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中间件的类别

中间件所包括的范围十分广泛,针对不同的应用需求涌现出多种各具特色的中间件产品。但至今中间件还没有一个比较精确的定义,因此,在不同的角度或不同的层次上,对中间件的分类也会有所不同。由于中间件需要屏蔽分布环境中异构的操作系统和网络协议,它必须能够提供分布环境下的通讯服务,我们将这种通讯服务称之为平台。基于目的和实现机制的不同,我们将平台分为以下主要几类:
远程过程调用中间件(Remote Procedure Call)
面向消息的中间件(MesSAge-Oriented Middleware)
对象请求代理中间件(object RequeST Brokers)
它们可向上提供不同形式的通讯服务,包括同步、排队、订阅发布、广播等等,在这些基本的通讯平台之上,可构筑各种框架,为应用程序提供不同领域内的服务,如事务处理监控器、分布数据访问、对象事务管理器OTM等。平台为上层应用屏蔽了异构平台的差异,而其上的框架又定义了相应领域内的应用的系统结构、标准的服务组件等,用户只需告诉框架所关心的事件,然后提供处理这些事件的代码。当事件发生时,框架则会调用用户的代码。用户代码不用调用框架,用户程序也不必关心框架结构、执行流程、对系统级API的调用等,所有这些由框架负责完成。因此,基于中间件开发的应用具有良好的可扩充性、易管理性、高可用性和可移植性。

远程过程调用

远程过程调用是一种广泛使用的分布式应用程序处理方法。一个应用程序使用RPC来“远程”执行一个位于不同地址空间里的过程,并且从效果上看和执行本地调用相同。事实上,一个RPC应用分为两个部分:server和Client。server提供一个或多个远程过程;client向server发出远程调用。server和client可以位于同一台计算机,也可以位于不同的计算机,甚至运行在不同的操作系统之上。它们通过网络进行通讯。相应的stub和运行支持提供数据转换和通讯服务,从而屏蔽不同的操作系统和网络协议。在这里RPC通讯是同步的。采用线程可以进行异步调用。
在RPC模型中,client和server只要具备了相应的RPC接口,并且具有RPC运行支持,就可以完成相应的互操作,而不必限制于特定的server。因此,RPC为client/server分布式计算提供了有力的支持。同时,远程过程调用RPC所提供的是基于过程的服务访问,client与server进行直接连接,没有中间机构来处理请求,因此也具有一定的局限性。比如,RPC通常需要一些网络细节以定位server;在client发出请求的同时,要求server必须是活动的等等。

面向消息的中间件

MOM指的是利用高效可靠的消息传递机制进行平台无关的数据交流,并基于数据通信来进行分布式系统的集成。通过提供消息传递和消息排队模型,它可在分布环境下扩展进程间的通信,并支持多通讯协议、语言、应用程序、硬件和软件平台。流行的MOM中间件产品有IBM的MQSeries、BEA的MessageQ等。消息传递和排队技术有以下三个主要特点:
1、通讯程序可在不同的时间运行
程序不在网络上直接相互通话,而是间接地将消息放入消息队列,因为程序间没有直接的联系。所以它们不必同时运行。消息放入适当的队列时,目标程序甚至根本不需要正在运行;即使目标程序在运行,也不意味着要立即处理该消息。
2、对应用程序的结构没有约束
在复杂的应用场合中,通讯程序之间不仅可以是一对一的关系,还可以进行一对多和多对一方式,甚至是上述多种方式的组合。多种通讯方式的构造并没有增加应用程序的复杂性。
3、程序与网络复杂性相隔离
程序将消息放入消息队列或从消息队列中取出消息来进行通讯,与此关联的全部活动,比如维护消息队列、维护程序和队列之间的关系、处理网络的重新启动和在网络中移动消息等是MOM的任务,程序不直接与其它程序通话,并且它们不涉及网络通讯的复杂性。

对象请求代理

随着对象技术与分布式计算技术的发展,两者相互结合形成了分布对象计算,并发展为当今软件技术的主流方向。1990年底,对象管理集团OMG首次推出对象管理结构OMA(ObjECt Management Architecture),对象请求代理(Object Request Broker)是这个模型的核心组件。它的作用在于提供一个通信框架,透明地在异构的分布计算环境中传递对象请求。CORBA规范包括了ORB的所有标准接口。1991年推出的CORBA 1.1 定义了接口描述语言OMG IDL和支持Client/Server对象在具体的ORB上进行互操作的API。CORBA 2.0 规范描述的是不同厂商提供的ORB之间的互操作。
对象请求代理(ORB)是对象总线,它在CORBA规范中处于核心地位,定义异构环境下对象透明地发送请求和接收响应的基本机制,是建立对象之间client/server关系的中间件。ORB使得对象可以透明地向其他对象发出请求或接受其他对象的响应,这些对象可以位于本地也可以位于远程机器。ORB拦截请求调用,并负责找到可以实现请求的对象、传送参数、调用相应的方法、返回结果等。client对象并不知道同server对象通讯、激活或存储server对象的机制,也不必知道server对象位于何处、它是用何种语言实现的、使用什么操作系统或其他不属于对象接口的系统成分。
值得指出的是client和server角色只是用来协调对象之间的相互作用,根据相应的场合,ORB上的对象可以是client,也可以是server,甚至兼有两者。当对象发出一个请求时,它是处于client角色;当它在接收请求时,它就处于server角色。大部分的对象都是既扮演client角色又扮演server角色。另外由于ORB负责对象请求的传送和server的管理,client和server之间并不直接连接,因此,与RPC所支持的单纯的Client/Server结构相比,ORB可以支持更加复杂的结构。

事务处理监控

事务处理监控(Transaction processing monitors)最早出现在大型机上,为其提供支持大规模事务处理的可靠运行环境。随着分布计算技术的发展,分布应用系统对大规模的事务处理提出了需求,比如商业活动中大量的关键事务处理。事务处理监控界于client和server之间,进行事务管理与协调、负载平衡、失败恢复等,以提高系统的整体性能。它可以被看作是事务处理应用程序的“操作系统”。总体上来说,事务处理监控有以下功能:
进程管理,包括启动server进程、为其分配任务、监控其执行并对负载进行平衡。
事务管理,即保证在其监控下的事务处理的原子性、一致性、独立性和持久性。
通讯管理,为client和server之间提供了多种通讯机制,包括请求响应、会话、排队、订阅发布和广播等。
事务处理监控能够为大量的client提供服务,比如飞机定票系统。如果server为每一个client都分配其所需要的资源的话,那server将不堪重负(如图2所示)。但实际上,在同一时刻并不是所有的client都需要请求服务,而一旦某个client请求了服务,它希望得到快速的响应。事务处理监控在操作系统之上提供一组服务,对client请求进行管理并为其分配相应的服务进程,使server在有限的系统资源下能够高效地为大规模的客户提供服务。
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