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中间件在分布式系统中的位置如图1所示。
2中间件的分类
随着计算机软件技术的发展,中间件技术也已日渐成熟,并且出现了不同层次、不同类型的中间件产品。
按照IDC分类方法,中间件可分为以下6类:
2.1终端仿真/屏幕转换
用以实现客户机图形用户接口与已有的字符接口方式的服务器应用程序之间的互操作。
2.2数据访问中间件
适用于应用程序与数据源之间的互操作模型,客户端使用面向数据库的API,以提请直接访问和更新基于服务器的数据源,数据源可以是关系型、非关系型和对象型。
这类中间件大都基于SQL语句,采用同步通讯方式。
此类中间件使应用开发简单化,但如果透过广域网使用,则会带来严重的效率问题,因为在低速网上来回交互SQL语句会使通讯流量过大,同时对数据压缩、加密带来不便。
2.3远程过程调用中间件
RPC机制是早期开发分布式应用时经常采用的一种同步式的请求应答协议。
通过这种协议,程序员编写客户方的应用,需要时可以调用位于远端服务器上的过程。
RPC扩展了过程语言中的“功能调用/结果返回”的机制,使得它可以适用于一个远程环境。
由于RPC机制是同步方式,因而在工作的时候,要求客户方和服务方均能正确工作才能很好地运行,有一方不能工作将导致RPC失败。
在网络故障、机器故障存在的情况下,这一要求是很难保证的。
另外,由于大多数RPC机制很难建立点到点的关系,因而也很难用在面向对象的编程当中。
2.4消息中间件
越来越多的分布式应用采用消息中间件来构建,通过消息中间件把应用扩展到不同的操作系统和不同的网络环境。
基于消息的机制更多地适用于事件驱动的应用,当一个事件发生时,消息中间件通知服务方应该进行何种操作。
其核心安装在需要进行消息传递的系统上,在它们之间建立逻辑通道,由消息中间件实现消息发送。
消息中间件可以支持同步方式和异步方式,实际上是一种点到点的机制,因而可以很好的适用于面向对象的编程方式。
中间件领域目前最热门的技术是异步的消息中间件,异步中间件技术比同步中间件技术具有更强的容错性,在系统故障时可以保证消息的正常传输。
2.5交易中间件
是专门针对联机交易处理系统而设计的,如银行业务系统、定票系统等。
联机交易处理系统需要处理大量并发进程,处理并发涉及到操作系统、文件系统、编程语言、数据通讯、数据库系统、系统管理、应用软件,交易中间件就是一组程序模块,用以减少开发一个联机交易处理系统所需的编程量。
2.6对象中间件
传统的面向对象技术通过封装、继承及多态提供了良好的代码重用功能,但是这些对象只存在一个程序中,外面的世界并不知道它们的存在,也无法访问它们。
面向对象的中间件就是要解决这些问题,面向对象的中间件提供一个标准的构件框架,能使不同厂家的软件通过不同的地址空间、网络和操作系统交互访问。
该构件的具体实现、位置及所依附的操作系统对客户来说都是透明的。
3主流中间件技术平台
考察当前主流的分布计算技术平台,主要有OMG的CORBA,Sun的J2EE和MicrosoftDNA20000,它们都是支持服务器端中间件技术开发的平台,但都有其各自特点,将分别阐述如下:
3.1OMG的CORBA
公共对象请求代理体系结构(CORBA,CommonOb—jectRequestBrokerArchitecture)是对象管理组织(OMG)基于众多开放系统平台厂商提交的分布对象互操作内容基础上制定的分布式应用程序框架的规范。
CORBA是由绝大多数分布计算平台厂商所支持和遵循的系统规范,具有模型完整、先进,独立于系统平台和开发语言,被支持程度广泛的特点,已逐渐成为分布计算技术的标准。
COBRA标准主要分为3个层次:
对象请求代理、公共对象服务和公共设施。
最底层是对象请求代理(ORB,ObjectRequestBroker),规定了分布对象的定义(接口)和语言映射,实现对象间的通讯和互操作,是分布对象系统中的“软总线”;
在ORB之上定义了很多公共服务,可以提供诸如并发服
务、名字服务、事务(交易)服务、安全服务等各种各样的服务;
最上层的公共设施则定义了组件框架,提供可直接为业务对象使用的服务,规定业务对象有效协作所需的协定规则。
CORBA的优点是大而全,互操作性和开放性非常好,缺点是庞大而复杂,并且技术和标准的更新相对较慢,在具体的应用中使用不是很多。
3.2Sun的J2EE
为了推动基于Java的服务器端应用开发,Sun在1999年底推出了Java2技术及相关的J2EE规范。
J2EE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Java的开发服务器端中间件的标准。
J2EE简化了构件可伸缩的、基于构件服务器端应用的复杂度。
在J2EE中,Sun给出了完整的基于Java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,J2EE同时支持远程方法调用(RMI,Re—moteMethodlnvocation)和因特网对象请求代理间协议(IlOP,IntemetInter-ORBProtocal),在服务器端分布式应用的构造形式包括了JavaScrvlct、JSP(JavaServerPage)、EJB等多种形式,以支持不同的业务需求。
EJB是Sun推出的基于Java的服务器端构件规范J2EE的一部分,在J2EE推出之后得到了广泛的发展,已经成为应用服务器端的标准技术。
SunEJB技术是在JavaBean本地构件基础上,发展的面向服务器端分布应用构件技术。
它基于Java语言,提供了基于Java二进制字节代码的重用方式。
EJB给出了系统的服务器端分布构件规范,这包括了构件、构件容器的接口规范以及构件打包、构件配置等的标准规范内容。
EJB技术的推出,使得用Java基于构件方法开发服务器端分布式应用成为可能。
从企业应用多层结构的角度,EJB是业务逻辑层的中间件技术,与JavaBeans不同,它提供了事务处理的能力,自从三层结构提出以后,中间层,也就是业务逻辑层,是处理事务的核心,从数据存储层分离,取代了存储层的大部分地位。
从分布式计算的角度,EJB像CORBA一样,提供了分布式技术的基础,提供了对象之间的通讯手段。
从Internet技术应用的角度,EJB和Servlct,JSP一起成为新一代应用服务器的技术标准,EJB中的Bean可以分为会话Bean和实体Bean,前者维护会话,后者处理事务,现在Scrvlet负责与客户端通信,访问EJB,并把结果通过JSP产生页面传回客户端。
J2EE的优点是技术先进,架构优秀,真正的三层结构,用Java开发构件,能够做到“Writeonce,runany—where”,开发大型的应用优势明显,可以配置到包括Windows平台在内的任何服务器端环境中去。
缺点是缺少一系列的接口支持,技术进入门槛高,开发起来的难度大。
3.3MicrosoftDNA2000
MicrosoftDNA2000(DistributedinterNetApplications)是Microsoft在推出Windows2000系列操作系统平台基础上,在扩展了分布计算模型以及改造BackOffice系列服务器端分布计算产品后发布的新的分布计算体系结构和规范。
在服务器端,DNA2000提供了ASP、COM、Cluster等的应用支持。
目前,DNA2000在技术结构上有着巨大的优越性。
一方面,由于Microsoft是操作系统平台厂商,因此DNA2000技术得到了底层操作系统平台的强大支持;
另一方面,由于Microsoft的操作系统平台应用广泛,因此在实际应用中,DNA2000得到了众多应用开发商的采用和支持。
DNA2000融合了当今最先进的分布计算理论和思想,如事务处理、可伸缩性、异步消息队列、集群等内容。
DNA使得开发可以基于Microsoft平台的服务器构件应用,其中,如数据库事务服务、异步通讯服务和安全服务等,都由底层的分布对象系统提供。
以Microsoft为首的DCOM/COM/COM+阵营,从DDE,OLE到ActiveX等,提供了中间件开发的基础,如VC,VB,Delphi等都支持DCOM,包括OLEDB在内新的数据库存取技术,随着Windows2000的发布,Microsoft的DCOM/COM/COM+技术,在DNA2000分布计算结构基础上,展现了一个全新的分布构件应用模型。
首先,DCOM/COM/COM+的构件仍然采用普通的COM(ComponentObjectModel)模型。
COM最初作为Microsoft桌面系统的构件技术,主要为本地的OLE应用服务,但是随着Mi-crosoft服务器操作系统NT和DCOM的发布,COM通过底层的远程支持使得构件技术延伸到了分布应用领域。
DCOM/COM/COM+更将其扩充为面向服务器端分布应用的业务逻辑中间件。
通过COM+的相关服务设施,如负载均衡、内存数据库、对象池、构件管理与配置等等,DCOM/COM/COM+将COM、DCOM、MTS的功能有机地统一在一起,形成了一个概念、功能强的构件应用体系结构。
而且,DNA2000是单一厂家提供的分布对象构件模型,开发者使用的是同一厂家提供的系列开发工具,这比组合多家开发工具更有吸引力,不足是依赖于Mi-crosoft的操作系统平台,因而在其它开发系统平台如(Unix、Linux)上不能发挥作用。
4中间件技术的发展趋势
4.1网格技术
中间件技术当前所面临的重大挑战是要在互联网这个复杂的分布式系统中构建应用程序。
许多计算机专家认为,将整个互联网的各种资源全部整合在一起,为用户提供统一的服务,是相当困难甚至难以实现的。
当然,对于具体的应用领域,具体的网络区域,用中间件技术将其中的各种资源整合在一起还是相当有前景的。
目前方兴未艾的网格(GRID)技术实质上即是一个基于互联网的中间件系统,可同时运用网络中所有的CPU、存储器、操作系统、应用软件等资源,用户通过PC、手机或PDA,可从互联网上获取来自全球的资源,互联网将变成一个虚拟的、强大的计算平台。
网格的重要特征是对资源的共享和管理,包括:
(1)计算资源。
启动程序,监测、控制进程运行;
对分配给进程的资源的管理机制;
查询功能,确定硬、软件状态、相关负载信息和队列状态等。
(2)存储资源。
上载、下载文件;
对分配给数据传输的资源(空间、磁盘带宽、网络带宽、CPU)的管理机制,确定可用空间、带宽使用率等相关负载信息。
(3)网络资源。
提供控制分配给网络传输的资源的管理机制;
查询网络状态和负载的功能。
(4)代码库。
管理源码和目标码的机制。
另外,网格系统还应包括:
①网格特有事务所需要的通信和认证协议,通信协议允许资源之间交换数据,功能包括传输、寻径和名字服务。
建立在通信协议之上的认证协议为确认用户和资源的身份提供加密安全机制。
②管理一组相关联的资源集合
并负责资源集合之间的交互,包括:
目录服务、合作分配资源任务调度服务、监控诊断服务、数据复制服务、支持网格的编程、软件发现服务、团体授权服务等。
4.2面向移动计算
移动计算问题可以具体展开为三个方面:
①用户移动。
无论用户处在
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