（计算机应用技术专业论文）中间件在交互式自助服务平台中的应用.pdf

摘要 随着我国加入w t o 及电信改革的不断深入，国内电信业的市场 环境已渐趋合理，且竞争日益加剧。市场竞争也越来越激烈，从电信 运营企业的服务内容、服务方式、服务对象、服务质量、服务意识等， 都将发生历史性的深刻变化。用户数量的不断增长以及服务种类的增 多使得传统的柜台式客户服务模式无法满足现状，服务模式必须向多 元化方向转交。用户自助式服务就是为了缓解急剧增长的服务需求而 产生的一种新型的服务模式。 现有的自助服务正处于起步阶段，规模较小，自助服务系统一般 都采用传统的客户n 务器模式来实现，系统基于可伸缩性、可靠性 等方面的考虑较少，不利于系统的扩展。 本文将研究如何利用交易中间件b e an7 ) ( e d o 构建一种交互 式电信自助服务平台。首先分析了自助服务在国际和国内研究和使用 现状，介绍了中间件的基本概念和x a 规范与两阶段提交协议，以及 t u x e d o 的系统组成、主要功能和特点；接着详细阐述了基于中间件 t u x e d o 的交互式电信自助服务平台的设计和实现，分析了现有的自 助服务系统的组织结构和存在的问题，介绍了平台的设计原则、网络 拓扑结构、逻辑结构以及业务逻辑层和表示层的功能模型，用比较抽 象的方式描述了平台各功能模块的实现；最后结合负载测试数据对平 台的性能进行了分析，介绍了如何实现负载均衡和容错处理，提出了 几种优化性能的方法。 关键宇自助服务平台，中间件，t u x e d o ，交互式 a b s t r a c t a sc h i n aj o i n e dt h ew o r l dt r a d eo r g a n i z a t i o n ( w t o ) ，r e f o r m m t e l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r yh a sc o n t i n u e dt od e e p e n t h em a r k e to f t e l e c o m m u n i c a t i o ni nc h i n ah a sg r a d u a l l yb e c o m er a t i o n a l ，a n dt h e c o m p e t i t i o ni sa g g r a v a t e dd a yb yd a y t h ew a yo f s e r v i c ep r o v i d e df r o m t e l e c o m m u n i c a t i o ne n t e r p r i s e sw i l lb eu n d e r g o i n gh i s t o r i c a lp r o f o u n d c h a n g e s ，w h i c hi n c l u d e sa l la s p e c to f t h es e r v i c es u c ha st h ec o n t e n t ，t h e m e t h o d ，t h eo b j e c t ，t h eq u a l i t ya n dt h ec o n s c i o u s n e s so fs e r v i c e f o r t h eg r o w t ho fc u s t o m e rs c a l ea n ds e r v i c et y p e ，t r a d i t i o n a lc o u n t e rs e r v i c e m o d eh a sb e e nu n a b l et os a t i s f yw i t ht h ec u r r e n ts i t u a t i o n ，o t h e rs e r v i c e m o d em u s tb ei n t r o d u c e di n t ot h i sf i l e d s e l f - s e r v i c e ，ak i n do f n e w - t y p e m o d e i sp r o d u c e di i lo r d e rt oa l l e v i a t et h es e r v i c ed e m a n di n c r e a s e d s h a r p l y t h ee x i s t i n gs e l f - s e r v i c es y s t e m sa r ea tt h es t a r t i n gs t a g e ，w h o s e s c a l ei sr e l a t i v e l ys m a l l t h e s es y s t e m sg e n e r a l l ya d o p tt h et r a d i t i o n a l c u s t o m e r s e r v e rm o d e ，b u tl i t t l ec o n s i d e r a t i o no ns y s t e m se x p a n d a b i l i t y , r e l i a b i l i t ye t c i su n f a v o r a b l et os y s t e m a t i ce x p a n s i o n t h et h e s i s s t u d y s h o wt os t r u c t u r eak i n do fi n t e r a c t i v e t e l e c o m m u n i c a t i o ns e l f - s e r v i c ep l a t f o r m ，u s i n gat r a d em i d d l e w a r e b e a t u x e d o f i r s t l y , i ta n a l y s e st h ec u r r e n ts i t u a t i o ni nw o r l da n da th o m e i ns e l f - s e r v i c em o d e ，a n di n t r o d u c e st h eb a s i cc o n c e p t i o no fm i d d l e w a r e ， x a p r o t o c o l , t w o p h a s ec o m m i tp r o t o c o la n dt h es t r u c t u r e ，f u n c t i o na n d c h a r a c t e r i s t i co ft u ，匝d 0 s e c o n d l y , t h et h e s i se m p h a s i z e so nt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f i n t e r a c t i v es e l f - s e r v i c ep l a t f o r mb a s e do nt u x e d oa n dt h es t r u c t u r ea n d s h o r t c o m i n go f c u r r e n ts e l f - s e r v i c es y s t e m sa r ea l s oa n a l y z e d t h e nt h i s t h e s i si n t r o d u c e st h ed e s i g np r i n c i p l ea b o u tt h en e w p l a t f o r m , t o p o l o g i c a l s t r u c t u r eo ft h en e t w o r k , l o g i cs t r u c t u r ea n df u n c t i o nm o d e l u s i n ga n a b s t r a c t w a y , i m p l e m e n t a t i o n o ft h e p l a t f o r m s m a i nf u n c t i o ni s d e s c r i b e d a tl a s t , t h ep e r f o r m a n c eo fp l a t f o r mi sa n a l y z e db yt h et e s t - d a t ao n t h ep l a t f o r m s1 0 a d a n dt h ea u t h o ri n t r o d u c e sh o wt or e a l i z el o a db a l a l i c e a n df a u l t - t o l e r a n t l y , p u t sf o r w a r ds e v e r a lk i n d so fo p t i m a lm e t h o d so f p e r f o r m a n c e k e yw o r d ss e l f - s e r v i c ep l a m f o r m , m i d d l e w a r e ，t u x e d o ，i n t e r a c t i v e i 原创性声明 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。尽我所知，除了论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 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说 明。 作者签名：蔓够 日期：土时上月皿日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文：学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：蛐导师签名坠日期：妪年生月业日 硕士学位论文 第一章绪论 1 1 弓i 言 第一章绪论 快节奏的生活方式己经成为现代人的显著标志之一，它积极促进着更为便捷 的服务方式的出现，而新的服务方式又潜移默化地改变着人们的生活习惯，并成 为人们生活中的一种需要。超市、自助餐厅、自助提款机、自动售货机诸如 此类的自助式服务方式如雨后春笋般闯入了普通人的生活，自助服务成为现代人 快节奏生活中必不可少的一个环节。自助服务一改往日客户与商家( 或服务方) 面 对面交流或交易的方式，让客户更多地参与到交易或交流中来，增强了交互性和 自主性。一方面它为客户带来了极大的便利，延拓了服务的空间和时间，使服务 具有了无处不在、无时不在的新特征；一方面它也为商家带来了经营方式和变革， 为他们的商业经营节省了大量的人力、物力和财力，并提高了操作的准确性和全 天候性，使商业运作的信息化、电子化、网络化成为可能；另一方面，在公众社 会服务方面，自助式信息查询，提高了社会公众服务的质量和形象，有利于社会 精神文明建设。 自助服务是指以交互作用的方式向客户提供使用现金或磁卡、i c 卡等自主 付款方式获取所需服务为基本特征，以方便、安全、高效和高科技含量而有别于 传统服务行业的一个全新的服务领域。它是集光、机、电、防伪识别、数字加密、 智能软件等技术于一体的高科技智能化产品。自助服务可以广泛应用于交通、金 融、邮电、娱乐、零售业，电信以及社会服务等诸多领域，像金融领域银行业的 自动存取款，服务业的自动售票机、自动检票机、自动售货机、自动收费系统、 自助查询机等都是自助服务范围，它改变了交易的模式，能够让客户更多的参与 到交易或交流中来，增强了交互性和自主性。 1 2 发展现状 中国电信业作为国家的支柱产业，在近几年得到了迅猛的发展，用户数量尤 其是移动用户迅速增长。据统计，2 0 0 0 年至2 0 0 2 年，我国移动电话用户分别薪 增4 1 9 7 万户、5 9 5 5 万户和6 1 3 9 万户。去年，我国新增移动电话用户数达到6 2 7 0 万，是近年来新增用户最多的一年。在日益激烈的市场竞争环境中，电信运营企 业的服务内容、服务方式、服务对象、服务质量、服务意识等，都将发生历史性 的深刻变化为了保持和增强企业的竞争能力，必须提高客户的满意度，必须为 客户提供更多更好更方便的服务渠道，通过提高服务质量留住用户和吸引用户。 硕士学位论文 第一章绪论 电信业务自助服务平台的建设就是电信运营企业为客户提供更多更好更方便的 服务方式所采取的措施之一，真正体现了“创造需求、引导消费”的现代客户服 务理念。 国内电信行业自助服务系统正处于起步阶段，系统规模小，采用c l i e n t s e r v e r 结构的两层或三层模式，自助服务终端通过系统前置机与电信运营商业务系统连 接，有的甚至将自助服务终端直接与电信运营商业务系统进行通讯。功能比较简 单，能够办理的业务主要包括用户详单、话单的查询和打印，话费缴纳，销售电 话卡，硬件设备比较粗糙，软硬件没有平台化，稳定性较差，管理维护工作量大 1 3 课题可行性的研究 本课题的研究目的在于：构建了种基于中间件技术的交互式电信自助服务 平台，利用t u x e d o 中间件处理平台的业务逻辑，实现业务逻辑处理与系统功能 实现的分离，并且在原有的自助服务系统中加入网络视频会议功能，增加自助服 务终端办理电信综合业务的功能。 ， 在阐述平台的设计和实现之前，先对平台的实现进行可行性分析和研究。 首先，从已经应用的角度来看。自助服务以及所依托的自助服务设备目前主 要应用在金融领域银行业的自动取款机，零售业的自动售货机以及铁路，航空机 票自助售票机。自助服务在这些行业的成功经验将会对于自助服务在电信行业的 运用和推广，对于电信自助服务平台的建立起到极大的借鉴和指导作用。 其次，从电信业自身的特点来看。电信运营商由中国电信独家垄断到1 9 9 4 年的中国电信、中国联通双头经营，再到目前的中国电信、中国两通、中国移动、 中国联通、中国铁通和中国卫星通信集团公司“5 + 1 ”经营，业务市场竞争格局 已初步形成。提高服务质量和企业形象、降低服务成本已经成为各大运营商在激 烈的市场竞争中立于不败之地的一个关键。在充分理解自助服务的概念和特点之 后，各大运营商必将在行业内大力推广自助服务的理念，以此来在激烈的竞争中 取胜。 再次，从技术成熟的角度来看。电子技术、网络技术、安全技术、信息技术 日趋成熟，一方面，金融货币识别技术从硬币、单一面额纸币发展到信用卡，多 种面额纸币，电子支付已成方兴未艾之势，各种金融卡的应用已不仅仅是一种时 尚，而且成为市场交易的一般手段，从电子化的角度来透视，以磁条为介质的银 行卡，凭借发达的通信网络及良好的信用度，得到了很好的应用，客户信息齐全， 便于管理。另一方面，中间件技术日趋成熟，b e a t u x e d o 中间件产品己经成 为企业、i n t e m e t 这样的分布式运算环境中开发和管理三层结构的客户，服务器型 关键任务应用系统的强有力工具，在电信、金融业务系统中得到了成功的应用。 2 硕士学位论文 第一章绪论 这些技术的成熟将会为自助服务平台的建立奠定坚实的基础。 最后，从国内外应用趋势和形势来看。自助化的概念逐渐深入人心；尤其在 发达国家，其自助化服务和自助化设备的应用领域非常广泛，程度也非常高。可 以这样说，自助化设备或自助化服务以其独特的优势，成为时代发展的潮流。而 在国内，自助服务正出于起步阶段，而且应用领域也比较单一。除了银行业和为 数不多的一些公共场合的信息查询，其余领域具有广阔的开拓前景。因此，建立 一个交互社的电信自助服务平台来满足电信业的迅猛发展和激烈竞争相当急迫 而且很有必要。 i 4 课题研究的意义 。 硕士学位论文第一章绪论 1 5 论文结构 t 本文的内容组织如下： 第一章，绪论。介绍了电信行业和电信自助服务系统的发展现状，提出了本 课题的研究目的，对课题的可行性和研究意义进行了分析。 第二章，关键技术。介绍了交互式自助服务平台实现过程中所需的关键技术， 包括x a 规范和两阶段提交协议，t u x e d o 技术概要。 第三章，平台的分析与设计。分析了原有的自助服务系统存在的问题，提出 了交互式自助服务平台的实现方式，描述了业务逻辑和表示层的设计，重点阐述 了如何利用1 1 e d 0 中间件实现平台的业务逻辑处理。 第四章，平台的具体实现。描述了交互式自助服务平台中表示层、业务逻辑 层和数据层的实现以及交互式功能的实现。其中业务逻辑层的实现是本章的重 点。 。 第五章，平台的性能分析。利用l o a d r u n n e r 测试工具对服务端程序进行了 模拟负载测试，并根据测试结果进行了分析，提出了如何实现平台的负载均衡和 容错处理以及如何优化平台的性能。 第六章，总结和展望。对本文工作进行归纳总结并展望了课题的进步研究 方向。 4 硕士学位论文 第二章关键技术 2 1 中间件的基本概念 第二章关键技术 随着计算机技术的不断发展，企业的信息系统和以往相比，也有了巨大的进 步。企业级的应用不再满足于单机系统和简单的客户服务器系统，而是向着三 层和多层体系结构的分布式环境不断迈进。在分布式环境中，无论是硬件平台还 是软件平台都不可能做到统一。大规模的应用软件通常要求在软硬件各不相同的 分布式网络上运行，为了更好的开发和应用能够运行在这种异构平台上的软件， 迫切需要一种基于标准的、独立于计算机硬件以及操作系统的开发和运行环境， 中间件技术就应运而生了。根据i d c 的定义：中间件是一种独立的系统软件或 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。中问件位 于客户机，服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通讯。 按照i d c 的分类方法，中间件可分为六类，第一类是终端仿真，屏幕转换中 间件，第二类是数据库访问中间件，第三类是远程过程调用中间件，第四类是消 息中问件，第五类是交易中问件，第六类是对象中闻件。 中间件在三层客户机服务器系统中有及其重要的作用。它的主要功能包括： 1 ) 负责客户机和服务器间的联接和通讯；提供客户机与应用层的高效率通 讯机制；提供应用层不同服务之间的互操作机制；提供应用层与数据库之间的联 接和控制机制。 2 ) 提供一个三层结构应用开发和运行的平台：提供一个应用开发框架，支 持模块化的应用开发；屏蔽硬件、操作系统、网络和数据库；提供交易管理机制， 保证交易的一致性；提供应用的负载均衡和高可用性；提供应用的安全机制；提 供应用的管理功能。 3 ) 中问件是在计算机硬件和操作系统之上，支持应用软件开发和运行的系 统软件，它为企业级的分布式应用提供了一个标准的平台，使得应用软件开发和 运行能够独立于特定的计算机硬件和操作系统平台，实现企业应用系统的集成。 中间件屏蔽了底层操作系统的差异和复杂性，减少应用系统开发的复杂性，缩短 了开发成本，减少了系统的维护、运行和管理的工作量，大大减少了计算机应用 系统总体拥有成本。s t a n d i s h 的调查报告显示，由于采用了中间件技术，应用系 统的总建设费用可以减少5 0 左右。中间件提供客户机与服务器之间的连接服 务，这些服务具有标准的程序接口和协议。可以实现不同硬件和操作系统平台上 硕士学位论文第二章关键技术 的数据共享和应用互操作，具有强大的计算资源管理和网络通信能力，以及良好 的可扩展性和移植性。中间件在分布式的客户和服务之间扮演着承上启下的角 色，如事务管理、负载均衡以及基于w e b 的计算等。同时中间件产品在很大程度 上简化了一个由不同硬件构成的分布式处理环境的复杂性。 2 2x a 规范与两阶段提交协议 事务是对资源管理器( 如数据库) 的一组操作，它使所涉及的资源管理器从 一种状态转变到另一种状态。这些操作要么全部成功，要么全部失败。事务具有 原子性、一致性、隔离性和持久性。事务分为本地事务( l o c a lt r a n s a c t i o n ) 和全局事务( g l o b a lt r a n s a c t i o n ) ，如果一个事务只涉及到一个资源管理 器，那么该事务称为本地事务；全局事务涉及到一个或多个资源管理器，它也称 为分布式事务，对所有涉及的资源管理器的操作必须被看作单个工作单元。它们 必须被同步，并在所有服务器上圆满完成，否则，就必须回滚。例如，一个事务 中可能更新几个不同的数据库。对数据库的操作发生在系统的各处但必须全部被 提交或回滚。此时一个数据库对自己内部所做操作的提交不仅依赖本身操作是否 成功，还要依赖与全局事务相关的其它数据库的操作是否成功，如果任一数据库 的任一操作失败，则参与此事务的所有数据库所做的所有操作都必须回滚。 x a 就是x o p e n d t p 定义的交易中间件与数据库之间的接口规范( 即接口 函数) ，交易中间件用它来通知数据库事务的开始、结束以及提交、回滚等。 x a 接口函数由数据库厂商提供。 通常情况下，交易中间件与数据库通过x a 接口规范，使用两阶段提交来完 成一个全局事务，x a 规范的基础是两阶段提交协议。 两阶段提交协i , k 2 p c ( t w o p h a s ec o m m i t m e n tp r o t o e a l ) 把事务提交过程分 为表决和提交两个阶段。只要有一个事务的参与者撤消事务，协调者必须做出全 局撤消的决定，只有所有的参与者都同意提交，协调者才能做出全局提交的决定。 在第一阶段，交易中间件请求所有相关数据库准备提交( 预提交) 各自的事 务分支，以确认是否所有相关数据库都可以提交各自的事务分支。当某一数据库 收到预提交后，如果可以提交属于自己的事务分支，则将自己在该事务分支中所 做的操作固定记录下来，并给交易中间件一个同意提交的应答，此时数据库将不 能再在该事务分支中加入任何操作，但此时数据库并没有真正提交该事务，数据 库对共享资源的操作还未释放( 处于上锁状态) 如果由于某种原因数据库无法 提交属于自己的事务分支，它将回滚自己的所有操作，释放对共享资源上的锁， 并返回给交易中间件失败应答。 6 硕士学位论文 第二章关键技术 在第二阶段，交易中闯件审查所有数据库返回的预提交结果，如所有数据库 都可以提交，交易中间件将要求所有数据库做正式提交，这样该全局事务被提交。 而如果有任一数据库预提交返回失败，交易中间件将要求所有其它数据库回滚其 操作，这样该全局事务被回滚。图2 一l 是两阶段提交协议完成示意图，交易中间 件扮演图中协调者的角色。 协调者 l 阶段 2 阶段 图2 - 1 两阶段提交协议示意图 x a 规范对应用来说，最大好处在于事务的完整性由交易中间件和数据库通 过x a 接口控制，应用程序只需要关注与数据库的应用逻辑的处理，而无需过多 关心事务的完整性，应用设计开发会简化很多。 具体来说，如果没有交易中间件，应用系统需要在程序内部直接通知数据库 开始、结束和提交事务，当出现异常情况时必须由专门的程序对数据库进行反向 操作才能完成回滚。如果是有很多事务分支的全局事务，回滚时情况将变得异常 复杂。而使用x a 接口，则全局事务的提交是由交易中自j 件控制，应用程序只需 通知交易中间件提交或回滚事务，就可以控制整个事务( 可能涉及多个异地的数 据库) 的全部提交或回滚。 2 3 t u x e d o 技术概要 b e at u x e d o 系统作为目前被广泛使用的中间件产品，可以用于跨多种平 台、数据库、操作系统的分布式应用程序的开发，该系统基于消息通讯，具备分 布式事务处理和应用通信功能，并提供完善了各种服务来建立、运行和管理关键 任务应用系统。b e at u x e d o 是企业、i n t e m e t 分布式应用中的基础主干平台， 它提供了一个开放的环境，不仅支持各种各样的客户、数据库、网络、遗留系统 和通迅方式，而且还支持大量在线用户，巨量数据及信息访问复杂网络等。b e a t ux e d o 使分布式关键任务应用系统具有大型主机的性能，从而使这些应用系 7 硕十学位论文 第二章关键技术 统应付数以千计的用户，大交易吞吐量，多并行数据存取和大量数据，同时保持 较短的反应时间，较高数据完整性和安全性。 2 3 1 t u x e d o 系统组成 b e at u x e d o 是由服务器端的事务管理器、可靠队列服务、应用域以及客 户端的工作站等几个核心部分组成( 1 虱2 - - 2 所示1 。 图2 - 2t u x e d o 系统组成 1 ) 事务管理器厂r 运行于服务器端的事务管理器是b e at u x e d o 体系结构的中心，它是每个 b e a t u x e d o 服务器的核心，提供重要的分在式应用服务：名字服务、数据路由、 负载平衡、配置管理、事务管理和安全性管理。它包含t u x e d o 的核心数据结 构广告板b b ( b u l l e t i n b o a r d ) ，b b 中包括服务名、路由信息、请求服务的队列和 负载等基本信息，t u x e d o t 负责访问和维护b b 中的信息，并利用这些信息实 现其各项功能。 2 ) 工作站w s 工作站把b e a t u x e d o a t m i a p i ( a t m i ，应用事务管理接口，是支持应用开 发的一组函数) 扩展到客户应用程序中，它适用于m i c r o s o f tw m d o w s 3 1 9 5 、 m i c r o s o f tw i n d o w sn t 、m s d o s 、i b m o s 2 、m a c i n t o s ho s 和所有商用版的 u n i x 。有了工作站，开发者用a t m i 客户端的功能可透明访问在b e at u x e d o 分布式环境中任何服务器上的服务。 3 ) 可靠队列服务，q 4 ” ，b e at l r x e d 提供了一个简单的可靠的队列机制，保证应用系统提交的请求 8 硕士学位论文 第二章关键技术 和数据可在网络故障或目的服务器瘫痪等情况下也能递交到目的服务器。应用程 序能将服务请求入队和出队，并可以设定系统，使队列中的请求自动地转发给 t u x e d o 的服务进程，并取回处理结果。这种可靠性队列作为种资源管理器， 可以和其他资源管理器( 如数据库) 协作，完成全局事务处理。 们域仍o m a i n 将大范围、很多个( 几百甚至上千) 服务器共同组成的应用系统按功能或结 构划分为不同的域，每个域独立地完成域内的操作，域间操作由域网关完成，从而 提高每个域和整个系统的运行效率。t u x e d o 的域特性把客户，服务器模型扩展 到多个独立自治的应用系统。 2 3 2 t u x e d o 主要功能 t u x e d o 为应用系统提供运行环境，在运行时可根据系统的配置提供故障 恢复、负载均衡、自动伸缩、安全认证和数据加密等功能，为t u x e d o 应用系 统提供一个可靠的运行环境。 1 ) 处理分布式事务 当t u x e d o 应用系统涉及跨多个数据库( 同构或异构) 的全局事务时， t u x e d o 利用x a 标准和两阶段提交协议协调各个数据库的同步。t u x e d o 还 可保证可靠性队列q 的入、出队操作和数据库的更新操作同步。在各种情况下， t u x e d o 能够确保异构或者同构的数据库以及其他资源管理器之间的完整性和 一致性，并能在出现节点故障、网络故障或全局资源死锁时利用内部的交易日志 来协调全局事务的恢复。 2 ) 服务和节点的故障恢复 t u x e d o 可以对系统组件进行持续监视，查看应用系统、交易、网络、及 硬件是否出现故障。一旦发现故障，它支持备份服务器继续运行，并透明的将故 障组件从系统中排除，管理必要的恢复程序，重新为消息和交易选择路由，保证 交易平台的高可用性。 3 ) 请求的重定向 t u x e d o 可以利用一些参数，如超时，便资源管理器可以在不中断进程的 情况下将出现故障的节点上的服务器及服务移植到其他节点上重新运行。如果一 个节点上的某些服务器出现故障，t u x e d o 可自动将客户的请求重新定向到可 以完成相同服务的服务器上，使可以感觉不到变化。 4 ) 动态收缩 t u x e d o 应用系统可以在不停机的前提下，动态修改系统的配置，包括： 增加新的应用服务器、数据库和服务进程组、服务进程和服务：修改现有的服务 9 硕士学位论文 第二章关键技术 程序；修改数据依赖路由规则；根据系统负荷的变化动态地增加和减少服务进程 的个数，用户可动态启动或停止服务，使某些服务可用或不可用。 5 ) 负载平衡 为了确保应用吞吐量最大，t u x e d o 的事务管理器自动地在系统中完成动 态负载平衡调度。通过使用每个服务的负载因子，事务管理器把请求发送给能最 快处理该请求的服务器，事务管理器通过为当前排队的请求总计负载因子来决定 服务器上的负载。 6 ) 安全认证和数据加密压缩 1 1 j ) ( e d o 提供应用服务的验证、授权和访问控制。用户能用访问控制列表 保护服务、队列免遭未授权的访问。骶e d 0 提供5 种安全认证方式，还提供 数据加密压缩功能，t u x e d o 客户端和服务端之间，服务器与服务器之间传送 的数据可进行加密和压缩。 2 3 3 t u x e d o 的主要特点 1 ) 支持全局事务管理，支持x o p e n 规范，支持全局的两阶段提交。 2 ) 分布式应用管理，支持异构环境下的分布应用( 如同一应用中有不同的 数据库，多个数据源) 。 3 ) 平衡负载。有多台机器做应用服务器时，系统可自动根据每个机器的负 载情况决定服务程序在负载小的那台机器上执行。 4 ) 进程管理。系统根据需要( 客户端请求量) 自动增加或减少每个s e r v i c e 的进程数( 1 个s e r v i c e 可启动n 个相同的进程) 。某个s e r v i c e 忙，则相应地增 加( 启动) 其进程数；某个s e r v i c e 闲，则相应地减少( 关闭) 其进程数，从而 减少该s e r v i c e 占用的系统资源( 如：内存、数据库连接数等) ，使整个系统的 s e r v i c e 最优化运行。 5 ) 优先级管理。可将s e r v i c e 根据优先级的不同赋权值，系统根据优先级 权值将客户请求( s e r v i c e ) 排队管理。 6 ) 路由管理。有多台机器做应用服务器时，用户可设定同一种事务( 根据 申请包中f m l 的某一个域) 在不同的机器上执行。 7 ) 权限控制、安全管理。包括两个方面：服务端控制，可限制用户对应 用程序的启动、关闭，限制用户在应用中建立服务程序。限制客户端对应用程 序的访问。可由专门的s e r v i c e 做安全验证。 8 ) 丰富的通讯方式。有同步调用、异步调用、管道通讯、会话、广播、通 知、队列、发布订阅等通讯方式，能很好地满足应用开发的要求。 9 ) 可m p 方式工作，多台应用服务器互相备份，实现其高可用性。 1 0 硕士学位论文 第二章关键技术 2 4 本章小结 本章分析了交互式自助服务平台实现所需的关键技术，为接下来平台的设计 和实现奠定基础。在本章中，首先介绍了中间件的概念和主要功能，然后介绍了 x a 规范和两阶段提交协议，最后介绍了t u x e d o 技术概要，包括t u x e d o 系 统组成、t u x e d o 主要功能和t u x e d o 的主要特点。 硕七学位论文第三章平台的分析与设计 第三章平台的分析与设计 3 1 现有自助服务系统的分析 3 1 1 现有系统的组织结构 电信自助服务系统是最近几年才出现，现有的电信自助服务系统都是基于 c l i e n t s e r v e r 结构的两层或三层模式( 图3 1 所示) 。 图3 - 1 现有自助服务系统结构 现有的自助服务系统有两种运营模式，如图3 一l 中的模式l 和模式2 。模 式l 采用三层结构，自助服务系统前置机是介于电信运营商业务系统前置机和自 助服务终端之间的数据处理逻辑层。自助服务系统前置机作为c l i e n t s e r v e r 结构 中的s e r v e r 主要处理来自自助服务终端的交易请求，进行数据流解析、数据打包 和解包、交易处理、交易转发等，提供联机交易的数据交换的完整性和可靠性。 终端设备根据具体的软硬件环境和网络环境采用不同的通信方式和系统前置机 通信，通常采用的是基于t c p 1 p 的s o c k e t 通信。 由于自助服务系统前置机往往涉及到多种异构系统和不同的通信协议，设 计、开发和功能扩展难度较大，在实际使用过程中，一些自助厂商直接将自助服 务终端连接到电信运营商的业务系统前置机，这就是模式2 的运营方式。 硕七学位论文 第三章平台的分析与设计 3 1 2 现有系统中尚存的问题和不足 现有的自助服务系统的2 种主要运营模式在实际的使用过程都暴露出不少问 题和不足，对于模式l 主要存在以下问题： 1 ) 交易通信问题 传统上编写的分布式应用系统一般采用基于t c p ，i p 的s o c k e t 通信方式。在 采用这种方式的系统中，客户端和服务器端都必须处理的网络连接监听、网络 传输、错误处理、通信安全等低层次的问题，与应用领域没有任何关系。这样的 代码加入到程序中后，程序就会缺乏通用性、可移植性和可伸缩性： ( 1 ) 在分布式异构环境下客户机和服务器所处的硬件平台和操作系统可能 都一样，这就涉及到字节的高低顺序、数据类型的长度、结构中成员的对齐方式 等一系列的问题，当对程序进行移植时，其源代码的修改在所难免。 ( 2 ) 当某系统不支持s o c k e t 通信方式时，程序的网络通信部分就需要重写。 ( 3 ) 当网络状况不好时，程序还需要专门处理丢包、包错位以及收不到数 据包等特殊情况，增加了处理难度。 ( 4 ) 在实际应用环境中，经常需要为应用服务程序增加新的服务，那么服 务端的代码必须手工增加，而且必须关闭原有服务程序才能启动新的服务程序， 这必将导致整个自助服务系统的暂时终止，这对于要求2 4 小时不间断运行的自 助服务系统是不允许的。 2 ) 通讯瓶颈问题 这种模式中，所有的自助服务终端的交易请求都发送到自助服务系统前置 机，自助服务系统前置机根据不同的终端的不同交易请求处理封装数据包，然后 转发至电信运营商业务系统前置机，等电信运营商业务系统前置机响应后才将处 理结果返回给自助服务终端。当交易繁忙的时候，会有多个终端同时发起请求， 这样，电信运营商业务系统前置机与自助服务系统前置机之间的通讯就成为整个 系统的瓶颈。 对于模式2 ，自助服务终端直接与电信运营商的业务系统前置机相连，因此， 不存在模式l 中的交易通信问题和通讯瓶颈问题，但是这种模式最大的问题在于 客户端( 自助服务终端) 过于肥大。由于没有自助服务系统前置机作为中转服务 器，所有的业务逻辑处理，用户操作界面等所有程序都放在客户端，再加上客户 端必须的硬件设备的驱动管理等程序，使得客户端的安装和管理很麻烦。 模式2 存在的另一个问题是：由于每一个自助服务终端都直接与电信运营商 业务系统前置机建立连接，当终端数目较多时，电信运营商业务系统前置机就会 因为建立的连接过多而消耗很多资源，甚至出现崩溃的情况，这显然是电信运营 硕七学位论文第三章平台的分析与设计 商不愿意看到的。随着自助服务终端规模的逐步扩大，这种模式将慢慢地被淘汰。 3 2 平台的总体设计 、 本课题主要是针对原有自助服务系统中存在的问题进行改进，利用业界领先 的交易中间件产品- - t u x e d o 来处理系统的业务逻辑，通过增加网络视频会议 功能实现系统的交互式功能，从而构建一种基于中间件的交互式自助服务平台。 交互式自助服务平台中系统闻的通讯借助i ) ( e d o 的a p i 函数来实现，客 户端与服务端的数据通过数据缓冲区来实现。当客户端与服务端进行通讯时，只 需选定缓冲区类型，然后调用相应的a p i 函数即可完成通讯，从而能有效地解决 现有的自助服务系统模式i 中的交易通信问题。同时借助t u x e d o 提供的多机 模式和负载均衡功能可以很好地解决模式l 中的通讯瓶颈问题。这些问题的解决 都将在后面的分析与设计中实现。 在分析平台的设计与实现之前，本文将介绍交互式自助服务平台设计的目 标，平台设计目标对于平台的设计与实现具有知道作用，确保自助服务平台按照 既定的目标和方向实现。 3 2 1 平台设计目标 平台的设计目标是构建一个以客户自助式营业服务为目标、以基于 t u x e d o 中间件的业务逻辑处理系统为支撑、以现金、银行卡等为支付手段、 以功能完整性与灵活性为策略、以系统可靠性与稳定性为宗旨，具有客户自助操 作、能2 4 小时提供服务，更加贴近用户以及便于快速布点等特点的交互式电信 业务自助服务平台，以满足中国电信行业“以服务与创新作为企业核心竞争力” 的整体战略需求。交互式自助服务平台应能达到以下要求： 1 ) 安全性和可靠性 应充分考虑平台运行的安全策略和机制。平台必须满足自助应用环境的特殊 要求，具备故障自诊断和自恢复的功能，保证系统能2 4 小时不问断地运行。硬 件设备和模块的可靠性要求高，必须采用安全性能高的设备并通过软件机制的辅 助来保证数据的安全性和完整性；通过现金处理技术的综合运用，保证现金识别 的准确性，防范各种假币的攻击；对于网络数据包要有加密和验证机制，保证数 据包在网络过程中不被泄漏和纂改。能在网络环境较为脆弱的条件下( 如无线网 络) 实现数据的可靠性传输。 2 1 规范性 整个系统的各种软、硬件均应符合相关的国际、国内标准，自助终端要统一 1 4 硕士学位论文 第三章平台的分折与设计 功能，统一界面，终端管理系统数据表现和报表制作要符合行业标准。 3 1 开放性和可扩展性 平台的体系结构和各功能单元及功能模块均采用开放式结构化设计。开放性 表现在平台能很好地与其他系统( 如银行、电信业务系统) 衔接，可扩展性表现 在当业务逻辑层动态地修改配置、增加服务或移植时，平台能正常运行，自助服 务终端更换硬件产品时不会影响终端的运行。 4 】可管理性和可维护性 整个系统要易于维护和管理。能实时地监控自助服务终端的运行状况、交易 状况、告警信息，同时能根据状态信息和告警信息及时、方便、快捷地采取相应 的处理措施，从而能保证系统的正常地、不问断地运行。 3 2 2 平台网络拓扑结构 臂 交互式自助服务平台的网络拓扑结构1 5 ( 1 53 2 ) ： 服务终螭1 服务终璃2 服务终髑l l t 图3 - 2 自助服务平台网络拓扑图 硕士学位论文 第三章平台的分析与设计 交互式自助服务平台在现有的自助服务系统的基础上增加了交互功能，为实 现这一功能就需要在平台中加入客户服务中心；同时考虑到平台的扩展性，支持 b s 结构而加入了w e b 服务器，能实现w e b 功能。因此，交互式自助服务平台 由外部接口( 电信运营商业务系统前置机、银行结算接口等) ，交易数据库，应 用服务器、w e b 服务器、自助服务终端、管理终端、客户服务中心组成。应用服 务器处理平台的业务逻辑，是自助服务平台的核心部分，它由主服务器、备份服 务器和服务器1 - 服务器n 组成。完成业务逻辑处理的各个服务分布在服务器l ， 服务器2 ，服务器n 中，主服务器负责协调它们之间的运行，能在这些服务器 之间平衡负载和容错处理，同时主服务器与外部接口相连，完成协议转换服务器 的功能。当主服务器出现异常而停止工作时，备份服务器将启动充当主服务器。 采用这种业务逻辑处理方式，能保证交互式自助服务平台能每天2 4 小时均衡地 提供服务。管理终端和交互式自助服务终端通过有线或者无线( c d m al x 、 g p k s ) 的方式与应用服务器相连，通过调用应用服务器提供的服务来实现自身 的功能。 3 2 3 平台逻辑结构 交互式自助服务平台一方面要处理来自平台内部频繁的业务请求，另一方面 需要与电信运营商和银行的业务系统交互数据，同时还要能在不间断平台运行的 条件下能动态地修改配置或增加服务。因此，平台必须具备很好的灵活性、很高 的处理能力和很强的稳定性。基于上述方面的考虑，我们采用了当前业界最为先 进最为成熟的三层体系结构，即数据层、业务逻辑层、表示层。 数据层：数据层主要是指的平台的交易数据库，终端管理系统操作的数据和 自助服务终端需要保存的交易记录都是基于此数据库。但平台还要从外部接口， 如电信运营商的业务系统提取用户所需的业务数据，此类型的数据以服务的方式 由电信运营商业务系统前置机提供。我们把交易数据库和外部接口务系统提供的 用户所需的业务数据视为业务系统的数据层。 业务逻辑层：业务逻辑层是自助服务平台的核心层，主要完成服务的封装。 包括将从交易数据库或电信运营商业务系统获取用户的业务数据封装后返回给 表现层以及与银行结算中心的对帐业务操作。在自助服务平台中，我们借助b e a t u x e d o 中间层产品实现平台业务逻辑的处理。b e a 咖d o 提供的高速数 据通道、多服务整合等功能，可以有效降低网络负担，提高主机处理能力，提高 数据库效率，均衡负载，保证系统快速、平稳地运行。 表示层：本平台中表示层包括交互式自助服务终端、客户服务中心、管理终 1 6 硕士学位论文 第三章平台的分析与设计 端以及w e b 服务器。表示层将用户的功能请求转化为业务逻辑层能够识别的数 据请求格式并提交给应用层，然后从应用层获取返回数据并用某种方式展现给用 户。平台的业务逻辑处理对于表示层而言是透明的。 交互式自助服务平台的整体逻辑结构( 图3 3 所示) | 【 图3 3自助服务平台逻辑结构图 3 3 业务逻辑层的设计 业务逻辑层是交互式自助服务平台的核心，它通过为表示层提供服务的方式 负责