中間件分布圖 應(yīng)用程序的規(guī)模不斷擴大,特別是Internet及WWW的出現(xiàn),使計算機的應(yīng)用范圍更為廣闊,許多應(yīng)用程序需在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的異構(gòu)平臺上運行。這一切都對新一代的軟件開發(fā)提出了新的需求。在這種分布異構(gòu)環(huán)境中,通常存在多種硬件系統(tǒng)平臺(如PC,工作站,小型機等),在這些硬件平臺上又存在各種各樣的系統(tǒng)軟件(如不同的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、語言編譯器等),以及多種風(fēng)格各異的用戶界面,這些硬件系統(tǒng)平臺還可能采用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)連接。如何把這些系統(tǒng)集成起來并開發(fā)新的應(yīng)用是一個非,F(xiàn)實而困難的問題。
中間件可以滿足大量應(yīng)用的需要運行于多種硬件和OS平臺支持分布計算,提供跨網(wǎng)絡(luò)、硬件和OS平臺的透明性的應(yīng)用或服務(wù)的交互支持標準的協(xié)議支持標準的接口。[1]
由于標準接口對于可移植性和標準協(xié)議對于互操作性的重要性,中間件已成為許多標準化工作的主要部分。對于應(yīng)用軟件開發(fā),中間件遠比操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)更為重要,中間件提供的程序接口定義了一個相對穩(wěn)定的高層應(yīng)用環(huán)境,不管底層的計算機硬件和系統(tǒng)軟件怎樣更新?lián)Q代,只要將中間件升級更新,并保持中間件對外的接口定義不變,應(yīng)用軟件幾乎不需任何修改,從而保護了企業(yè)在應(yīng)用軟件開發(fā)和維護中的重大投資。
中間件所包括的范圍十分廣泛,針對不同的應(yīng)用需求涌現(xiàn)出多種各具特色的中間件產(chǎn)品。但至今中間件還沒有一個比較精確的定義,因此,在不同的角度或不同的層次上,對中間件的理解也會有所不同。由于中間件需要屏蔽分布環(huán)境中異構(gòu)的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,它必須能夠提供分布環(huán)境下的通訊服務(wù),我們將這種通訊服務(wù)稱之為平臺;谀康暮蛯崿F(xiàn)機制的不同,實現(xiàn)的功能有如下分類:
1、遠程過程調(diào)用
遠程過程調(diào)用是一種廣泛使用的分布式應(yīng)用程序處理方法。一個應(yīng)用程序使用RPC來“遠程”執(zhí)行一個位于不同地址空間里的過程,并且從效果上看和執(zhí)行本地調(diào)用相同。事實上,一個RPC應(yīng)用分為兩個部分:server和Client。server提供一個或多個遠程過程;client向server發(fā)出遠程調(diào)用。server和client可以位于同一臺計算機,也可以位于不同的計算機,甚至運行在不同的操作系統(tǒng)之上。它們通過網(wǎng)絡(luò)進行通訊。相應(yīng)的stub和運行支持提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和通訊服務(wù),從而屏蔽不同的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在這里RPC通訊是同步的。采用線程可以進行異步調(diào)用。
在RPC模型中,client和server只要具備了相應(yīng)的RPC接口,并且具有RPC運行支持,就可以完成相應(yīng)的互操作,而不必限制于特定的server。因此,RPC為client/server分布式計算提供了有力的支持。同時,遠程過程調(diào)用RPC所提供的是基于過程的服務(wù)訪問,client與server進行直接連接,沒有中間機構(gòu)來處理請求,因此也具有一定的局限性。比如,RPC通常需要一些網(wǎng)絡(luò)細節(jié)以定位server;在client發(fā)出請求的同時,要求server必須是活動的等等。
2、面向消息處理
面向消息(MOM)指的是利用高效可靠的消息傳遞機制進行平臺無關(guān)的數(shù)據(jù)交流,并基于數(shù)據(jù)通信來進行分布式系統(tǒng)的集成。通過提供消息傳遞和消息排隊模型,它可在分布環(huán)境下擴展進程間的通信,并支持多通訊協(xié)議、語言、應(yīng)用程序、硬件和軟件平臺。目前流行的MOM中間件產(chǎn)品有IBM的MQSeries、BEA的MessageQ等。消息傳遞和排隊技術(shù)有以下三個
特點:
通訊程序可在不同的時間運行程序不在網(wǎng)絡(luò)上直接相互通話,而是間接地將消息放入消息隊列,因為程序間沒有直接的聯(lián)系。所以它們不必同時運行。消息放入適當?shù)年犃袝r,目標程序甚至根本不需要正在運行;即使目標程序在運行,也不意味著要立即處理該消息。
對應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)沒有約束在復(fù)雜的應(yīng)用場合中,通訊程序之間不僅可以是一對一的關(guān)系,還可以進行一對多和多對一方式,甚至是上述多種方式的組合。多種通訊方式的構(gòu)造并沒有增加應(yīng)用程序的復(fù)雜性。
程序?qū)⑾⒎湃胂㈥犃谢驈南㈥犃兄腥〕鱿磉M行通訊,與此關(guān)聯(lián)的全部活動,比如維護消息隊列、維護程序和隊列之間的關(guān)系、處理網(wǎng)絡(luò)的重新啟動和在網(wǎng)絡(luò)中移動消息等是MOM的任務(wù),程序不直接與其它程序通話,并且它們不涉及網(wǎng)絡(luò)通訊的復(fù)雜性。
3、對象請求代理
隨著對象技術(shù)與分布式計算技術(shù)的發(fā)展,兩者相互結(jié)合形成了分布對象計算,并發(fā)展為當今軟件技術(shù)的主流方向。1990年底,對象管理集團OMG首次推出對象管理結(jié)構(gòu)OMA(ObjECt Management Architecture),對象請求代理(ObjectRequestBroker)是這個模型的核心組件。它的作用在于提供一個通信框架,透明地在異構(gòu)的分布計算環(huán)境中傳遞對象請求。CORBA規(guī)范包括了ORB的所有標準接口。1991年推出的CORBA1.1定義了接口描述語言O(shè)MGIDL和支持Client/Server對象在具體的ORB上進行互操作的API。CORBA2.0規(guī)范描述的是不同廠商提供的ORB之間的互操作。
對象請求代理(ORB)是對象總線,它在CORBA規(guī)范中處于核心地位,定義異構(gòu)環(huán)境下對象透明地發(fā)送請求和接收響應(yīng)的基本機制,是建立對象之間client/server關(guān)系的中間件。ORB使得對象可以透明地向其他對象發(fā)出請求或接受其他對象的響應(yīng),這些對象可以位于本地也可以位于遠程機器。ORB攔截請求調(diào)用,并負責(zé)找到可以實現(xiàn)請求的對象、傳送參數(shù)、調(diào)用相應(yīng)的方法、返回結(jié)果等。client對象并不知道同server對象通訊、激活或存儲server對象的機制,也不必知道server對象位于何處、它是用何種語言實現(xiàn)的、使用什么操作系統(tǒng)或其他不屬于對象接口的系統(tǒng)成分。
值得指出的是client和server角色只是用來協(xié)調(diào)對象之間的相互作用,根據(jù)相應(yīng)的場合,ORB上的對象可以是client,也可以是server,甚至兼有兩者。當對象發(fā)出一個請求時,它是處于client角色;當它在接收請求時,它就處于server角色。大部分的對象都是既扮演client角色又扮演server角色。另外由于ORB負責(zé)對象請求的傳送和server的管理,client和server之間并不直接連接,因此,與RPC所支持的單純的Client/Server結(jié)構(gòu)相比,ORB可以支持更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
4、事務(wù)處理監(jiān)控
事務(wù)處理監(jiān)控(Transactionprocessingmonitors)最早出現(xiàn)在大型機上,為其提供支持大規(guī)模事務(wù)處理的可靠運行環(huán)境。隨著分布計算技術(shù)的發(fā)展,分布應(yīng)用系統(tǒng)對大規(guī)模的事務(wù)處理提出了需求,比如商業(yè)活動中大量的關(guān)鍵事務(wù)處理。事務(wù)處理監(jiān)控界于client和server之間,進行事務(wù)管理與協(xié)調(diào)、負載平衡、失敗恢復(fù)等,以提高系統(tǒng)的整體性能。它可以被看作是事務(wù)處理應(yīng)用程序的“操作系統(tǒng)”?傮w上來說,事務(wù)處理監(jiān)控有以下功能:
進程管理,包括啟動server進程、為其分配任務(wù)、監(jiān)控其執(zhí)行并對負載進行平衡。
事務(wù)管理,即保證在其監(jiān)控下的事務(wù)處理的原子性、一致性、獨立性和持久性。
通訊管理,為client和server之間提供了多種通訊機制,包括請求響應(yīng)、會話、排隊、訂閱發(fā)布和廣播等。
事務(wù)處理監(jiān)控能夠為大量的client提供服務(wù),如果server為每一個client都分配其所需要的資源的話,那server將不堪重負。但實際上,在同一時刻并不是所有的client都需要請求服務(wù),而一旦某個client請求了服務(wù),它希望得到快速的響應(yīng)。事務(wù)處理監(jiān)控在操作系統(tǒng)之上提供一組服務(wù),對client請求進行管理并為其分配相應(yīng)的服務(wù)進程,使server在有限的系統(tǒng)資源下能夠高效地為大規(guī)模的客戶提供服務(wù)。
也許很難給中間件一個嚴格的定義,但中間件應(yīng)具有如下的一些特點:
滿足大量應(yīng)用的需要
運行于多種硬件和OS平臺
支持分布計算,提供跨網(wǎng)絡(luò)、硬件和OS平臺的透明性的應(yīng)用或服務(wù)的交互
支持標準的協(xié)議
支持標準的接口
由于標準接口對于可移植性和標準協(xié)議對于互操作性的重要性,中間件已成為許多標準化工作的主要部分。對于應(yīng)用軟件開發(fā),中間件遠比操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)更為重要,中間件提供的程序接口定義了一個相對穩(wěn)定的高層應(yīng)用環(huán)境,不管底層的計算機硬件和系統(tǒng)軟件怎樣更新?lián)Q代,只要將中間件升級更新,并保持中間件對外的接口定義不變,應(yīng)用軟件幾乎不需任何修改,從而保護了企業(yè)在應(yīng)用軟件開發(fā)和維護中的重大投資。
最早具有中間件技術(shù)思想及功能的軟件是IBM的CICS,但由于CICS不是分布式環(huán)境的產(chǎn)物,因此人們一般把Tuxedo作為第一個嚴格意義上的中間件產(chǎn)品。Tuxedo是1984年在當時屬于AT&AMp;&T的貝爾實驗室開發(fā)完成的,但由于分布式處理當時并沒有在商業(yè)應(yīng)用上獲得像今天一樣的成功,Tuxedo在很長一段時期里只是實驗室產(chǎn)品,后來被Novell收購,在經(jīng)過Novell并不成功的商業(yè)推廣之后,1995年被現(xiàn)在的BEA公司收購。盡管中間件的概念很早就已經(jīng)產(chǎn)生,但中間件技術(shù)的廣泛運用卻是在最近10年之中。BEA公司1995年成立后收購Tuxedo才成為一個真正的中間件廠商,IBM的中間件MQSeriES也是90年代的產(chǎn)品,其它許多中間件產(chǎn)品也都是最近幾年才成熟起來。
計算機技術(shù)迅速發(fā)展。從硬件技術(shù)看,CPU速度越來越高,處理能力越來越強;從軟件技術(shù)看,應(yīng)用程序的規(guī)模不斷擴大,特別是Internet及WWW的出現(xiàn),使計算機的應(yīng)用范圍更為廣闊,許多應(yīng)用程序需在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的異構(gòu)平臺上運行。這一切都對新一代的軟件開發(fā)提出了新的需求。在這種分布異構(gòu)環(huán)境中,通常存在多種硬件系統(tǒng)平臺(如PC,工作站,小型機等),在這些硬件平臺上又存在各種各樣的系統(tǒng)軟件(如不同的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、語言編譯器等),以及多種風(fēng)格各異的用戶界面,這些硬件系統(tǒng)平臺還可能采用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)連接。如何把這些系統(tǒng)集成起來并開發(fā)新的應(yīng)用是一個非,F(xiàn)實而困難的問題。
事務(wù)處理監(jiān)控 中間件分類(IDC的分類):大致可分為六類:終端仿真/屏幕轉(zhuǎn)換中間件、數(shù)據(jù)訪問中間件、遠程過程調(diào)用中間件、消息中間件、交易中間件、對象中間件。
中間件所包括的范圍十分廣泛,針對不同的應(yīng)用需求涌現(xiàn)出多種各具特色的中間件產(chǎn)品。但至今中間件還沒有一個比較精確的定義,因此,在不同的角度或不同的層次上,對中間件的分類也會有所不同。由于中間件需要屏蔽分布環(huán)境中異構(gòu)的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,它必須能夠提供分布環(huán)境下的通訊服務(wù),將這種通訊服務(wù)稱之為平臺;谀康暮蛯崿F(xiàn)機制的不同,將平臺分為以下主要幾類:
遠程過程調(diào)用中間件(RemoteProcedureCall)
面向消息的中間件(MesSAge-OrientedMiddleware)
對象請求代理中間件(objectRequeSTBrokers)
它們可向上提供不同形式的通訊服務(wù),包括同步、排隊、訂閱發(fā)布、廣播等等,在這些基本的通訊平臺之上,可構(gòu)筑各種框架,為應(yīng)用程序提供不同領(lǐng)域內(nèi)的服務(wù),如事務(wù)處理監(jiān)控器、分布數(shù)據(jù)訪問、對象事務(wù)管理器OTM等。平臺為上層應(yīng)用屏蔽了異構(gòu)平臺的差異,而其上的框架又定義了相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、標準的服務(wù)組件等,用戶只需告訴框架所關(guān)心的事件,然后提供處理這些事件的代碼。當事件發(fā)生時,框架則會調(diào)用用戶的代碼。用戶代碼不用調(diào)用框架,用戶程序也不必關(guān)心框架結(jié)構(gòu)、執(zhí)行流程、對系統(tǒng)級API的調(diào)用等,所有這些由框架負責(zé)完成。因此,基于中間件開發(fā)的應(yīng)用具有良好的可擴充性、易管理性、高可用性和可移植性。
通用中間件類型包括: