分布式計算軟件平臺-StarBus

90 年 代 計 算 技 術 最 引 人 注 目 的 進 展 之 一 就 是 應 用 計 算 環 境 從 集 中 走 向 分 布。 其 間，Client/Server 計 算 技 術 一 度 成 為 分 布 式 計 算 的 主 流 技 術。 在 分 布 式Client/Server 計 算 機 系 統 的 建 立 及 應 用 系 統 的 開 發 過 程 中， 人 們 深 刻 地 認 識 到 系 統 集 成 是 決 定 成 敗 的 關 鍵 因 素 之 一。 然 而， 當 今 企 業 計 算 的 分 布 性、 可 擴 展 性 和 異 構 性 等 要 求 使 Client/Server 結 構 在 大 型 企 業 和 機 構 的 分 布 式 計 算 應 用 方 面 遇 到 了 新 的 挑 戰。 與 此 同 時， 隨 著 分 布 對 象 技 術 和 軟 構 件 技 術 的 發 展， 各 軟 件 生 產 商 和 研 究 機 構 紛 紛 推 出 各 自 的 解 決 方 案， 如COM ＋ ／ DCOM、JAVA ／RMI 和CORBA 標 準。 其 中，OMG 的CORBA 標 準 支 持 對 象 異 構 平 臺 的 互 操 作 和 可 移 植， 并 以 其 技 術 的 開 放 性 和 靈 活 性 贏 得 了900 多 家 軟 硬 件 廠 商 的 支 持。StarBus 就 是 在 國 家"863" 計 劃 的 支 持 下， 由 國 防 科 技 大 學 計 算 機 研 究 所 研 制 的CORBA2.0 標 準 分 布 式 計 算 軟 件 平 臺。

體 系 結 構
　

---- StarBus 采 用 了 基 于Agent 的 分 布 計 算 行 為 模 型 和" 軟 總 線 ＋ 軟 構 件" 的 體 系 結 構( 如 圖)。 軟 總 線 以 分 布 對 象 技 術 為 基 礎， 遵 從OMG 制 定 的 對 象 管 理 結 構（OMA） 和 對 象 請 求 代 理(ORB)CORBA 標 準， 不 僅 能 夠 支 持 應 用 集 成 框 架 的 建 立， 滿 足 協 同 工 作 的 需 求， 而 且 建 立 了 多 層 次 的 軟 構 件 技 術， 更 加 便 于 應 用 領 域 框 架 及 領 域 構 件 的 開 發。 它 也 支 持 以 軟 構 件 形 式 實 現 集 成 平 臺 的 系 統 管 理 和 公 共 服 務， 使 系 統 具 有 良 好 的 開 放 性 和 擴 展 性。 基 于CORBA 標 準 的 對 分 布 對 象 的 透 明 訪 問， 允 許 應 用 對 遠 程 對 象 和 本 地 對 象 使 用 相 同 的 訪 問 模 式， 從 而 屏 蔽 了 操 作 平 臺 和 通 信 機 制， 使 應 用 開 發 者 更 加 專 注 于 應 用 邏 輯 的 開 發。StarBus 基 于 Agent 的 分 布 交 互 模 型 使 其 突 破 了 傳 統 的 基 于 需 求/ 服 務 交 互 模 式 的Client/Server 模 型， 將 交 互 角 色 從 傳 統 的" 客 戶" 和" 服 務 器" 兩 種 固 定 角 色 的 限 制 中 解 放 出 來， 改 變 了" 客 戶" 和" 服 務 器" 之 間 不 對 等 的 交 互 關 系， 對 服 務 器 的 開 發 和 目 前 流 行 的 三 層（three �瞭ier） 應 用 開 發 結 構 提 供 強 有 力 的 支 持。 另 外，StarBus 實 現 了CORBA 技 術 與 Internet 和Java 技 術 的 互 補 集 成， 突 破 了 傳 統WWW 技 術 和Java 技 術 的 束 縛， 使Internet 上 的 內 容 和 表 現 形 式 更 加 豐 富 多 樣， 也 為 遺 留 應 用 系 統 與Internet 的 集 成 提 供 了 支 持。

圖 StarBus 的 軟 總 線＋ 軟 構 件 的 體 系 結 構

功 能 特 點
　

---- StarBus 是 與CORBA2.0 標 準 兼 容 的 分 布 式 計 算 軟 件 平 臺， 其 中 包 含 支 持IIOP 協 議 的 軟 總 線StarBus/ORB、 滿 足 一 般 應 用 需 求 的 公 共 對 象 服 務 和 服 務 構 件 以 及 有 效 的 分 布 式 應 用 集 成 與 開 發 技 術。StarBus 在 開 發 過 程 中 參 考 了 大 量 國 外 流 行 的 CORBA 產 品， 使 其 不 僅 具 有 自 己 的 鮮 明 特 色， 而 且 在 性 能 上 也 達 到 了 國 際 先 進 水 平。

---- 1 ． StarBus 的 軟 總 線--StarBus/ORB

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

負 責 調 用 信 息 的 編 ／ 解 碼
相 關 信 息 的 傳 送
底 層 網 絡 連 接 的 管 理
對 象 與 方 法 的 組 織 和 管 理
消 息 的 分 發
對 象 和 方 法 的 適 配 與 激 活
系 統 異 常 和 用 戶 自 定 義 異 常 的 處 理
---- StarBus/ORB 與CORBA2.0 標 準 完 全 兼 容， 提 供 了 對CORBA IDL 語 言 全 集 的 支 持。IDL 編 譯 器 目 前 支 持IDL 到C ＋ ＋ 和JAVA 的 標 準 映 射， 其 生 成 的 表 示 層（Stub、Skeleton 以 及 相 關 的 編 碼 和 類 型 信 息） 采 用 較 為 高 效 的 空 間 管 理 策 略， 減 少 了 由 于 分 配 和 釋 放 空 間 而 帶 來 的 延 時。IDL 還 可 被 定 制 以 生 成 相 應 的 對 象 實 現 模 板， 簡 化 應 用 系 統 的 開 發。StarBus/ORB 采 用IIOP 作 為 內 部 協 議， 支 持 不 同ORB 間 的 互 操 作， 而 且 因 為 使 用 直 接 編 ／ 解 碼 技 術 并 對 IIOP 引 擎 作 了 部 分 優 化， 使 編 ／ 解 碼 過 程 尤 其 是 對 某 些 特 殊 數 據 類 型（ 如 原 始 數 據 類 型 的sequence、array 等 等） 更 加 高 效。 另 外， StarBus/ORB 提 供 了 符 合CORBA 標 準 的 接 口 池（IR） 服 務、 動 態 調 用 接 口（DII） 和 動 態 激 活 接 口（DSI）， 再 加 上 內 部 消 息 緩 沖 區 管 理 的 高 效 實 現， 使 用 戶 可 根 據 應 用 需 求 以 同 步 和 延 遲 兩 種 通 訊 方 式（ 支 持 CORBA2.0 標 準 中 所 有 的 延 遲 通 訊 方 式） 使 用 上 述 服 務， 以 統 一 的 接 口 和 靈 活 的 方 式 開 發 自 己 的 應 用 或 應 用 框 架， 從 而 使 應 用 系 統 具 有 很 好 的 擴 展 性。StarBus/ORB 中 基 于Agent 模 型 的 事 件 感 知 及 處 理 系 統 不 僅 能 監 聽 網 絡 事 件， 也 能 對 窗 口 消 息 作 出 響 應， 實 現 了 與Windows 和X11 的 無 縫 集 成， 并 且 通 過 相 應 的 擴 充， 使 用 戶 可 通 過 加 入 自 定 義 的 事 件 處 理 器 來 滿 足 應 用 的 需 求。 在 系 統 中， 連 接 是 一 種 緊 俏 的 資 源，StarBus/ORB 內 部 通 過 連 接 的 多 路 復 用 以 及 對 連 接 丟 失 的 監 測， 使 這 種 緊 俏 資 源 得 到 了 高 效 利 用。

---- StarBus/ORB 為 用 戶 提 供 了 單 線 程 和 多 線 程 并 發 模 式， 其 中 單 線 程 模 式 提 供 了 阻 塞 式（Blocking） 和 反 應 式（Reactive） 兩 種 模 式 的Client/Server 應 用 開 發 機 制。 阻 塞 模 式 滿 足 了 簡 單Client/Server 交 互 模 式 應 用 的 需 求， 而 反 應 模 式 則 滿 足 了 類 似 于 嵌 套 調 用 的 混 合 型Client/Server 復 雜 交 互 模 式 的 需 求。 基 于 每 個 請 求 一 個 線 程（Thread Per Request） 的 多 線 策 略 是 開 發 高 效 應 用 系 統 的 必 備 條 件。StarBus/ORB 允 許 用 戶 定 制 基 于DES 64 位 加 密 算 法 的 信 息 加 密 服 務。 這 種 在ORB 內 部 透 明 實 現 的 加 密 機 制 能 夠 防 止 系 統 中 的 信 息 泄 漏， 并 且 可 與 身 份 認 證 服 務 相 接 合， 給 用 戶 提 供 了 報 文 認 證 和 身 份 認 證 的 綜 合 性 安 全 機 制， 防 止 了 交 互 角 色 的 假 冒 和 報 文 的 重 發 與 篡 改。StarBus/ORB 還 支 持OLE/COM、Active X 與CORBA 對 象 的 集 成， 充 分 利 用OLE/COM 在PC 平 臺 上 開 發 應 用 的 優 勢， 同 時 保 護 對 應 用 開 發 的 投 資。

---- 2 ． StarBus 的 公 共 對 象 服 務 和 服 務 構 件

---- StarBus 基 于 一 般 應 用 需 求， 提 供 了 一 組 遵 循COSS（Common Object Service Specification） 規 范 的 公 共 對 象 服 務 和StarBus 特 有 的 服 務 構 件， 下 面 介 紹 這 些 構 件 的 功 能 和 特 點：

---- ·名 字 服 務

---- 該 服 務 遵 循COSS 規 范， 通 過 將 對 象 引 用 和 對 象 名 綁 定 在 一 起， 實 現 了 對 象 的 透 明 訪 問， 支 持 廣 域 環 境 下 的 多 名 字 服 務 器 集 成。

---- · 持 久 對 象 服 務

---- 持 久 對 象 服 務 使 對 象 的 生 命 周 期 超 過 了 其 所 在 應 用 的 生 命 周 期， 改 變 了 傳 統 對 象 的 存 在 形 式， 建 立 了 符 合COSS 規 范 的 存 儲 框 架， 提 供 相 應 的 對 象 恢 復 和 存 儲 機 制， 具 有 良 好 的 擴 展 性。

---- · 基 本 事 件 服 務

---- 該 服 務 遵 循COSS 規 范， 給 用 戶 提 供 了 主 動 的 事 件 通 告 機 制。StarBus 事 件 服 務 不 僅 允 許 多 個 提 供 者 和 多 個 消 費 者 動 態 地 向 單 個 通 道 注 冊 或 從 通 道 退 出， 而 且 允 許 不 同 風 格（Poll 和Push） 的 提 供 者 和 消 費 者 之 間 進 行 通 信。

---- · 服 務 器 管 理 服 務

---- 該 服 務 給 應 用 提 供 了 動 態 激 活 服 務 器 的 機 制。 客 戶 只 需 使 用 相 應 的 服 務 名、 客 戶 名 和 口 令 字 向 服 務 器 所 在 的 管 理 器 發 出 請 求， 服 務 器 管 理 器 在 確 認 客 戶 身 份 后， 自 動 啟 動 相 應 的 服 務 器。

---- · StarBus 的 集 成 化 開 發 環 境

---- 該 環 境 通 過 圖 形 用 戶 界 面， 不 僅 提 供 了 傳 統 編 輯 器 的 功 能， 而 且 集 成 了IDL 到VC ＋ ＋ 的 編 譯 器 和 接 口 池 管 理 器， 提 供 了 從 接 口 池 對 象 轉 化 為 相 應IDL 文 件 的 反 向 編 譯 功 能， 支 持 編 譯 結 果 的 查 看 和 接 口 池 的 啟 動， 可 在 接 口 池 中 瀏 覽 和 靈 活 地 操 作 接 口 對 象。

---- 另 外，StarBus 根 據 目 前 應 用 開 發 的 趨 勢， 基 于CORBA 產 品， 對CSCW 和 遺 留 應 用 系 統 的 構 件 化 封 裝 以 及 基 于 三 層 結 構 的 應 用 開 發 模 型 等 問 題 提 供 了 相 應 的 解 決 方 案。

---- 3 ． StarBus 的 測 試 結 果

---- 穩 定 性、 規 模、 功 能、 性 能 以 及 與 同 類 產 品 的 對 比 等 測 試 結 果 表 明StarBus 運 行 十 分 穩 定， 而 且 只 要 系 統 資 源 允 許， 平 臺 本 身 不 對 應 用 規 模 構 成 限 制。StarBus 在 功 能 上 完 全 與CORBA2.0 標 準 兼 容， 具 有 良 好 的 跨 平 臺 性 能， 目 前 已 經 可 以 支 持 Windows95、98、NT 以 及 五 種Unix 平 臺(SUN Solaris、SGI IRIX、Dec Digital Unix、IBM AIX 和Linux 2.0)， 同 時 能 與 國 際 上 較 流 行 的CORBA 產 品（ 如Inprise 的 VisiBroker、IONA 的Orbix 等） 互 操 作。StarBus 在 性 能 上 有 較 好 的 表 現， 其 ORB 在 整 個 處 理 過 程 中 所 占 的 附 加 延 時 大 約 為10 ％ 左 右， 而 且 不 會 隨 著 信 息 量 的 增 大 而 增 加。 經 過 黑 箱 對 比 測 試，StarBus/ORB 的 性 能 與Visibroker1.x 版 本 大 體 相 當， 但 在 傳 輸 特 性 和 對 數 據 類 型 支 持 方 面 優 于Visibroker1.x， 在 跨 平 臺 特 性 上 優 于Ominibroker2.x 版 本。

應 用 情 況
　

---- StarBus 在 開 發 過 程 中 堅 持" 應 用 需 求 牽 引" 的 原 則， 與 應 用 集 成 單 位 密 切 合 作， 目 前 已 在 電 信、 石 油 和 國 防 等 領 域 廣 泛 使 用。 通 過 與 湖 南 省 通 信 技 術 開 發 公 司 合 作， 開 發 了 第 一 個 采 用StarBus 主 動 服 務 機 制 的 電 信 網 絡 運 行 維 護 管 理 系 統--OMA2000， 已 提 交 湖 南 常 德 電 信 局 使 用， 濟 南、 長 沙 和 廣 州 的 應 用 合 同 也 即 將 簽 訂。 另 外 還 與 西 南 石 油 學 院 合 作， 利 用StarBus 集 成 開 發 了 油 氣 一 體 化 系 統， 完 成 了 遠 地 數 據 和 功 能 的 共 享； 與 航 天 工 業 總 公 司 二 院23 所 和 國 防 科 技 大 學CAD 中 心 合 作， 開 發 了 復 雜 電 子 系 統 并 行 設 計 框 架； 與 解 放 軍 總 后 勤 部 科 研 所 合 作， 實 現 了 軍 需 物 資 管 理 智 能 決 策 系 統； 與 北 京 系 統 工 程 研 究 所 合 作， 實 現 了 面 向WWW 的 模 糊 查 詢 服 務； 與 哈 爾 濱 工 業 大 學 合 作， 開 發 了 基 于 Internet 的 計 算 資 源 發 布 系 統。 在StarBus 應 用 進 一 步 展 開 的 同 時， 也 相 應 的 開 展 了 基 于 高 效、 實 時ORB 和CORBA 可 移 植 性 和 移 動 代 碼 的 研 究， 進 一 步 滿 足 了 用 戶 的 需 求。