（计算机应用技术专业论文）基于web+services的b2b应用集成架构研究.pdf

中文摘要 中文摘要 一j 互联网技术的迅速发展使企业的商务运作转向到电子商务化的 进程单来。在当今社会，任何一个企业要得以生存、要有更强的竞争 力，就必须与更多的商业伙伴合作，更及时地了解商业信息，更快速 地进行事务处理。效率、机遇成为企业成功的重要因素。可是由于企 业各自使用的系统和平台的差异，致使网上事务处理不能顺畅进行， 传统的或已有的互联网商业处理模式并不能满足企业对效率和及时 抓住机遇的要求。 为了满足企业之间快速无缝集成的要求，本文提出了基于w e b 服 务的b 2 b 应用集成思想，给出了系统集成的框架结构，讨论了实现该 系统结构需要解决的一些问题。基于w e b 服务的b 2 b 应用集成商业处 理模式可以真正实现独立于系统、平台和程序语言的要求，不同的企 业可以透明的进行通信，w e b 服务是使应用程序能够通过i n t e r n e t 进 行通信的一种通用手段。可以说，w e b 服务是互联网应用需求和b 2 b 电子商务发展的双重产物，通过使用w e b 服务，企业能够以前所未有 的方式通过抽象和混合将自身的电子商务组件化 本文的研究对提高企业电子商务的市场竞争力具有重要的意义。 如果能紧跟国外先进的理论基础和设计经验，结合国内的具体实情， 实现基于w e b 服务的、可扩展的b 2 b 应用集成系统，对于促进我国 电子商务的发展也具有很强的实用价值。 本文共有六章，文章开篇首先介绍了课题研究的背景、研究问题 的提出，主要研究内容和意义。第二章介绍了软件重用和分布式技术， 比较了传统的组件技术和w e b 服务的差异。第三章在前几章的基础 上提出了基于w e b 服务的b 2 b 应用集成架构，对该架构中每一层的 功能和实现做了详细讨论。第四章论述了系统的安全解决方案。第五 章设计了一个面向服装领域的b 2 b 信息交易平台实例系统。第六章 给出了实例系统的具体实现过程，证明了该架构模型的可行性。最后 总结了全文研究成果，并且展望了今后的研究方向。 关键词：w e b 服务，b 2 b 应用集成，期蛀，嗽电子商务 英文摘要 a b s t r a c t w i t ht h ef a s t d e v e l o p m e n t o fn e t w o r k t e c h n o l o g y , e n t e r p r i s e c o m m e r c ep a t t e r nh a ss t e p p e di n t ot h es t a g eo fe c o m m e r c e i nc u r r e n t s o c i e t y , e n t e r p r i s e sm u s tc o o p e r a t ew i 付lm o r ep a r t n e r s k n o wb u s i n e s s i n f o r m a t i o nm o r et i m e l ya n dh a n d l et r a n s a c t i o nm o r eq u i c k l ys oa st o s u r v i v ea n df a c ef i e r c ec o m p e t i t i o n e f f i c i e n c ya n d o p p o r t u n i t i e sa r et h e k e y sf o rac o r p o r a t i o n ss u c c e s s h o w e v e r , b e c a u s eo ft h ed i f f e r e n c eo f s y s t e ma n dp l a t f o r mb e t w e e nc o r p o r a t i o n s ，t r a n s a c t i o n sc a l l tb eh a n d l e d o n - l i n es m o o t h l y , s ot h et r a d i t i o n a ln e t w o r k e de c o n o m yc a n tm e e tt h e r e q u i r e m e n t s i t i s v e r y d i f f i c u l tt or e a l i z e s u p p l y - c h a i n e f f e c t i v e c o l l a b o r a t i o nd u et ot h eh e t e r o g e n e o u se n v i r o n m e n t i no r d e rt os o l v et h e p r o b l e mo fh e t e r o g e n e o u si n t e r - e n t e r p r i s e c o l l a b o r a t i o n ，t h e t h e s i s p u t s f o r w a r dt h ei d e ao fb z b ( b u s i n e s st o b u s i n e s s ) a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o nb a s e do nw e bs e r v i c e s ，g i v e sas y s t e m i n t e g r a t i o na r c h i t e c t u r e ，d i s c u s s e s s o m er e l a t e di s s u e s i ti san e w c o m m e r c em o d ew h i c hc a nr e a l i z et h er e q u i r e m e n t so f b e i n gi n d e p e n d e n t o f s y s t e m ，p l a t f o r ma n dl a n g u a g e s d i f f e r e n te n t e r p r i s e sc a r lt r a n s p a r e n t l y c o m m u n i c a t e r e g a r d l e s s o ft h ed i f f e r e n c eo f o p e r a t i n gs y s t e m o r p r o g r a m m i n gl a n g u a g e s w e bs e r v i c e sa r et h ed u a l - p r o d u c to f n e t w o r k a p p l i c a t i o n a n db 2 be c o m m e r c ed e v e l o p m e n t u s i n gw e bs e r v i c e s ， e n t e r p r i s e s c a nc r e a t ee c o m m e r c eo b j e c tc o m p o n e n tt h r o u g ha b s t r a c t a n d c o m p o u n d m e t h o d s t h er e s e a r c ho f t h i s p a p e rp l a y s a v e r ys i g n i f i c a n tr o l ef o ri n c r e a s i n g e n t e r p r i s e s c o m p e t i t i o n i ne - c o m m e r c em a r k e t w h a t sm o r e ，i fw e f o l l o wt h ea d v a n c e d t h e o r ya n da b s o r br i c he x p e r i e n c ea b r o a d ，c o m b i n e d w i t ho u ro w nn a t i o n a ls i t u a t i o n ，b u i l dab 2 ba p p l i c a t i o n i n t e g r a t i o n s y s t e mb a s e do nw e bs e r v i c e s w h i c hi s s c a l a b l e ，r e u s a b l e ，a d a p t a b l e ， r e l i a b l e ，i t w i l l g r e a t l yp r o m o t e t h e d e v e l o p m e n t o fo u rd o m e s t i c e c o m m e r c ei n d u s t r y s o ，t h et h o u g h to ft h i sp a p e ri s v e r yi m p o r t a n t b o t hi nt h e o r e t i c a lr e s e a r c ha n d p r a c t i c a la p p l i c a t i o n i i 英文摘要 t h i sp a p e rc o n s i s t so fs i xc h a p t e r s i ts t a r t sw i t ht a l k i n ga b o u tt h e b a c k g r o u n d ，o r i g i n ，m a i nc o n t e n ta n ds i g n i f i c a n c e o ft h ei s s u e t h e n i n t r o d u c e ss o f t w a r er e u s ea n dd i s t r i b u t e dt e c h n o l o g ya n dc o m p a r e st h e t r a d i t i o n a l c o m p o n e n tt e c h n o l o g y a n dw e bs e r v i c e s o nt h eb a s i so f a b o v ew o r k ，t h ep a p e rb r i n g sf o r w a r dt h ea r c h i t e c t u r eo fb 2 b a p p l i c a t i o n i n t e g r a t i o n b a s e do nw e bs e r v i c e sa n d e x p l a i n st h e c o r ef u n c t i o na n d r e a l i z a t i o no fe v e r yl a y e ri nt h i sf r a m e w o r k t h e nt h i st h e s i sd e d i c a t e s o n e c h a p t e r o nh o wt o d e s i g n a n d i m p l e m e n t s e c u r ea n d h i l g h p e r f o r m a n c e w e bs e r v i c e sb a s e d a p p l i c a t i o n i n t h ef i l t ha n ds i x t h c h a p t e r sg i v e a l l e x a m p l eo fb 2 bi n f o r m a t i o nt r a n s a c t i o np l a t f o r mi n f a s h i o nf i e l d i nt h ee n d ，t h ep a p e rm a k e sac o n c l u s i o na n d p e r s p e c t i v e a u t h o r ：y a n gx i a o l i ( 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 y ：p r o s u nl ip r o f c h e nj i a x u n k e y w o r d s ：w e bs e r v i c e s ，b 2 ba p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，c o m p o n e n t t e c h n o l o g y ，d y n a m i c e - c o m m e r c e i i i 第一章绪论 第一章绪论 1 1 论文研究背景 现在我们正处在一个变革的潮流之中。这是一个根本性变革的时 代，技术的长期累积发展及其在商业上的持续应用已产生了突变，在 推动经济和社会发展方面显示出巨大的力量。这一突变和根本性的变 革就是互联网和电子商务的兴起，它将彻底改变世界经济的面貌。电 子商务的发展正在改变着传统的国际贸易方式，缩减交易程序，提高 办事效率，这意味着电子商务将给全球国际贸易的发展带来一次划时 代的革新。 电子商务是指买卖双方之间利用计算机网络，按照一定的标准所 进行的各类商贸活动，其最初形式包括电话、电报、电子邮件和新兴 的以e d i ( 电子数据交换) 为基础的电子贸易。电子贸易( e - c o m m e r c e ) 是采用电子数据交换或相关技术，进行无纸化商业信息交互的过程。 如e d i 、e - m a i l 、f a x 、e f t 、w e b 等等都是电子贸易的具体形式，可 把电子贸易视为狭义的电子商务概念。现今，电子贸易已发展为通过 网络来实现商品贸易的结算，使网络真正成为商务的重要工具，从而 形成了完整的电子商务概念。1 9 9 7 年1 0 月在i s d 和t t u 的倡导和支 持下，欧洲经济委员会明确了电子商务比较严密的完整定义：电子商 务是各参与方之间以电子方式而不是以物理交换或直接物理接触方 式完成的任何形式的业务交易。因此，也有人称电子商务= w e b + i t “3 。 1 1 1 电子商务的演变 电子商务是一种新型的商业模式，从诞生到目前为止经过了几个 阶段的发展：从浏览静态网页，使用交互式的网上表格，进行企业对 客户( b 2 c ) 的商业，到开发企业对企业( b 2 b ) 的商务活动。 如图1 - 1 所示，目前有一半以上的企业还是停留在静态式的w e b 和简单的电子商务应用阶段。下面将简单扼要地介绍几个重要的电子 商务发展阶段，有利于更好的把握电子商务的发展趋势。 第一章绪论 图1 - 1 电子商务发展趋势 1 静态式的电子商务 在电子商务的开始阶段，静态式的w e b 是商业在因特网上进行商 务的主要途径，如图卜2 所示。这种电子齑务体现在客户可以随时在 商业的网站上浏览、寻找翻搜集静态的懿务信息。 - h i v i lp a g e s 乙 - g r a p h i c s - e t c w e b s e r w r f h t m 皿d a r e sa n d “ f i r e w a l l 图1 - 2 静态式的电予商务 静态式的电子商务阶段使用的技术以图片和h y p e r t e x tm a r k u p l a n g u a g e ( h t m l ) 为主。后来发展到用多媒体的技术，例如m a c r o m e d i a f l a s h 等。 2 交互式的电子商务 这一阶段的电予商务为用户提供了与网站交互的功能，如图l 一3 所示。开始的时候，c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ( c g i ) 是交互式w e b 的主要技术。虽然c g i 是一个篱单鲍技术，但是它不是跨平台的、可 靠靛和离性能的技术。从编程豹角度来番，用c c + + 编程语言或者 第一章绪论 p e r l 脚本语言通过c g i 去开发和展示用户界面( g u i ) 比较复杂。c g i 程序有内存泄漏等常见的编程错误，它可以使整个w e b 服务器停止运 行。后来又相继出现了a c t i v es e r v e rp a g e s ( a s p ) 、h y p e r t e x t p r e p r o c e s s o r ( p h p ) 以及j a v as e r v l e t s 技术。 i n t e m e ti n t r a n e t f i r e w a uf i r e w a l l a s p j s p 支忑 j 一 - h t v l lp a g e s b e a n s 现存的应用系统体系结构 软件重用技术 1 2 1 现存的应用系统体系结构 随着计算机硬件和网络技术的发展，软件的发展也经历了从单一 的结构到分布式结构。现在主要存在的架构有以下几种： 1 c 1 i e n t s e r v e r 方式的应用架构 c l i e n t s e r v e r 计算技术在信息产业中占有重要的地位。网络计 算经历了从基于宿主机的计算模型到c s 计算模型的演变。在c s 架 构中，将操作系统组成一组互相配合的进程的模块，叫做服务器，给 用户提供服务的叫做客户端1 。 在c s 结构的网络中，客户机与数据库服务器相连，并负责与用 户的交互和收集用户信息，通过网络向服务器请求对数据库信息的处 理工作。客户机的处理功能通常都很强，在它上面运行的程序通常也 很复杂。服务器负责管理对数据库的访问，对数据库进行检索和排序， 还负责数据库的安全控制。在c l i e n t s e r v e r 模型中，所有的客户端 都需要配置客户端软件，对客户机要求较高。 c s 架构是数据库管理应用系统发展到定阶段的产物，其工作 原理是由服务器上的数据库管理系统执行数据处理任务，然后把经过 处理后的有用的那部分数据，而不是所有的数据，传到客户端工作站 上，最后由客户端完成对其所需的数据的处理。随着计算机硬件、数 据库管理系统的发展，两层的c s 结构又经历了三个阶段，如图卜5 所示： 第一章绻论 服务器 厂磊1 i 数据层 l 数据层 服务器l 功能层 l i 功能层 i l 客户机 占占富 放在同一服务器上 放在不同服务器上机上 图1 - 5 三层c s 基本结构 两层c s 分布式计算模式缺乏可伸缩性、可移植性、性能差、效 率低”1 ，为了解决两层c s 模式存在的不足，相继出现了b s 和三层 体系结构。 2 b r o w s e r s e r v e r 方式的应用架构 b s 的w e b 浏览方式是一种基于因特网的全球计算机信息网络 系统，主要由分布在世界各地并提供各种信息服务的服务器和客户端 的浏览器组成。在这种架构中，传输是通过h t t p 超文本传输协议来 完成的。这种架构解决了c s 结构中客户端程序的异构性和跨平台问 题，形成了统一的客户端程序的标准，也就是w e b 标准。于是，不同 的服务可以使用同样的客户程序，解决了c s 架构中系统资源浪费的 严重问题。而且，w w w 由于所需的费用很低而且覆盖面广，因而具有 很大的吸引力。但是它的问题是所提供的信息一般是以文件方式静态 存在，即使有j a v a s c r i p t 等互动式的技术加入，也无法改善它互动 性上的先天不足这个问题。 3 基于三层模型方式的应用架构 三层架构是指由用户接口层、事务处理层和数据层组成的客户机 h e 务器结构模型，如图卜6 所示。 第一章绪论 图1 - 6 三层体系结构 三层架构是目前比较主流的网站开发模式，各层的功能特点如下： 用户接口层：提供给用户一个视觉上的界面，通过界面层，用户 输入数据、获取数据。 事务处理层：是界面层和数据层的桥梁，它响应界面层的用户请 求，执行任务并从数据层抓取数据，并将必要的数据传送给界面 层。 数据层：数据层定义、维护数据的完整性、安全性，它响应逻辑 层的请求，访问数据。 1 2 2 软件重用技术 软件重用又称为软件复用，是指开发软件时利用现成的功能模块 来生成新的应用软件，其基本原则是避免重复开发功能类似的软件。 软件重用可以大大简化软件的开发，缩短软件开发的周期，降低花费。 目前软件重用的形式主要有以下几种： 源代码重用：这是最低级的重用，无论软件重用技术发展到何种 程度，这种重用方式都将一直存在。不过它的缺点也很明显，一 是程序员需要花很大的力气读懂源代码；二是因为源代码可以被 轻易地更改，所以程序员经常会在重用过程中犯错误。 目标代码级重用：这是目前用得最多的一种重用方式。一般的开 发语言都支持这种方式，它一般以函数库的方式来体现。相对于 源代码级重用，它的优点是显而易见的：由于函数库经过编译， 减少了程序员修改源代码的危险；此外，函数库一般提供一个很 第一章绪论 清晰的接口，减少了程序员研究源代码的时间。目标代码级重用 的缺点在于，由于程序员对其不能做任何修改，因而使其灵活性 大大降低；此外，与源代码重用类似的缺点是重用受限于语言， 不能做到与开发平台无关。 类库重用：类库与函数库一样，都是经过特定开发语言编译后的 二进制码。然而它与函数库有本质的区别，主要表现在继承、封 装与派生上。类库的出现使大规模的软件重用得以实现，并使软 件的重用性及可维护性得到大大增强。然而，类库也与函数库一 样有受限于开发语言的缺陷，因为它也是经过特定的开发语言编 译而成的。 组件重用：组件技术是目前最新的软件重用技术。组件技术以面 向对象技术为基础并很好地发展了面向对象技术，它的目的是将 对象，包括其用户界面、对外接口等属性以及对象的功能实现封 装成一个规范的标准的可以方便地被组件容器所操纵和使用的整 体，使其成为一个通用、高效的软件部件，使设计人员可以通过 对各种各样组件的使用来方便快捷地生成应用系统，从而进一步 提高软件的复用性，缩短软件开发周期，提高开发效率，增加软 件开发的规范性。 1 3 研究问题的提出 迅速发展的b 2 b 商务对企业内部的应用整合以及企业间的实时 交互要求日益迫切，无论是企业内部还是企业间，协作技术已经成为 企业开展电子商务、提高利润率和客户满意度、实现业务完整集成的 关键因素。 然而通过对目前国内现有的b 2 b 电子商务应用系统的构造方法 和技术的分析，可以看出这些系统具有开放性、集成性、合作性差的 缺陷。由于企业信息系统的异构性，使得各组成部分错综复杂的紧耦 合方式，表达代码和应用程序的业务逻辑规则结合在一起，使得对应 用程序的修改牵一发而动全身，易导致大量的重复劳动，并且使得修 改现有系统变得十分困难。因此，不仅企业间无法实现无缝集成，就 第一章绪论 连企业内部自身的应用整合也困难重重。 正是在这种应用背景下提出了基于w e bs e r v i c e s 的b 2 b 电子商 务应用系统的研究与实现这一课题。基于w e bs e r v i c e s 的b 2 b 电子 商务应用集成系统具有下列特点：即系统的重构性和重用性，分布性 和异构性，开放性和可扩展性，可选择性和可靠性。 系统的重构性和重用性 在基于w e bs e r v i c e s 的b 2 b 电子商务应用集成系统中，业务处 理是由许多分布式服务对象交互协作完成的。可以针对企业的具体情 况量体裁衣，选用不同的分布式服务对象组件来构筑应用系统，非常 方便系统重构。此外在构造可重构系统的过程中，必然要以软件的重 用为基础，即系统应该是以可重用的软件模块构成。同时软件重用还 应该包括对企业原有系统的重用，企业的电子商务应用系统不是孤立 地，应该提供相应的技术和方法实现和原有的信息系统( l e g a c y s y s t e m ) 集成和重用。 系统的兼容性和异构性 由于w e bs e r v i c e s 可以建成与现有系统接合的方式，所以w e b s e r v i c e s 技术是可以与现有系统一起工作的。原有的组件可以方便 的转换为w e b 服务，同时，传统的应用程序也可以调用新造的w e b 服 务。这样便大大加快了系统的开发速度，也节省了大量资金。同时利 用其它企业发布的w e b 服务可访问服务发布者的后台数据库，适合多 种异构数据库环境，达到分布数据开放的效果。 系统的扩展性和开放性 基于w e bs e r v i c e s 的b 2 b 电子商务应用系统将复杂的业务处理 分割成相互之间可交互调用和通信的若干w e b 服务对象，从而实现 了多个网络互联的应用服务器的负荷分担。从而只要通过有效的调用 w e b 服务，便能满足日益增长的业务处理需要和处理复杂的业务。同 时系统的开放性保证了把一个资源共享的新系统加入到原系统而不 影响原系统的其他业务。 系统的可选择性和可靠性 服务调用者可以根据费用、距离等因素选择同一服务的不同提供 第一章绪论 者，企业具有一定的主动权。系统具有严密的安全管理，因为企业发 布w e b 服务时，必须向服务注册中心提供该企业详细的资料，只有 通过认证的企业才有权力发布服务。 综上所述，对这一系统的研究与实现将会促进w e bs e r v i c e s 技术 在w e b 电子商务领域的应用，解决目前b 2 b 电子商务应用系统存在 的一些问题，从而推动我国电子商务的发展。 1 4 本文的主要工作 1 4 1 课题意义 将基于w e bs e r v i c e s 模式的分布式系统架构应用于b 2 b 电子商 务系统集成领域，企业能够以前所未有的方式通过抽象和混合将自身 的电子商务组件化，从而使b 2 b 电子商务系统具有良好的可扩展性、 灵活性和协作性，对于提高企业电子商务的市场竞争力具有重要的意 义，也必将极大的推动b 2 b 电子商务的发展，而且也将推动整个电子 商务的发展。所以本课题在实际应用和理论研究中都具有十分重要的 意义。 1 4 2 本文的主要研究内容 本文以构建基于w e bs e r v i c e s 的b 2 b 电子商务应用集成系统 为目标，对系统的架构、建模和实现进行了研究，主要涉及到的工 作有： 详细分析了研究背景，阐述了当前存在的应用系统架构和软件重 用技术。 回顾了组件技术，并对传统的组件技术与w e bs e r v i c e s 进行了比 较。 介绍了w e bs e r v i c e s 的概念、作用及技术层次。 探讨了基于w e bs e r v i c e s 的企业内部应用集成以及企业间的应用 系统集成的架构及关键技术。 在理论分析的基础上，实现了基于w e bs e r v i c e s 的服装行业b 2 b 信息交易平台的原型系统实例。 第一章绪论 1 5 本文的主要构成 本文共分六章，各章的关系如图卜7 所示： 第一章绪论 山 第二章组件技术 0 第三章基于w e bs e 州c e s 的b 2 b 应用集成架构 山 第四章安全问题l l 山山 l 第五章服装领域b 2 b 交易平台的设计第六章服装领域b 2 b 交易平台的实现 li 第七章结论和展望 图1 7 论文体系结构示意图 第一章绪论，讲述了课题的研究背景、问题的提出、研究现状以 及w e bs e r v i c e s 的发展。第二章主要是组件技术，重点阐述了w e b s e r v i c e s 的概念及技术层次。第三章推出了本文提出的基于w e b s e r v i c e s 的b 2 b 应用集成的结构框架，并详细分析了框架中各模块 的功能及实现。第四章对系统的安全问题进行了讨论。第五章在前几 章理论分析的基础上，结合实际应用，设计了一个面向服装领域的基 于w e bs e r v i c e s 的b 2 b 信息交易平台的原型系统。第六章给出了b 2 b 信息交易平台原型系统的具体实现过程。第七章为全文的总结与展 望。 1 6 小结 本章是文章的引入部分。通过对论文研究背景的分析，提出了本 文的研究问题，同时分析了目前国内外的研究现状。然后阐述了本文 的主要研究内容、课题意义，最后给出了本文结构上的总体安排，目 第一章绪论 的是对文章内容首先有一个宏观上的把握。 第二章组件技术 本文提出的基于w e bs e r v i c e s 的b 2 b 应用集成架构是以多方面 的研究工作为基础的，是对传统分布式组件技术的衍生，本章将介绍 这些相关工作和技术，帮助读者了解本文的基本思路和技术路线。 2 1 组件技术概述 组件技术是面向对象技术的最新发展，以组件为基础，使得应用 程序能够自动化扩展另一个应用程序的功能。它具有开放性、集成性、 灵活性、模块性、可管理性、安全性、透明性等特点。它为分布式异 构环境中的多组织域信息处理服务之间的互联提供了技术支持，以此 为基础可以有效地实现分布式系统中的公共服务系统、基础组件、组 装框架、数据表达规范、数据传输协议及服务器定位等关键技术。目 前为止人们对组件这一概念还没有一个统一的定义，下面是关于组件 的一些具有代表性的观点。1 组件是软件的基本量子，具有一定的功能，可插用，可维护。 组件是软件开发中一个可替换的软件单元，它封装了设计决 策，并作为一个大单元的一部分和其它组件组合起来。 组件是由一些对象类组成的物理意义上的包。 组件是具有特定功能，能够跨越进程的边界实现网络、语言、 应用程序、开发工具和操作系统的“即插即用”的独立的对 象。 组件在通常意义上是指任何可被分离出来，具有标准化的和 可重用性的公开接口的软件( 子) 系统。 根据以上的定义和解释，可以总结出组件的几个重要特性： 交互操作能力：组件可以与其他组件以及应用程序相互充分 交互通讯信息。 与语言无关：不同语言编写的组件均能协调交互，这是组件 封装性的体现。 分布式的、透明的跨进程交互操作：组件可以在进程内或在 进程外跨网络分布式地工作，并最终实现与平台无关。 第二章组件技术 版本控制：正在运行的组件可以不受任何影响地进行升级。 可重用：组件必须满足多个应用程序同时加载和释放需求。 2 2 分布式技术 分布式处理一直是计算机体系发展中的一个重要领域，计算机网 络技术的发展促进了分布式技术的进步，使得分布式应用系统功能日 益完善，应用也更加广泛。分布式系统以网络为依托，将分散的多个 计算单元、不同系统联结成一个整体，形成分布计算系统。从技术而 言，分布计算系统是由多种计算资源，以一定的互联方式组成的开放 式、多平台、可互操作的合作系统，能够为用户提供一定范围的服务。 分布计算的好处在于可以通过连接和协作加强合作；利用并行提高性 能；使用复制功能提高可靠性和有效性；模块化设计有助于系统的可 伸缩性和可移植性；通过资源共享和开放系统获得更高的性价比。 分布式计算比起其它算法有以下几个优点： 资源可以共享。 通过分布式计算可以在多台计算机上平衡计算负载。 可以把程序放在最适合运行它的计算机上。 分布式通常有两种结构模型，种是客户端服务端 ( c l i n e t s e r v e r ) 的结构，也叫经典交互模型。另一种是对等( p e e rt o p e e r ) 的结构，也叫对等交互模型。 在经典交互模型中，客户机是应用程序的控制部分，而服务器仅 是一组远程函数，r p c 的分布式应用程序通常用这种模型。因为这种 模型中的客户机是应用程序的控制部分，它通常比服务器更复杂，代 码更多，而服务器只是简单地用一个预定的方式来响应客户机发送来 的请求。 在对等交互模型中，客户机与服务器是合作的应用程序，它们都 可以发送请求，也都可以提供服务。对等的客户机与服务器之间并没 有实际的区别一在这个模型中，所有的应用程序既是请求服务的客 户机也是提供服务的服务器。 还有一种的交互模型叫做代理器交互模型，它作为分布式系统中 第二章组件技术 若干个客户机与一个或多个服务器之间的中间件。代理器在客户机请 求服务器时表现为一个客户机，在服务器响应客户机时表现为一个服 务器。 分布对象系统的核心是将计算节点和软组件等实体都作为分布 对象进行封装，使用中间层技术提供对象间互访的界面，由于对象封 装了其内部状态，外界只能通过对象定义的接口才能够访问：传给对 象的消息只依赖于它们的接口，而不依赖于它们的内部实现，从而解 决了平台异构性的问题和服务的自治性，显著提高了系统的透明性、 可扩展性和互操作性。 分布式对象的应用程序可以通过网络与其它对象应用程序互操 作，就客户对象而言，无需了解服务器对象是用哪种语言建立、运行 在何种操作系统、硬件平台之上，也无需知道它存在于系统的什么地 方，只需知道对象的名字和对象的标准接口。一个位于大型机的分布 式对象可以不加修改而供位于w i n d o w s 、u n i x 等其它任何平台上的应 用程序调用。另外，分布式对象易于管理，由于调用程序是通过对象 的标准接口进行操作的，所以当对一个对象做出改动、升级时，调用 程序不必做任何变动，也无需重新编译整个应用程序。分布式技术是 组件技术的核心。 2 3 传统的组件技术 2 3 i 组件技术分类 常见的组件技术有c o m d c o m ，c o r b a ，r m i ，它们现在都已是成 熟的规范。 i c o m d c o m c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 与d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n t o b j e c tm o d e l ) 是m i c r o s o f t 指定的组件技术标准，定义了一种创建、 使用和扩展基于组件模型的应用标准，是面向对象技术的扩充。 c o m 定义了创建组件的标准，也定义了组件和它们客户之间能够 交互的方式，这种方式通过c o m 对象实体来进行。客户程序不需要关 心组件模块的名称和位置，但必须知道自己在与哪个c o m 对象进行交 第二章组件技术 互，这就要求对对象进行标识。在c o m 规范中，每个对象有一个1 2 8 位的g u i d ( g l o b a l l yu n i q u ei d e n t i f i e r ，全局唯一标识符) 来标识， 称为c l s i d ( c l a s si d e n t i f i e r ，类标识符或类i d ) 。用c l s i d 标识对 象可以保证( 概率意义上) 在全球范围内的唯一性。当系统中含有这 类c o m 对象的信息，并包括c o m 对象所在地模块文件以及c o m 对象在 代码中的入口点时，客户程序就可以由c l s i d 来创建c o m 对象。 c o m 是个开放的组件标准，有很强的扩充和扩展能力。c o m 规定 了对象模型和编程要求，使c o m 对象可以与其他对象相互操作。这些 对象可以用不同的语言实现，其结构也可以不同。c o m 规范包括c o m 核心、结构化存储、统一数据传输、智能命名和系统级的实现( c o m 库) 。其中c o m 核心规定了组件对象与客户通过二进制接口标准进行 交互的原则，结构化存储定义了复合文档的存储格式以及创建文档的 接口，统一数据传输约定了组件之间数据交换的标准接口，智能命名 给予对象一个系统可识别的唯一标识。 在c o m 中，对象是一个展示一个或多个接口的功能单元，客户就 是通过c o m 接口使用c o m 对象的服务。接口描述了组件对外发布的服 务，组件和组件之间通过接口进行交互。接口是一组语义相关的方法 ( 或函数) 的集合，一个对象“实现一个接口”是指对象实现了该接口 中所有的成员函数，并把指向这些成员函数的指针提供给接口是c o m 的一切，它是c o m 中的标准机制。通过该机制，软件模块能够相互通 信。接口和实现的分离使得c o m 客户无需关心c o m 对象内部的工作 细节，当c o m 对象重新实现时，只要保持接口的不变性，就无须修改 客户的源程序，更不存在重新编译的问题。 d c o m 是微软与其他业界厂商合作提出的一种分布组件对象模型， 它是c o m 在分布计算方面的自然延续，为分布在网络不同节点的两个 c o m 组件提供了互操作的基础结构。d c o m 增强c o m 的分布处理性能， 支持多种通信协议，加强组件通信的安全保障，把基于认证i n t e r n e t 安全机制同基于w i n d o w sn t 的c 2 级安全机制集成在起。但从系统 内部的实现机制而言，d c o m 所采用的技术仍符合c o m 模式。对于客 户而言，组件程序所处的位置是透明的，不需要编写任何处理远程调 用的代码，因此d c o m 也是c o m 的无缝扩展。c o m 运行库向客户和组 件提供了面向对象的服务，并且使用r p c 和安全机制产生符合d c o m 线路协议标准的标准网络包。事实上d c o m 只是简单地把本地跨进程 通信用一个网络协议传输过程来替代，客户和组件对象都感觉不到中 间发生的过程。 d c o m 自动建立连接、传输信息并返回来自远程组件的答复。d c o m 在组件中的作用有如p c 机间通信的p c i 和i s a 总线，负责各种组件 之间的信息传递，如果没有d c o m ，则达不到分布计算环境的要求。 微软通过纳入事务处理服务、更容易的编程以及对u n i x 和其它平台 的支持扩充了d c o m 。 2 c o r b a 1 9 9 1 年o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ( o m g ) 发布了c o r b a i 1 规范， 其中引入了接口定义语言( i d l ) 和应用编程接口( a p i ) ，允许客户 服务器对象与指定的对象请求代理( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ，o r b ) 进行交互，o r b 是分布对象的中介，它为它们之间的交互建立一种请 求者和提供者的关系。1 9 9 4 年出现了c o r b a 2 0 ，重点定义了o r b 如 何让来自不同服务提供商的对象进行交互。 在c o r b a 中，一个对象用一个接口表示，而接口中包含方法，对 象的特定实例通过对象引用进行标识。c o r b a 对象的客户首先获得对 象的引用，然后用它作为旬柄调用对象的方法，就好比对象位于客户 的地址空间。在这个过程中，o r b 负责查找对象的实现，让它准备接 受客户的请求，并把请求传送给它，最后将结果( 如果有的话) 返回 给客户。 3 r m i ( r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ) r m i 是一个分布式对象模式。由于不需要设计协议使得使用r m i 开发分布式程序比使用s o c k e t 更加容易。在r m i 里，设计者就像调 用一个本地类的方法一样，而实际上是在调用的时候相应的参数被发 送到远端的对象后被解释，最后结果返回给调用者。它可以让j a v a 物件以传值的方式在网路上流通，同时保有j a v a 的优点，如记忆体 自动回收，s e r i a l i z e ，r e f l e c t i o n 等等。当然，为了兼顾网路的安 第二章组件技术 全性，r m i 也建立了( 客户端的) s t u b 和( 伺服端的) s k e l e t o n 这两 种l a y e r ，来辨认( 或过滤) 各种不同的r e q u e s t 。 2 3 2 传统组件技术的缺陷 虽然有多种分布式组件技术，这些技术都已经取得了一定的成 功，但都无法克服自身的缺点，也正是这些缺点阻碍了他们更广泛的 应用。 在c o r b a 和d c o m 中，客户和对象服务器之间的交互还是通过基 本的面向对象的r p c 实现的。图2 - 1 显示了这种r p c 的结构。为了调 用一个远程方法，客户首先向客户管道发出调用，而客户管道负责把 调用参数打包成请求消息，并使用某个传输协议把消息发送给服务 器；在服务器端，传输协议把消息发送给服务器管道，由它解开消息， 并调用实际的对象方法。 磊磊土= 纠墨塑塑i 响应 i 窒望堡! 壁墨兰l 三三三困i 霎l l 美i |生塑堡坚i l 别l 二二二 亟二二 u 图2 - i 基本r p c 的结构 虽然有多个不同的平台实现了d c o m 和c o r b a ，但使用它们的解决 方案必须依靠于某个特定的实现提供上。拿d c o m 来说，如果谁要开 发d c o m 应用程序，则所有参与该分布应用程序的节点都必须得到 w i n d o w s 系统的支持。同样，对于c o r b a 来说，在整个分布应用程序 环境中，都必须使用同一种o r b 产品。虽然现在有些来自不同提供上 的c o r b ao r b s 能够互相交互，但还没有上升到比较高的层次，比如 安全性和事务管理。 c o r b a 和d c o m 都要求对运行环境进行严格的管理，随便拿两台 计算机进行d c o m 调用几乎是一件不可能的事情。而且，程序员在处 理c o r b a 和d c o m 消息时，必须按照它们各自的规则安排数据的结构， 确定数据的类型。在实际运用中，c o r b a 和d c o m 更加适合于服务器 到服务器的通信，而不适合于客户到服务器的通信，特别是i n t e r n e t 上的分散客户。 r m i 的实现需要通信的两端都有j a v a 运行环境，这从更本上阻 碍了它的推广。 要求提供紧密耦合的基本结构本无可厚非，许多应用程序均是基 于这种系统构建而成的。但是，当各个公司需要相互合作、或信息技 术提供商扩大业务范围时，便很难实现单一而统一的基本结构。企业 根本无法保证希望与之进行远程通信的管道的另一端具备所有需要 的基本结构，因为对与它使用的