電氣傳動2006年 第36卷第4期中間件技術(shù)王建新'楊世鳳'王春梅’ 史永江2 童 官軍'1.天津科技大學(xué) 2.天津農(nóng)學(xué)院摘要:介紹了中間件的產(chǎn)生與發(fā)展,詳細(xì)闡述了中間件的定義分類以及功能與作用。它能夠分布在不同的硬件平臺、跨越異構(gòu)數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)以及不同應(yīng)用之間的互聯(lián)和互操作,為分布式應(yīng)用程序設(shè)計提供了一種新思路。指出了中間件的優(yōu)缺點(diǎn),并分析了國內(nèi)外的現(xiàn)狀,最后介紹了中間件的應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞:中間件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前最 發(fā)服趨勢The Middleware TechnologyWang Jianxin Yang Shifeng Wang Chunmei Shi Yongjiang Tong GuanjunAbstract: The paper introduces the development of middleware, explains the definition, classification andfunction in detail. The middleware can run in the different hardware, database and applications, which is putforward to for the basic theory in the middleware frame design. The paper expounds the middleware technolo-gy shortcomings and merits. The paper analyzes the technology state home and abroad currently. Fnally, theapplication prospect and development trend of the middleware is introduced.Keywords: middleware network application prospect development trend對中間件還沒有一個比較精確的定義。因此,在1引言不同的角度或不同的層次上,對中間件的分類也隨著Internet 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,基于客戶會有所不同?；诓煌虚g件的目的和實(shí)現(xiàn)機(jī)制機(jī)/服務(wù)器(Client/ Server)模式的系統(tǒng)設(shè)計方法己被的不同,一般將中間件主要分為以下幾類[4]:遠(yuǎn)程廣泛地應(yīng)用于各種類型軟件系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)中。過程調(diào)用中間件(remoteprocedurecallmiddle-其編程方式改變了傳統(tǒng)的應(yīng)用程序設(shè)計和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)ware);面向消息的中間件( message oriented方式凹。為此人們提出了一-種介于客戶端和服務(wù)器middleware) ;對象請求代理(object request bro-端的軟件.中間件(Middleware)[2]。 中間件是處ker);事務(wù)處理監(jiān)控( transaction processing mo-于應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件之間的一類軟件,是獨(dú)立于nitor) ;數(shù)據(jù)庫中間件( database middleware);專硬件或數(shù)據(jù)庫廠商(處于其產(chǎn)品的中間,實(shí)現(xiàn)其互用中間件( proprietary middleware)。連)的一類軟件,是客戶方與服務(wù)方之間的連接件，其中,前3類中間件稱為管道,它們可向上提是需要進(jìn)行二次開發(fā)的中間產(chǎn)品的。供不同形式的通訊服務(wù),包括同步、排隊、訂閱發(fā)于是集軟件復(fù)用、分布式對象計算、企業(yè)級應(yīng)布、廣播等,在這些基本的通訊服務(wù)之上,可構(gòu)筑用開發(fā)等技術(shù)為一體的“基于中間件的軟件開發(fā)”各種平臺,為應(yīng)用程序提供不同領(lǐng)域內(nèi)的服務(wù),如.伴隨產(chǎn)生,這種技術(shù)以軟件架構(gòu)為組裝藍(lán)圖,以可事務(wù)處理監(jiān)控器、分布數(shù)據(jù)訪向等。復(fù)用軟件構(gòu)件為組裝模塊,支持組裝式軟件的復(fù)2.2中間件的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析用,大大提高了軟件生產(chǎn)效率和軟件質(zhì)量。應(yīng)該說,中間件技術(shù)是伴隨網(wǎng)絡(luò)而發(fā)展起來的一種面向?qū)ο蟮募夹g(shù)。以前的計算機(jī)系統(tǒng)大多2中間件技術(shù)是單機(jī)系統(tǒng),多個用戶是通過聯(lián)機(jī)終端來訪向的，2.1 中間件的分類.中國煤化工示,產(chǎn)生了C/S 的計由于中間件所包括的范圍十分廣泛,而目前MYHCNMHG共享數(shù)據(jù)庫服務(wù)器天津市商等學(xué)?？萍及l(fā)展若金資助項目(20030513)中間件技術(shù)電氣傳動2006年 第36卷第4期和打印服務(wù)器等。隨著網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展,許多將極大地增加應(yīng)用軟件的開發(fā)難度,并且降低系軟件需要在不同廠家的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、硬件平臺、網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)整體運(yùn)行效率。協(xié)議異構(gòu)環(huán)境下運(yùn)行,應(yīng)用的規(guī)模也從局域網(wǎng)發(fā)2.3中 間件的優(yōu)缺點(diǎn)展到廣域網(wǎng)。在這種情況下,中間件作為前端客由以.上分析,可以將中間件的優(yōu)點(diǎn)概括為以戶機(jī)和后端服務(wù)器之間的一個中間層,為應(yīng)用程下幾個方面。序處理提供了強(qiáng)大的功能,它一般包含應(yīng)用邏輯，1)可重用性。許多應(yīng)用程序可共享和重用封負(fù)責(zé)接收客戶端的應(yīng)用請求,對請求做出響應(yīng)處.裝在構(gòu)件中的功能,簡化應(yīng)用集成,可以縮短應(yīng)用理后將請求交給后端服務(wù)器,并負(fù)責(zé)將服務(wù)器的程序的開發(fā)周期,提高應(yīng)用程序的開發(fā)質(zhì)量,保證處理結(jié)果返回給客戶端,從而使客戶端變得精干。技術(shù)進(jìn)步的連續(xù)性。中間件的主要作用是用來屏蔽網(wǎng)絡(luò)硬件平臺2)靈活性。從桌面計算環(huán)境到功能更強(qiáng)的網(wǎng)的差異性和操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的異構(gòu)性,使應(yīng)絡(luò)服務(wù)器，隨處都可分配工作,有利于協(xié)調(diào)系統(tǒng)性用軟件能夠比較平滑地運(yùn)行于不同平臺上。中間能和網(wǎng)絡(luò)帶寬。.件還可以放在客戶機(jī)和服務(wù)器之間的多層應(yīng)用服3)可管理性。將大型復(fù)雜的工程細(xì)分為簡務(wù)中。具體地說,中間件消除了底層操作系統(tǒng)的單、安全的構(gòu)件工程,增強(qiáng)應(yīng)用程序的生命力。復(fù)雜性,使程序開發(fā)人員面對一個簡單而統(tǒng)一的4)易維護(hù)性。中間件作為新層次的基礎(chǔ)軟開發(fā)環(huán)境,減少程序設(shè)計的復(fù)雜性,將注意力集中件,其重要作用是將不同時期、在不同操作系統(tǒng)上在自己的業(yè)務(wù)上,不必再為程序在不同系統(tǒng)軟件開發(fā)的應(yīng)用軟件集成起來,使得彼此成為一個無上的移植而重復(fù)工作,從而大大減少了技術(shù)上的縫的整體協(xié)調(diào)工作,這是操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系負(fù)擔(dān)。中間件已經(jīng)成為了聯(lián)結(jié)分布式計算環(huán)境中統(tǒng)本身做不了的。將業(yè)務(wù)邏輯部署在中央服務(wù)器上,而不是分散在用戶桌面上,有助于處理各種變各個相對獨(dú)立系統(tǒng)的膠合劑。中間件一般遵守公開的接口標(biāo)準(zhǔn),所以它們化,并縮短解決方案的時間開銷,減少維護(hù)費(fèi)用。可以被重用,并能被多個應(yīng)用程序所共享。外界5)經(jīng)濟(jì)性。節(jié)約應(yīng)用程序的開發(fā)成本，降低所能知道的就是它們的接口,可以通過中間件的開發(fā)的失敗率,減少系統(tǒng)初期的建設(shè)成本。接口獲得系統(tǒng)服務(wù)。根據(jù)性能和維護(hù)的需求、工6)標(biāo)準(zhǔn)性。由于標(biāo)準(zhǔn)接口對于可移植性和標(biāo)作量、網(wǎng)絡(luò)帶寬以及其它因素,可以在網(wǎng)絡(luò)上靈活準(zhǔn)協(xié)議對于互操作性的雙重作用,中間件已成為許地部署這些中間件。與此同時,中間件在配置管多標(biāo)準(zhǔn)化工作的主要部分。對于應(yīng)用軟件開發(fā),中.理、性能管理、負(fù)載平衡、連接管理和調(diào)度方面起間件遠(yuǎn)比操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)更為重要,中間件提了很大的作用,使企業(yè)級應(yīng)用的性能得到大幅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(jī)硬件和系統(tǒng)軟件怎樣更新?lián)Q升,滿足了關(guān)鍵業(yè)務(wù)的需求。圖1中,在一個分布式的系統(tǒng)中,有n個應(yīng)代,只要將中間件升級更新,并保持中間件對外的用,m個操作系統(tǒng),所有的應(yīng)用必須在所有的操作接口定義不變,應(yīng)用軟件幾乎不需任何修改。系統(tǒng)上運(yùn)行,需要nXm個接口。在以后的擴(kuò)展.但是，因?yàn)榉植际綉?yīng)用程序的異構(gòu)結(jié)構(gòu)以及復(fù)中,每加人一個新操作系統(tǒng)及開發(fā)新的應(yīng)用,都要雜的通信機(jī)制,開發(fā)和配置仍是-一個主要問題。使做大量重復(fù)的工作。中間件應(yīng)用使系統(tǒng)的網(wǎng)狀接.用中間件環(huán)境的目的是隱藏分布式系統(tǒng)的異構(gòu)性，口類型變成了沙漏狀接口類型。其接口數(shù)目從并提供~一個在分布式組件間通信的平臺。然而,大nXm下降到了n+m。當(dāng)n和m都很小時,這種多數(shù)中間件往往忽視了系統(tǒng)管理功能,不能對分布差異并不明顯,但隨著n和m的增大,這種差異式應(yīng)用進(jìn)行有效的配置管理、性能管理、賬戶管理、失效管理和安全管理。然而,一個應(yīng)用系統(tǒng)質(zhì)量的應(yīng)用接口好壞,不僅在于系統(tǒng)的開發(fā),更重要的是開發(fā)后對系統(tǒng)的然理和維拍抿統(tǒng)計,軟件用戶80% ~C>D②.|中.間件中間0%YH中國煤化工有關(guān)。因此，加強(qiáng)cNMHG武應(yīng)用的關(guān)鍵。操作系統(tǒng)雖然分布式系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步很快,體系結(jié)構(gòu)也圖1中間件減化$系統(tǒng)接口數(shù)目相對比較獨(dú)立,但是相對于單機(jī)系統(tǒng)的軟件開發(fā).51電氣傳動2006年第36卷第4期中間件技術(shù)來說,分布式系統(tǒng)的軟件開發(fā)還是很復(fù)雜的。一件平臺。這些平臺提供的機(jī)制,從底層計算結(jié)構(gòu)方面,這種復(fù)雜性來自于構(gòu)建分布式系統(tǒng)的組件中抽象出來,并且能夠或多或少地在應(yīng)用組件之的多樣化,另一方面,來自于組件之間關(guān)系的復(fù)雜.間透明的通信。這方面的研究以快速有效地開發(fā)性。比如可用資源的管理,分布組件的通信以及配置分布式應(yīng)用程序以及在軟件配置后,分布式失效設(shè)施的處理。所以,需要尋找- -個建立分布應(yīng)用程序的管理,錯誤狀態(tài)的檢測為發(fā)展方向,進(jìn)式應(yīng)用的有效機(jī)制。--步控制運(yùn)行時分布式應(yīng)用程序的行為。環(huán)顧目前支持分布式應(yīng)用程序開發(fā)和配置的目前,中間件技術(shù)的主流仍是消息中間件和在線工具,可以發(fā)現(xiàn)一些明顯的缺點(diǎn)。工具軟件面向?qū)ο笾虚g件,國內(nèi)外對于這--技術(shù)的研究正大多數(shù)基于某個中間件平臺,并且只是工作在同在不斷深人，同時大型的軟件公司,如:Sun,Mi-一個運(yùn)行環(huán)境中。而且,大多數(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)只是集crosoft(分布式組件對象模型DCOM),NI(美國中于分布式程序的某些方面,缺少建立不同工具National Instruments 公司的虛擬儀器軟件產(chǎn)品的系統(tǒng)化觀念。同時,工具的擴(kuò)展性和與其它工LabWindows/CVI中的DataSocket就是一種通具的交互性都存在著難于將具體細(xì)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)化、接信中間件。它將網(wǎng)絡(luò)通信的復(fù)雜性從客戶端和服口不完全開放等問題。務(wù)端分離出來,客戶端和服務(wù)端可以不用關(guān)心網(wǎng)絡(luò)中間件所應(yīng)遵循的一些原則離實(shí)際還有很大通信的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié))及軟件組織機(jī)構(gòu)OMG(通用對象距離。多數(shù)流行的中間件服務(wù)使用專有的API請求代理體系結(jié)構(gòu)CORBA)都推出了支持中間件和專有的協(xié)議,使得應(yīng)用建立于單一廠家的產(chǎn)品，技術(shù)的軟件平臺。中間件的另一個發(fā)展動向是向不同廠家之間很難實(shí)現(xiàn)互操作。有些中間件服務(wù)Internet的延伸,隨著Web技術(shù)的飛速發(fā)展，可以只提供某些平臺的實(shí)現(xiàn),從而限制了應(yīng)用在異構(gòu)預(yù)見,未來的中間件必將和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密相關(guān)。系統(tǒng)之間的移植。應(yīng)用開發(fā)者在這些中間件服務(wù)3總結(jié)之上建立自己的應(yīng)用還要承擔(dān)相當(dāng)大的風(fēng)險,由于技術(shù)的更新往往需要重寫以前的應(yīng)用。盡管中隨著個人計算機(jī)的普及以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的間件服務(wù)提高了分布計算的抽象化程度,但應(yīng)用發(fā)展,分布計算逐漸成為計算機(jī)技術(shù)的主流。為開發(fā)者還需面臨許多艱難的設(shè)計選擇,例如,開發(fā)了使用戶能夠透明、有效地使用分布在網(wǎng)絡(luò)上的者還需決定分布應(yīng)用在Client方和Server方的信息資源和計算資源，分布中間件成為實(shí)現(xiàn)分布.功能分配。通常將表示服務(wù)放在Client以方便使計算的關(guān)鍵技術(shù)之一。用請示表述和回顯,將數(shù)據(jù)服務(wù)放在Server以方中間件屬于計算機(jī)軟件中比較底層的內(nèi)容，便邏輯分析和數(shù)據(jù)庫操作。但是在--些特定應(yīng)用它和計算機(jī)操作系統(tǒng)的關(guān)系相當(dāng)密切,操作系統(tǒng)場合,其應(yīng)用功能分配并不是很容易確定的。的一部分功能可以由中間件來實(shí)現(xiàn),一些中間件2.4發(fā)展趨勢的功能由操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。因此,操作系統(tǒng)和中分布式計算中間件能夠提供良好的開發(fā)平臺間件會進(jìn)-步融合，從而推動計算機(jī)軟件體系結(jié)和通信支持,但是它們大多缺少對分布式應(yīng)用的構(gòu)的變革。良好管理功能。然而,一個應(yīng)用系統(tǒng)質(zhì)量的好壞，參考文獻(xiàn)不僅在于系統(tǒng)的開發(fā),更重要的是開發(fā)后對系統(tǒng)的管理和維護(hù)。因此，加強(qiáng)中間件的管理功能已1江偉.TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的安全問題分析[J].安慶師范學(xué)成為分布計算的關(guān)鍵所在，也是國內(nèi)外分布式計院學(xué)報(自然科學(xué)版) ,2003,9(2):78~-81算研究的熱點(diǎn)問題。2胡志遠(yuǎn),劉新福,顧君忠.一種中間件的結(jié)構(gòu)模型[J].中間件的應(yīng)用趨勢是朝著多樣性和復(fù)雜性的計算機(jī)工程與應(yīng)用,2003(2):84~86方向發(fā)展。同樣,基于中間件環(huán)境管理工具的發(fā)張海騰,李定主.使用中間件構(gòu)筑三層結(jié)構(gòu)[J].計算機(jī)工程與應(yīng)用,2003 ,16(3) ;44~45展也基本相同。目前已經(jīng)有軟件企業(yè)提出了監(jiān)控中國煤化工材專學(xué)報, 2003.5<60; .和管理中間件的多層系統(tǒng)管理模型框架,從應(yīng)用層、中間件層和運(yùn)行環(huán)境層3個層次對中間件進(jìn)YHCNMHG行監(jiān)控和管理。收稿日期:2005-04-14其中,減少開發(fā)代價的主要方法是使用中間.修改稿日期:2005-10-25