（计算机科学与技术专业论文）基于corba构件模型的应用服务器管理平台的研究与实现.pdf

国防科学技术大学研究生院学位论文 摘要 随着计算机网络的发展及企业分布式应用软件规模的不断扩大，应用服务器成为继操 作系统和数据库之后的又一大基础软件，为网络环境中应用程序的运行提供支撑平台。目 前，应用服务器技术广泛应用于关键领域，如电子政务、电子商务等行业之中。随着分布 式应用规模的不断扩大，越来越多的企业分布式应用需要提高系统可管理性和可维护性。 应用服务器作为分布应用的重要支撑软件，为企业分布应用提供了基本计算环境。如何在 应用服务器层次提供系统管理功能，有效解决分布应用的管理问题，满足当前企业分布式 应用在部署管理、性能调优、配置管理、失效管理等方面的迫切要求，是一个具有普遍意 义和实用价值的研究课题。 c o r b a 分布式构件技术( c c m ：c o r b ac o m p o n e n tm o d e l ) 是一种支持服务器端分布 式应用开发和运行管理的中间件技术。本文在国防科技大学自主研制开发的应用服务器 s t a r c c m 基础上，对基于s t a r c c m 应用服务器的管理平台进行研究和实现。本文主要工 作包括： l ，分析了分布式系统管理模式的发展，包括集中式、分散式、网络式、分布式。并对各 个管理模式的管理内容和技术特点进行比较，对分布式系统管理的分类、目标进行深 入探讨。 2 分析了分布构件的基本运行原理、系统特征、开发技术、运行机制。剖析了基于c o r b a 构件模型s t a r c c m 应用服务器系统结构的特点，提出基于c o r b a 构件化应用服务 器管理平台需要解决的问题。基于这些问题提出s t a r c c m 应用服务器 a m a ( a d m i n i s t r a t o r - m a n g e r - a g e n t ) 层次式管理框架。 3 论述s t a r c c m 管理平台的体系结构、系统管理的内容、m c m e m s ( m a n a g e a b l e c o m p o n e n t 、m a n a g e a b l e c o n t a i n e r 、m a n a g e a b l e c o m p o n e n t s e r v e r ) 应用管理模型，设 计实现s t a r c c m 应用服务器应用管理、性能管理、配置管理、部署管理接口。 4 基于s t a r c c m 管理平台提供的管理服务，设计并实现了s t a r c c m 监控管理工具，通 过监控管理工具，系统管理员能正确的实施分布式系统管理的各项管理任务。 5 此外，对加入管理功能的s t a r c c m 应用服务器进行了性能测试。测试表明，管理功 能的引入对系统性能开销很小，有效的提高了系统的可管理性、可维护性。 关键字：管理框架，应用服务器，分布构件，容器，c c m ( c o r b ac o m p o n e n tm o d e i ) 第1 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 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 i n gn e t w o r ka n dt h er e q u i r e m e n t so fe n t e r p r i s e s d i s t r i b u t e da p p l i c a t i o ns o f t w a r e ，a p p l i c a t i o ns e r v e rb e c o m e sal a r g es o f t w a r ef o u n d a t i o n f o l l o w i n go p e r a t i n gs y s t e m a n dd b m s ，b e i n gt h er u n n i n gs u p p o r tp l a t f o r mi nn e t w o r k ， a p p l i c a t i o ns e r v e ri sr e c e i v i n gw i d e s p r e a de n d o r s e m e n tf r o mk e ya r e a se g ，e - g o v e r n m e n t ， e - b u s i n e s se t c m o r ea n dm o r ed i s t r i b u t e de n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n si m p r o v em a n a g e a b i l i t ya n d m a i n t a i n a b i l i t yj u s tt ok e e pu pw i t ht h eg r o w t ho fd i s t r i b u t e da p p l i c a t i o nc a p a b i l i t y b e i n gt h e k e ys u p p o r tt e c h n o l o g y , a p p l i c a t i o ns e r v e rp r o v i d e st h en e c e s s a r yc o m p u t i n ge n v i r o n m e n tf o r d i s t r i b u t e de n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n s oh o wt op r o v i d es y s t e mm a n a g e m e n tf u n c t i o nt or e s o l v e t h ep r o b l e mo fd i s t r i b u t e da p p l i c a t i o nm a n a g e m e n te f f i c i e n t l y , m e e tt h er e q u i r e m e n t so f e n t e r p r i s e d i s t r i b u t e da p p l i c a t i o ni nd e p l o y m e n tm a n a g e m e n t ，p e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o n ， c o n f i g u r em a n a g e m e n ta n df a u l tm a n a g e m e n ti sar e s e a r c hw i t hg e n e r a lp u r p o s ea n dp r a c t i c a l v a l u e c o r b ac o m p o n e n tm o d e l ( c c m ) i sam i d d l e w a r et os u p p o r ts e r v e r - s i d ed i s t r i b u t e d a p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n ta n dr u n n i n gm a n a g e m e n t b a s e do nt h er e s e a r c ho f s t a r c c m a p p l i c a t i o ns e r v e rd e v e l o p e db yn a t i o n a lu n i v e r s i t yo fd e f e n s et e c h n o l o g y , t h es t a r c c m a p p l i c a t i o ns e r v e rm a n a g e m e n tp l a t f o r mi ss t u d i e da n di m p l e m e n t e d t h em a i nw o r ki nt h i sp a p e ri ss u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 t h ee v o l v e m e n to fd i s t r i b u t e ds y s t e mm a n a g e m e n tm o d e li n c l u d i n gt h ec e n t r a l i z e d ， d i s p e r s e d ，n e t w o r ka n dd i s t r i b u t e di sa n a l y z e d t h em a n a g e m e n tc o n t e n ta n dt e c h n o l o g y c h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n tm a n a g e m e n tm o d e l sa r ec o m p a r e d ，a n dt h ec a t a l o ga n do b j e c to f d i s t r i b u t e ds y s t e mm a n a g e m e n ta r ed i s c u s s e dd e e p l g 2 t h eb a s i cr u n n i n gp r i n c i p l e ，s y s t e mc h a r a c t e r i s t i c s ，d e v e l o p m e n tt e c h n o l o g ya n dr u n n i n g m e c h a n i c so fd i s t r i b u t e dc o m p o n e n ta r ea n a l y z e d t h ep r o b l e m sf a c e db ya p p l i c a t i o n s e r v e rb a s e do nc o r b ac o m p o n e n tm o d e la r ep r o p o s e d a c c o r d i n gt ot h e s ep r o b l e m s ，t h e a v i al e v e lm a n a g e m e n tf r a m e w o r ko fs t a r c c ma p p l i c a t i o ns e r v e ri sp r o p o s e d 3 t h ea r c h i t e c t u r e ，s y s t e mm a n a g e m e n tc o n t e n ta n dm c m c m sa p p l i c a t i o nm a n a g e m e n t m o d e lo fs t a r c c ma r ed i s c u s s e d t h ei n t e r f a c eo fa p p l i c a t i o nm a n a g e m e n t ，p e r f o r m a n c e m a n a g e m e n t ，c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n ta n dd e p l o y m e n tm a n a g e m e n ti ns t a r c c m a p p l i c a t i o n s e r v e ri sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e d 4 ，b a s e do nt h em a n a g e m e n ts e r v i c ep r o v i d eb ys t a r c c mm a n a g e m e n tp l a t f o r m ，t h e s t a r c c mm o n i t o r i n gt o o li sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e d d e p e n d i n go nt h i sm o n i t o r i n gt o o l t h es y s t e mm a n a g e rc a na c c o m p l i s hv a r i o u so f m a n a g e m e n tt a s k sc o r r e c t l y 5 ，t h e n ，t h ep e r f o r m a n c et e s ti sc a r r i e do u tf o rs t a r c c ma p p l i c a t i o ns e r v e rw i t hm a n a g e m e n t 第1 i 页 里堕登堂垫查茎兰里茎生堕兰垡笙兰 f u n c t i o n s i m u l m i o nr e s u l t ss h o wt h el e s ss y s t e mc o s ta n dt h em a n a g e a b i l i t ya n d m a i n t a i n a b i l i t yo fs y s t e ma r ei m p r o v e de f f i c i e n t l y k e y w o r d s ：m a n a g e m e n tf r a m e w o r k ，a p p l i c a t i o ns e r v e ld i s t r i b u t e dc o m p o n e n t ， c o n t a i n e r c c m ( c o m 3 ac o m p o n e n tm o d e l ) 第1 i i 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 第i v 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 表目录 表4 一1 分布构件系统管理信息的内容2 7 第v 页 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我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 其他人已经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得国防科学技术大学或其它 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。 学位论文题目：基士! ! 坠拽住搓型鲤廛周月艮盘墨笪垄鱼曲狃窥兰塞丑 学位论文作者签名日期：文铲年f 月，厂曰 学位论文版权使用授权书 本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权 国防科学技术大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅；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。 ( 保密学位论文在解密后适用本授权书。) 学位论文题目：基至! ! 坠拽住搓型鲍廛用月屋盎墨篮翌壬垒啦盟容量塞狸 日期：如乒年r 月 日期：钿弘年，月听 国防科学技术大学研究生院学位论文 第一章绪论 1 。1 课题背景及意义 信息时代，网络与分布计算技术不可或缺。软件运行平台正在从单机环境发展为网 络环境，应用服务器是网络环境中应用系统的高层运行平台，如何确保在应用服务器上创 建和运行的企业关键应用的执行效率、提前发现和解决承载这些应用基础架构上存在的问 题变得尤为重要，为此，需要在分布应用系统和应用服务器基础架构的层面上进行监控、 管理。 1 1 1 技术背景 随着个人计算机和工作站的普及以及网络通信技术的发展，计算资源和信息资源被分 布在网络的各个节点上，这使得计算模式由原来的主机系统向客户服务器模式发展，分布 计算成为计算机技术发展的趋势。为了实现分布计算，使用户能够透明地、有效地使用分 布在网络上的丰富的信息资源和计算资源，除了网络和交互环境这两大使能技术外，分布 计算框架和开发平台，即分布计算中间件是实现分布计算的关键技术。 在分布计算环境中，分布计算中间件基于网络平台，介于系统软件和应用软件之间： 它一方面利用底层的网络资源，实现各个分布实体之间的通信；另一方面，它为应用开发 者和系统管理员提供了开发、组织和管理分布式应用的框架。目前，有许多较为成熟的分 布计算中间件标准和产品。例如开放软件基金会o s f ( o p e ns o f t w a r ef o u n d a t i o n ) 的分 布式计算环境d c e ( d i s t r i b u t e dc o m p u t i n ge n v i r o n m e n t ) 。3 ，国际标准化组织i s o ( i n t e r n a t i o n a lo r g a n i z a t i o nf o rs t a n d a r d i z a t i o n ) 的开放分布处理o d p ( o p e nd i s t r i b u t e d p r o c e s s i n g ) 。”，对象管理组o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 的通用对象请求代理框架 c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) “1 和m i c r o s o f t 的分布式组件对象模型 d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) “等。 l 1 2 基于c o r b a 构件化应用服务器管理平台的重要性 我们在第1 1 1 节中介绍了当前较为成熟的集中分布式计算中间件标准和产品，这些 中间件大多能够提供良好的开发平台和通信支持，例如o m g 的c o r b a ，它采用分布对 象的观点，支持异构环境下应用的开发和互操作；但是大多数的分布计算中间件往往忽视 了系统管理功能，即不能对分布式应用进行有效地配置管理、性能管理、失效管理、账户 管理和安全管理，不能为系统管理员提供一个动态监测和控制系统的接口。然而一个应用 系统质量的好坏，不仅在于系统的开发，更重要的在于开发后对系统的管理和维护1 。据 第1 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 文献”1 统计，软件用户8 0 - - 9 0 的开销与软件的管理和维护相关。因此，加强分布计算 中间件的管理功能已成为实现分布计算的关键。 同时，随着应用的不断深入，对分布式计算系统可管理性和可维护性的要求越来越高， 对于用户和开发商来说，选择应用服务器意味着可以方便地进行分布式计算，应用服务器 提供了事务处理管理、容错、系统管理、线性可伸缩性、群集和应用集成功能。支持高级 设各模式( 例如，消息、事件管理、上下文管理、业务过程处理) 。 本文作者所在的国防科技大学c c m 研究组在s t a r b u s 。”1 分布对象计算平台基础上， 遵循c c m 3 0 ( c o r b a c o m p o n e n tm o d e l 3 o ) 规范“，自主开发了开放源代码的应用服务 器平台s t a r c c m “1 。在分析了c o r b a 分布构件平台特点的基础上，对s t a r c c m 应用服务 器管理框架和管理平台体系结构进行设计，并实现s t a r c c m 管理平台，使得分布构件应用 开发人员所开发的分布式构件可以透明地继承应用管理功能，并能够在可管理的c o r b a 构件服务器框架中运行，从而使得所开发的基于c o r b a 构件的系统成为可管理的分布式 应用。 1 1 3 国内外研究现状 目前，在分布式系统管理的研究方面，处于领先地位的组织有o s f 、o p e n g r o u p 、o m g 和i s o c c i t t 等。它们分别针对不同的领域，公布了一些关于系统管理的标准，如o s f 的分布管理环境d m e ( d i s t r i b u t e dm a n a g e re n v i r o n m e n t ) 、o p e n g r o u p 的系统管理参考模型 x r m ( x o p e n r e f e r e n c e m o d e l ) 、o m g 的通用功能框架c f a ( c o m m o n f a c i l i t y a r c h i t e c t u r e ) ， 和i s o c c i t t 的简单网络管理协议通用管理信息协议s n m p ( s i m p l e n e t w o r km a n a g e r p r o t o c 0 1 ) c m i p ( c o m m o n m a n a g e r i n f o r m a t i o n p r o t o c 0 1 ) 。它们中的一些标准已成为工业界流 行的事实上的标准，如管理网络资源的s n m p 协议。 在分布式系统管理的应用领域，比较著名的产品有i b mt i v o l i 的t m e ( t i v o l im a n a g e r e n v i r o n m e n t ) 、c a ( c o m p u t e r a s s o c i a t e s ) 的u n i c e n t e r t n g 、h p 的o p e n t v i e w 和m i c r o s o f t 的s e r v e rm a n a g e r 等。 世界上许多领先的计算机组织和厂商也都意识到管理功能的重要性，纷纷在自己的标 准和产品中尝试增加系统管理功能：x o p e n 组织的通用系统管理功能x c m f ( x o p e n c o m m o nm a n a g e m e n tf a c i l i t y ) 9 ，o s f 的分布式管理环境d m e ( d i s t r i b u t e dm a n a g e m e n t e n v i r o n m e n t ) ，i b m 的c o m p o n e n tb r o k e r 3 和b e a 的m 3 。 1 2 本文贡献 本文基于s t a r c c m 应用服务器，针对现有系统的体系结构，研究并实现了s t a r c c m 应用服务器管理平台，提高了系统的可管理性、可维护性，使得分布构件应用开发人员所 第2 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 开发的分布式构件可以透明地继承应用管理功能，并能够在可管理的c o r b a 构件服务器 框架中运行，从而使得所开发的基于c o r b a 构件的系统成为可管理的分布式应用。本文 在以下几个方面开展了研究工作： 1 + 分析了分布式系统管理模式的发展，包括集中式、分散式、网络式、分布式。并 对各个管理模式的管理内容和技术特点进行比较、对分布式系统管理的分类、目 标进行深入探讨。 2 分析了分布构件的基本运行原理、系统特征、开发技术、运行机制。剖析了基于 c o r b a 构件模型s t a r c c m 应用服务器系统结构的特点，提出基于c o r b a 构件化 应用服务器管理平台需要解决的问题。基于这些问题提出s t a r c c m 应用服务器 a m a 层次式管理框架。 3 论述s t a r c c m 管理平台的体系结构、系统管理的内容、m c m c m s 应用管理模型， 设计实现s t a r c c m 应用服务器应用管理、性能管理、配置管理、部署管理接口。 4 基于s t a r c c m 管理平台提供的管理服务，设计并实现了s t a r c c m 监控管理工具， 通过监控管理工具，系统管理员能正确的实施分布式系统管理的各项管理任务。 5 此外，对加入管理功能的s t a r c c m 应用服务器进行了性能测试。测试表明，管理功 能的引入对系统性能开销很小，有效的提高了系统的可管理性、可维护性。 1 3 论文结构 本文共分为六章。 第一章：绪论，主要介绍课题背景及意义，描述了技术背景、基于c o r b a 构件化应 用服务器管理平台的重要性、国内外研究现状、本文贡献和论文的组织结构。 第二章：介绍了c c m ( c o r b ac o m p o n e n tm o d e l ，c o r a r 构建模型) 的应用服务器管 理，本章从分布式系统管理的基本概念、管理模式的发展、系统管理的内容、系统管理的 目标入手，分析了分布构件的运行原理，包括分布构件的系统特征、分布构件的开发技术、 分布构件的运行机制，结合c c m 技术的特点，提出了基于c o r b a 构件模型应用服务器 管理平台需要解决的问题。 第三章：s t a r c c m 应用服务器管理平台的框架设计，解决第二章所述的基于c o r b a 构件模型应用服务器管理平台需要解决的问题中的一个子问题：s t a r c c m 应用服务器管理 平台的框架设计。该章基于s t a r c c m 体系结构，结合应用服务器结构特点，提出s t a r c c m 应用服务器管理平台的a m a 管理框架以及管理内容，并对管理的内容进行分类。 第四章：s t a r c c m 应用服务器管理平台的实现，基于对s t a r c c m 应用服务器管理平台 的框架的深入研究，我们设计实现s t a r c c m 应用服务器管理平台，该章论述了s i a r c c m 管理平台的实现技术、管理平台的系统结构、管理平台功能模块划分，提出m c m c m s m f m a 第3 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 应用管理模型，阐述了s t a r c c m 应用服务器的性能管理和配置、部署管理，并对s t a r c c m 应用服务器系统管理模块进行了分析。 第五章：s t a r c c m 应用服务器管理平台监控管理工具，为了对s t a r c c m 应用服务器进 行有效管理，实时监控，及时发现问题解决问题，提高服务效率，解决第二章所述基于 c o r b a 构件模型应用服务器管理平台需要解决的问题中的一个子问题，设计实现了 s t a f c c m 监控管理工具，在简单介绍s t a r c c m 应用服务器管理平台管理单元功能后，对 s t a r c c m 应用服务器不实施监控管理和对s t a r c c m 应用服务器实施监控管理后的情况分 别进行性能测试以对比实施监控工具后对整个系统的性能影响程度。 第六章：结束语，对本文进行了总结概括。 第4 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 第二章c c m 应用服务器的管理 2 1 分布式系统管理 2 1 1 基本概念 一般说来，一个完备的计算机系统有三类使用者：最终用户、应用开发者和系统管理 员。系统管理通常被定义为：通过系统管理员在一定的管理平台上运行管理任务，对系统 资源进行管理，以此保证系统的正常运行【1 3 1 。因此，系统管理主要包括系统管理员、管理 任务和被管理的资源三个要素1 4 1 。其中，随着人工智能和a g e n t 技术的发展，系统管理员 将不仅仅是人，也可以由a g e n t 替代；而且在操作系统的支持之下，许多管理任务被编写 成运行在管理平台上的管理应用，可以自动实现一部分的管理功能。 按照计算机的组成和系统结构，计算机的发展已经历了四代，系统管理模式的发展也 经历了四代：集中式、分散式、网络式和分布式。从总体上讲，可以分为单一系统管理和 多系统管理两类，如图2 1 所示【1 3 】： 分布式管理环境由分布计算环境中各个节点上的系统软件、管理平台和全局管理平台 组成，它们构成分布计算中间件的一部分，为系统管理员提供了管理功能。从总体上讲分 布式系统管理介于分散和集中之间，是一种有序的分散，灵活的集中。它与网络管理模式 的区别在于它提供了服务的透明性( t r a n s p a r e n c y ) 和任务执行的并发性( p a r a l l e l i s m ) ，使 系统的潜能得到了最大的发挥，从而造成了网络和分布式系统的根本不同。 2 1 2 系统管理模式的发展 按照计算机的组成和系统结构，计算机的发展已经历了四代，系统管理模式的发展也 经历了四代。从总体上来讲，系统管理的模式可分为单一系统管理和多系统管理两类。如 图2 1 。 单一系统管理多系统管理 图2 - 1 计算机系统管理模式的划分 ( 1 ) 集中式：这是早期的一种管理模式。它的硬件是一台联着多个终端的大型机、或 中型机、小型机。用户可以通过分时或批处理方式，使用计算资源。这些资源由 第5 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 专门的管理信息系统m 1 s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 部门控制，采用集中 的方式管理资源。 ( 2 ) 分散式：p c 和个人工作站的发展给系统管理模式带来了变革，这类计算机系统的 使用者集最终用户、应用开发者和系统管理于一身。 ( 3 ) 网络式；八十年代是网络充分发展年代的年代，远程资源共享加上通信技本导致 了网络的产生。网络的系统资源是分散在各个节点上的，因此它的管理也是分散 的。但迫于通信和资源共享的压力，它也提供了一些集中管理的机制，如a n d r e w 系统的网络文件系统a f s ( a n d r e w f i l es y s t e m ) 和o n c 的网络命名服务( n i s ) 等。 ( 4 ) 分布式：“九十年代是分布式计算的十年。”( r a m a nk h a n n a ，1 9 9 4 ) 分布式系 统被认为是网络一体化和并行处理分布化的产物，其中网络一体化更经常被人们 提到。在分布式系统中很难给出一个管理模式的规范，因为分布式系统通常是在 网络的基础上建立起来的，各个网络系统的不同造成了管理方式的不同。但总体 上讲分布式系统的方式是介于分散和集中之间的，是一种有序的分散，灵活的集 中，通常称为分布式系统管理模式。它与网络式管理模式的区别在于，它提供了 服务的透明和任务执行的并发性。它使系统的潜能得到了最大的发挥，因此网络 和分布式系统有着根本的不同。 从以上对计算机系统管理模式发展的分析中，可以清楚地得到分布式计算机系统组 成： ( 1 ) 硬件：由不同机种、机型的多个计算机通过通讯网络联结而成的系统。 ( 2 ) 软件：在各个主机上运行着本地的操作系统，由一个集成机制将它们统一成一个 内聚( c o h e r e n c y ) 的、透明( t r a n s p a r e n c y ) 的操作环境。 因此，在分布式系统中，管理的资源将不仅是硬件、软件、任务和用户，还有网络资 源的管理。 综上所描述，分布式系统管理被定义为：“系统管理员通过在各个节点的网络操作系 统之上，在全局的系统集成环境中，运行管理应用，对系统资源( 用户、任务、硬件、软 件、网络) 进行分布式控制，从而保证系统正常运行，并能充分发挥分布式系统优势( 透 明性、并发性) 的一系列活动。” 2 1 3 系统管理的内容 系统管理的工作十分繁杂，通常用系统资源、管理任务和开发周期这三维空间对它进 行分类( 如图2 2 ) ： 第6 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 开发周期 图2 2 分布式系统管理的分类 其中，分布式系统的管理资源包括软件、硬件、用户、任务和网络五类。例如文件就 是典型的软件资源；硬件资源包括打印机、显示器等；用户是一种逻辑上的系统资源，它 的管理包括用户的注册、账户管理等；任务也是一种逻辑上的资源，它可以是对服务器的 一次访问过程；同以往的计算机系统不同，网络是分布式系统中重要的管理资源，例如路 由器、网卡等；它也可以是一些网络应用软件，如f t p 、t e l n e t 等。 对每一类系统资源，都有五类管理任务： ( 1 ) 配置管理( c m ，c o n f i g u r em a n a g e m e n t ) ：配置管理是一切系统管理的基础，通 过它系统资源被放置在适合的位置，调整成合适的状态。在此基础上，才能运行 其他管理任务。 ( 2 ) 失效管理( f m ，f a u l t m a n a g e m e n t ) ：处理各种错误，并提供防范措施防止问题 的再次出现； ( 3 ) 安全管理( s m ，s e c u r i t ym a n a g e m e n t ) ：提供安全机制，对系统资源进于亍安全的 访问和使用； ( 4 ) 性能管理( p m ，p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ) ：对系统资源进行协调、优化。以获 得最大的性能和利用率； ( 5 ) 账户管理( a m ，a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ) ：收集资源使用数据，根据资源消耗 情况计费。 每一类系统资源都有以上五种管理任务，以软件资源为倒：首先进行配置管理，确定 软件安装在那台机器上，安装哪个版本；然后再对它进行失效管理。比如在其他机器上多 作几个备份，或者在出错是重装等：当用户使用这一软件时，可以进行安全和账号管理。 保证软件只能被合法的用户使用，并对各个用户使用软件的情况进行记录；最后，为提高 软件盼注能和利用率，还可以对它进行性能管理，例如对它的调用进行优化，进行负载平 衡等。 第7 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 2 1 4 系统管理的目标 一般说来，一个分布式管理系统应满足以下要求【1 ) 】： ( 1 ) 开放( o p e n ) ：一方面支持不同管理系统之间的互操作，另一方面能够管理异构 环境中的系统资源。 ( 2 )自动( a u t o n o m o u s ) ：除了具有收集、显示管理信息和实时检测管理资源等基本 功能外，管理系统应具有一定的自动管理功能，能主动帮助系统管理员执行一些 管理任务。 ( 3 )自适应( a d a p t i v e ) ：根据被管理资源的不同类型和状态( 如错误类型和负载状 况等) 采取相应的管理策略，包括可扩展性( s c a l a b i l i t y ) ，即支持被管理资源的 数目动态地改变； ( 4 ) 为系统管理员和用户提供不同的界面：通过g u i 界面为系统管理员提供统一的管 理视图，但对用户应当是透明的( t r a n s p a r e n c y ) 。 分布构件是用于开发和配置分布式应用的服务器端的可重用和自包含的成分，基于 本节的论述中描述的分布式系统管理，在第2 2 节中我们将讨论分布构件的基本运行原理。 2 2 分布构件的基本运行原理 2 2 。1 分布构件的系统特征 分布构件的系统特征，归纳起来主要有以下三个方面：支持二进制代码重用，提供网 络服务，支持服务器端的复杂应用需求。 ( 1 ) 分布构件的二进制代码重用 构件是一组具有特定功能的软件代码，主要用于软件重用。构件重用具有许多不同的 特征，如在重用性质上，可分为源代码级重用与二进制代码重用；在重用过程上，可分为 设计时重用与运行时重用；而在重用方式上，又可分为黑盒重用与白盒重用等。本文所讨 论的分布构件重用机制，为二进制代码级的重用，即基于编译好的构件代码进行分布式应 用的组装；而在重用过程上，既包含设计时重用( 如构件组装) ，也包含运行时重用( 如 构件配置) ；在重用方式上则为黑盒重用，即一般不对构件做进一步的修改，但可以定 制相关的构件属性。 ( 2 ) 分布构件的网络服务功能 分布构件之所以区别于本地构件，是因为它能够提供面向网络的服务功能。分布构件 在提供网络服务上，与分布对象技术是相同的。饲如，在基于c o r b a 的分布对象技术中， 分布对象必须提供服务接口的描述文件，用于生成客户端的分布对象代理( s t u b ) 及服务 第8 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 器端的分布对象骨架( s k e l e t o n ) ，从而使得客户能够通过s t u b 与服务器端的s k e l e t o n 基于 o r b 进行远程的消息传输，并最终在服务器端对象适配器的支持下，实现真正的分布对象 方法调用。基于c o r b a 的分布构件技术，也必须提供由i d l 定义的构件网络服务的接口， 用以生成客户端和服务器端的构件对象的s t u b 和s k e l e t o n ，以支持分布构件网络服务功能 的实现。 ( 3 ) 分布构件对服务器端复杂应用需求的支持 面向企业分布系统中服务器端应用的分布构件技术，必然要考虑服务器端应用的业务 需求特征，这使得分布构件技术远比传统的构件和分布对象技术复杂。分布构件技术将服 务器端应用的总体需求划分为业务逻辑部分和系统需求部分，其中，业务逻辑部分为用户 需实现的业务应用需求，而系统需求则包括了诸如分布事务处理、事件机制、系统安全等 对服务器端应用的普遍需求。通过对系统需求内容进行了统一的考虑，并提供对开发人员 透明的技术支持，分布构件技术可以极大的减轻企业应用开发人员的难度，并使其可以直 接关注于企业应用的问题求解，而将复杂的系统需求，转嫁给分布构件技术来完成。这使 得分布构件技术自身在应用开发规范、构件行为特征、以及在使用标准的对象事务服务、 对象安全服务、事件通道服务等内容进行对用户透明的操作和处理上，带来巨大的挑战。 2 2 2 分布构件的开发技术 分布构件的开发技术，既结合了传统的构件和分布式应用开发技术，又引入了一些新 的内容。 ( 1 ) 分布构件的接口定义 作为可二进制重用的软件构件，能否提供详细的应用编程接口a p i ，及相关的服务功 能描述，是用户能否正确使用构件的关键。对于本地的构件技术，如c o m 、j a v ab e a n ， 往往可以通过静态的构件类头文件，或在构件内部实现自省( i n t r o s p e c t i o n ) 1 5 】机制( 可动 态获取构件自身的接口描述信息) 等形式，给用户足够的构件调用信息，辅助用户对构件 的使用。而对于分布构件来说，一方面，作为服务器端可二进制重用的“本地构件”，必 须提供标准的本地构件调用接口，以支持构件环境对构件的装载和管理；另一方面，由于 分布构件提供的服务功能接口是面向网络的，仅使用传统构件的接口描述形式，不能够提 供用户足够的构件调用信息。这是因为，由于网络异构平台的多样性，与语言相关的头文 件形式将限制构件的客户使用类型；另外，在网络应用中客户不可能向调用本地构件一样 直接访问分布构件的二进制代码，因此构件代码自身提供本地代码调用中的本地自省机制 形式在分布构件技术中也显得无能为力。为此，分布构件目前主要采用中性的网络服务接 口描述语言，对分布构件的网络服务接口进行定义，这同分布对象所使用的技术是相同的。 它有以下几点好处，即一方面，使得构件的客户端使用类型与构件在何系统上实现无关； 第9 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 另一方面，通过接口语言编译工具，可以生成构件的客户端代理对象，它可看成是普通的 分布对象，从而使客户可以将远程的分布构件看成是普通的分布对象来使用。 ( 2 ) 分布构件的代码开发技术 普通的构件开发技术，往往基于可视的构件开发环境。对用户来说，构件结构、规范 要求和标准接口等内容可以通过构件开发环境来提供和维护，用户只需加入具体的逻辑实 现。分布构件的代码开发技术也在朝这一目标发展f 蜘1 7 】。然而，如前面所论述的，在构造 企业分布式应用中，开发人员必须将业务逻辑集成在服务器端的分布式应用中，一般要使 用刘事务、持久、事件和名字等基础服务，并且必须处理诸如并发用户请求、安全、系统 可伸缩等复杂问题。针对这些普遍需求，分布式构件技术利用少量的基本模型具有广泛有 效适用性的特点，在符合规范的代码自动生成工具的支持下，为服务器端应用生成构件的 代码实现框架。该框架包含了除构件业务逻辑代码实现以外的几乎是所有与服务器端应用 相关的实现代码，如对服务器端的事务处理支持、并发支持、异构平台互操作的支持等内 容。对用户来说，只需简单的将其业务逻辑“拖入”这些构件应用框架中，即可实现完整 的分布式构件。 ( 3 ) 分布构件的代码编译技术 分布构件作为一种二进制可重用代码，在运行时必须依靠本地操作系统的动态代码装 载机制将二进制代码装载至内存中，才能为外界提供服务。这要求分布构件的可执行代码 具有特殊的存在形式，它不同于一般的可执行程序的存在形式。目前通用的操作系统平台， 普遍支持这种动态代码的装载技术，它们有以下一些主流形式：在w i n d o w s 或w i n n t 平 台上采用动态连接库( d 1 1 ) 形式，在u n i x 等开放平台上采用共享库( s o ) 形式，在j a v a 虚拟机中采用j a v a 类( ，c l a s s j a r ) 形式。 ( 4 ) 分布构件的打包与发布机制 分布构件技术使企业分布式应用的开发分为三个阶段进行，即构件的开发，构件的配 置组合，以及构件的安装部署。由于各阶段的开发可独立进行，开发人员也可不同，因此 分布构件自身必须提供完整的信息描述，阻供构件开发人员、配置人员以及构件开发、运 行平台在设计时刻和运行时刻所使用。为此，分布构件往往以构件包( p a c k a g e ) 的形式进 行发布。构件包包括构件的一种或多种代码( 不同的编程语言，不同的操作系统) 实现， 以及一组用于描述构件实现特征及相关内容的数据文件。这些文件的集合可以形成一个单 一的构件存档文件，即构件包。构件包既可以被直接部署在构件系统平台上运行，也可以 利用可视开发工具与其它构件进行组装，形成新的构件包。 2 , 2 3 分布构件的运行机制 分布构件的运行机制与传统的分布式应用不同。首先，它利用组合那些相对独立的分 第1 0 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 布构件包构造出运行时刻的分布式应用