（计算机应用技术专业论文）基于网格技术的savant中间件的设计和实现.pdf

北方工业大学硕士学位论文 摘要 随着全球经济一体化，信息网络化进程的加快，在技术革新迅猛发展的背景下，基 于互联网和射频技术的e p c ( e l e e n o n i ep r o d u c tc o d e ) 系统，即物联网是在计算机互联 网的基础上，利用r f i d ( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) 、天线数据通迅等技术，构造了 实现全球物品信息实时共享的“i n t e r a c to f t h i n g s ”。它成为继条码技术之后，再次变革 商品零售结算、物流配送及产品跟踪管理模式的一项新技术。 e p c 系统是一个综合性的和复杂的系统。其最终目标是为每一单品建立全球的、开 放的标识标准。s a v a n t 中间件是e p c 系统中一个关键的组件，它是连接企业信息系统 和商品流通网络之间的枢纽，是连接标签解读器和企业应用程序的纽带，代表应用程序 提供一系列计算功能，在将数据送往企业应用程序之前，它要对标签数据进行过滤、转 发，压缩数据容量。 当前各个服务提供商只是根据需求，对单一的s a v a n t 系统提供解决方案，但没有 一个厂商或研究机构提出个s a v a n t 的基础构建的解决方案，使得它能够为s a v a n t 系 统的构建提供支持。 本文采用网格技术和s a v a n t 中间件基本原理相结合的方式，在s a v a n t 系统的构建 思想和技术上实现创新，为支持s a v a n t 中间件构造的基础组件提供相应的构建解决方 案，同时解决尽可能多的s a v a n t 模块实现中存在的问题。 网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型数 据库、传感器、贵重设备等融为一体，使人们能够透明地使用资源的整体能力，并能按 需获取所有信息。网格对现有互联网进行了非常好的管理，它把分散在不同地理位置的 资源虚拟成为一个强大的信息系统，实现资源的全面共享。 本文将基于物联网的相关规范，对s a v a n t 中间件的体系结构、主要功能和详细工作 原理及业务流程等方面进行研究。并结合网格技术，提出了新的基于网格技术的物联网 s a v a n t 中间件的设计方案，并且详细讲述了该方案的实现过程。最后，本文还介绍了基 于该s a v a n t 中间件关键技术的实验和测试。通过实际系统的构建对中间件的性能进行测 试，结果表明，s a v a n t 中间件在遵循s a v a n t 相关标准的同时，对s a v a n t 系统的搭建提 供了良好的支持。 关键字：物联网s a v a n t 中间件网格技术 北方工业大学硕士学位论文 t h e i m p l e m e n tt e c h n o l o g yo fs a v a n tm i d d l e w a r ei nt h ee p c n e t w o r kb a s e do rt h eg n d a b s t r a c t w h e no o o n o n l cg l o b 妇t i o na n dn e t w o r ko fi n f o r m a t i o nd e v e l o pv e r yq u i 】( 1 y , t h ee p c ( e l e c t r o n i cp r o d u c tc o d e ) s y s t e mt h a tb a s e do i lt h ec o m p u t e rn e t w o r km a k e su s e do fn e w t e c h n i cs u c ha st h er f i d ( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) a n dd a t ac o m m u n i c a t i o nm a k e su pa d o b a lm e r c h a n d i s ei n f o r m a t i o ns h a r i n gn e t w o r k i tw i l lb et h en e wt e c h n i ct h a tr e n o v a t e st h e r e t a i lr e c k o n i n g , s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ( s c m ) a n dm a n u f a c t u r et r a c km a n a g e m e n t f o l l o w i n gt h eb 盯c o d et e c h n i c 1 r i l ee p c s y s t e mi sac o m p o s i f i v ea n dc o m p l i c a t e ds y s t e m n 碡o b j e c t i v eo f i ti sb u i l tu pt h e g l o b a la n do n - l i m i t si d e n t i f i c a t i o na n ds t a n d a r df o re v e r yg o o d s 1 1 他s a v a n tm i d d l c w a mi sa v e r yi m p o r t a n tc o m p o n e n to f t h ee p cs y s t e m ；i ti st h eh i n g et h a tc o n n e c t st h ee i s ( e n t e r p r i s e i n f o r m a t i o ns y s t e m ) m a dt h en e t w o r ko f m e r c h a n d i s ec i r c u l a t i o 坞i tc o u l db e 越a g e n tt h a tc o u l d p r o v i d eas e r i e so f c o m p u t ef u n c t i o m1 r i 地s a v a n tm i d d l e w a r ec o u l dt a k es o m eo p e r a t i o n so nt h e d a t ao fl a b e ls u c ha sf i l t r a t e , t r a n s f o r ma n dc o m p r e s s , b e f o r es e n dt h ed a t at ot h ee n t e r p r i s e a p p l i c a t i o n a tp r e s e n t , e v e t ys p ( s e r v i c ep r o v i d e r ) j u s tp v i d c st h es i n g l es o l u t i o nb a s e do nt h e r e q u i r e m e n t s b u ti th a s n ta n ys po rl d b d m v i d 嚣t h es o l u t i o nf o rt h es a v a n tf o t m d a t i o na n d m a k e si ts u s t a i nb u i l d i n gt h es a v a n ts y s t e m 田d st h e s i sc o m b i n e st h eg r i da n dt h es a v a n t m j d d l e w m e ；i t m a k e ss o m ei n n o v a t i o n s0 1 1t h e i d e a ro f b u i l d m gt h es a v a n ts y s t e ma n dt h et e c h n i co f i t i td 州d e st h es o l u t i o nf o rt h es a v a n t m i d d l c w a mf o u n d a t i o na n ds t r i v e sf o rs o l v i n ga sm a n yp r o b l e m sa sp o s s i b l eo ft h es a v a n t s y s t e ma c h i e v e m e n t mg r i di sag r o u po fj m n l x x l - u pt e c h n i c s i ti n t e g r a t e st h el 】i 咖s p e e dn e t w o r k , h i g h - p o w e r e dc o m p u 呱l a r g ed a t ab a s e , 鞠n s o 幅a n dc o s t l yd e v i c e s i ti n a k 鹤璐t ou t h o s e 糟l 】潲t r a n s p a r e n ta n dg e tt h ei n f o m m t i o nb y0 1 1 1 r e q u i r e m e n t s 1 1 g r i dc o u l dm a n g et h e n e t w o r kv e r ye f f e c t u a l l y , i tc o u l di n t e g r a t et h el - e s o 嘲t h a ti nt h ed i f f o - e n tl o c a t i o na n db u i l d 胁i n f o r m a t i o n s y s t e m , f i c t i v e l y b u t s t r o n g 憾t h e s i sw i l lb a s eo nt h es p e c i f i c a t i o no f t h ee p c n e t w o r k , a n ds t u d yt h ea r c h i t e c t u r e , t h e m a i nf u n e t i o r l ，t h eb u s i l 脚p r o c e s sa n dt h ed e t a i lw o r kp r i n c i p l eo f t h es a v a n tm i d d l e w a r e r w i l lc o m b i n et h e 僦dt e c h n i ca n d b r i n gf o r w a r dan 删s o l u t i o no f t h es a v a n tm i d d l e w a mi nt h e e p cn e t w o r ka n di tn a r r a t e st h ea r c h i e v e m e n to ft h i ss o l u t i o nv e r yd e m i h y a tt h ee n do ft h i s t h e s i s ，i tp r e s e n t ss o f f l eo f t h et e s t i n g sa n de x p e r i m e n t sb a s e s t h ek e yt e c h n i co f t h es a v a n t 一3 一 北方工业大学硕士学位论文 m i d d l e w m e b a s e so nt h ea c t u a ls y s t e r at 嚣t i n g , t h er e s u l tp r e s e n t st h es a v m z tm i d d l e w a r ei nt h e e p cn e t w o r kb a s e d0 1 1t h eg r i dt e c h n i ck e e p st ot h es a v a n ts p e c i f i c a t i o n sa n d 删d 鹤t h e g o o ds u r p o af o rb u i d i n gu pt h es a v a n ts y s t c r r l k e yw o r d s ：e p cn e t w o r k , s a v a n tm i d d l e w i r e , g r i d 4 独创性声明 本人声明所呈交的学位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。据我所知，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，也不包含为获得韭左至些太堂或 其他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。 学位论文作者签名：锎；彳霞签字日期：纱舞朋2 ，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解韭友王些太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查 阅和借阅。本人授权北友王些太堂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。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：孑藩布衣 签字日期：僻歹月劢e l 学位论文作者毕业后去向： 工作单位； 通讯地址： 导师签名旁豸呵 签字日期：卿年，月仞日 电话： 邮编： 北方工业大学硕士学位论文 1 引言 射频识别技术( r f t o ) 是2 0 世纪中叶进入实用阶段的一种非接触式自动识别技术， 射频识别的信息载体是射频标签。采用r f d 最大的好处在于可以对企业的供应链进行 高效管理，以有效地降低成本。物联网作为支持r f i d 技术的信息传输和处理的网络， 对r f i d 的推广和使用起着极其重要的作用“1 。 1 1 物联网s a v a n t 系统的研究与发展现状 作为物联网数据交互的中心，s a v a n t 系统对整个物联网的正常运转起着关键的作 用。s a v a n t 系统主要完成e p c 信息的转发和过滤。s a v a n t 系统提供相应的接口，作为 企业应用系统以及o n ss e r v e r 和p m ls e r v e r 之间的传输通道。为此，s a v a n t 系统需要 具有良好的外部接口，同时在内部具有良好的数据过滤能力呦。 1 1 1 物联网的发展现状 随着全球经济一体化，信息网络化进程的加快，在技术革新迅猛发展的背景下，为 满足对单个产品的标识和高效识别，美国麻省理工大学a u t oi d 中心在美国统一代码委 员会( u c c ) 的支持下，提出了产品电子代码( e p c ) 的概念，随后由国际物品编码协 会和美国统一代码委员会主导，实现了全球统一标识系统中的g t i n 编码体系与e p c 概念的完善结合，将e p c 纳入了全球统一标识系统，从而确立了e p c 在全球统一标识 体系中的战略地位，使e p c 成为一项真正具有革命性意义的新技术受到了世界众多 发达国家的高度重视，被誉为全球物品编码工作的未来，将给人类社会生活带来巨大的 变革鳓。 基于互联网和射频技术的e p c 系统，即实物物联网( 简称物联网) 是在计算机互 联网的基础上，利用r f i d 、天线数据通迅等技术，构造了一个实现全球物品信息实时 共享的“i n t c m c to f t h i n g s ”。它将成为继条码技术之后，再次变革商品零售结算、物流 配送及产品跟踪管理模式的一项新技术。是条码技术应用的延伸和拓展”。当你购物结 帐时，再也不必等待售货员将你所购商品取出、扫描条码结帐，而是在短短几秒或 瞬间内就可以实现商品的自助式智能销售结算。 北方工业大学硕士学位论文 1 1 2 物联网( e p cn e t w o r k ) 整体介绍 为了对s a v a n t 中间件在整个e p c 网络中的作用有更深入的了解，对e p c 网络体系 结构的研究和分析是十分必要的，下文主要是对基于e p c 网络的相应规范，从体系结 构的角度对其进行介绍。 1 1 2 1e p c 系统的组成 e p c 系统主要由如下六方面组成嘲： ( 1 ) e p c 编码标准 e p c 编码是e p c 系统的重要组成部分，它是对实体及实体的相关信息进行 代码化，通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。 ( 2 ) e p c 标签 e p c 标签是装载了产品电子代码的射频标签，通常e p c 标签是安装在被识 别对象上，存储被识别对象相关信息。标签存储器中的信息可由读写器进行非接 触读写。 ( 3 ) 解读器 解读器是利用射频技术读取标签信息、或将信息写入标签的设备。读写器读 出的标签的信息通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。 ( 4 ) s a v a n t ( 神经网络软件) s a v a n t 是一个物联网系统的“中间件”，用来处理从一个或多个解读器发出 的标签流或传感器数据，之后将处理过的数据发往特定的请求方。 ( 5 ) 对象名解析服务( o b j e c t n a m i n gs e r v i c e ：o n s ) e p c 标签对于一个开放式的，全球性的追踪物品的网络需要一些特殊的网 络结构。因为标签中只存储了产品电子代码，计算机还需要一些将产品电子代 码匹配到相应商品信息的方法。这个角色就由对象名称称解析服务( o n s ) 担当， 它是一个自动的网络服务系统，类似于域名解析服务( d n s ) , d n s 是将一台计算 机定位到万维网上的某一具体地点的服务。 ( 6 ) 物理标记语言( p h y s i c a lm a r k u pl a n g u a g ep m l ) 实体标记语言( p m l ) 通过一种通用的、标准的方法来描述我们所在的物理 世界。p m l 的目标是为物理实体的远程监控和环境监控提供一种简单、通用的 描述语言。可广泛应用在存货跟踪、自动处理事务、供应链管理、机器控制和 物对物通讯等方面。 2 北方工业大学硕士学位论文 e p c 系统的典型体系结构如下( 图1 1 ) 所示： 图1 1 e p c 系统结构图 1 1 2 2e p c 系统的特点及工作机制 e p c 系统有以下特点： 1 ) 开放的体系结构 e p c 系统采用全球最大的公用的f i 盯f e r n e t 网络系统。这就避免了系统的复杂 性，同时也大大降低了系统的成本，并且还有利于系统的增值。梅特卡夫 ( m e t c a l f e ) 定律表明，一个网络大的价值是用户本系统是应该开放的结构体系远 比复杂的多重结构更有价值。 独立的平台和高度的互动性 e p c 系统识别的对象是一个十分广泛的实体对象，因此，不可能有那一种技术 适用所有的识别对象。同时，不同地区，不同国家的射频识别技术标准也不相同。 因此开放的结构体系必须具有独立的平台和高度的交互操作性脚。e p c 系统网络建 立在i n t e r n e t 网络系统上可以与g q t e r n e t 网络所有可能的组成部分协同工作 3 ) 灵活的可持续发展的体系 e p c 系统是一个灵活的开放的可持续发展的体系，可在不替换原有体系的情况 下就可以傲到系统升级。 3 北方工业大学硕士学位论文 在由e p c 标签、识读器、s a v a n t 服务器、i n t e m e t 、o n s 服务器、p m l 服务器以及 众多数据库组成的实物互联网中，识读器读出的e p c 只是一个信息参考( 指针) ，由 这个信息参考从i n t e r n e t 找到口地址并获取该地址中存放的相关的物品信息，并采 用分布式s a v a n t 软件系统处理和管理由识读器读取的一连串e p c 信息。由于在标签上 只有一个e p c 代码，计算机需要知道与该e p c 匹配的其它信息，这就需要o n s 来提 供一种自动化的网络数据库服务，s a v a n t 将e p c 传给o n s ，o n s 指示s a v a n t 到一个保 存着产品文件的p m l 服务器查找，该文件可由s a v a n t 复制，因而文件中的产品信息就 能传到供应链上，相对应地，e p c 系统的工作流程下图( 图1 2 ) 所利叼： 图1 2e p c 系统工作流程图 品管理 e p c 系统是一个全球的大系统，供应链各个环节，各个节点，各个方面都可受 益，但对低价值的识别对象来说，如：食品，消费品等，它们对e p c 系统引起的附 加价格十分敏感。e p c 系统正在考虑通过本身技术的进步，进一步降低成本，同时 通过系统的整体运作使供应链管理得到更好的运作，提高效益，以便抵消和降低附 加价格。 4 - 北方工业大学硕士学位论文 1 1 3物联网s a v a n t 系统的研究现状 s a v a n t 是物联网系统的“中间件”，用来处理从一个或多个解读器发出的标签流或 传感器数据( 事件数据) 。s a v a n t 是连接标签识读器和企业应用程序的纽带，代表应用 程序提供一系列计算功能，在将数据送往企业应用程序之前，它要对标签数据进行过 滤、总计和计数，压缩数据容量。为了减少网络流量，s a v a n t 也许只向上层转发它感兴 趣的某些事件或事件摘要。 s a v a n t 具有树型结构，这种结构可以简化管理，提高系统运彳亍效率。s a v a n t 的所有 应用实例中，必须实现由a u t o - - i d 标准委员会定义的三个标准程序模块：事件管理系 统( e m s ) 、实时内存数据结构( r 正d ) 任务管理系统( n d s ) 。 其中f _ m s 用于读取解读器或传感器中的数据，对数据进行平滑、协同和转发，将 处理后的数据写入r i e d 或数据库。r i e d 是s a v a n t 特有的一种存储容器，是一个优化 的数据库，为了满足s a v a n t 在逻辑网络中的数据传输速度而设立，它提供与d a t a b a s e 相同的数据接口，但访问速度比d a t a b a s e 快的多。t m s 的功能类似于操作系统的任务 管理器，它把由外部应用程序定制的任务转为s a v a n t 可执行的程序，写入任务进度 表，使s a v a n t 具有多任务执行功能。s a v a n t 支持的任务包括三种类型：一次性任务、 循环任务、永久任务。 在m m ，s u n ，沃尔玛等全球8 3 家跨国公司的支持下，于2 0 0 3 年完成了e p c 系统技 术的规模场地使用测试研。2 0 0 3 年l o 月，e p cg l o b e 正式成立。2 0 0 3 年1 1 月，e p c n e t w o r k 相关规范正式出台，其中包括s a v a n t 中间件的相关规 g - - a u t 0 4 ds a v a n t s p e c i f i c a t i o n1 0 。2 0 0 5 年，e p cg l o b a l 正式公布了e p cn c t w o r k 构建蓝本t h ee p c g l o b a l a r c h i t e c t u r ef r a m e w o r k ，并i ! t g i a u t o - i ds a v a n ts p e c i t i c a t i o n1 o 作为s a v a n t 中间件的参考 实现规范。 规范提出了对于构造s a v a n t 中间件必须遵循和实现的机制，根据这一规范，包括 m m ，s u n 等国际著名r r 公司，均在自己的技术基础之上，提出了相应的e p c 系统解 决方案，并且在包括航空，物流，生产制造等多个领域投入实际应用，取得了一定的商 业效果。在我国，物联网技术起步较晚，但是发展很快，以广州，上海为首的大中城 市，均开始了e p c 系统的构建和推广工作，并且有了一些成功的商业案例。 5 北方工业大学硕士学位论文 1 2 课题的切入点 e p c 系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为每一单品建 立全球的、开放的标识标准。而s a v a n t 中间件是e p c 系统中非常关键的组件，它是连接 企业信息系统和商品流通网络之间的枢纽。成功构建高效的s a v a n t 系统，将对整个e p c 系统产生积极的影响，从而促进商品流动的效率，提高厂商的经济效益。 当前许多厂商和大学都在研究s a v a n t 中间件的完善解决方案，而作为一种新兴的技 术和商业理念，e p cg l o b e 也非常鼓励多方面的研究和创新。课题将通过网格技术和 s a v a n t 中间件基本原理相结合的方式，力争在s a v a n t 系统的构建思想和技术上实现突 破，实现为支持s a v a n t 模块构造的基础组件，同时解决尽可能多的s a v a n t 系统实现中存 在的问题。 作为e p c 系统的关键组件，s a v a n t 模块的构建和实现始终没有完善的解决方案，主要 体现在以下几点： 1 ) 各大厂商对s a v a n t 甚至e p cn e t 】v o r k 所提出的解决方案，均是和自己已有的技 术紧密耦合的，这使得构建出的系统和外部世界缺乏交互能力； 2 1 各大厂商均根据自己的需要，对s a v a n t 中间件的规范做出了一定程度的修改， 这使得系统的后续维护出现问题； 3 ) 当前s a v a n t 模块的解决方案，对于和整个系统动态交互的能力，包括边界节点 ( e d g es a v a n t ) 的动态添加删除，内部节点( i n t e r n e ds a v a n t ) 动态改变业务逻辑或任 务等方面，效果不令人满意，整个系统的可扩展性较差； 4 ) 当前各个服务提供商只是根据需求，对单一的系统提供解决方案，但没有一个 厂商或研究机构提出一个s a v a n t 的基础构建的鳃决方案，使得它能够为s a v a n t 系统的构建提供支持：加之上述的三点原因，使得构建和实现s a v a n t 系统的效 率较差； 5 ) s a v a n t 规范在一些部分如s a v a a t 之间的通信方式等方面还没有做出完善的定 义，这使得对规范的理解和实现出现困难。 本课题主要集中于对物联网s a v a n t 中问件的设计和实现，主要研究内容如下： 1 ) s a v a n t 中间件规范的分析：研究s a v a n t 中间规范的相关内容，核心机制以及 s a v a n t 中间件各个方面的特性。包括s a v a n t 的构成部分，运行机制以及和外界 的交互方式，可扩展的接口等； 2 ) w e b s e t v i c e 技术的理解：分析w e b s c r v i c c 的工作机制，研究通过w e b s e r v i c e 一6 北方工业大学硕士学位论文 技术实现s a v a n t 中间件通信的方式方法，以及根据相关规范定义s a v a n t 提供的 服务； 3 ) 网格技术的分析：研究网格技术的原理，研究g t 4 ( g l o b u st o o l k i t4 ) 的结构及工 作机制，研究g t 4 提供的相应服务，以及对g t 4 和外部系统的w e b s e r s d c , e 组 件之问的交互方式： 舢s a v a n t 中间件的研究：s a v a n t 中间件内部模块的研究，包括模块的定义，构 成，交互方式，通信机制以及和外部系统间进行交互的研究，通过对s a v a n t 中 间件及e p c 其它相关规范的分析，在必须实现的标准模块的基础上，根据实际 需要，定义相应的新的s a v a n t 内部模块，并对实际构建这些模块提供相应的基 础技术支持，以及构建支持s a v a n t 中问件的标准模块构建的基础组件的研究； 毋s a v a n t 中间件体系结构的研究：在完全实现规范中规定的接口及运行机制的基 础上，有所创新，提出新的s a v a n t 中间件的体系结构，使得s a v a n t 中间件更便 于构建，同时运行更加高效。 s a v a n t 中间件实现方法的研究：利用已经构建完成的s a v a n t 基础组件，实现完全 遵循规范的，可扩展性及交互性能良好的s a v a n t 中间件实例，同时根据需要，在实现标 准模块的基础上，定义并实现新的，自定义的模块，并使之和标准模块间建立良好的通 信。 1 3 文章组织 本文从理论研究和应用实践两个方面进行论述，具体结构如下： 第一章，主要通过讨论物联网技术在物流信息交互中的应用现状，s a v a n t 模块的典 型架构和在e p c 系统中所起的作用，确定下一步需要研究的问题和研究方法。 第二章，主要介绍了s a v m a t 中间件的构建过程中所使用到的关键技术。 第三章，主要介绍了本课题对s a v a n t 中间件构建的研究要点。 第四章，详细介绍了s a w m t 中间件的架构设计和实现。 第五章，介绍了对s a v a n t 中间件进行测试的系统进行了。 第六章，是全文的总结部分，并且展望了下步要研究的内容。 - 7 一 北方工业大学硕士学位论文 2 s a v a n t 中间件关键技术介绍 根据s a v a n t 的相关规范町，s a v a n t 是具有树形结构的系统，系统中各个节点间的通 信和管理比较复杂，下文通过对构建s a v a n t 系统所采用的关键技术的研究，为s a v a n t 中间件的设计和实现打下基础。 2 1j d b c 连接技术介绍 j d b c ( j a v ad a t ab a s ec o n n e c t i v i t y , j a v a 数据库连接) 是一种用于执行s q l n 句的 j a v aa p i ，可以为多种关系数据库提供统访问，它由一组用j a v a 语言编写的类和接口 组成“”。j d b c 提供了一种基准，据此可以构建更高级的工具和接口，使数据库开发人 员能够编写数据库应用程序。j d b c 在整个应用系统中的位置如下图( 图2 1 ) 所示： 舶b c 矗p m j d b cd 由h 舶- 8 秽醇 教菇库驱动p i 墨i2 1j d b c 在应用系统中盼位置 j a v a 具有坚固、安全、易于使用、易于理解和可从网络上自动下载等特性，是编 写数据库应用程序的杰出语言。所需要的只是j a v a 应用程序与各种不同数据库之问进 行对话的方法。而j d b c 正是作为此种用途的机制。j d b c 扩展了j a v a 的功能。 j d b ca p i 既支持数据库访问的两层模型( c s ) ，同时也支持三层模型( b s ) 。在两 层模型中，j a v aa p p l e t 或应用程序将直接与数据库进行对话。这将需要一个j d b c 驱动 程序来与所访问的特定数据库管理系统进行通讯。用户的s q l 语句被送往数据库中， 而其结果将被送回给用户。数据库可以位于另一台计算机上，用户通过网络连接到上 面。这就叫做客户机服务器配置，其中用户的计算机为客户机，提供数据库的计算机 为服务器。网络可以是i n t r a n e t ( 它可将公司职员连接起来) ，也可以是i n t e m e t 。 - 8 北方工业大学硕士学位论文 2 2 消息传输技术研究 对于任何系统来说，系统内部的消息传输模块都是必不可少的；就s a v a n t 这样一 个由多个节点构成的树形系统来说更是如此。要支撑s a v a n t 系统可靠运行，s a v a n t 中间 件必须提供良好的消息传输机制。下文分析和研究了两种典型的消息传输模式。 2 2 1 基于j a v a 虚拟机的消息传输技术 j a v a 采用委托代理的消息机制，分为事件源( e v e n ts o u r c e ) 和事件监听器 ( e v e n tl i s t e n s ) , e v e n ts o l i i c e 对每一类消息有i n t e r f a c e , 里面有相应的事件方法，对于要响 应的事件。就实现相应的i n t e r f a c e , 再用相应的a d d e v e n t l i s t e n e r 注册到e v e n ts o u l o e ，当 e v e n ts o t r o g 的相应事件发生后，e v e n ts 0 1 1 1 o e 依次调用注册的e v e n tl i s t e n e r 的方法，实现 事件的派遣和响应“a 。 2 2 2j m s ( j a v am e s s a g es e r v i c e ) 技术描述 j m s 定义了在j a v a 企业系统中传递消息的规则，并且声明了一些方便应用组件和 消息传递系统( 通常是m o m ) 之间的消息交换的接口“”。j m s 客户机向m o m 服务器 上的目的地开放连接，然后在那个目的地上发送和接收消息。j m s 卸下了保证传送 ( g u a r a n t e e dd e f i v e r y ) 、消息通知( m e s s a g en o t i f i c a t i o n ) 、消息耐久性( m e s s a g e d u r a b i l 撕) 以及消息传递系统中所有底层网络和路由问题的负担。j m s 和m o m 能够很 好地协同工作，因为它们都划清了消息传递客户机和服务器之间的责任界限。 j m s 支持两种基本的消息传递机制。第一种机制是点到点的消息传递( p o i n t - t o - p o i n tm e s s a g i n g ) ，在这种机制下，消息由一个发布者( 发送方) 发送，由订阅者( 接 收方) 接收。另一种机制是发布一订阅式的消息传递( p u b f i s h - s u b s c r i b em e s s a g i n g ) ，在 这种机制下，消息由一个或多个发布者发送，由一个或多个订阅者接收。 1 1 一对一的消息传递( o n e - t o - o n em e s s a g i n g ) 是一种点到点的模型。消息由一个 j l v i s 客户机( 发布者) 发送到服务器上的一个目的地，即一个队列( q u e u e ) 。 而另一个m s 客户机( 订阅者) 则可以访问这个队列，并从该服务器获取这条 消息。在队列中可以存放多条消息，但每次只能获取一条消息。 2 1 一对多的消息传递( o n e - t o - m a n ym e s s a g i n g ) 是一种发布一订阅模型。这里仍 然是由一个j m s 客户机将一条消息发布到服务器上的一个目的地上，但是这次 这个目的地叫做一个主题( t o p i c ) 。这里关键的不同在于放在一个主题中的消 息包括了一个参数，这个参数定义了该消息的耐久性( 它能够在服务器上等待 - 9 北方工业大学硕士学位论文 订阅者多长时间) 。该消息将一直维持在主题中，直到这个主题的所有订阅者 都取走了该消息的一个副本，或者该消息的耐久性时间已到期，不管发生的是 上述中的哪种情况，该消息都将被从这个主题中删除。 3 ) 多对多的消息传递( m a n y - t o - m a n ym e s s a g i n g ) ，这也是一种发布订阅模型， 同时还扩展了一对多的消息传递模型。除了支持多个订阅者外，该模型还支持 一个主题有多个发布者。多对多消息传递的一个很好的例子就是e - m a i l l i s t s e a v e - 多个发布者可以将多条消息投递到一个主题，而所有的订阅者将获取 每一条消息。 对于m s 消息的结构( 如图2 2 所示) ，其中有一个部分( s e c t i o n ) 用于路由、 寻址和消息识别；还有一个可选的部分，在这个部分中可以传递一些特定于应用 ( a p p f i c a f i o n - s p e c i f i c ) 的参数；第三个部分存放的是消息的有效负荷( 文本、字节、 值映射( v a l u em a p ) 、对象，等等) 。这三个部分分别被称为头部、属性和主体1 。 h - 潞，、 _ 一 or _ 瞄秘h 扣，t h 图2 2j m s 消息的结构 网格技术作为当今分布式计算领域的热点研究领域，其应用潜力十分巨大，本章旨 在通过对网格技术在s a v a n t 模块的应用研究，探索构建高效s a v a n t 模块的新途径。 2 3 网格技术简述 网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型数 据库、传感器、贵重设备等融为一体，使人们能够透明地使用资源的整体能力，并能按 需获取所有信息。网格计算的定义有很多种，但网格的本质是计算资源的联合加上这些 资源的虚拟，从而达到加速应用程序处理的目的司。网格的全部核心就是分布式计算与 资源管理“日。 2 3 1 网格的主要功能 网格的主要任务是在动态变化的网络环境中共享资源和协同解决问题。网格对现有 互联网进行了非常好的管理，它把分散在不同地理位置的资源虚拟成为一个空前强大的 信息系统，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、软件资源、通信资源、知 - l o j t 方工业大学硕士学位论文 识资源和专家资源等的全面共享“”。这些资源形成一个整体后，用户可以从中享受一体 化的、动态变化的、可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务，获得前所未有的使用 方便性和超强能力嗍。 2 3 2 有状态的w e b s e r v i c e 技术( w s r f ) 介绍 w s r f ，或者称为w e b 服务资源框架，提出了提供持久数据的方式。一个从 w s r f 观点来看的资源可以被理解为任何的具有扩展的生命周期的设备或者应用程序模 块，而不只是一个简单的请求或者响应。这种设备或者应用程序模块是通过w e b 8 9 l v i 0 9 8 来提供的。 w e b 服务的工作方式是这样的。利用w e ；b 服务，您发出请求( 比如插入一条记 录) 并得到响应( 比如插入成功) ，然后断开连接。没有正在进行的会话需要管理。例 如h t r p 在大多数情况下，w e b 服务通过m i 甲传输每个请求独立于前 一个请求，w e b 服务没有访问或使用任何不是当前输入消息部分的信息。w s r f 的 目标是通过创建“状态”概念以及处理状态的方法来解决该问题。 w s r f 作为一个框架，是由一系列的处理细节的模块组成的。他们是： 1 ) w s 资源：定义了w e bs e i o 曙如何能够被用来表示多资源实例。 2 ) w s 一资源属性( w s r f - r p ) ：指定了同w s 资源资源中定义的属性进行交互的实际 方式。 3 ) w s 一资源生命周期( w s r f - r l ) ：定义了如何来管理和销毁w s - 资源的生命周 期。 4 ) w s 一服务组( w s r f s g ) ：指定了如何来聚合w s 一资源。 5 ) w 基本错误o v s r f - b f ) ：定义了被w s r f 服务抛出的s o a p 格式的错误。 在w s r f 结构中的w e b 服务是一种运行在有状态资源上的无状态服务。w e b 服务 和有状态资源是分开的，w e b 服务是无状态的。从本质上而言，w s r f 是一组w e b 服 务规范，它从特定的消息交换和x m l 规范的角度，定义了w e b 服务资源( w s - r 鹤叩r ) 方法的表现形式。这些规范伽1 可以用来构建w e b 服务和个或者多个有状态 的资源之间的关联关系。w s r f 使用了不同的结构来模型化有状态资源和相应的w e b 服务，而o g s i 则是采用同一种结构来模型化状态资源以作为一个w e b 服务进行表 示。在这一点上，w s r f 比o g s i 更具有表达力，因为它允许w d ) 服务和任何相关联 的有状态资源之间可以形成多对多的映射，而o g s l 只能形成一对一的映射关系。另 外，在o g s i 中能表达的模式在w s r f 中也都可以表达。 北方工业大学硕士学位论文 w e b 服务资源是w e b 服务和有状态资源的组合，它被表示为带有明确定义类型的 x m l 文档和w e b 服务的关联关系，也包括用来寻址和访问的端点的引用方法，同时还 提供状态执行所需要的环境胁1 。在w s r f 中，不同的实体具有不同的生命周期和资源能 力，相应的资源特性可以表示为w e b 服务资源特性文档中的一个x m l 元素，客户端是 通过w s d l 的端口类型来得到w d a 服务资源特性文档的，w e b 服务资源特性文档用来 充当w e b 服务资源实际状态的视图或投影。w s r f 通过约定的w e b 服务机制来使w e b 服务资源可以被声明、创建、访问、监测、改变和撤销，同时不需要对相关联的有状态 资源进行处理。 2 3 3 g t 4 ( g l o b u st o o l k i t4 ) 筒述 g t 4 是一个w s r f 兼容的软件组件集( 及其相关工具) ，开发人员可以使用它们 来构建分布式系统。由于g l o b u s 联盟在网格和分布式计算领域的深入研究经验，以及 g t 4 之前版本的广泛应用，因此g t 4 m j 自然