分布式對象技術及其在Web上的應用

1、    分布式對象技術及其在Web上的應用            作者：佚名時間：2007-11-25 12:33:00                     摘要：本文首先論述了分布式對象技術的重要概念和基本原理，然后分析了CORBA和

2、Web相結(jié)合所帶來的技術優(yōu)勢。最后，結(jié)合實例，介紹了開發(fā)基于CORBA/Web技術的應用系統(tǒng)的步驟和特點。關鍵詞：Web  分布式對象  CORBA  IDL  PDMS1      引言Internet/Intranet的飛速發(fā)展使得World Wide Web應用日益廣泛，從而引發(fā)了一場Web技術的革命。目前，各種新型的Web應用，如電子出版，電子商務等層出不窮，許多應用系統(tǒng)也紛紛集成了Web瀏覽器和服務器，Web技術正以日新月異的速度變化著。Web已不再僅僅是超媒體信息的瀏覽工具，它正逐步成為人們事

3、務處理的通用前端。在分布式環(huán)境中，異構(gòu)性是一個十分明顯的特點，一個典型的分布環(huán)境包括有大型主機、UNIX工作站和PC機，各種機器所采用的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡通信協(xié)議也是千差萬別。在這樣的異構(gòu)環(huán)境下實現(xiàn)信息和軟件資源的共享將十分困難，而一個健壯的分布式計算框架將為分布式應用軟件的開發(fā)帶來巨大的好處。由于分布式對象技術，特別是CORBA技術對于提高Web的網(wǎng)絡計算能力有著無可比擬的巨大作用，它已開始進入Web領域并投入應用。2      分布式對象技術分布式對象技術主要是在分布式異構(gòu)環(huán)境下建立應用系統(tǒng)框架和對象構(gòu)件，在應用系統(tǒng)框架的支撐下，開發(fā)者可以將軟

4、件功能包裝為更易管理和使用的對象，這些對象可以跨越不同的軟硬件平臺進行互操作。目前主要的分布式互操作標準有Microsoft的OLE/COM/DCOM標準、Sun公司的Java RMI標準和OMG組織的CORBA標準。下面以CORBA為代表論述分布式對象技術的體系結(jié)構(gòu)，并對三種標準加以比較。2.1 CORBA體系結(jié)構(gòu)CORBA的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。在該體系結(jié)構(gòu)中主要描述了以下內(nèi)容：(1)  接口與IDL語言接口是CORBA系統(tǒng)中一個非常重要的概念，因為它代表了對象的服務能力，為客戶提供了操作對象的唯一方法。簡單的說，接口就是一組相關函數(shù)的集合，接口中每一個函數(shù)都給出了詳細的說明，包括

5、函數(shù)名、參數(shù)個數(shù)、參數(shù)類型、返回類型以及可能拋出的異常。必須指出的是接口只定義了函數(shù)的原型，并沒有給出具體的實現(xiàn)，這就留給開發(fā)者足夠的靈活性來提供他們自己的函數(shù)實現(xiàn)。接口是通過一種中性的接口描述語言（ IDL，Interface Description Language）來定義的。雖然IDL語言只提供了被ORB操作的對象的概念框架，但是ORB在運行時并不需要IDL的源代碼。只要樁例程或運行狀態(tài)下接口庫中的等價信息是可用的，ORB就能通過特定的方式完成其功能。 (2)  樁和構(gòu)架樁（Stub）可以看成是實際對象在客戶進程中的映像，其中的接口必須是預先定義好的，因此它為客戶提供

6、了一種靜態(tài)的調(diào)用方式。與樁相對應的構(gòu)架（Skeleton）為服務器提供了一種靜態(tài)的實現(xiàn)方式。IDL編譯器翻譯描述對象接口的IDL文件，生成對應具體編程語言的IDL樁和IDL構(gòu)架。樁負責將客戶請求進行編碼，發(fā)送到對象實現(xiàn)端，并對收到的結(jié)果進行解釋，然后把結(jié)果或異常返回給客戶。與此相反，構(gòu)架對客戶的請求進行解碼，定位目標對象和請求執(zhí)行的對象方法，激活該方法，然后把結(jié)果或異常信息編碼返回給客戶端。(3)  動態(tài)調(diào)用接口和動態(tài)構(gòu)架接口    與樁和構(gòu)架不同，動態(tài)調(diào)用接口（DII ，Dynamic Invocation Interface）和動態(tài)構(gòu)架接口（DSI

7、，Dynamic Skeleton Interface）提供了動態(tài)調(diào)用的方式和動態(tài)實現(xiàn)的方式，它們使得用戶可以在事先不知道對象接口信息的情況下通過查詢接口庫或采取其它手段動態(tài)地獲得對象接口信息，然后使用ORB核心接口中的DII動態(tài)調(diào)用方法構(gòu)造客戶請求并發(fā)送到對象實現(xiàn)。在對象實現(xiàn)方可以使用DSI的動態(tài)分發(fā)機制處理客戶方的請求。與靜態(tài)方式相比，動態(tài)方式提供了很大的靈活性，但是它的工作效率沒有靜態(tài)方式高。另外，實現(xiàn)系統(tǒng)的接口大多可以預先確定，所以大部分情況下都是采用靜態(tài)方式。客戶方與服務器方所采用的方式并不一定要一一對應，也就是說，客戶方支持靜態(tài)和動態(tài)兩種調(diào)用方式，服務器方也支持靜態(tài)和動態(tài)兩種實現(xiàn)方

8、式，經(jīng)過組合得到的四種方式都可能出現(xiàn)，例如，客戶方使用靜態(tài)調(diào)用方式，而服務器方使用動態(tài)構(gòu)架接口是允許的，反之亦然。(4)  ORB核心和對象適配器與Unix的實現(xiàn)機制相類似，CORBA規(guī)范將那些相對固定的、單一的功能提取出來交由ORB內(nèi)核實現(xiàn)以保證它的可靠性、高效性與可重用性。作為整個CORBA系統(tǒng)的基礎，ORB內(nèi)核通過屏蔽諸如服務器位置、實現(xiàn)方式、通信協(xié)議等具體細節(jié)為客戶方與服務器方之間的通信提供了透明的傳輸機制。當前的應用系統(tǒng)存在著各種不同的對象實現(xiàn)方式，例如可執(zhí)行程序、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫等，他們有不同的定位對象、解釋對象、激活對象的方法。因此，如果將現(xiàn)存的所有對象實現(xiàn)的解決方案都

9、包含在ORB內(nèi)核中，它必將非常龐大、冗余并且難以移植。為了確保ORB內(nèi)核的高效與可移植性，一個稱為對象適配器（OMA）的中間層加入到ORB與對象實現(xiàn)之間。定位目標對象的任務從ORB內(nèi)核中分離出來交給對象適配器來完成。 22  CORBA與RMI和DCOM的比較RMI直接把分布式對象模型嵌入到Java語言內(nèi)部，使得Java程序員可以自然地編寫分布式程序，不必離開Java環(huán)境，或者涉及CORBA IDL以及Java到CORBA的類型轉(zhuǎn)換。然而RMI不遵守CORBA標準，基本上是Java-to-Java技術，它需要客戶方程序和服務方程序都用Java編寫，難以實現(xiàn)與其它語言編寫的對象之間的互

10、操作。DCOM則是從COM改造過來的。Microsoft把DCOM作為開發(fā)Internet和組件的基礎，目前已搭載到Windows NT 4.0以上版本和Windows 98中。COM這一技術部分是作為規(guī)范，它定義對象實現(xiàn)的二進制標準，用于單機上應用之間的通信，對象實現(xiàn)與使用的語言無關。DCOM是COM的分布式擴展，在DCE RPC之上構(gòu)造對象的遠程過程調(diào)用層支持對遠程對象的訪問。一個DCOM對象（又稱為ActiveX對象）是支持一個或多個界面的組件，DCOM界面指預先規(guī)定的一組相關函數(shù)。DCOM類實現(xiàn)一個或多個界面，由一個又一個128-bit類ID唯一標識?？蛻舫绦蛲ㄟ^獲得指向DCOM對象的

11、界面的指針與該對象交互，通過指針調(diào)用其操作。客戶程序從不直接訪問對象。DCOM對象不支持對象ID，因此，客戶程序不能與某個特定的對象發(fā)生聯(lián)系。3.   分布式對象技術與Web技術的集成Web 的發(fā)展已經(jīng)歷了兩個發(fā)展階段。靜態(tài)的信息發(fā)布階段。服務器只提供信息的存儲和發(fā)布功能，用戶通過瀏覽器被動地獲取信息，功能單一，缺乏交互性。動態(tài)的信息發(fā)布階段。用戶可以通過CGI或JDBC等多種手段與Web服務器，甚至后端數(shù)據(jù)庫直接交互，極大地增強了客戶方的可操作性。但是，HTTP協(xié)議是一種無狀態(tài)的協(xié)議，很難支持聯(lián)機處理和系統(tǒng)集成。分布式對象技術與Web 之間并不存在著內(nèi)在的必然聯(lián)系，但是這

12、兩者相結(jié)合后，卻產(chǎn)生了誘人的技術魅力。第一，它可以消除CGI的瓶頸，使客戶端能直接調(diào)用服務器上的方法?？蛻舳丝梢岳妙A編譯過的樁（Stub）傳遞參數(shù)或利用CORBA的動態(tài)調(diào)度服務在運行中產(chǎn)生參數(shù)，服務器通過一個預編譯的程序直接接受調(diào)用。與HTTP/CGI比較起來，客戶/服務器的開銷非常小。在CGI 中，一個Applet每次調(diào)用服務器上的方法必須要啟動一個新的進程請求，而CORBA不需要，CGI不能維護客戶端調(diào)用間的狀態(tài)，CORBA則可以做到。第二，CORBA可以提供可伸縮的服務器到服務器的基礎結(jié)構(gòu)，對象也可以利用CORBA ORB 進行通信。這樣，為了均衡來自客戶機上的請求負荷，ORB可以讓這

13、些對象運行在多個服務器上，而且，ORB還可以根據(jù)各個服務器的負荷情況進行調(diào)度。而CGI面對要響應的成百上千個請求，無法將負載分散到多個進程或多個服務器上，這就是CGI運用的瓶頸。第三，CORBA 可以采用分布式對象結(jié)構(gòu)擴充Java，目前，Java Applet還不能利用遠程方法調(diào)    用進行跨地址空間的通信，而CORBA可以使Java Applet能夠和用不同語言編寫的其它對象進行跨地址空間及網(wǎng)絡的通信，同時還可以提供強大的分布式對象服務。CORBA和Web相結(jié)合產(chǎn)生了面向?qū)ο蟮腤eb體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示，它由客戶層（Web瀏覽器）、應用層（Web服務

14、器和應用服務器）和資源層（數(shù)據(jù)庫服務器）三層構(gòu)成?？蛻魧油ㄟ^HTTP協(xié)議訪問Web服務器，從Web服務器下載HTML頁面，頁面中內(nèi)嵌的Java Applet通過CORBA內(nèi)部通信機制（IIOP）訪問應用層的對象和服務。應用層由Web服務器和應用服務器構(gòu)成，主要提供安全管理，事務處理和各種訪問服務。Web服務器提供常規(guī)的頁面訪問請求。應用服務器利用對象通信協(xié)議在Web瀏覽器和資源層之間提供事務處理和數(shù)據(jù)庫訪問的功能。資源層中主要包括數(shù)據(jù)庫服務器和數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫服務器由會話管理、公共語言組件、數(shù)據(jù)存儲和訪問組件構(gòu)成。會話管理處理來自應用層的請求。公共語言組件解釋來自客戶端的請求，并將它們轉(zhuǎn)換成一種

15、適于傳遞到數(shù)據(jù)存儲的形式。數(shù)據(jù)訪問和存儲執(zhí)行請求包括訪問數(shù)據(jù)庫和進行事務處理。4  基于CORBA的Web計算模式實例分析受國家863計劃CIMS專家組的委托，由東南大學和同創(chuàng)集團軟件事業(yè)部聯(lián)合開發(fā)研制的“基于CORBA/Web技術的企業(yè)級和部門級產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”，此項目得到八六三計劃專家委員會的高度重視，被列為八六三重大目標產(chǎn)品項目。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDMS，Product Data Management System）以產(chǎn)品為中心，通過計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫技術，把企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與產(chǎn)品相關的信息和過程集成起來，統(tǒng)一管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其生命周期內(nèi)保持一致、最新和安全，實現(xiàn)整個企

16、業(yè)信息的集成，為工程技術人員提供一個協(xié)同工作的環(huán)境，從而縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低成本、提高質(zhì)量，為企業(yè)贏得競爭優(yōu)勢。    下面簡要介紹基于CORBA/Web技術的PDMS的研制開發(fā)步驟：    （1）通過對應用需求的分析，歸納得到PDMS的服務功能及其描述。在功能模塊上，OMG組織提出了“PDM使能器”規(guī)范，將PDM的功能通過八個使能器（工程活動需求、工程變更、制造實現(xiàn)、文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義、配置管理和測試維護等）封裝起來。使它們能夠支持企業(yè)制造過程模型中的產(chǎn)品開發(fā)過程。本系統(tǒng)的開發(fā)參照“PDM使能器”規(guī)范，保證了與其它PDMS的交

17、互性和通用性。（2）根據(jù)得到的服務功能描述，使用標準的 IDL語言進行描述，從而得到應用系統(tǒng)服務功能的IDL文件。IDL文件中包括了PDMS服務的數(shù)據(jù)類型和服務接口，服務接口又可以分為屬性和操作。IDL語言是CORBA規(guī)范中定義的一種中性語言，它用來描述對象的接口，而不涉及對象的具體實現(xiàn)。通過CORBA軟件總線系統(tǒng)提供的IDL編譯器工具對PDMS服務的IDL描述文件進行轉(zhuǎn)換，得到客戶端樁文件和服務器端構(gòu)架文件。在CORBA中定義了IDL語言到C、C+、和Java等語言的映射。本系統(tǒng)中服務器端的構(gòu)架文件采用C+的映射形式，以充分利用C+語言在對象實現(xiàn)方面的優(yōu)勢；客戶端的樁文件采用Java的映射形

18、式，以充分利用Java Applet在Web上的獨特功能。（3）完成服務器端方主程序的編寫，通過將服務器端功能實現(xiàn)代碼與所生成的服務端構(gòu)架代碼聯(lián)合編譯得到實現(xiàn)相應系統(tǒng)服務功能的軟構(gòu)件，隨后使用對象管理工具將該軟構(gòu)件注冊到CORBA軟件總線支持環(huán)境中，以供其它應用調(diào)用和訪問。    （4）完成客戶方Java Applet的編寫，該Applet根據(jù)用戶的需求向服務器方發(fā)出請求，并把請求結(jié)果返回給用戶。由于絕大多數(shù)的瀏覽器對從網(wǎng)上下載的Java Applet采取一種稱為“Sand-Box”的安全模型，使得Java Applet既不能與宿主機以外的計算機建立網(wǎng)絡連接，也不能訪問本地文件系統(tǒng)、本地設備。而CORBA系統(tǒng)的特點是服務對象的分布性和遠程對象定位的透明性。本系統(tǒng)通過CORBA系統(tǒng)提供的IIOP代理（Gatekeeper）來解決安全限制的約束，它負責接受Applet發(fā)來的IIOP報文，分析報文內(nèi)容，將其轉(zhuǎn)發(fā)給位于其他主機上的Applet無法直接調(diào)用的CORBA服務對象實現(xiàn)，并將服務對象實現(xiàn)返回的IIOP報文送交Applet。