面向神光Ⅲ分布式控制的软件总线技术研究
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摘要
进入90年代以后，分布式计算结构开始从两层向多层转化，客户机和服务器之间的界限也日渐模糊。传统的客户/服务器结构已经无法适合于分布式计算环境。分布式对象技术的出现，为解决这一问题提出了新的有效途径。分布式对象技术是近年来飞速发展的一种软件技术，该技术允许不同机器上的对象可以相互传递消息。对象可以扮演客户及服务器的双重角色。
分布式对象技术旨在建立一种开放式的“软件总线”结构，任何应用作为一个对象，只要遵守一定的规则对其接口参数进行定义和说明，就可以接到软件总线上，发出请求或提供服务，达到即插即用的效果。
本文首先对分布式对象技术的出现、概念与三大流派(CORBA、COM／DCOM和Java／RMI)做了简要概述。然后，对CORBA标准规范进行着重介绍，并通过对CORBA的机构灵活性、软硬件平台无关性、系统可扩展性等优点的深入分析，论证了CORBA是目前解决分布式系统开发时所面临的跨平台、跨操作系统、跨语言、跨协议、跨版本等一系列问题的优化方案，是构建软件总线结构的首选标准。
本文以神光Ⅲ原型装置分布式控制系统为背景，针对该系统独特的体系结构和复杂的分布式通信需求，提出了“软件总线”这种开放性的分布式软件体系结构解决方案。然后，依照CORBA标准规范，重点对软件总线的可靠性及接口进行了分析与设计，并以C++ Builder为开发工具，实现了一条以ORB为支撑环境、通信中间件系统为核心的软件总线原型。这条软件总线的核心部分——通信中间件系统包含一套完整的消息通信协议和一组功能完善的用户接口函数，可方便、可靠、快速地实现分布式异构环境下不同软件模块间的通信和协同工作。此外，该系统还具有独立于网络地址、计算机物理位置、操作系统、硬件平台、编程环境及工具等特点，从而有效地解决了系统集成时所面临的应用互操作性等问题。
Since 1990's,distributed computing architecture began to transform into multi-tier from two-tier,and the borderline between client and server is ambiguous increasingly.Traditional client/server architecture can not be adapted to distributed computing environments.Distributed object technology can solve the problem. Distributed object technology develops quickly in recent years,which allows objects on different machines to communicate messages to each other.
The major idea of distributed object technology is to set up an open software bus. Any application can be viewed as a distributed object.lt can be plugged into the software bus,bring forward requests or provide service ,and accomplish true "plug-and-play" as long as its interface parameters are defined according to some standards.
The appearance,concept and primary genres(CORBA COM/DCOM and Java/RMI) of distributed object technology are discribed in brief ,and then CORE A specification is discussed in detail in this paper.The advantages of CORBA,such as flexibility,platform-independent and extensibility,are analyzed in depth.These analysises demonstrate that CORBA is the best scheme to solve the problems such as cross-platform,cross-operation system,cross-language,cross-protocol and cross-edition in distributed systems,and CORBA is the principal specification to construct a software bus.
Background of this paper is TILICS.Because of the particular architecture and complex communication requirements in distributed environments of TILICS,a scheme provided with an open distributed software architecture,namely "software bus" is proposed. According to CORBA,the dependability and the interface of software bus is analyzed and designed ,and then a software bus which is based on ORB and has a communication middleware system as the core is implemented by C++ Builder.The core of the sotfware bus,communication middleware system,consists of a suit of integrated communication protocols and a set of perfect interface functions,which can make disparate software modules communicate and collaborate with each other in distributed heterogeneous environments.This system is also independent of network address,computer location,operation system,hardware platforrn,programming environment and development tool,so it can solve the problems such as interoperability in system integration effectively.
分布式对象技术旨在建立一种开放式的“软件总线”结构，任何应用作为一个对象，只要遵守一定的规则对其接口参数进行定义和说明，就可以接到软件总线上，发出请求或提供服务，达到即插即用的效果。
本文首先对分布式对象技术的出现、概念与三大流派(CORBA、COM／DCOM和Java／RMI)做了简要概述。然后，对CORBA标准规范进行着重介绍，并通过对CORBA的机构灵活性、软硬件平台无关性、系统可扩展性等优点的深入分析，论证了CORBA是目前解决分布式系统开发时所面临的跨平台、跨操作系统、跨语言、跨协议、跨版本等一系列问题的优化方案，是构建软件总线结构的首选标准。
本文以神光Ⅲ原型装置分布式控制系统为背景，针对该系统独特的体系结构和复杂的分布式通信需求，提出了“软件总线”这种开放性的分布式软件体系结构解决方案。然后，依照CORBA标准规范，重点对软件总线的可靠性及接口进行了分析与设计，并以C++ Builder为开发工具，实现了一条以ORB为支撑环境、通信中间件系统为核心的软件总线原型。这条软件总线的核心部分——通信中间件系统包含一套完整的消息通信协议和一组功能完善的用户接口函数，可方便、可靠、快速地实现分布式异构环境下不同软件模块间的通信和协同工作。此外，该系统还具有独立于网络地址、计算机物理位置、操作系统、硬件平台、编程环境及工具等特点，从而有效地解决了系统集成时所面临的应用互操作性等问题。
Since 1990's,distributed computing architecture began to transform into multi-tier from two-tier,and the borderline between client and server is ambiguous increasingly.Traditional client/server architecture can not be adapted to distributed computing environments.Distributed object technology can solve the problem. Distributed object technology develops quickly in recent years,which allows objects on different machines to communicate messages to each other.
The major idea of distributed object technology is to set up an open software bus. Any application can be viewed as a distributed object.lt can be plugged into the software bus,bring forward requests or provide service ,and accomplish true "plug-and-play" as long as its interface parameters are defined according to some standards.
The appearance,concept and primary genres(CORBA COM/DCOM and Java/RMI) of distributed object technology are discribed in brief ,and then CORE A specification is discussed in detail in this paper.The advantages of CORBA,such as flexibility,platform-independent and extensibility,are analyzed in depth.These analysises demonstrate that CORBA is the best scheme to solve the problems such as cross-platform,cross-operation system,cross-language,cross-protocol and cross-edition in distributed systems,and CORBA is the principal specification to construct a software bus.
Background of this paper is TILICS.Because of the particular architecture and complex communication requirements in distributed environments of TILICS,a scheme provided with an open distributed software architecture,namely "software bus" is proposed. According to CORBA,the dependability and the interface of software bus is analyzed and designed ,and then a software bus which is based on ORB and has a communication middleware system as the core is implemented by C++ Builder.The core of the sotfware bus,communication middleware system,consists of a suit of integrated communication protocols and a set of perfect interface functions,which can make disparate software modules communicate and collaborate with each other in distributed heterogeneous environments.This system is also independent of network address,computer location,operation system,hardware platforrn,programming environment and development tool,so it can solve the problems such as interoperability in system integration effectively.
引文
1 OMG.The common object request broker: architecture and specification [M] . Revision 2． 1, 1997． 8
2 OMG.CORBA services. Common object services specification [M] ,1997． 7
3 Steve Vinoski.CORBA: Integrating Diverse Applications Within Distributed Heterogeneous Environments,IEEE Communications Magazine, Vol.35,No.2,February 1997
4 R. A. Whiteside,E. J. Friedman-Hill,R. J. Detry.PRE: A FRAMEWORK for ENTERPRISE INTEGRATION
5 Pancerella, C.M and Whiteside.Using CORBA to Integrate Manufacturing Cells to a Virtual Enterprise, SPIE Proceedings of Integrated Manufacturing-Plug and Play Software for Agile Manufacturing, R.A. (1996) ,November 1996, Boston, MA.
6 Whiteside, R.A., Pancerella, C.M. and Klevgard, P.M.A CORBA-Based Manufacturing Environment, Proceedings of Hawaii International Conference on Systems Sciences, January 1997, Maui, HI.
7 Susan D. Urban,Suzanne Dietrich, Akash Saxena, and Amy Sundermier. Interconnection of Distributed Components: An Overview of Current Middleware Solutions, Journal of Computer and Information Sciences and Engineering, vol. 1, no. 1, March 2001
8 Martin Strietzel.TENT: A CORBA-based Integration Framework, DLR Simulation and Softwaretechnology
9 Andreas Kruthoff.Jini and Software Bus System, IFI,Universiry of Zurich, 1999
10 Thomas J. Mowbray and Ron Zahavi, John Wiley & Sons.The Essential CORBA-Systems Integration Using Distributed Objects, 1995
11 Doug Pedrick, Jonathan Weedon,Jon Goldberg,Erik Bleifield,John Wiley& Sons. Programming with VisiBroker, 1998
12 Ceruti M.G.Kamel M.N,Thuraisingham B.M.Object-Oriented Technology for Integrating Distributed Heterogeneous Database Systems
13 Marshall Brain,Christopher McGee.Using CORBA to Create Client/Server Applications, http://joumal.iftech.com/articles/
14 Jian Hu,Chris Mungall.David Nicholson and Alan L.Archibald-Design and Implementation of a CORBA-based Genome Mapping System Prototype,Roslin,Midlothian EH25 9PS, UK
15 Engineering Analysis and Literature Review of the use of CORBA in Distributed Object-Oriented Systems, NIF-314 (revised June 1997)
16 Randy Otte et al.Understanding CORBA, Prentice-Hall, 1996
17 于戈，张斌，王国仁，郑怀远。基于CORBA的多数据源集成技术，计算机世界，1998年第7期
18 李小燕，刘敬军等。基于CORBA封装已有系统实现信息系统集成，计算机工程与设计，2000 Vol．21 No．1
19 韩伟红，黄子中。分布对象技术与系统集成
20 王光平。OO软件总线研究，武汉汽车工业大学学报，1999年 第21卷 第3期
21 徐爱东，董金祥。基于CORBA的产品数据管理系统集成技术的研究，计算机工程，1999年07期
22 李思昆，郭阳，彭宇行，杨军。一个分布式并行设计集成框架系统的研究与开发，国防科技大学学报，2000年01期
23 黄罡，李影，蔡皖东，周兴社。基于CORBA的分布实时对象计算技术研究，小型微型计算机系统，2000年04期
24 颜雄雄，全春来，刘嘉。基于CORBA的企业应用集成技术研究，计算机工程与设计，2000年01期
25 王辉，施小英。中间件服务及其集成框架，计算机工程与应用，1998年09期
26 万麟瑞，李绪蓉。系统集成方法学研究，计算机学报，1999年10期
27 林煜，马范援，白英彩。CIMS环境下基于CORBA的多数据库集成技术，电脑开发与应用，1999年03期
28 汪芸。CORBA技术及应用，东南大学出版社，1999年
29 钟玲，彭甫阳。基于CORBA的分布式应用开发，计算机工程与应用，1968，9：44～46
30 陈章渊，张学东，于秀山等译。智能CORBA，电子工业出版社
31 韦乐平等编译。CORBA系统结构、原理与规范，电子工业出版社
32 刘晖，沈均毅，林欣。用CORBA创建电子商务系统，北京希望电子出版社
33 余可曼，陈平，金连甫。网络通信中间件的设计及实现，计算机工程，2001：27(5)
34 曾飞鹏，张萌等。CORBA和DCE互操作技术，计算机研究与发展，1999年03期
35 赵颖，沈金龙。CORBA分布式系统的面向对象分析，电子工程师，1999年05期
36 王宁，陈滢，俞本权，徐宏炳，王能斌。一个基于CORBA的异构数据源集成系统的设计，软件学报，1998年05期
37 史殿习，吴泉源，王怀民，邹鹏。一种实现互操作的分布式集成框架的设计与实现，计算机研究与发展，1999年08期
38 李建明，黄利平，李和良，许隆文。并行工程环境中的集成框架，中国机械工程，1998年10期
39 骆志刚。开放系统中的实时性研究，电子科技大学博士论文
40 中物院计算所。原型装置集中控制系统软件背景资料
2 OMG.CORBA services. Common object services specification [M] ,1997． 7
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