中间件技术

电气传动2006年 第36卷第4期中间件技术王建新'杨世凤'王春梅’ 史永江2 童 官军'1.天津科技大学 2.天津农学院摘要:介绍了中间件的产生与发展,详细阐述了中间件的定义分类以及功能与作用。它能够分布在不同的硬件平台、跨越异构数据库和网络以及不同应用之间的互联和互操作,为分布式应用程序设计提供了一种新思路。指出了中间件的优缺点,并分析了国内外的现状,最后介绍了中间件的应用前景和发展趋势。关键词:中间件网络应用前最 发服趋势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对中间件还没有一个比较精确的定义。因此,在1引言不同的角度或不同的层次上,对中间件的分类也随着Internet 网络应用技术的发展,基于客户会有所不同。基于不同中间件的目的和实现机制机/服务器(Client/ Server)模式的系统设计方法己被的不同,一般将中间件主要分为以下几类[4]:远程广泛地应用于各种类型软件系统的设计与开发中。过程调用中间件(remoteprocedurecallmiddle-其编程方式改变了传统的应用程序设计和系统实现ware);面向消息的中间件( message oriented方式凹。为此人们提出了一-种介于客户端和服务器middleware) ;对象请求代理(object request bro-端的软件.中间件(Middleware)[2]。 中间件是处ker);事务处理监控( transaction processing mo-于应用软件和系统软件之间的一类软件,是独立于nitor) ;数据库中间件( database middleware);专硬件或数据库厂商(处于其产品的中间,实现其互用中间件( proprietary middleware)。连)的一类软件,是客户方与服务方之间的连接件，其中,前3类中间件称为管道,它们可向上提是需要进行二次开发的中间产品的。供不同形式的通讯服务,包括同步、排队、订阅发于是集软件复用、分布式对象计算、企业级应布、广播等,在这些基本的通讯服务之上,可构筑用开发等技术为一体的“基于中间件的软件开发”各种平台,为应用程序提供不同领域内的服务,如.伴随产生,这种技术以软件架构为组装蓝图,以可事务处理监控器、分布数据访向等。复用软件构件为组装模块,支持组装式软件的复2.2中间件的技术发展现状分析用,大大提高了软件生产效率和软件质量。应该说,中间件技术是伴随网络而发展起来的一种面向对象的技术。以前的计算机系统大多2中间件技术是单机系统,多个用户是通过联机终端来访向的，2.1 中间件的分类.中国煤化工示,产生了C/S 的计由于中间件所包括的范围十分广泛,而目前MYHCNMHG共享数据库服务器天津市商等学校科技发展若金资助项目(20030513)中间件技术电气传动2006年 第36卷第4期和打印服务器等。随着网络的进一步发展,许多将极大地增加应用软件的开发难度,并且降低系软件需要在不同厂家的网络产品、硬件平台、网络统整体运行效率。协议异构环境下运行,应用的规模也从局域网发2.3中 间件的优缺点展到广域网。在这种情况下,中间件作为前端客由以.上分析,可以将中间件的优点概括为以户机和后端服务器之间的一个中间层,为应用程下几个方面。序处理提供了强大的功能,它一般包含应用逻辑，1)可重用性。许多应用程序可共享和重用封负责接收客户端的应用请求,对请求做出响应处.装在构件中的功能,简化应用集成,可以缩短应用理后将请求交给后端服务器,并负责将服务器的程序的开发周期,提高应用程序的开发质量,保证处理结果返回给客户端,从而使客户端变得精干。技术进步的连续性。中间件的主要作用是用来屏蔽网络硬件平台2)灵活性。从桌面计算环境到功能更强的网的差异性和操作系统与网络协议的异构性,使应络服务器，随处都可分配工作,有利于协调系统性用软件能够比较平滑地运行于不同平台上。中间能和网络带宽。.件还可以放在客户机和服务器之间的多层应用服3)可管理性。将大型复杂的工程细分为简务中。具体地说,中间件消除了底层操作系统的单、安全的构件工程,增强应用程序的生命力。复杂性,使程序开发人员面对一个简单而统一的4)易维护性。中间件作为新层次的基础软开发环境,减少程序设计的复杂性,将注意力集中件,其重要作用是将不同时期、在不同操作系统上在自己的业务上,不必再为程序在不同系统软件开发的应用软件集成起来,使得彼此成为一个无上的移植而重复工作,从而大大减少了技术上的缝的整体协调工作,这是操作系统、数据库管理系负担。中间件已经成为了联结分布式计算环境中统本身做不了的。将业务逻辑部署在中央服务器上,而不是分散在用户桌面上,有助于处理各种变各个相对独立系统的胶合剂。中间件一般遵守公开的接口标准,所以它们化,并缩短解决方案的时间开销,减少维护费用。可以被重用,并能被多个应用程序所共享。外界5)经济性。节约应用程序的开发成本，降低所能知道的就是它们的接口,可以通过中间件的开发的失败率,减少系统初期的建设成本。接口获得系统服务。根据性能和维护的需求、工6)标准性。由于标准接口对于可移植性和标作量、网络带宽以及其它因素,可以在网络上灵活准协议对于互操作性的双重作用,中间件已成为许地部署这些中间件。与此同时,中间件在配置管多标准化工作的主要部分。对于应用软件开发,中.理、性能管理、负载平衡、连接管理和调度方面起间件远比操作系统和网络服务更为重要,中间件提了很大的作用,使企业级应用的性能得到大幅提供的程序接口定义了一个相对稳定的高层应用环境,不管底层的计算机硬件和系统软件怎样更新换升,满足了关键业务的需求。图1中,在一个分布式的系统中,有n个应代,只要将中间件升级更新,并保持中间件对外的用,m个操作系统,所有的应用必须在所有的操作接口定义不变,应用软件几乎不需任何修改。系统上运行,需要nXm个接口。在以后的扩展.但是，因为分布式应用程序的异构结构以及复中,每加人一个新操作系统及开发新的应用,都要杂的通信机制,开发和配置仍是-一个主要问题。使做大量重复的工作。中间件应用使系统的网状接.用中间件环境的目的是隐藏分布式系统的异构性，口类型变成了沙漏状接口类型。其接口数目从并提供~一个在分布式组件间通信的平台。然而,大nXm下降到了n+m。当n和m都很小时,这种多数中间件往往忽视了系统管理功能,不能对分布差异并不明显,但随着n和m的增大,这种差异式应用进行有效的配置管理、性能管理、账户管理、失效管理和安全管理。然而,一个应用系统质量的应用接口好坏,不仅在于系统的开发,更重要的是开发后对系统的然理和维拍抿统计,软件用户80% ~C>D②.|中.间件中间0%YH中国煤化工有关。因此，加强cNMHG武应用的关键。操作系统虽然分布式系统技术进步很快,体系结构也图1中间件减化$系统接口数目相对比较独立,但是相对于单机系统的软件开发.51电气传动2006年第36卷第4期中间件技术来说,分布式系统的软件开发还是很复杂的。一件平台。这些平台提供的机制,从底层计算结构方面,这种复杂性来自于构建分布式系统的组件中抽象出来,并且能够或多或少地在应用组件之的多样化,另一方面,来自于组件之间关系的复杂.间透明的通信。这方面的研究以快速有效地开发性。比如可用资源的管理,分布组件的通信以及配置分布式应用程序以及在软件配置后,分布式失效设施的处理。所以,需要寻找- -个建立分布应用程序的管理,错误状态的检测为发展方向,进式应用的有效机制。--步控制运行时分布式应用程序的行为。环顾目前支持分布式应用程序开发和配置的目前,中间件技术的主流仍是消息中间件和在线工具,可以发现一些明显的缺点。工具软件面向对象中间件,国内外对于这--技术的研究正大多数基于某个中间件平台,并且只是工作在同在不断深人，同时大型的软件公司,如:Sun,Mi-一个运行环境中。而且,大多数应用实现只是集crosoft(分布式组件对象模型DCOM),NI(美国中于分布式程序的某些方面,缺少建立不同工具National Instruments 公司的虛拟仪器软件产品的系统化观念。同时,工具的扩展性和与其它工LabWindows/CVI中的DataSocket就是一种通具的交互性都存在着难于将具体细节标准化、接信中间件。它将网络通信的复杂性从客户端和服口不完全开放等问题。务端分离出来,客户端和服务端可以不用关心网络中间件所应遵循的一些原则离实际还有很大通信的实现细节)及软件组织机构OMG(通用对象距离。多数流行的中间件服务使用专有的API请求代理体系结构CORBA)都推出了支持中间件和专有的协议,使得应用建立于单一厂家的产品，技术的软件平台。中间件的另一个发展动向是向不同厂家之间很难实现互操作。有些中间件服务Internet的延伸,随着Web技术的飞速发展，可以只提供某些平台的实现,从而限制了应用在异构预见,未来的中间件必将和网络技术紧密相关。系统之间的移植。应用开发者在这些中间件服务3总结之上建立自己的应用还要承担相当大的风险,由于技术的更新往往需要重写以前的应用。尽管中随着个人计算机的普及以及网络通信技术的间件服务提高了分布计算的抽象化程度,但应用发展,分布计算逐渐成为计算机技术的主流。为开发者还需面临许多艰难的设计选择,例如,开发了使用户能够透明、有效地使用分布在网络上的者还需决定分布应用在Client方和Server方的信息资源和计算资源，分布中间件成为实现分布.功能分配。通常将表示服务放在Client以方便使计算的关键技术之一。用请示表述和回显,将数据服务放在Server以方中间件属于计算机软件中比较底层的内容，便逻辑分析和数据库操作。但是在--些特定应用它和计算机操作系统的关系相当密切,操作系统场合,其应用功能分配并不是很容易确定的。的一部分功能可以由中间件来实现,一些中间件2.4发展趋势的功能由操作系统来实现。因此,操作系统和中分布式计算中间件能够提供良好的开发平台间件会进-步融合，从而推动计算机软件体系结和通信支持,但是它们大多缺少对分布式应用的构的变革。良好管理功能。然而,一个应用系统质量的好坏，参考文献不仅在于系统的开发,更重要的是开发后对系统的管理和维护。因此，加强中间件的管理功能已1江伟.TCP/IP网络的安全问题分析[J].安庆师范学成为分布计算的关键所在，也是国内外分布式计院学报(自然科学版) ,2003,9(2):78~-81算研究的热点问题。2胡志远,刘新福,顾君忠.一种中间件的结构模型[J].中间件的应用趋势是朝着多样性和复杂性的计算机工程与应用,2003(2):84~86方向发展。同样,基于中间件环境管理工具的发张海腾,李定主.使用中间件构筑三层结构[J].计算机工程与应用,2003 ,16(3) ;44~45展也基本相同。目前已经有软件企业提出了监控中国煤化工材专学报, 2003.5<60; .和管理中间件的多层系统管理模型框架,从应用层、中间件层和运行环境层3个层次对中间件进YHCNMHG行监控和管理。收稿日期:2005-04-14其中,减少开发代价的主要方法是使用中间.修改稿日期:2005-10-25