , 注n e e 心，注册中心定位服务，并绑定 服务提供者和服务请求者。一个应用可以分解为多个服务，也可能就是一个服务。 6 浙江大学钡 一论文 基十w e b 服务的企业府用集成架构及0 l 擎研究 与传统模式相比，w e b 服务模式具有诸多优越性：基于w e b 服务开发架构， 具有良好的扩展性，增加新应用只需注册，w e b 服务更便于设计、开发、维护和 使用；发布和使用服务的应用程序问松散耦合；摹于丌放标准u d d i 、s o a p 、 h t t p 和x m l ，具有开放性等等。因而，w e b 服务模式的兴起，代表着未米先 进e a i 集成模式的发展方向。在将来，包装好的应用程序将使用如x m l 、s o a p 、 w s d l 和u d d i 技术来把它们的函数或方法作为w e b 服务的界面来显示。凶此， e a i 解决方案将提供一个对服务集成的广泛的支持，而不仅仅是应用集成。 1 3 本文的研究内容 本文主要研究基于w e bs e r v i c e 架构下企业应用集成结构w g e a i ( e a i b a s e do n w e b s e r v i c e & g r i d e n g i n e ) ，内容包含w g - e a i 系统架构没计和功能介 绍，网格计算引擎结构设计和动态凋度算法，w g e a i 事务捧制处理和航天信息 集成应用实例四部分： ( 1 ) 通过对传统的分布式解决方案的分析，包括基于c o r b a 架构、m o m 架 构、x m l 架构和j 2 e e j c a 架构集成方案，提出目前开放式服务体系w e b 服务 架构，并分析了w e b 服务应用前景，体系架构和技术标准，并介绍其对比传统 解决方案所具有不町替代的优势。最后，介绍了基于w e b 服务架构的企业应用 集成系统w g e a i 及其分层结构组件。 ( 2 ) w g e a i 系统中的引擎架构是企业集成系统的核心。由于企业应用集成 涉及多个企业应用，因此必然涉及海量数据通信和处理，数据处理的性能优化是 极为重要的一环。w g e a i 系统引入网格环境，通过构造企业网格计算引擎，分 布式的高效处理用户请求，缩短等待响应时间，提高系统吞吐量。网格计算引擎 的负载均衡则是需要考虑的重要问题，本文基于w g e a l 网格计算引擎架构的 基础上，结合负载动态调度算法，来提高企业信息处理性能。 ( 3 ) w g e a i 事务处理机制是w g e a i 系统操作处理完整性，正确性的重要 保证。但w g e a i 事务不同于传统事务，具有长事务，松耦合的特点。我们先 提出w g e a i 事务模型，同时对传统的两段锁协议进行扩展，并对w g e a i 事 务进行分类：原予事务和聚合事务。其中，聚合事务内聚多个原子事务，提交成 功后需要得到用户确认方可释放资源，否则需要调用补偿枣务来保持系统的一致 浙江大学硕士论文 基于w e b 服务的企业应用集成架构及引擎研究 性状态。 ( 4 ) 我们将w g e a i 架构应用于航天企业信息集成系统。首先分析了项目背 景，集成需求和目标，然后原型系统做了简要介绍和说明，最后将网格计算引擎 的动态算法和静态算法做了性能对比，并进行了分析。 1 4 本章小节 本章主要总体介绍企业应用集成，为后续章节的深入研究奠定基础，同时， 也对本论文要阐述的主要内容进行了简要介绍。1 1 引言部分通过目前企业信息 化整合的趋势而引入企业应用集成的概念；1 2 对企业应用集成进行了综合论述， 其中，1 2 1 从集成技术、集成结构、集成工具的发展演变三方面简述了企业应 用集成的发展演变，1 2 2 给出了企业应用集成的严格定义和类型划分，1 2 3 介 绍了新兴架构w e b 服务对企业应用集成的影响：本章最后，介绍了论文的研究 内容。 塑翌垒妻翌壁型登二一一 苎三! ! ! 堡查堕垒些窒旦叁壁塑塑丝! ! 兰堕塞 第二章基于w e b 服务的e a i 体系结构 2 1 概述 要对一个企业进行应用集成，首先要确定企业应用的集成级别，即确定企业 集成的深度和广度，由此而构建应用集成的体系架构，而体系结构按照计算模式 可以划分为集中式计算模式和分布式计算模式。所谓分布式计算模式，就是把各 种组件分布在网络计算机上且通过消息传递进行通信和动作协调的计算模式，该 模式具有能够保持良好的开放性、扩展性、可伸缩性，同刚能够大幅提高计算效 率，减少等待响应时间。因而分布式计算模式替代了集中式计算模式被广泛应用 于企业应用和科学计算。 目前，分布式计算技术已经成为建立服务应用框架和软件构件的核心技术， 在开发大型分布式应用系统中表现出强大的生命力，逐渐形成了几种具有代表性 的主流技术，即m i c r o s o f t 的c o m d c o m 技术、s u n 公司的j a v a 技术、o m g 的c o b r a 技术。但近年来，随着i n t e m e t 在各个领域应用的普及和深化，人们迫 切需要能够方便地实现 n t e m e t 上跨平台、语言独立、松散耦合的异构应用的交 互和集成，这对分布式计算提出了新的要求。w e bs e r v i c e s 作为一种新的技术应 运而生，提出了面向服务的分向式计算模式，具有简单性、高效性、灵活性、动 态性等诸多优势。w 曲服务提供了个分布式的计算技术，用于在i n t e n a e t 或者 i n t r a n e t 上通过使用标准的x m l 协议和信息格式来展现商业应用服务。使用标准 的x m l 协议使得w e b 服务平台、语言和发布者能够互相独立，必定会成为今后 分布式计算模型的主流，因此也势必成为e a i 体系架构的首选。 本章主要介绍主流的分布式e a i 体系架构。其中，2 2 介绍传统的分布式体 系架构，包括基于c o r b a 的企业应用集成，基于m o m 的企业应用集成，基于 x m l 的企业应用集成，基于j 2 e e j c a 的企业应用集成。2 - 3 介绍w e b 服务架构 和相关的技术标准，w e b 服务的定义，协议结构，和相关技术标准。2 4 介绍 w e b 服务比传统解决方案的优势。2 5 介绍了基于w e b 服务的企业应用集成架构 9 苎堕型兰型塾望塑一苎三! 些! ! 茎塑垒些! 竺旦叁些塑塑墨! ! 兰! 窒 w g - e a i 。2 6 节重点描述了w g e a i 体系的核心部件一集成引擎层的层次结构 和功能特点。 2 2 传统的企业应用集成架构 2 2 1 基于c o r b 架构的企业应用集成 目前国际上，分布式对象技术有三大流派- - c o b r a 、c o m d c o m 和j a v a 。 c o r b a 技术是最早出现的，1 9 9 1 年o m g 颁布了c o b r a1 0 标准。c o b r a 标 准主要分为3 个层次：对象请求代理、公共对象服务和公共设施。最底层是对象 请求代理o r b ，规定了分布对象的定义( 接口) 和语言映射，实现对象问的通 讯和互操作，是分布对象系统中的“软总线”；在o r b 之上定义了很多公共服务， 可以提供诸如并发服务、名字服务、事务( 交易) 服务、安全服务等各种各样的服 务；最上层的公共设施则定义了组件框架，提供町直接为业务对象使用的服务， 规定业务对象有效协作所需的协定规则。 大多数的计算平台都有可运行的c o r b a 系统。尽管各操作系统或硬件厂商 只提供支持自身平台的o r b ，但是通过i i o p 这些不同厂商的o r b 能够彼此通 信，使得c o r b a 技术能遍用于几乎所有企业中的不同计算平台。因此c o r b a 技术是企业应用中跨部门或跨单位通信的基础保障。 c o i 也a 是开放系统互连体系结构( o s i ) 中第7 层一应用界面层，它抽象 了通信层次，提供了系统独立性和应用程序的互通性，这些都得益于界面描述语 言( i d l ) 。当使用i d l 描述的界面定义被i d l 编译器编译以后生成客户端存根和 服务器端框架( 这些客户端存根和服务器框架都是基于特定编程语言的) 。客，1 程序调用存根中的方法，该调用被转换成对服务器方法的调用，并自动对调用方 法的参数进行打包。服务器框架则可作为开发人员编写服务器实现的模板。 浙江人学硕士论文皋于w e b 服务的企业应j j 集成架构及引擎研究 图2 ：c o r b a 技术在企业应用集成中的席用模式 5 在对遗留应用程序集成的过程中，i d l 起着非常重要的角色。i d l 只是定义 了接口而不是具体实现，因此可以在代码中加入包含特定功能和处理逻辑的对 象，或者将遗留应用程序包装起来提供所需的功能。客户程序对遗留的应用程序 的访问也是通过通用的界面。使用同样方法，可以不对已有系统进行任何修改的 情况下为遗留应用程序提供新的功能。这样也提供了由旧应用程序平滑过渡到新 处理逻辑的有效解决方法。 在c o r b a 的规范定义中，对各项特征如o r b 、对象服务等，只是采用i d l 定义其各自的界面而没有规定具体实现。这样可以采用不同的方法实现o r b ， 只要保证提供c o r b a 定义的标准界面就能保证其c o r b a 的兼容性。这样o r b 就可嗡以0 ：同的形式实现，如连接客户和服务器的守护程序，或在客户端刹服务 器端都驻留的进程，负责打包客户和服务器间的通信。 目前，已有适用于j a v a 环境、n t 、u n i x 和大型机的0 r b ，这样就可以方 便的构造两层、三层或多层的分布式系统。基于桌两应用环境的客户端可以通过 o r b 连接运行在u n i x 系统中的服务器，而该服务器可能是对大型机应用程序 的包装，它与大型机系统之间的通信则使用u n i x 和大型机的专用曲、议。或者是 客户端通过o r b 直接与大型机系统连接。这样通过o r b 就可以构造多层的应 用系统并实现多个系统的集成。除了i i o p 和i d l ，o m g 还引入了c o r b a 公共 对象服务和c o r b a 公共设施等重要服务，包括c o r b a 名称服务，交易服务、 属性服务、时间服务、时间服务、安全服务、生命周期服务和持久对象服务等， 它们适用于设计和发布分布式对象。因此可以说c o r b a 技术为e a i 提供了全 套的构架和解决方案。 总之，c o r b a 的优点是大而全，互操作性和开放性非常好，缺点是庞大而 浙江大学硕士论文 基于w e b 服务的企业应用集成架构及引擎研究 复杂，并目教术和标准的更新相对较慢，c o b r a 规范从1 0 升级到2 0 所花的 时间非常短，而再往上的版本的发布就相对十分缓慢了。同前c o r b a 的最新版 本是2 3 。c o r b a3 0 也已摹本完成，增加了有关i n t e r n e t 集成和q o s 控制等内 容。 2 2 2 基于m 伽的企业应用集成 而向消息中间件( m e s s a g e - o r i e n t e dm i d d l e w a r e ，m o m ) 【4 4 ，它将消息作为集 成方式，能够产生、控制、存储和传送消息。 消息中间件能在分布式系统的应用程序之间可靠地传递消息，并可在消息的 生产者和消费者之间建立连接，负责将消息从生产者传送给消费者，生产者可以 异步地发送消息。消息中间件既是一个运行系统，也是一个管理工具集，又是一 个开发系统。作为一个运行系统，它为上层应用系统提供可靠、实时、高效的数 据通信服务；作为一个管理工具集，它提供了对网络进行配置实时管理、实时监 控的工具，并具有完善的日志机制；作为一个开发系统，它提供了简单、易用、 功能强大的开发接口。 消息巾问件的系统结构如图3 所示。该系统结构支持点到点消息排队模型和 推拉消息传递模型 6 。 ( 1 ) 点到点消息排队模型 图3 ：消息中间件的体系架构 浙江大学硕上论文 皋于w e b 服务的企业应用集成架构及引擎研究 消息生产者将一个消息发送到由某个名宁标识的特定的消费者。这个名字对 应于消息服务的一个队列，在消息被传送给消费者之前被存储在这个队列里。队 列可以是持久的，以保证消息服务出现故障时仍然能够传递消息。消息接收者可 以从消息队y u ( 或持久队列) 中读取消息。该模型可以支持异步消息的集成。 f 2 1 推拉消息传递模型 在“推”消息传递模型中，消息生产者将一个消息发送给消息传递服务，消 息传递服务再将消息“推”给消费者。在“拉”消息传递模型中，消费者请求消 息服务接收一个消息，消息服务从消息生产者“拉”该消息。该模型可以支持同 步消息的集成。 消息中间件体系结构的应用设计需要重点考虑： f 1 1 系统核心设计 系统核心程序由一组守护进程构成，其主要工作是监听、查找消息，提供会 活服务；在消息队列中存取消息；对需要可靠传输的消息进行过程跟踪登记，根 据网络和主机情况保证消息的可靠传递。系统的运行日志在核心运行过程中生 成，记录具体传送的消息数据、系统的运行步骤和出错信息，用户通过操作系统 工具和消息中间件系统的管理工具浏览运行日志的具体内容，这些信息可用于对 系统的运行过程进行审计，帮助系统管理员了解系统运行过程，排除故障，调整 系统运行参数。 f 2 1 消息队列的设计 通过集中管理的重发机制、持久机制和冗余机制，来增强消息传递服务的可 靠性和可用性。可靠队列是需要可靠传递消息的缓存队列。消息中间件在发送和 接收可靠消息时，首先将消息登记在可靠队列中，在发送过程巾遇到故障时，根 据可靠队列中登记的信息重发消息，保证消息的可靠传递，从而实现较高的服务 质量( q o s ) 。 f 3 1 应用程序开发接口的设计 提供一组功能完善的函数，应用程序通过此组函数与消息中问件交换信息。 系统的a p i 主要由基本a p i 和组件( c o m + 、e j b 等) 两部分组成。 f 6 1 系统管理： 具的开发 允许操作员通过界面配置、实时监控和运行管理系统。提供一套图形界面的 浙江大学硕士论文 基于w e b 服务的企业应用集成架构及引擎研究 管理工具，通过管理工具可以静态或动态地修改系统配置参数和运行参数，监控 核心的运行状态，获取系统运行参数，监控系统的运行状态和浏览系统的运行日 志，启动和停止系统的运行。 可见，m o m 的优点是：发送和接收方不必在线等待( 松耦合) 。缺点是：会 发生过载情况，此外，异步消息传递并1 i 总是支持安全的传播方式。目前支持 m o m 标准和事实上的标准有t i b c o 的实时消息传递集合，i b m 的m q s e r i e s ， 微软的消息队列( m s m q ) ，j 2 e e 消息服务( j m s ) 。 2 2 3 基于x m l 的企业应用集成 可扩展标记语言( x m l ) 是用来表示w e b 中结构化文档和数据的通用格式， 是一种简单而又灵活的标准格式，它为基于w e b 的应用提供了一个描述数据和 交换信息的有效手段。x m l 作为一种元语言，具有强大的描述结构化信息的能 力。x m l 中间件是开发基于x m l 应用的重要集成平台，提供标准的接口来处 理基于x m l 的信息，既可以创建、发送、接收和处理x m l 文档，还可以在不 同的应用程序或企业之间自动完成信息交换。 f 1 1x m l 中间件的系统结构 图4 描述了x m l 中间件体系结构，x m l 中间件能够支持多种通信协议， 其中e m a i l 和h t t p 最为常用。应用程序是指任何能发送或接收x m l 文档 的应用程序。x m l e d i 转换器用来实现x m l 和e d i 之间的双向转换，以便集 成已有的基于e d i 的应用。x m l - x m l 映射器的作用是实现不同企业的d t d 之间的映射与转换，便于电子商务的集成。x m l 文档处理器是x m l 中间件 的核心部件，文档处理器可以按照一定的商务逻辑处理一类文档。每个文档处理 器通常有多利t 方法，即在一种特定类型的文档上能够执行的功能。例如，采购订单 文档处理器有提交、确认和取消等方法。每个方法可以调用后台数据对象如数据 库。此外，根据d t d 和相关数据，自动创建x m l 文档。x m l 核心服务是指x m l 中间件使用x m l 核心服务，如：p a r s e r 、d o m 、x s l 、x m l 和x q l ，这 些服务用来解析x m l 文档，提取x m l 格式的数据，操纵数据库等。通用服务 接口封装了应用服务器提供的一些基本功能，如连接池、错误处理、事务处理、 安全服务；x m l 中间件通过通用服务接口来与后台应用程序、x m l 数据源、 1 4 浙江人学硕士论文 基于w e b 服务的仓业应用集成絮构及引擎研究 l e g a c y 系统进行交互。 图4 ：x m l 中间件的系统结构 ( 2 ) 基于关系的x m l 数据查询与存储 在不丢失原始语义的情况下，将关系数据库中的数据转化为x m l 数据，然 后操纵x m l 文档。数据存储呵采用基于关系数据库的存储方式，由d t d 生成 关系模式，把x m l 数据存入数据库。 ( 3 ) x m l e d i 转换器和x m l x m l 映射器的设计 许多大型企业已经对e d i 大量投资。目的他们还在依靠这些系统处理订单、 发票的商业信息。因此，不能完全抛弃现有系统。e d i 主要支持电子商务中b 2 b 的交易，而x m l 提供在i n t e m e t 上传输结构化数据的方法，例如，客户信息、 信用 交易和订单等数据能够转换成x m l 并在应用程序之间共享。x m l 可以 用来在w e b 服务器、浏览器之间、贸易伙伴之间交换数据，x m l 非常适合电子 商务。基于x m l 的e d l ( x m l e d i ) 应用x m l 语法，将逐步作为传统e d i 的 替代品 4 2 1 。所以，需要增加x m l e d i 转换器，使现有的e d i 系统通过网络 发送和接收