中間件技術(shù)研究

摘要：中間件技術(shù)屏蔽了底層分布式環(huán)境的復雜性和異構性，簡(jiǎn)化了分布式應用程序的開(kāi)發(fā)，使分布式應用程序的健壯性、可擴展性、可用性更好。本文介紹了中間件的定義、分類(lèi)、主流中間件技術(shù)平臺，分析了中間件技術(shù)面臨的挑戰，提出了中間件技術(shù)研究的幾個(gè)發(fā)展趨勢，即網(wǎng)格技術(shù)、面向移動(dòng)計算、面向服務(wù)質(zhì)量等。

計算機系統最初階段多是單機系統，多個(gè)用戶(hù)是通過(guò)聯(lián)機終端來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的出現，產(chǎn)生了客戶(hù)／服務(wù)器的計算服務(wù)模式，多個(gè)客戶(hù)端可以共享數據庫服務(wù)器和打印服務(wù)器等。隨著(zhù)計算機和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展，許多軟件需要在不同廠(chǎng)家的硬件平臺、網(wǎng)絡(luò )協(xié)議異構環(huán)境下運行，應用的規模從局域網(wǎng)發(fā)展到廣域網(wǎng)，應用范圍面向三層和多層體系結構的分布式環(huán)境，在分布式環(huán)境中，無(wú)論是硬件平臺還是軟件平臺都不可能做到統一，而大規模的應用軟件通常要求在軟硬件各不相同的分布式網(wǎng)絡(luò )上運行。中間件產(chǎn)生以前，應用軟件直接使用操作系統、網(wǎng)絡(luò )協(xié)議和數據庫等開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)者不得不直接面對許多復雜棘手的問(wèn)題，如操作系統的多樣性、繁雜的網(wǎng)絡(luò )程序設計和管理、復雜多變的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境、數據分散處理帶來(lái)的不一致性問(wèn)題等等，這些與用戶(hù)的業(yè)務(wù)沒(méi)有直接關(guān)系，但又必須解決，耗費了大量的時(shí)間和精力，因此開(kāi)發(fā)者迫切需要一種基于標準的、獨立于計算機硬件以及操作系統的開(kāi)發(fā)和運行環(huán)境，于是，中間件技術(shù)應運而生。

1 中間件的概念

在眾多關(guān)于中間件的定義中，比較普遍接受的是IDC表述：中間件是一種獨立的系統軟件或服務(wù)程序，分布式應用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源；中間件位于客戶(hù)機/服務(wù)器的操作系統之上，管理計算資源和網(wǎng)絡(luò )通信。IDC對中間件的定義表明，中間件是一類(lèi)軟件，而非一種軟件；中間件是介于操作系統(包括底層通信協(xié)議)和各種分布式應用程序之間的一個(gè)軟件層�？偟淖饔檬墙�立分布式軟件模塊之間互操作的機制，屏蔽底層分布式環(huán)境的復雜性和異構性，為處于自己上層的應用軟件提供運行與開(kāi)發(fā)環(huán)境，幫助用戶(hù)靈活、高效地開(kāi)發(fā)和集成復雜的應用軟件。在具體實(shí)現上，中間件是一個(gè)用應用程序接口定義的分布式軟件管理框架，具有強大的通信能力和良好的可擴展性。中間件在分布式系統中的位置如圖1所示。

2 中間件的分類(lèi)

隨著(zhù)計算機軟件技術(shù)的發(fā)展，中間件技術(shù)也已日漸成熟，并且出現了不同層次、不同類(lèi)型的中間件產(chǎn)品。按照IDC分類(lèi)方法，中間件可分為以下6類(lèi)：

2．1 終端仿真／屏幕轉換

用以實(shí)現客戶(hù)機圖形用戶(hù)接口與已有的字符接口方式的服務(wù)器應用程序之間的互操作。

2．2 數據訪(fǎng)問(wèn)中間件

適用于應用程序與數據源之間的互操作模型，客戶(hù)端使用面向數據庫的API，以提請直接訪(fǎng)問(wèn)和更新基于服務(wù)器的數據源，數據源可以是關(guān)系型、非關(guān)系型和對象型。這類(lèi)中間件大都基于SQL語(yǔ)句，采用同步通訊方式。此類(lèi)中間件使應用開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單化，但如果透過(guò)廣域網(wǎng)使用，則會(huì )帶來(lái)嚴重的效率問(wèn)題，因為在低速網(wǎng)上來(lái)回交互SQL語(yǔ)句會(huì )使通訊流量過(guò)大，同時(shí)對數據壓縮、加密帶來(lái)不便。

2．3 遠程過(guò)程調用中間件

RPC機制是早期開(kāi)發(fā)分布式應用時(shí)經(jīng)常采用的一種同步式的請求應答協(xié)議。通過(guò)這種協(xié)議，程序員編寫(xiě)客戶(hù)方的應用，需要時(shí)可以調用位于遠端服務(wù)器上的過(guò)程。RPC擴展了過(guò)程語(yǔ)言中的“功能調用／結果返回”的機制，使得它可以適用于一個(gè)遠程環(huán)境。由于RPC機制是同步方式，因而在工作的時(shí)候，要求客戶(hù)方和服務(wù)方均能正確工作才能很好地運行，有一方不能工作將導致RPC失敗。在網(wǎng)絡(luò )故障、機器故障存在的情況下，這一要求是很難保證的。另外，由于大多數RPC機制很難建立點(diǎn)到點(diǎn)的關(guān)系，因而也很難用在面向對象的編程當中。

2．4 消息中間件

越來(lái)越多的分布式應用采用消息中間件來(lái)構建，通過(guò)消息中間件把應用擴展到不同的操作系統和不同的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境�；�于消息的機制更多地適用于事件驅動(dòng)的應用，當一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，消息中間件通知服務(wù)方應該進(jìn)行何種操作。其核心安裝在需要進(jìn)行消息傳遞的系統上，在它們之間建立邏輯通道，由消息中間件實(shí)現消息發(fā)送。消息中間件可以支持同步方式和異步方式，實(shí)際上是一種點(diǎn)到點(diǎn)的機制，因而可以很好的適用于面向對象的編程方式。中間件領(lǐng)域目前最熱門(mén)的技術(shù)是異步的消息中間件，異步中間件技術(shù)比同步中間件技術(shù)具有更強的容錯性，在系統故障時(shí)可以保證消息的正常傳輸。

2．5 交易中間件

是專(zhuān)門(mén)針對聯(lián)機交易處理系統而設計的，如銀行業(yè)務(wù)系統、定票系統等。聯(lián)機交易處理系統需要處理大量并發(fā)進(jìn)程，處理并發(fā)涉及到操作系統、文件系統、編程語(yǔ)言、數據通訊、數據庫系統、系統管理、應用軟件，交易中間件就是一組程序模塊，用以減少開(kāi)發(fā)一個(gè)聯(lián)機交易處理系統所需的編程量。

2．6 對象中間件

傳統的面向對象技術(shù)通過(guò)封裝、繼承及多態(tài)提供了良好的代碼重用功能，但是這些對象只存在一個(gè)程序中，外面的世界并不知道它們的存在，也無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)它們。面向對象的中間件就是要解決這些問(wèn)題，面向對象的中間件提供一個(gè)標準的構件框架，能使不同廠(chǎng)家的軟件通過(guò)不同的地址空間、網(wǎng)絡(luò )和操作系統交互訪(fǎng)問(wèn)。該構件的具體實(shí)現、位置及所依附的操作系統對客戶(hù)來(lái)說(shuō)都是透明的。

3 主流中間件技術(shù)平臺

考察當前主流的分布計算技術(shù)平臺，主要有OMG的CORBA，Sun的J2EE和Microsoft DNA 20000，它們都是支持服務(wù)器端中間件技術(shù)開(kāi)發(fā)的平臺，但都有其各自特點(diǎn)，將分別闡述如下：

3．1 OMG的CORBA

公共對象請求代理體系結構(CORBA，Common Ob—ject Request Broker Architecture)是對象管理組織(OMG)基于眾多開(kāi)放系統平臺廠(chǎng)商提交的分布對象互操作內容基礎上制定的分布式應用程序框架的規范。

CORBA是由絕大多數分布計算平臺廠(chǎng)商所支持和遵循的系統規范，具有模型完整、先進(jìn)，獨立于系統平臺和開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，被支持程度廣泛的特點(diǎn)，已逐漸成為分布計算技術(shù)的標準。COBRA標準主要分為3個(gè)層次：對象請求代理、公共對象服務(wù)和公共設施。最底層是對象請求代理(ORB，Object Request Broker)，規定了分布對象的定義(接口)和語(yǔ)言映射，實(shí)現對象間的通訊和互操作，是分布對象系統中的“軟總線(xiàn)”；在ORB之上定義了很多公共服務(wù)，可以提供諸如并發(fā)服

【中間件技術(shù)研究】相關(guān)文章：

HSPA技術(shù)研究03-07

中間件思想在嵌入式GIS設計中的應用03-20

當前煤礦通訊技術(shù)研究01-03

注水工藝技術(shù)研究03-01

煤礦綜合防治水技術(shù)研究11-23

關(guān)于容器虛擬化技術(shù)研究03-02

企業(yè)數據備份與恢復技術(shù)研究03-26

鐵路通信工程技術(shù)研究12-12

TDSCDMA系統中的多波束技術(shù)研究03-07