UML软件工程组织

分布式计算软件平台-StarBus
作者:项君 周立 王怀民 选自:www.tongji.edu.cn

90 年 代 计 算 技 术 最 引 人 注 目 的 进 展 之 一 就 是 应 用 计 算 环 境 从 集 中 走 向 分 布。 其 间,Client/Server 计 算 技 术 一 度 成 为 分 布 式 计 算 的 主 流 技 术。 在 分 布 式Client/Server 计 算 机 系 统 的 建 立 及 应 用 系 统 的 开 发 过 程 中, 人 们 深 刻 地 认 识 到 系 统 集 成 是 决 定 成 败 的 关 键 因 素 之 一。 然 而, 当 今 企 业 计 算 的 分 布 性、 可 扩 展 性 和 异 构 性 等 要 求 使 Client/Server 结 构 在 大 型 企 业 和 机 构 的 分 布 式 计 算 应 用 方 面 遇 到 了 新 的 挑 战。 与 此 同 时, 随 着 分 布 对 象 技 术 和 软 构 件 技 术 的 发 展, 各 软 件 生 产 商 和 研 究 机 构 纷 纷 推 出 各 自 的 解 决 方 案, 如COM + / DCOM、JAVA /RMI 和CORBA 标 准。 其 中,OMG 的CORBA 标 准 支 持 对 象 异 构 平 台 的 互 操 作 和 可 移 植, 并 以 其 技 术 的 开 放 性 和 灵 活 性 赢 得 了900 多 家 软 硬 件 厂 商 的 支 持。StarBus 就 是 在 国 家"863" 计 划 的 支 持 下, 由 国 防 科 技 大 学 计 算 机 研 究 所 研 制 的CORBA2.0 标 准 分 布 式 计 算 软 件 平 台。

体 系 结 构
 

---- StarBus 采 用 了 基 于Agent 的 分 布 计 算 行 为 模 型 和" 软 总 线 + 软 构 件" 的 体 系 结 构( 如 图)。 软 总 线 以 分 布 对 象 技 术 为 基 础, 遵 从OMG 制 定 的 对 象 管 理 结 构(OMA) 和 对 象 请 求 代 理(ORB)CORBA 标 准, 不 仅 能 够 支 持 应 用 集 成 框 架 的 建 立, 满 足 协 同 工 作 的 需 求, 而 且 建 立 了 多 层 次 的 软 构 件 技 术, 更 加 便 于 应 用 领 域 框 架 及 领 域 构 件 的 开 发。 它 也 支 持 以 软 构 件 形 式 实 现 集 成 平 台 的 系 统 管 理 和 公 共 服 务, 使 系 统 具 有 良 好 的 开 放 性 和 扩 展 性。 基 于CORBA 标 准 的 对 分 布 对 象 的 透 明 访 问, 允 许 应 用 对 远 程 对 象 和 本 地 对 象 使 用 相 同 的 访 问 模 式, 从 而 屏 蔽 了 操 作 平 台 和 通 信 机 制, 使 应 用 开 发 者 更 加 专 注 于 应 用 逻 辑 的 开 发。StarBus 基 于 Agent 的 分 布 交 互 模 型 使 其 突 破 了 传 统 的 基 于 需 求/ 服 务 交 互 模 式 的Client/Server 模 型, 将 交 互 角 色 从 传 统 的" 客 户" 和" 服 务 器" 两 种 固 定 角 色 的 限 制 中 解 放 出 来, 改 变 了" 客 户" 和" 服 务 器" 之 间 不 对 等 的 交 互 关 系, 对 服 务 器 的 开 发 和 目 前 流 行 的 三 层(three tier) 应 用 开 发 结 构 提 供 强 有 力 的 支 持。 另 外,StarBus 实 现 了CORBA 技 术 与 Internet 和Java 技 术 的 互 补 集 成, 突 破 了 传 统WWW 技 术 和Java 技 术 的 束 缚, 使Internet 上 的 内 容 和 表 现 形 式 更 加 丰 富 多 样, 也 为 遗 留 应 用 系 统 与Internet 的 集 成 提 供 了 支 持。

图 StarBus 的 软 总 线+ 软 构 件 的 体 系 结 构

功 能 特 点
 

---- StarBus 是 与CORBA2.0 标 准 兼 容 的 分 布 式 计 算 软 件 平 台, 其 中 包 含 支 持IIOP 协 议 的 软 总 线StarBus/ORB、 满 足 一 般 应 用 需 求 的 公 共 对 象 服 务 和 服 务 构 件 以 及 有 效 的 分 布 式 应 用 集 成 与 开 发 技 术。StarBus 在 开 发 过 程 中 参 考 了 大 量 国 外 流 行 的 CORBA 产 品, 使 其 不 仅 具 有 自 己 的 鲜 明 特 色, 而 且 在 性 能 上 也 达 到 了 国 际 先 进 水 平。

---- 1 . StarBus 的 软 总 线--StarBus/ORB

---- StarBus/ORB 是StarBus 产 品 的 核 心, 主 要 功 能 有:

负 责 调 用 信 息 的 编 / 解 码
相 关 信 息 的 传 送
底 层 网 络 连 接 的 管 理
对 象 与 方 法 的 组 织 和 管 理
消 息 的 分 发
对 象 和 方 法 的 适 配 与 激 活
系 统 异 常 和 用 户 自 定 义 异 常 的 处 理
---- StarBus/ORB 与CORBA2.0 标 准 完 全 兼 容, 提 供 了 对CORBA IDL 语 言 全 集 的 支 持。IDL 编 译 器 目 前 支 持IDL 到C + + 和JAVA 的 标 准 映 射, 其 生 成 的 表 示 层(Stub、Skeleton 以 及 相 关 的 编 码 和 类 型 信 息) 采 用 较 为 高 效 的 空 间 管 理 策 略, 减 少 了 由 于 分 配 和 释 放 空 间 而 带 来 的 延 时。IDL 还 可 被 定 制 以 生 成 相 应 的 对 象 实 现 模 板, 简 化 应 用 系 统 的 开 发。StarBus/ORB 采 用IIOP 作 为 内 部 协 议, 支 持 不 同ORB 间 的 互 操 作, 而 且 因 为 使 用 直 接 编 / 解 码 技 术 并 对 IIOP 引 擎 作 了 部 分 优 化, 使 编 / 解 码 过 程 尤 其 是 对 某 些 特 殊 数 据 类 型( 如 原 始 数 据 类 型 的sequence、array 等 等) 更 加 高 效。 另 外, StarBus/ORB 提 供 了 符 合CORBA 标 准 的 接 口 池(IR) 服 务、 动 态 调 用 接 口(DII) 和 动 态 激 活 接 口(DSI), 再 加 上 内 部 消 息 缓 冲 区 管 理 的 高 效 实 现, 使 用 户 可 根 据 应 用 需 求 以 同 步 和 延 迟 两 种 通 讯 方 式( 支 持 CORBA2.0 标 准 中 所 有 的 延 迟 通 讯 方 式) 使 用 上 述 服 务, 以 统 一 的 接 口 和 灵 活 的 方 式 开 发 自 己 的 应 用 或 应 用 框 架, 从 而 使 应 用 系 统 具 有 很 好 的 扩 展 性。StarBus/ORB 中 基 于Agent 模 型 的 事 件 感 知 及 处 理 系 统 不 仅 能 监 听 网 络 事 件, 也 能 对 窗 口 消 息 作 出 响 应, 实 现 了 与Windows 和X11 的 无 缝 集 成, 并 且 通 过 相 应 的 扩 充, 使 用 户 可 通 过 加 入 自 定 义 的 事 件 处 理 器 来 满 足 应 用 的 需 求。 在 系 统 中, 连 接 是 一 种 紧 俏 的 资 源,StarBus/ORB 内 部 通 过 连 接 的 多 路 复 用 以 及 对 连 接 丢 失 的 监 测, 使 这 种 紧 俏 资 源 得 到 了 高 效 利 用。

---- StarBus/ORB 为 用 户 提 供 了 单 线 程 和 多 线 程 并 发 模 式, 其 中 单 线 程 模 式 提 供 了 阻 塞 式(Blocking) 和 反 应 式(Reactive) 两 种 模 式 的Client/Server 应 用 开 发 机 制。 阻 塞 模 式 满 足 了 简 单Client/Server 交 互 模 式 应 用 的 需 求, 而 反 应 模 式 则 满 足 了 类 似 于 嵌 套 调 用 的 混 合 型Client/Server 复 杂 交 互 模 式 的 需 求。 基 于 每 个 请 求 一 个 线 程(Thread Per Request) 的 多 线 策 略 是 开 发 高 效 应 用 系 统 的 必 备 条 件。StarBus/ORB 允 许 用 户 定 制 基 于DES 64 位 加 密 算 法 的 信 息 加 密 服 务。 这 种 在ORB 内 部 透 明 实 现 的 加 密 机 制 能 够 防 止 系 统 中 的 信 息 泄 漏, 并 且 可 与 身 份 认 证 服 务 相 接 合, 给 用 户 提 供 了 报 文 认 证 和 身 份 认 证 的 综 合 性 安 全 机 制, 防 止 了 交 互 角 色 的 假 冒 和 报 文 的 重 发 与 篡 改。StarBus/ORB 还 支 持OLE/COM、Active X 与CORBA 对 象 的 集 成, 充 分 利 用OLE/COM 在PC 平 台 上 开 发 应 用 的 优 势, 同 时 保 护 对 应 用 开 发 的 投 资。

---- 2 . StarBus 的 公 共 对 象 服 务 和 服 务 构 件

---- StarBus 基 于 一 般 应 用 需 求, 提 供 了 一 组 遵 循COSS(Common Object Service Specification) 规 范 的 公 共 对 象 服 务 和StarBus 特 有 的 服 务 构 件, 下 面 介 绍 这 些 构 件 的 功 能 和 特 点:

---- ·名 字 服 务

---- 该 服 务 遵 循COSS 规 范, 通 过 将 对 象 引 用 和 对 象 名 绑 定 在 一 起, 实 现 了 对 象 的 透 明 访 问, 支 持 广 域 环 境 下 的 多 名 字 服 务 器 集 成。

---- · 持 久 对 象 服 务

---- 持 久 对 象 服 务 使 对 象 的 生 命 周 期 超 过 了 其 所 在 应 用 的 生 命 周 期, 改 变 了 传 统 对 象 的 存 在 形 式, 建 立 了 符 合COSS 规 范 的 存 储 框 架, 提 供 相 应 的 对 象 恢 复 和 存 储 机 制, 具 有 良 好 的 扩 展 性。

---- · 基 本 事 件 服 务

---- 该 服 务 遵 循COSS 规 范, 给 用 户 提 供 了 主 动 的 事 件 通 告 机 制。StarBus 事 件 服 务 不 仅 允 许 多 个 提 供 者 和 多 个 消 费 者 动 态 地 向 单 个 通 道 注 册 或 从 通 道 退 出, 而 且 允 许 不 同 风 格(Poll 和Push) 的 提 供 者 和 消 费 者 之 间 进 行 通 信。

---- · 服 务 器 管 理 服 务

---- 该 服 务 给 应 用 提 供 了 动 态 激 活 服 务 器 的 机 制。 客 户 只 需 使 用 相 应 的 服 务 名、 客 户 名 和 口 令 字 向 服 务 器 所 在 的 管 理 器 发 出 请 求, 服 务 器 管 理 器 在 确 认 客 户 身 份 后, 自 动 启 动 相 应 的 服 务 器。

---- · StarBus 的 集 成 化 开 发 环 境

---- 该 环 境 通 过 图 形 用 户 界 面, 不 仅 提 供 了 传 统 编 辑 器 的 功 能, 而 且 集 成 了IDL 到VC + + 的 编 译 器 和 接 口 池 管 理 器, 提 供 了 从 接 口 池 对 象 转 化 为 相 应IDL 文 件 的 反 向 编 译 功 能, 支 持 编 译 结 果 的 查 看 和 接 口 池 的 启 动, 可 在 接 口 池 中 浏 览 和 灵 活 地 操 作 接 口 对 象。

---- 另 外,StarBus 根 据 目 前 应 用 开 发 的 趋 势, 基 于CORBA 产 品, 对CSCW 和 遗 留 应 用 系 统 的 构 件 化 封 装 以 及 基 于 三 层 结 构 的 应 用 开 发 模 型 等 问 题 提 供 了 相 应 的 解 决 方 案。

---- 3 . StarBus 的 测 试 结 果

---- 稳 定 性、 规 模、 功 能、 性 能 以 及 与 同 类 产 品 的 对 比 等 测 试 结 果 表 明StarBus 运 行 十 分 稳 定, 而 且 只 要 系 统 资 源 允 许, 平 台 本 身 不 对 应 用 规 模 构 成 限 制。StarBus 在 功 能 上 完 全 与CORBA2.0 标 准 兼 容, 具 有 良 好 的 跨 平 台 性 能, 目 前 已 经 可 以 支 持 Windows95、98、NT 以 及 五 种Unix 平 台(SUN Solaris、SGI IRIX、Dec Digital Unix、IBM AIX 和Linux 2.0), 同 时 能 与 国 际 上 较 流 行 的CORBA 产 品( 如Inprise 的 VisiBroker、IONA 的Orbix 等) 互 操 作。StarBus 在 性 能 上 有 较 好 的 表 现, 其 ORB 在 整 个 处 理 过 程 中 所 占 的 附 加 延 时 大 约 为10 % 左 右, 而 且 不 会 随 着 信 息 量 的 增 大 而 增 加。 经 过 黑 箱 对 比 测 试,StarBus/ORB 的 性 能 与Visibroker1.x 版 本 大 体 相 当, 但 在 传 输 特 性 和 对 数 据 类 型 支 持 方 面 优 于Visibroker1.x, 在 跨 平 台 特 性 上 优 于Ominibroker2.x 版 本。

应 用 情 况
 

---- StarBus 在 开 发 过 程 中 坚 持" 应 用 需 求 牵 引" 的 原 则, 与 应 用 集 成 单 位 密 切 合 作, 目 前 已 在 电 信、 石 油 和 国 防 等 领 域 广 泛 使 用。 通 过 与 湖 南 省 通 信 技 术 开 发 公 司 合 作, 开 发 了 第 一 个 采 用StarBus 主 动 服 务 机 制 的 电 信 网 络 运 行 维 护 管 理 系 统--OMA2000, 已 提 交 湖 南 常 德 电 信 局 使 用, 济 南、 长 沙 和 广 州 的 应 用 合 同 也 即 将 签 订。 另 外 还 与 西 南 石 油 学 院 合 作, 利 用StarBus 集 成 开 发 了 油 气 一 体 化 系 统, 完 成 了 远 地 数 据 和 功 能 的 共 享; 与 航 天 工 业 总 公 司 二 院23 所 和 国 防 科 技 大 学CAD 中 心 合 作, 开 发 了 复 杂 电 子 系 统 并 行 设 计 框 架; 与 解 放 军 总 后 勤 部 科 研 所 合 作, 实 现 了 军 需 物 资 管 理 智 能 决 策 系 统; 与 北 京 系 统 工 程 研 究 所 合 作, 实 现 了 面 向WWW 的 模 糊 查 询 服 务; 与 哈 尔 滨 工 业 大 学 合 作, 开 发 了 基 于 Internet 的 计 算 资 源 发 布 系 统。 在StarBus 应 用 进 一 步 展 开 的 同 时, 也 相 应 的 开 展 了 基 于 高 效、 实 时ORB 和CORBA 可 移 植 性 和 移 动 代 码 的 研 究, 进 一 步 满 足 了 用 户 的 需 求。

 


版权所有:UML软件工程组织