CN106790084A - 一种基于ice中间件的异构资源集成框架及其集成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ICE中间件的异构资源集成框架及其集成方法；本发明实现了一套异构资源集成框架，允许不同语言编写，运行在不同平台的后台服务集成，框架不仅可以支持C/S、B/S等多种架构的客户端对服务的调用，还实现了后端服务间的相互调用，使得服务互操作成为可能；服务调用采用间接绑定的方式，服务发生变化时，新的服务信息会注册到注册中心，服务调用者不需要变更任何信息；与现有技术相比，本发明在性能、扩展性以及开发简易性方面优于同类技术方案。
Description
技术领域
本发明涉及属于计算机网络领域，尤其涉及一种基于ICE中间件的异构资源集成框架及其集成方法。
背景技术
近年来，随着生产生活高度信息化，各行业部门积累了众多的数据资源和服务应用，传统的垂直式结构IT系统已无法满足对业务的整体支持，为提高资源利用效率，降低生产管理成本，通过资源整合技术为用户提供一种多维数据共享服务方式成为新的趋势，因此具备高度整合能力的资源共享平台应运而生。同时，复杂环境下的平台间消息通信和数据传输问题成为该领域研究的热点。
资源共享平台旨在通过实现不同应用系统之间数据共享，而使它们像一个整体一样进行业务信息处理，使得整个业务、管理、资源等各个环节达到协调运转、效率优化的目的。这些资源包括已建、在建的基于不同技术平台实现的，并且运行于不同网络的系统资源。同时平台要能够支持C/S和B/S等不同架构模式的第三方应用对平台资源的访问。大规模数据资源融合及服务应用集成作为资源共享平台的核心技术模块，需要依赖于高效稳定并且支持异构环境的资源集成框架。国内外一些研究组织希望通过制定统一的技术规范来解决异构环境间的通信问题。
Web Service是一个平台独立的、低耦合的、基于可编程的web的应用程序，可使用开放的XML标准来描述、发布、协调和配置这些应用程序，用于开发分布式的互操作的应用程序。但其严重缺点是低效，安全性能差；OMG (Object Manage Group)定义的CORBA规定了分布式对象之间如何实现互操作，是为解决分布式处理环境中硬件和软件系统的互联而提出的一种解决方案，它具有不依赖于编程语言（C、C++、JAVA等）、软硬件平台（Windows 95、Windows NT、Open VSM等）、网络协议的特点，但其开发复杂度较高，不宜维护和扩展；作为分布式对象的另外两种主流技术，Java RMI (Remote Method Invocation)和DCOM在高性能、高可靠应用程序上得到了广泛的应用。但RMI是Java语言的远程调用，两端的程序语言必须是Java，无法支持不同语言之间相互通信；DCOM是一种分布式组件对象模型，主要是为不同网络环境中的分布式对象提供交互的标准。虽然它具有语言无关性，但只支持微软公司旗下的windows操作系统，不兼容其它操作系统平台；ICE是一种面向对象的中间件平台，ICE为构建面向对象的客户-服务器应用提供了工具、API和库支持。ICE应用适合在异种环境中使用：客户和服务器可以用不同的编程语言编写，可以运行在不同的操作系统和机器架构上，并且可以使用多种网络协议进行高效通信。无论部署环境如何，这些应用的源码都是可移植的。简言之，ICE与上述通信技术规范相比，具有简单易懂、容易操作和扩展灵活的特点，并且架构具有较好的伸缩性。通过ICE定义的规范语言Slice，使其在语言扩展及平台异构性方面要优于RMI。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中当前分布式中间件技术存在的缺陷以及资源整合对开发复杂度和性能等的需求，提出一种基于ICE中间件的异构资源集成框架及其集成方法的技术方案，以解决资源整合过程中异构环境间的系统通信问题。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
一种基于ICE中间件的异构资源集成框架，包括客户端、防火墙、注册中心、可视化界面、服务主机、副本主机、服务、IceNode与服务部署系统；
其中，客户端，用于通过防火墙与注册中心相连，通过注册中心返回的服务端点信息与服务所在主机的IceNode建立通信连接，进行服务调用；
防火墙，为应用层防火墙和路由器，提供了安全、路由消息和事务管理功能；
注册中心，用于存储服务对象适配器和其所对应的端点信息，通过与各个服务主机及副本主机的IceNode连接监控各个主机及其服务；
可视化界面，用于以界面的形式展示注册中心、服务主机、IceNode、服务以及对象适配器的信息；
服务主机，用于承载服务与IceNode；
副本主机，用于承载服务与IceNode，分担服务主机负载，实现负载均衡和容灾；
服务，用于部署在服务主机及副本主机中；在调用其它服务时，用于与注册中心直接连接发送请求；
IceNode，起着连接服务和注册中心的桥梁作用，监控所在主机以及主机部署的服务；
服务部署系统，用于与各个服务主机及副本主机连接，实现多节点服务部署、升级。
作为本发明一种基于ICE中间件的异构资源集成框架的进一步优选方案，所述客户端采用C/S或B/S架构模式的第三方应用。
作为本发明一种基于ICE中间件的异构资源集成框架的进一步优选方案，所述服务主机和副本主机均采用PC机或服务器。
作为本发明一种基于ICE中间件的异构资源集成框架的进一步优选方案，所述服务采用Java语言编写。
作为本发明一种基于ICE中间件的异构资源集成框架的进一步优选方案，所述服务通过注册中心进行相互调用，实现服务互操作。
一种基于ICE中间件的异构资源集成框架的集成方法，具体包含如下步骤：
步骤1：将服务部署系统与各个服务主机以及副本主机相连，通过服务部署系统将服务以及IceNode部署在相应服务主机与副本主机上；
步骤2：启动各个服务主机以及副本主机上的IceNode，配置注册中心的配置文件，然后启动注册中心；
步骤3：配置application.xml文件，然后利用可视化界面将配置好的application.xml文件添加到注册中心，利用可视化界面查看注册中心以及各个服务主机上IceNode和服务的信息；各个服务主机以及副本主机上的服务不需要手动启动，主机上的IceNode接收到服务请求时会按需启动服务；
步骤4：客户端通过防火墙与注册中心连接，客户端调用服务时，通过防火墙向注册中心发送服务调用请求，注册中心根据负载策略高效地获取空闲服务资源的端点信息反馈给客户端，客户端利用所获得的端点通过防火墙与服务所在服务主机的IceNode建立连接进行通信，请求者会将端点信息存储在服务调用层相应服务代理的缓存中；
步骤5：IceNode将服务调用请求传递给相应服务，如有返回结果，则IceNode通过防火墙将结果返回给客户端；
步骤6：服务直接与注册中心连接，服务调用其服务时，向注册中心发送服务调用请求，注册中心根据负载策略高效地获取空闲服务资源的端点信息反馈给发起请求的服务，该服务利用所获得的端点与服务所在服务主机的IceNode建立连接进行通信，请求者会将端点信息存储在服务调用层相应服务代理的缓存中；
步骤7：客户端或者服务再次调用相同服务时，不需要向注册中心发送请求，利用上次请求的端点信息直接与服务所在主机的IceNode建立连接；如果连接不能建立或者发生异常则向注册中心请求新的端点信息；
步骤8：主机宕机时，注册中心通过监测IceNode的状态可以发现异常，将该主机在注册中心的注册信息标记为不可获取，此时该主机的服务由其他副本主机提供，保证服务的可靠性；
步骤9：宕机主机修复完毕后，重新启动其上的IceNode，此时注册中心会将该主机在注册中心的注册信息重新标记为可获取；
步骤10：通过服务部署系统新增服务主机以及服务，此时更新注册中心的application.xml文件，并通过可视化界面将更新的application.xml文件同步更新到注册中心，之后启动新增服务主机上的IceNode；
步骤11：通过服务部署系统更新服务主机上的服务，如果服务对象适配器没有变化则不需要更新application.xml文件；如对象适配器发生变化则需要更新application.xml文件，并通过可视化界面将更新的application.xml文件同步更新到注册中心；
步骤12：减少服务主机以及服务时，更新注册中心的application.xml文件，并通过可视化界面将更新的application.xml文件同步更新到注册中心。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明实现了一套异构资源集成框架，允许不同语言编写，运行在不同平台的后台服务集成；
2、本发明不仅可以支持C/S、B/S等多种架构的客户端对服务的调用，还实现了后端服务间的相互调用，使得服务互操作成为可能；
3、服务调用采用间接绑定的方式，服务发生变化时，新的服务信息会注册到注册中心，服务调用者不需要变更任何信息；
4、本发明与现有技术相比，本发明在性能、扩展性以及开发简易性方面优于同类技术方案。
附图说明
图1是本发明集成框架结构图；
图2是本发明间接绑定示意图；
图3是本发明集成框架实施架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明所采用的技术方案是：如附图1所示基于ICE中间件设计三层通信架构体系：分别为服务接入层、负载均衡层以及服务调用层，其中：
服务接入层：用于解决不同服务资源的发布、注册问题。根据通信框架的底层通信机制，利用ICE接口定义语言Slice定义服务和客户端要交换的数据类型以及服务对象的服务接口，形成服务接口描述文件；根据客户端和服务开发语言的不同，利用编译工具分别生成与两端开发语言对应的接口程序；在服务中，继承服务接口，完成服务功能的实现；将完成的服务与对象适配器进行绑定，以便进行服务注册、发布。
负载均衡层：是通信架构的核心模块，起着承上启下的作用。主要由服务注册和服务调度两部分组成。服务注册通过建立注册中心将服务集中管理，当接收到客户端请求时，从注册信息中找到已注册的服务信息，通过调度算法判断出哪个节点的服务有空闲资源可以处理此请求，然后将客户端请求代理直接与该节点对应的服务连接。
服务调用层：使客户端可以快速获取所调用的服务完成请求。客户端需要配置与注册中心通信的连接，将请求发送到注册中心，通过负载均衡层高效地获取空闲的服务资源并与之建立连接。在本发明中，服务调用层使用间接绑定完成客户端到服务的对象调用。间接绑定让客户端不再需要指定代理的端点信息，代理的端点可以由ICE RUN TIME动态确定。具体是通过将定义的对象适配器解析为协议-地址对，应用程序只需要提供对象标识符，将其在ICE中注册即可。使用间接绑定，客户端不需要所有服务的IP以及端口，同时通过服务发现机制使得服务部署更加灵活，提高了应用的鲁棒性和适应性。
本发明使用对象适配器标识符取代端点信息实现间接绑定。在服务接入层完成了服务对象与对象适配器的绑定，在负载均衡层将对象适配器和其所对应的端点信息存储在注册中心。然后客户端通过调用注册中心上的方法查询适配器表获取对象适配器端点，与服务器建立连接。具体过程如附图2所示，分别为：①在启动时，服务器向注册中心注册它的服务对象和对象适配器，适配器ID和相应端点会存储在适配器表中，例如适配器ID为theAdapter，相应的端点是tcp–p9998；②在创建使用间接绑定的代理时，客户端的ICE RUNTIME调用定位器上的方法查询适配器表，获取与某个对象标识或对象适配器标识符相关联的端点；③获取端点之后，客户端直接与服务器建立连接。调用相同服务时，客户端不会再次询问注册中心，除非发生连接错误。
本发明中对服务的调用有两种方式：一种是B/S或C/S等不同架构的客户端请求调用服务，这里所述的客户端和服务可以是不同语言编写运行在不同平台上的程序，服务通过服务接入层注册发布后，客户端需要配置注册中心的地址通过服务调用层从注册中心获取所调用服务的端点信息即IP地址和Port端口，之后客户端通过服务端点直接与服务建立连接来实现服务的调用；另一种是服务之间相互调用，这里所述的服务可以是不同语言编写运行在不同平台上的程序，服务通过服务接入层注册发布后，如服务A需要调用服务B，服务A需要配置注册中心的地址通过服务调用层从注册中心获取服务B的端点信息即IP地址和Port端口，之后服务A通过服务端点直接与服务B建立连接来实现服务件的相互调用，完成服务的互操作。
下面结合附图1和附图3对基于ICE中间件的异构资源集成框架作进一步说明。该集成框架，主要包括客户端、防火墙、注册中心（Registry）、可视化界面、服务主机、副本主机、服务、IceNode与服务部署系统。
客户端，可以是C/S或者B/S等不同架构模式的第三方应用，其开发语言可为Java、C++、C#、C、Python、PHP、NET、Objective-C、VB、Ruby，可以运行在不同平台上；通过防火墙与注册中心相连，可通过注册中心返回的服务端点信息与服务所在主机的IceNode建立通信连接，进行服务调用。
防火墙，为应用层防火墙和路由器，提供了安全、路由消息和事务管理等功能；客户端通过该防火墙与注册中心连接并发送服务调用请求。
注册中心（Registry），基于IceGrid中Registry实现，注册中心存储服务对象适配器和其所对应的端点信息，通过与各个服务主机及副本主机的IceNode连接监控各个主机及其上的服务；接收客户端及服务请求，并根据负载策略高效地获取空闲服务资源的端点信息反馈给请求者。
可视化界面，以界面的形式展示注册中心、服务主机、IceNode、服务以及对象适配器的信息。可以对IceNode和服务进行启停操作；与注册中心连接，可通过可视化界面配置application.xml文件。
服务主机，可以是服务器或者PC机，承载服务与IceNode。
副本主机，服务主机的副本，可以是服务器或者PC机，承载服务与IceNode。副本主机与服务主机共同承担服务调用负载；在发生主机宕机时，可分担宕机主机的负载。
服务，可以是不同开发语言（Java、C++、C#、C、.Python、PHP、NET、Objective-C、VB、Ruby）编写的，运行在不同平台上的程序。部署在服务主机及副本主机中，在调用其它服务时，可与注册中心直接连接发送请求。
IceNode，起着连接服务和注册中心的桥梁作用，可以监控所在主机的服务。接收服务调用请求并转发给相应服务，将服务结果返回给调用者；IceNode可根据服务的接入方式进行配置以适应不同的服务。
服务部署系统，与各个服务主机及副本主机连接，实现多节点部署以达到负载均衡或容灾的目的，当更新或新增应用程序时可通过分发的方式同步各个节点文件。
基于ICE中间件的异构资源集成的具体实施步骤如下：
步骤1：服务部署系统与各个服务主机以及副本主机相连，通过服务部署系统将服务以及IceNode部署在相应主机与副本主机上；
步骤2：启动各个服务主机以及副本主机上的IceNode，配置注册中心配置文件，然后启动注册中心；
步骤3：配置application.xml文件，然后利用可视化界面添加到注册中心，此时可利用可视化界面查看注册中心以及各个服务主机上IceNode和服务的信息，各个服务主机以及副本主机上的服务不需要手动启动，主机上的IceNode接收到服务请求时会按需启动服务；
步骤4：客户端通过防火墙与注册中心连接，客户端调用服务时，通过防火墙向注册中心发送服务调用请求，注册中心根据负载策略高效地获取空闲服务资源的端点信息反馈给客户端，客户端利用所获得的端点通过防火墙与服务所在服务主机的IceNode建立连接进行通信，请求者会将端点信息存储在服务调用层相应服务代理的缓存中；
步骤5：IceNode将服务调用请求传递给相应服务，如有返回结果，则IceNode通过防火墙将结果返回给客户端；
步骤6：服务可直接与注册中心连接，不需要通过防火墙，服务调用其它服务时，向注册中心发送服务调用请求，注册中心根据负载策略高效地获取空闲服务资源的端点信息反馈给发起请求的服务，该服务利用所获得的端点与服务所在服务主机的IceNode建立连接进行通信，请求者会将端点信息存储在服务调用层相应服务代理的缓存中；
步骤7：客户端或者服务再次调用相同服务时，不需要向注册中心发送请求，利用上次请求的端点信息直接与服务所在主机的IceNode建立连接。如果连接不能建立或者发生异常则向注册中心请求新的端点信息；
步骤8：主机宕机时，注册中心通过监测IceNode的状态可以发现异常，将该主机在注册中心的注册信息标记为不可获取，此时该主机的服务由其他副本主机提供，保证服务的可靠性；
步骤9：宕机主机修复完毕后，可以重新启动其上的IceNode，此时注册中心会将该主机在注册中心的注册信息重新标记为可获取；
步骤10：可通过服务部署系统新增服务主机以及服务，此时需更新注册中心的application.xml文件，并通过可视化界面将更新的application.xml文件同步更新到注册中心，之后启动新增服务主机上的IceNode；
步骤11：可通过服务部署系统更新服务主机上的服务，如果服务对象适配器没有变化（增加、修改、减少）则不需要更新application.xml文件，如对象适配器发生变化则需要更新application.xml文件，并通过可视化界面将更新的application.xml文件同步更新到注册中心。
步骤12：减少服务主机以及服务时，需更新注册中心的application.xml文件，并通过可视化界面将更新的application.xml文件同步更新到注册中心。
综上所述，本发明实现了一套异构资源集成框架，允许不同语言编写，运行在不同平台的后台服务集成。不仅可以支持C/S、B/S等多种架构的客户端对服务的调用，还实现了后端服务间的相互调用，使得服务互操作成为可能；服务调用采用间接绑定的方式，服务发生变化时，新的服务信息会注册到注册中心，服务调用者不需要变更任何信息；与现有技术相比，本发明在性能、扩展性以及开发简易性方面优于同类技术方案。
Claims (6)
1.一种基于ICE中间件的异构资源集成框架，其特征在于：包括客户端、防火墙、注册中心、可视化界面、服务主机、副本主机、服务、IceNode与服务部署系统；
其中，客户端，用于通过防火墙与注册中心相连，通过注册中心返回的服务端点信息与服务所在主机的IceNode建立通信连接，进行服务调用；
防火墙，为应用层防火墙和路由器，提供了安全、路由消息和事务管理功能；
注册中心，用于存储服务对象适配器和其所对应的端点信息，通过与各个服务主机及副本主机的IceNode连接监控各个主机及其服务；
可视化界面，用于以界面的形式展示注册中心、服务主机、IceNode、服务以及对象适配器的信息；
服务主机，用于承载服务与IceNode；
副本主机，用于承载服务与IceNode，分担服务主机负载，实现负载均衡和容灾；
服务，用于部署在服务主机及副本主机中；在调用其它服务时，用于与注册中心直接连接发送请求；
IceNode，起着连接服务和注册中心的桥梁作用，监控所在主机以及主机部署的服务；
服务部署系统，用于与各个服务主机及副本主机连接，实现多节点服务部署、升级。
2.根据权利要求1所述的一种基于ICE中间件的异构资源集成框架，其特征在于：所述客户端采用C/S或B/S架构模式的第三方应用。
3.根据权利要求1所述的一种基于ICE中间件的异构资源集成框架，其特征在于：所述服务主机和副本主机均采用PC机或服务器。
4.根据权利要求1所述的一种基于ICE中间件的异构资源集成框架，其特征在于：所述服务采用Java语言编写。
5.根据权利要求1所述的一种基于ICE中间件的异构资源集成框架，其特征在于：所述服务通过注册中心进行相互调用，实现服务互操作。
6.一种基于权利要求1-5所述的ICE中间件的异构资源集成框架的集成方法，其特征在于：具体包含如下步骤：
步骤1：将服务部署系统与各个服务主机以及副本主机相连，通过服务部署系统将服务以及IceNode部署在相应服务主机与副本主机上；
步骤2：启动各个服务主机以及副本主机上的IceNode，配置注册中心的配置文件，然后启动注册中心；
步骤3：配置application.xml文件，然后利用可视化界面将配置好的application.xml文件添加到注册中心，利用可视化界面查看注册中心以及各个服务主机上IceNode和服务的信息；各个服务主机以及副本主机上的服务不需要手动启动，主机上的IceNode接收到服务请求时会按需启动服务；
步骤4：客户端通过防火墙与注册中心连接，客户端调用服务时，通过防火墙向注册中心发送服务调用请求，注册中心根据负载策略高效地获取空闲服务资源的端点信息反馈给客户端，客户端利用所获得的端点通过防火墙与服务所在服务主机的IceNode建立连接进行通信，请求者会将端点信息存储在服务调用层相应服务代理的缓存中；
步骤5：IceNode将服务调用请求传递给相应服务，如有返回结果，则IceNode通过防火墙将结果返回给客户端；
步骤6：服务直接与注册中心连接，服务调用其服务时，向注册中心发送服务调用请求，注册中心根据负载策略高效地获取空闲服务资源的端点信息反馈给发起请求的服务，该服务利用所获得的端点与服务所在服务主机的IceNode建立连接进行通信，请求者会将端点信息存储在服务调用层相应服务代理的缓存中；
步骤7：客户端或者服务再次调用相同服务时，不需要向注册中心发送请求，利用上次请求的端点信息直接与服务所在主机的IceNode建立连接；如果连接不能建立或者发生异常则向注册中心请求新的端点信息；
步骤8：主机宕机时，注册中心通过监测IceNode的状态可以发现异常，将该主机在注册中心的注册信息标记为不可获取，此时该主机的服务由其他副本主机提供，保证服务的可靠性；
步骤9：宕机主机修复完毕后，重新启动其上的IceNode，此时注册中心会将该主机在注册中心的注册信息重新标记为可获取；
步骤10：通过服务部署系统新增服务主机以及服务，此时更新注册中心的application.xml文件，并通过可视化界面将更新的application.xml文件同步更新到注册中心，之后启动新增服务主机上的IceNode；
步骤11：通过服务部署系统更新服务主机上的服务，如果服务对象适配器没有变化则不需要更新application.xml文件；如对象适配器发生变化则需要更新application.xml文件，并通过可视化界面将更新的application.xml文件同步更新到注册中心；
步骤12：减少服务主机以及服务时，更新注册中心的application.xml文件，并通过可视化界面将更新的application.xml文件同步更新到注册中心。
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