（通信与信息系统专业论文）基于j2ee的移动信息服务中心系统的研究和设计.pdf

摘要 移动通信网络正从2 5 g 向3 g 发展，随着终端、网络承载、业务应用以 及新技术的不断变革，移动数据业务运营的范畴从最初的话音服务、短信、 彩信、彩铃向更具个性化的新业务( 流媒体、w a p 、k j a v a 、l b s 等) 模式方向 发展。新型的数据运营格局将成为整个数据业务运营的驱动力量，这必然要 求运营商提供高效方便的方式为数据业务市场提供丰富、便利的服务。 本文结合烽火科技集团北京北方烽火公司武汉3 g 研发中心的“移动信息 服务中心( m i s c ) ”项目，通过对项目的设计思想的剖析，详细研究和探讨了 基于中间件的现代大型分布式软件工程的建设，并重点分析了m i s c 架构设计 以及项目组提出的软件总线结构和工作流系统。 在现代大型分布式软件工程中，如何对外和对内提供开放、灵活、统一 的接口以及采用何种策略保障整个系统的稳定性、可靠性、可扩展性、可伸 缩性、可管理性和可维护性是软件领域研究的核心课题之一。本文详细研究 了当前最先进的j z e e 中间件，并结合m i s c 项目重点研究了j 2 e e 中间件在系 统架构各部分中的应用，详尽地论述了如何借助于j 2 e e 中间件对外和对内提 供灵活统一的接口以及如何运用j 2 e e 中间件屏蔽硬件系统和操作系统的差 异的特性为系统提供稳定性、可靠性、可扩展性、可伸缩性、可管理性和可 维护性。 软件总线和工作流系统是本项居的核心和灵魂，本文详细研究了m i s c 项目中的软件总线结构和工作流系统，并详细分析了项目组提出的基于组件 的软件总线结构和基于共享信息模型的工作流系统。软件总线和工作流系统 是我们整个项目保证组件可插性和系统功能提升的神经中枢，也是本项目成 功的关键和闪光点。 本文的最后部分通过分析s p 如何接入系统以及系统内部如何做相应的 处理阐述了如何在m i s c 架构下开发应用组件以及如何运用架构的软件总线 和工作流系统。 关键词：m i s c ，j 2 e e ，工作流，软件总线，组件 a b s t r a c t w l t ht h ed e v e l o p m e n to ft h em o b f i ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r kf r o m2 5 gt o 3 qa l o n gw i t ht e r m i n a l s ，n e t w o r kc a p a c i t y , b u s i n e s sa p p l i c a t i o n s a n dn e w t e c h n o l o g i e sc o n s t a n t l yc h a n g e ，t h es c o p eo fo p e r a t i o no fm o b i l eb u s i n e s sd a t a f r o mt h ei n i t i a lv o i c es e r v i c e s ，s h o r tm e s s a g e ，m u l t i m e d i am e s s a g i n gs e r v i c e ， c o l o u r f u lr n g t o n e s ，d e v e l o p e di n t om o r ep e r s o n a l i z e db u s i n e s sm o d e ld i r e c t i o n n e wb u s i n e s sd a t ap a t t e r na st h ew h o l ed r i v i n gf o r c eo fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ， w h i c hr e q u i r e so p e r a t o r st op r o v i d em o r ee f f i c i e n ta n dc o n v e n i e n tw a y st ot h e m a r k e tt op r o v i d er i c h ，c o n v e n i e n ts e r v i c e s t h i s p a p e rc o m b i n a t e so f ”m o b i l ei n f o r m a t i o ns e r v i c ec e n t e r ( m i s c ) ” p r o j e c t ，w h i c ht a k e no nb yb e i j i n gn o r t hf i b e r h o m et e c h n o l o g yc o r p o r a t i o n w u h a n3 gr d ，t h r o u g ha n a l y z i n gt h ea c t u a ld e s i g nc o n c e p t so ft h ep r o j e d ， d e t a i l yd i s c u s s e dt h ee x p l o r a t i o no ft h em o d e ml a r g e s c a l ed i s t r i b u t e ds o f t w a r e s y s t e mw h i c hb a s e do nt h em i d d l e w a r es o f t w a r e t h i sp a p e re s p e c i a l l yf o c u s e so n m 1 s cs t r u c t u r e ，t h ed e s i g no fs o f t w a r eb u sa n dw o r k f l o ws y s t e m i nm o d e ml a r g ed i s t r i b u t e ds o f t w a r ep r o j e c t s ，h o wt op r o v i d ee x t e m a ta n d i n t e r n a lo p e n ，f l e x i b l e ，u n i f i e di n t e r f a c ea n dw h a ts t r a t e g yt op r o t e c tt h es t a b i l i t y , r e l i a b i l i t y , e x p a n s i o n a r i l i t y , f l e x i b i l i t y , m a n a g e a b i l i t ya n dm a i n t a n c eo ft h ee n t i r e s y s t e mi so n eo ft h ec o r es t u d ys u b j e c t si ns o f t w a r ef i e l d t h i sp a p e rd e t a i l y r e s e a r c h e dt h ec u r r e n tm o s ta d v a n c e dj 2 e em i d d l e w a r e ，a n di n t e g r a t e dt h em i s c p r o j e c tw h i c hf o c u s e so nt h ev a r i o u sc o m p o n e n t so fj 2 e em i d d l e w a r ef r a m e w o r k i nt h e a p p l i c a t i o ns y s t e m ，e s p e c i a l l y , t h i sp a p e rd i s c o u r s e du p o nd e t a i l e d e x p o s i t i o no fh o wt ou s ej 2 e em i d d l e w a r ep r o v i d ef l e x i b l ee x t e r n a la n di n t e r n a l u n i f i e di n t e r f a c e ，h o wt ou s ej 2 e em i d d l e w a r es h i e l dd i f f e r e n c e so fh a r d w a r e s y s t e m sa n do p e r a t i n gs y s t e m sa n dh o wt ou s et h ec h a r a c t e r i s t i c so fj 2 e et o p r o v i d es t a b i l i t y , r e l i a b i l i t y , e x p a n s i o n a r i l i t y , f l e x i b i l i t y , m a n a g e a b i l i t ya n d m a i n t a n c e s o f t w a r eb u sa n dw o r k f l o ws y s t e ma r et h ec o r ea n ds o u lo ft h ep r o j e c t ，t h i s p a p e rd i g e s t e dt h es o f t w a r eb u sa n dw o r k f l o ws y s t e mo fm i s cs t r u c t u r e ，a n d d e t a i l ya n a l y s e do f t h es o f t w a r eb u sa n dw o r k _ f l o ws y s t e mm o d e l ，w h i c hb a s e do n t h ec o m p o n e n t sa n ds h a r i n go fi n f o r m a t i o n s o f t w a r eb u sa n dw o r k f l o ws y s t e m a r et h ec h a l l e n g eo fo u re n t i r ep r o j e c t ，w h i c he n s u r et h ec o m p o n e n t sc a nb e i n s e r t e dt os y s t e mf r a m e i no t h e rw o r d s ，t h es o f t w a r eb u sa n dw o r k f l o ws y s t e m a r et h ec e n t r a ln e l v o u ss y s t e ma n dt h ek e yt os u c c e s sa n de n l i g h t e n i n gp o i n to f t h i sp r o j c c t t h el a s tp a r to ft h i sp a p e r , ia n a l y z e dt h es ps y s t e mh o wt oa c c e s st ot h e m 1 s cs y s t e ma n da c c o r d i n g l yd e a lw i t h f u r t h e rm o r e ，ie x p o u n d e dh o wt o d e v e l o pa p p l i c a t i o nc o m p o n e n t si nm i s cf r a m e w o r ks t r u c t u r ea n dh o wt ou s et h e s o f t w a r eb u sa n dw o r k f l o ws y s t e m k e yw o r d s ：m i s c ，j 2 e e ，w o r kf l o w ，s o f t w a r eb u s ，c o m p o n e n t s i i i 武汉理工大学硕十学位论文 1 1 本课题研究背景 第1 章绪论 移动数据增值服务市场的不断发展对于移动数据业务的管理水平不断提 出新的要求，这就使得数据业务管理策略开始从粗放型的随机管理模式向具 备后台支撑的系统化管理模式转变，m i s c ( m o b i l ei n f o r m a t i o n $ e r v i c e c e n t e r ，移动信息服务中心) 平台就是在这样一个大的数据业务发展背景下 产生并不断完善的运营管理型技术架构。 随着终端、网络承载、业务应用以及新技术的不断变革，移动数据业务 运营的范畴开始从最初的接入服务发展到以2 5 3 g 的无线网络为承载的多 种业务格局。除了短信、w a p 、m m s 、无线流媒体等为主要服务业务外，信息 定制、位置服务、j a v a 应用、在线消息等一系列带有新技术色彩的业务模式 产生。新型数据运营格局成为整个数据业务运营的驱动力量，这必然要求运 营商提供高效方便的方式为数据业务市场提供丰富、便利的服务”1 。 事实上，移动数据业务的运营从最初的技术驱动到如今的市场需求与业 务驱动的变化是一个非常巨大的变革过程，如何在这样一个新的数据运营形 势下，为业务应用提供灵活的部署运行平台和简单方便的管理流程体系成为 数据业务开展中一个非常重要的闯题。同时，如何通过一个技术上的架构策 略来服务于整个数据业务的市场运营环节，提高运营商对于数据业务的管理 与引导能力，促成数据业务市场的健康有效的运营，更是一个值得讨论的问 题。 m i s c 平台的引入，能够规范用户、业务管理和控制流程，建立用户和业 务的管理控制手段，提供信息计费的解决方案，实现业务逻辑与接入技术的 隔离，从而减少运营单位开通新业务的投资成本。同时，m i s c 平台还要为多 种类型的业务提供了统一管理机制，提高运营商开展梦网业务的工作效率， 增强运营单位对于用户状况和业务使用状况的分析能力，更重要的是加快新 业务的开展进度，从而强化运营商在移动数据业务价值链的核心地位。 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 课题研究的内容 m i s c 要求系统架构适应数据网的业务模型，为新服务提供灵活的部署运 行平台和简单方便的管理、开发框架。从系统架构上保证了系统的可靠性和 性能要求，同时能够做到对未来变化的业务模式的可适应性和系统框架的灵 活性”1 。系统的具体要求是： 1 大量并发客户并发访问快速响应。 2 提供开放、灵活、统一的接口和a p i ，考虑各个业务支撑系统的差异 性，提供多种通信协议，例如s o c k e t 、l d a p 、h t t p x m l 、w e bs e r v i c e 等接 口，以便于新的数据业务支撑系统的最快速度的建设，满足新业务的发展的 需要。 3 组件化开发、软件总线结构，适应未来发展。 4 按照省级集中方式建立省级移动数据业务管理平台，采用多层结构的 软件设计思路，使数据业务管理系统实现业务、数据、资源相分离；采用智 能网思想，采用基本组件方式，对未来业务软件平台进行模块化、流程化划 分，为未来新业务开发提供各种组件集。 5 统一管理框架。将所有独立的管理功能整合成为统一管理框架；实现 对全网网络、节点、业务和资源的各种管理。 m i s c 系统是基于j 2 e e 平台的一个应用项目。根据m i s c 平台的具体要求 和本人在北京北方烽火科技公司参加m i s c 平台研发的经历，本文具体的研究 内容包括： 1 由于本项目主要基于j 2 e e 平台开发，文章将会研究j 2 e e 的组件技 术、服务架构及技术层次在m i s c 中的运用。 2 研究了多层架构在m i s c 系统方面的应用与实现。m i s c 采用了 m v c ( m o d e v i e w c o n t r o l l e r ) 模式、多层b s 架构，使其设计具有结构清晰。 易于扩展，易于重用，易于开发，高交互性分布式运行等特点。 3 分析探讨组件技术在m i s c 系统中的应用与实现。软件复用被视为解决 软件危机，推动软件产业工程化、工业化的有效途径。而软件组件技术是支 持软件复用的核心技术，因此对软件组件技术的研究具有十分重要的意义。 m i s c 框架使编码人员在开发某个特定领域应用系统的时候不再一切“从零丌 始”，而是只需要对现有的框架和组件进行特化，然后进行一定的组装，从而 大大提高了软件开发的效率和质量。本文结合组件的理论概念阐述m i s c 系统 2 武汉理工大学硕士学位论文 是如何在项目中运用组件技术。 4 本人主要从事m i s c 平台中s p 接入部分的设计和编码，本文将讨论如 何按照系统架构开发服务组件。 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章m i s c 业务接入和管理平台的系统架构 目前中国移动通信公司的数据业务迅速发展，数据业务管理平台“ ( d s m p ) 作为目前中国移动数据业务行业中最先提出的平台规范，丁f 以种 完全开放的姿态进入到数据业务的价值链中去。数据业务管理平台( d s m p ) 位 于数据业务网络的业务能力层及控制层。数据业务管理平台提供的开放资源 接口，可以方便地为各种网元和s p ( s e r v i c ep r o v i d e r ) 提供其所需的各种 资源，极大地减少数据业务的成本，缩短业务的开发周期，在未来的移动数 据业务发展中真正发挥其核心作用。 北京北方烽火公司m i s c 平台按照中国移动通信公司移动数据业务管理 平台( d s m p ) 标准设计，为运营商提供业务管理拄制机制，规范业务流程， 提供稳定可靠、可扩展性强、高效的业务管理和控制的管理手段。 图2 1 是i d i s c 系统的架构图。整个系统綦于j 2 e e 平台，运用最先进的 组件技术和分布式计算技术以及和操作系统无关的j a v a 语言实现系统功能， 并且系统具备可维护性、可移植性和可扩展性。 系统有两类通信接口，其中第三方服务商利用系统提供的s o c k e t 、h t t p 、 i f f t p s 以及s o a p 和c o b a r 等通信协议实现增值业务的接入，这些增值业务包 括：m t b s ( 消息类第三方业务网关，实现短消息接入功能) 、w t b s ( w a p 类第 三方业务网关简介，实现w a p 业务的接入功能) 、d t b s 下载( d o w n l o a d 第三 方业务网关，接收手机的o t a 请求) 、m 2 t b s ( 多媒体消息类第三方业务网关， 接受彩信接入请求) 、w l a n p o r t a l ( w l ”4 门户类第三方业务网关) 、w w w p o r t a l ( w e b 门户类第三方业务网关) 、w a p p o r t a l ( w a p 门户类第三方业务网关) 、 s m s p o r t a l ( 短消息类第三方业务嗣关) 、p d a p o r t a l ( p d a 类第三方业务网关) 。 另类通信接口是运营商间的通信接口，系统也提供s o c k e t 、h t t p 、h t t p s 、 s o a p 、c o b a r 等各种通信方式实现系统的对接。目前我们考虑到的对接系统 包括b o s s 系统( 业务支撑运营系统) 、其它m i s c 系统( 实现省级之间以及中 央和省级的连通，如图卜2 ) 、s c p 系统( 服务控制点) 等。业务子系统完全基 于组件开发，以便于业务逻辑的扩展。基本的业务逻辑单元包括各种接入类 型的服务和记费批价的服务。这是运营商获取利益的核心计算逻辑单元。 系统还提供网管功能和各种报表、日志等分析子系统，以实现运营商对系 统运营效率的分析。 4 武汉理工大学硕士学位论文 图2 - 1m i s c 系统的架构图 2 1m i s c 的架构原则 北方烽火m i s c 平台参考中国移动通信d s m p 标准，按照构建灵活框架而 不是构建应用系统的思路来进行m i s c 平台的建设。主要架构原则如下： 1 参考移动话音网部署方式，适应数据网的业务模型，实现分布节点和 5 武汉理工大学硕士学位论文 数据的虚拟集中，实现一级数据平台、两级管理平台，为各种数据业务提供 服务的运行、管理、开发平台框架。按照省级集中方式建立省级移动数据业 务管理平台，采用多层结构的软件设计思路，使数据业务管理系统实现业务、 数据、资源相分离。如图2 2 。 图2 - 2m i s c 全网运营平台 2 从系统架构上保证整个系统的稳定性、可靠性、可扩展性、可伸缩性、 可管理性和可维护性，并且系统没有任何单点故障和瓶颈。m i s c 将业务过程 流从组件中剥离出来，使每个组件成为一个功能实体，从而使得对单独组件 的开发要求转变为对过程控制的业务逻辑要求。当改变业务过程流，组件只 需要完成公共总线中定义的接口功能。这样可咀通过简单的流程定义来改变 业务流，而不需要修改应用组件。这样也使应用组件变得可以重新利用，组 件的丌发变得更容易，灵活性更高。同时，i i s c 框架允许业务流程的定制、 6 武汉理工大学硕士学位论文 改造和优化，从而实现企业业务流程再造。 3 组件化开发、软件总线结构，适应未来发展。点对点的系统集成方法 要求每个业务都要有面向其它系统的接口，这使得大型管理系统变得越来越 复杂，并且难以维护和扩展。为了解决这个难题，m i s c 引入了公共总线的概 念。通过公共总线，使原有的各个应用系统( 如网管系统、客服系统、业务支 撑系统等) 实现系统间的信息交换。通过引入公共总线结构，m i s c 达到了各 个组件相对独立、整个平台稳定可靠、系统有扩展性和灵活性的目的，从而 使m i s c 能够高效整合数据、高效整合业务流程并适用于各种应用和异构硬件 环境。 4 大量并发客户并发访问快速响应。m i s c 完成数据业务的管理和控制 需求的共性部分，提供开放、灵活、统一的接口和a p i ，考虑各个业务支撑 系统的差异性，提供多种通信协议，例如s o c k e t 、l d a p 、h t t p x m l 、w e bs e r v i c e 等，以便于新的数据业务支撑系统的最快速度的建设，满足新业务的发展的 需要，同时也可保证已经建设好的业务支撑系统能够以最快的速度接入到 m i s c 平台。 5 将业务系统的数据实现集中。在数据中心的基础上进行数据整合，建 立以客户为中心的用户核心数据库，以便于从各方面、多角度对用户特征进 行刻划，方便进一步进行客户关系管理和客户行为分析。 6 统一管理框架。将所有独立的管理功能按照t m n ( t e l e c o m m u n i c a t i o n m a n a g e m e n tn e t w o r k ) 模型整合成为统一管理框架；实现对全网网络、节点、 业务和资源的各种管理。 2 2m i s c 的特点和优势 m i s c 完全符合移动通信集团公司d s m p 规范，在可靠性方面，通过系统 最大值设置、故障检查、告警和恢复处理机制以及灵活的任务调度机制实现 7 * 2 4 小时可靠性；在系统稳定性、可移植和可扩展性方面，m i s c 采用了最先 进的5 2 e e 框架实现对灵活多变的软件资源的重用。 m i s c 实现了灵活的业务生成策略，并采用组件开发策略以适应将来可能 出现的新业务； m i $ c 提供完善的伪码管理，保护用户信息，提高用户信息的安全性； m i s c 提供统一的s n m p 网管a g e n t 和o a m ( o p e r a t i o n ，a d m i n i s t r a t j o n 7 武汉理工大学硕士学位论文 m a i n t e n a n c e ) 功能； m i s c 提供统一的业务运营管理子系统，并与各运营商之间保持用户信息 的同步，支持一次认证与授权； m i s c 提供多种标准通信接口；可以有效地利用各种网络资源( g s m 、w w w 、 w a p 、s m s ) ，实现多种渠道向用户提供数据服务；充分利用庞大的用户信息资 源( 身份、信誉、费用收取) ，提供灵活多变的业务类型和模式； m i s c 采用开放式的应用体系架构，便于平台扩展及新应用的加入，支持 向下一代( 2 g 、2 5 g 、3 g ) 的移动数据通讯技术的平滑过渡。 2 3 川s c 三大功能模块介绍 m i s c 移动数据业务管理平台产品包括：业务控制子系统、业务运营管理 子系统和统一网管接口子系统。该平台的主要功能是满足移动梦网全国运营 中心和各省运营中心对数据业务的管理的需求，完成数据业务的业务管理和 控制功能，实现用户管理、业务管理和s p 管理对外提供开放的、标准的各 种通信接口，并可以为各个业务网关、s p 提供代计费。 该平台提供数据业务相关的各种统计、查询功能和报表功能，如：用户 统计、s p 及业务统计、计费统计等。在所有数据业务的业务流程中，m i s c 平 台参与业务流程的用户鉴权、s p 鉴权、业务鉴权、计费、用户注册、用户订 购关系管理( 服务订购取消暂停激活) 、业务查询等。 m i s c 平台为运营商提供了业务管理控制机制，规范了业务流程，提供稳 定可靠、可扩展性强、高效的业务管理和控制的管理手段，使s p 管理和业务 管理实现电子工单化，提高了数据业务管理的工作效率。 m i s c 平台的“一级数据平台，二级管理平台”架构体系，完全符合目前 中国移动的实际管理架构需求。m i s c 平台支持虚拟省级方式，支持托管省级 数据逻辑分离数据分区。m i s c 平台已经实现对s m s 、w a p 、l b s 、e m a i l 的业 务的支持，通过各种接口的组合可以在将来方便地支持m m s 、k j a v a 等数据业 务的支持。 2 3 1 业务控制子系统 m i s c 业务控制子系统主要实现了d s m p 规范要求的各类接口和业务鉴权 8 武汉理工大学硕士学位论文 等能力。接口包括与业务网关的接口、与b o s s 系统的接口、与s p 之间的接 口和d s m p 之问的接口。业务控制系统又分为接口子系统、业务逻辑处理子系 统、数据缓存予系统、日志子系统、o a m 子系统和b o s s 同步子系统。 2 3 2 业务运营管理子系统 业务运营管理子系统是m i s c 产品的一个相对独立的系统，它包括移动梦 网业务管理子系统、移动梦网s p 自服务管理子系统和移动梦网客服管理子系 统三部分。以w e b 方式提供，用于满足移动梦网运营中所涉及的业务管理和 数据管理的需求。目前版本仅提供对短信业务和w a p 业务等的申请和管理。 2 3 3 统一网管接口子系统 m i s c 统一网管接口子系统为适应d s m p 规范要求，进行了结构优化与功 能完善而成。m i s c 统一网管接口予系统与分散在各地的可接入系统( 包括 m i s c 、x p o r t a l 、x t b s 等) 中的网管数据采集模块协同工作，获取收集相关 网管数据并与中国移动数据网管系统接口，向其提交中国移动所关心的网管 数据。m i s c 统一网管接口子系统符合中国移动t m n 技术标准和规范要求，采 用分布式系统设计，通过标准s n m p 协议与移动网管系统接口，实现被管系统 的“集中监控、集中维护、集中管理”。 目前提供的m i s c 平台网管s n m p 代理将所有m i s c 平台各部分的网管数据 统一提供给中国移动的数据业务设备网管系统，其主要实现的功能为： 1 对各设备的运行状况和告警进行集中监视管理提供网管数据，其中系 统告警与业务告警需要操作维护人员及时了解并采取相应的处理动作； 2 对各设备性能分析及运行质量分析提供网管数据，从性能统计数据可 以得到过去的时间段( - - d 时) 内业务程序的运行状况，比如进行了哪些业 务处理、成功数目、失败数目等信息； 3 对各设备的集中配置管理提供网管数据，主要包含各产品业务程序的 信息、承载产品业务程序的主机信息以及与网元相联系的其它网元的信息。 9 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章基于中间件的软件开发 3 1 中间件技术介绍 软件系统的复杂性不断增长、软件人员的频繁流动和软件行业的激烈竞 争追使软件企业提高软件质量、积累和固化知识财富，并尽可能地缩短软件 产品的开发周期。于是集软件复用、分布式对象计算、企业级应用开发等技 术为一体的“基于中间件的软件开发”( c b s d ，c o m p o n e n tb a s e ds o f t w a r e d e v e l o p m e n t ) 应运而生，这种技术以软件架构为组装蓝图，以可复用软件组 件为组装模块，支持组装式软件的复用，大大提高了软件生产效率和软件质 量。为此国内外大型的软件公司( 例如s u n ，m i c r o s o f t ) 及软件组织机构( o m g ) 都推出了支持中间件技术的软件平台。 顾名思义，中间件。1 ( m i d d l e w a r e ) 是处于应用软件和系统软件之间的一 类软件，属于可复用软件的范畴。中间件在操作系统、网络和数据库之上， 应用软件的下层，总的作用是为处予自己上层的应用软件提供运行与开发的 环境，帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。如图3 一l 所示。 应用程序应用程序 33 应用程序接口 中问件 ： w i n d o w su n i x 操作s o i a r s 操其他操作 操作系统系统作系统系统 图3 - 1 中间件在分布式系统中的位置 l o 武汉理工大学硕士学位论文 3 1 1 中间件的特点 中间件具有以下特点： 1 满足大量应用的需要。程序员通过调用中问件提供的大量a p i ，实现 异构环境的通讯，从而屏蔽异构系统中复杂的操作系统和网络协议。 2 平台无关性。中间件提供客户机与服务器之间的连接服务，它提供了 一个公共的通信机制和数据接口，以屏蔽各类通信协议之间的差异和实现通 信协议间尽可能的完全映射。除此之外，还用来控制数据传输过程中的流量、 加密和并发等问题。数据接口用来实现分布式环境中异构系统之间数据的共 享，针对不同的操作系统和硬件平台，它们有符合接口和协议规范的多种实 现。 3 支持分布式计算，提供跨网络、硬件和平台的透明性的应用或服务的 交互功能。中间件软件管理着客户端程序和数据库或者早期应用软件之问的 通讯，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。 4 支持标准的协议和接口。由于标准接口对于可移植性和标准协议对于 互操作性的重要性，中间件已成为许多标准化工作的主要部分。对于应用软 件开发，中间件远比操作系统和网络服务更为重要，中问件提供的程序接口 定义了一个相对稳定的高层应用环境， 样更新换代，只要将中间件升级更新， 不管底层的计算机硬件和系统软件怎 并保持中间件对外的接口定义不变， 应用软件几乎不需任何修改，从而保护了企业在应用软件开发和维护中的重 大投资。 5 良好的可靠性。良好的可靠性是中间件技术开始以来追求的目标，随 着技术标准的形成，中间件已经可以提供可靠的稳定性。 6 较高的效率。中间件的工作机制为当客户端的应用程序需要调用分布 式环境下某个服务器的数据或服务时，中间件系统负责接收客户端的请求， 查找数据源或服务，并建立相应服务或数据同相应服务器之间的对应关系。 因此中间件实现了客户和服务器的透明性，提供的对服务或数据的查询效率 是比较高的。 中间件有助于减轻应用软件开发者的负担，使它们利用现有的硬件设备、 操作系统、网络、数据库管理系统以及对象模型创建分布式应用软件时更加 得心应手。由于中间件能够保护企业的投资，保证应用软件的相对稳定，实 现应用软件的功能扩展，同时中间件产品在很大程度上简化了一个由不同硬 武汉理工大学硕士学位论文 件构成的分布式处理环境的复杂性，所以它的出现正日益引起用户的关注。 3 2j 2 e e 中间件平台 为了推动基于j a v a 的服务器端应用开发，s u n 在1 9 9 9 年底推出了j a v a2 技术及相关的j 2 e e 规范“。j 2 e e 的目标是提供与平台无关的、可移植的、 支持并发访问和安全的、完全基于j a v a 的开发服务器端中间件的标准。j 2 e e 提高了组件的可伸缩性：降低了基于组件服务器端应用的复杂度。在j 2 e e 中，s u n 给出了完整的基于j a v a 语言开发面向企业分布应用的规范，其中在 分布式互操作协议上，j 2 e e 同时支持远程方法调用( r m i ，r e m o t em e t h o d i n v o c a t i o n ) 和因特网对象请求代理问协议( i i o p ，i n t e m e ti n t e r o r b p r o t o c a l ) ，在服务器端分布式应用中包括了j a v as e r v l e t 、j s p ( j a v a s e r v e r p a g e ) 、e j b 等多种技术，以支持不同的业务需求。 j 2 e e 体系结构提供中间层集成框架用来满足无需太多费用而又需要高 可用性、高可靠性以及可扩展性的应用的需求。通过提供统一的开发平台， j 2 e e 降低了开发多层应用的费用和复杂性，同时提供对现有应用程序集成强 有力支持，完全支持e n t e r p r i s ej a v a b e a n s ，有良好的向导支持打包和部署 应用，添加目录支持，增强了安全机制，提高了性能。 3 2 1j 2 e e 的优势 j 2 e e 为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的商务系统提供了良好的 机制。 保留现存的i t 资产：由于企业必须适应新的商业需求，利用已有的企业 信息系统方面的投资，而不是重新制定全盘方案就变得很重要。这样，一个 以渐进的( 而不是激进的，全盘否定的) 方式建立在已有系统之上的服务器 端平台机制是适应现实需求的。j 2 e e 架构可以充分利用用户原有的投资( 如 一些公司使用的b e at u x e d o 、i b mc i c s 、i b me n e i n a 、i n p r i s ev i s i b r o k e r 以及n e t s c a p ea p p l i c a t i o ns e r v e r ) ，并在原有基础上升级。这之所以成为 可能是因为j 2 e e 拥有广泛的业界支持和些重要的企业计算领域供应商 的参与。每一个供应商都对现有的客户提供了不用废弃已有投资，进入可移 榱的3 2 e e 领域的升级途径。由于基于j 2 e e 平台的产品几乎能够在任何操作 武汉理t 大学硕士学位论文 系统和硬件配置上运行，现有的操作系统和硬件也能被保留使用。 1 高效的开发：j 2 e e 允许公司把一些通用的、很繁琐的服务端任务交 给中间件供应商去完成。这样开发人员可以集中精力在如何创建商业逻辑上， 相应地缩短了开发时间。 2 支持异构环境：j 2 e e 能够开发部署在异构环境中的可移植程序。基 于j 2 e e 的应用程序不依赖任何特定操作系统和硬件。因此设计合理的基于 j 2 e e 的程序只需开发一次就可部署到各种平台。这在典型的异构企业计算环 境中是十分关键的。j 2 e e 标准也允许客户订购与j 2 e e 兼容的第三方的现成 的组件，把他们部署到异构环境中，节省了由自己制订整个方案所需的费用。 3 可伸缩性：企业必须要选择一种服务器端平台，这种平台应能提供极 佳的可伸缩性去满足那些在他们系统上进行商业运作的大批新客户。基于 j 2 e e 平台的应用程序可被部署到各种操作系统上。例如可被部署到高端u n i x 与大型机系统，这种系统单机可支持6 4 至2 5 6 个处理器( 这是n t 服务器所 望尘莫及的) 。j 2 e e 领域的供应商提供了更为广泛的负载平衡策略。能消除 系统中的瓶颈，允许多台服务器集成部署。这种部署可达数千个处理器，实 现可高度伸缩的系统，满足未来商业应用的需要。 4 稳定的可用性：一个服务器端平台必须能全天候运转以满足公司客 户、合作伙伴的需要。因为i n t e r n e t 是全球化的、无处不在的，即使在夜间 按计划停机也可能造成严重损失。若是意外停机，那会有灾难性后果。j 2 e e 部署到可靠的操作环境中，他们支持长期的可用性。一些j 2 e e 部署在w i n d o w s 环境中，客户也可选择健壮性能更好的操作系统，如：s u ns o l a r i s 、i b m 0 s 3 9 0 。最健壮的操作系统可达到9 9 9 9 9 的可用性或每年只需5 分钟停机 时间。这是实时性很强商业系统理想的选择。 3 2 2j 2 e e 的四层模型 j 2 e e 使用多层的分布式应用模型，应用逻辑按功能划分为组件，各个应 用组件根据它们所在的层分布在不同的机器上。事实上，s u n 设计j z e e 的初 衷正是为了解决两层模式( c l i e n t s e r v e r ) 的弊端，在传统模式中，客户端担 当了过多的角色而显得臃肿，在这种模式中，第一次部署的时候比较容易， 但难于升级或改进，可伸展性也不理想，而且经常基于某种专有的协议，它 使得重用业务逻辑积界面逻辑非常困难。现在j 2 e e 的多层企业缎应用模型 武汉理工大学硕士学位论文 将两层化模型中的不同层面切分成许多层“。一个多层化应用能够为不同的 每种服务提供一个独立的层，如图3 2 。以下是j 2 e e 典型的四层结构： 运行在客户端机器上的客户层组件： 运行在j 2 e e 服务器上的w e b 层组件； 运行在j 2 e e 服务器上的业务逻辑层组件； 运行在e i s 服务器上的企业信息系统( e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n s y s t e m ) 层软件。 客户层可以包括c o r b a 客户、j a v a 小应用程序( a p p l e t ) 、j a v a 应用程序 等。其中，c o r b a 客户通过c o r b a 命名服务( c o r b an a m i n gs e r v i c e ，c o s ) 来 定位业务层中的e j b 组件，通过i l o p 协议( i n t e r n e ti n t e r o r b p r o t o c o l ，i i o p ) 来调用组件上的方法。j a v a 客户通过j n d i ( j a v an a m i n ga n d d i r e c t o r yi n t e r f a c e ) 来定位e j b 组件，通过r m i i i o p 协议( j a v ar e m o t e m e t h o di n v o c a t i o no v e rt h ei n t e r n e ti n t e r o r bp r o t o c o l ，r m i i l o p ) 来 调用组件上的方法。 j 2 e ew e b 层组件可以是j s p 页面或s e r v l e t s 。按照j 2 e e 规范。w e b 层 可能包含某些j a v a b e a n 对象来处理用户输入，并把输入信息发送给运行在业 务层上的e j b ( e n t e r p r i s ej a v a b e a n ) 来进行处理。 业务逻辑层包括了业务和数据逻辑。e j b 是封装这种逻辑的服务器端的 组件模型。有三种企业级的b e a n ：会话( s e s s i o n ) b e a n s 、实体( e n t i t y ) b e a n s 和消息驱动( m e s s a g e d r i v e n ) b e a n s 。客户对e j b 组件的调用请求将 首先被传递给e j b 容器服务器，然后才由e j b 容器服务器间接调用实际的 e j b ，使得e j b 容器服务器能够有机会提供这种中间服务，如：事务管理、状 态管理、安全性管理、持久性管理等。为了整合现存的非j a v a 代码，可以将 这些代码封装成c o r b a 对象，然后用e j b 去调用；或者也可以通过j n i ( j a v a n a t i v ei n t e r f a c e ，3 n i ) 去调用。 企业信息系统层是处理企业信息系统软件组件。包括企业基础建设系统， 例如，企业资源计划( e r p ) 、大型机事务处理、数据库系统和其它的遗留信 息系统。如图3 2 ，业务逻辑通过j d b c ( j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v it yj d b c ) 或s q l j 来访问企业信息系统数据库或通过专有协议访问遗留信息系统。 图3 2 中应用服务器是整个系统的中心。e j b 容器服务器和e j b 组件则 是应用服务器层的核心内容。e j b 容器服务器给e j b 组件提供统一的运行时 环境，e j b 容器可以根据e j b 组件的部署描述提供事务管理、安全性检查、 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 资源池管理和状态管理等公共服务。 在j 2 e e 中，s u n 给出了完整的基于j a v a 语言开发面向企业分布应用规 范，其中，在分布式互操作协议上，j 2 e e 同时支持r m i 和i i o p ，而在服务器端 分布式应用的构造形式则包括了j a v as e r v l e t 、3 s p ( j a v as e r v e rp a g e ) 、 e j b 等多种形式，以支持不同的业务需求。j