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中间件技术研究

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:中间件技术屏蔽了底层分布式环境的复杂性和异构性,简化了分布式应用程序的开发,使分布式应用程序的健壮性、可扩展性、可用性更好。本文介绍了中间件的定义、分类、主流中间件技术平台,分析了中间件技术面临的挑战,提出了中间件技术研究的几个发展趋势,即网格技术、面向移动计算、面向服务质量等。
  关键词:中间件 分类技术平台 发展趋势
  
  计算机系统最初阶段多是单机系统,多个用户是通过联机终端来访问。随着网络的出现,产生了客户/服务器的计算服务模式,多个客户端可以共享数据库服务器和打印服务器等。随着计算机和网络技术的飞速发展,许多软件需要在不同厂家的硬件平台、网络协议异构环境下运行,应用的规模从局域网发展到广域网,应用范围面向三层和多层体系结构的分布式环境,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,而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。中间件产生以前,应用软件直接使用操作系统、网络协议和数据库等开发,开发者不得不直接面对许多复杂棘手的问题,如操作系统的多样性、繁杂的网络程序设计和管理、复杂多变的网络环境、数据分散处理带来的不一致性问题等等,这些与用户的业务没有直接关系,但又必须解决,耗费了大量的时间和精力,因此开发者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,于是,中间件技术应运而生。
  
  1中间件的概念
  
  在众多关于中间件的定义中,比较普遍接受的是IDC表述: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;中间件位于客户机/服务器的操作系统之上,管理计算资源和网络通信。IDC对中间件的定义表明,中间件是一类软件,而非一种软件;中间件是介于操作系统(包括底层通信协议)和各种分布式应用程序之间的一个软件层。总的作用是建立分布式软件模块之间互操作的机制,屏蔽底层分布式环境的复杂性和异构性,为处于自己上层的应用软件提供运行与开发环境,帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。在具体实现上,中间件是一个用应用程序接口定义的分布式软件管理框架,具有强大的通信能力和良好的可扩展性。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

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