中间件及其在电信计费信息系统中应用

第 24 卷第 2 期 Vo1.24 No.2 辽宁工程技术大学学报 2005 年 4 月 Apr. 2005 Joumal of Liaoning Technical University 文章编号 1.0.08- .0562(2.0.05).02-.0218-04 中间件及其在电信计费信息系统中应用 王秀敏袁晓红 2 赵丽娜 1 (1.渤海大学信息科学与工程学院，辽宁锦州 121 .0.0 1; 2. 首都师范大学信息工程学院，北京 1.0.0.037) 摘 要:介绍了中间件的种类和范畴，指出了华类中间件在实际应用中存在的诸如中间件升级或中间件选择不当等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，通过支持 异构平台和分布式编程，平衡资源负载和代码重用等方面说明了中间件的优点，指出了 CIS 两层结构直接存取系统资源所存在的安全 和吞吐量等问题，并由此比较了在应用中使用两层和多层体系结构的中间件的不同之处，利用基于中间件的多层次结构对计费系统中 目前所面临的系统资源、数据库吞吐量、以及安全等关键问题作了研究，并由此给出了利用中间件技术来解决这些问题的途径。 关键词:中问件:计费系统:电讯 中图分类号 TP316.4; TP315 文献标识码 A Middleware and its use in telecommunication billing information system WANG Xiu-min1, YUAN Xiao-hong2, ZHAO Li-na1 (I.College of Information Science & Engineering , Bohai University , Jinzhou 121000, China; 2. Information Engineering College, Capital Normal University, Beijing 100037,China) Abstract: The middleware technology is discussed first with an introduction of its categories classification, pointing out problems such as middleware upgrading or incorrect middleware selection etc existing in its empirical applications. Secondly ,. the advantages of using middleware are explained by specifying the supporting heterogeneous-platform and distributed programming, ba1ancing resources and re-using program codes etc. This article also points out the security and I10 problems of the C/S accessing the system resources directly, and from this, compares differences between architectures of 2-Tier and 3-Tier middleware. Finally, approaches using the middleware technologies are given by its applications towards the key issues on the system resources, database I10 and security of the billing management information systems. Key words: middleware; billing system; communications 0 号| 口 中间件[1]是设计用来在分布式系统中管理复杂 性和异构性的软件技术，介于操作系统(OS ， Operating System)和应用程序之间，提供独立于 OS 和硬件的公共应用程序接口 (API)，比 OS 提供 的如 sockets 的 API 高级，允许运行于分布式系统 中一个或多个机器上的若干进程通过网络互相作 用，通过数据管道连接分布式应用的各个部分并 在它们之间传送数据，不仅解决了异构系统平台 收稿日期 2.0.04-.04-12 基金项目·辽宁省教育厅高等学校科学研究基金资助项目 (2.0.04.0.038) 作者简介 t￥号的门:)\1、.~ - j 文，硕士，教费、::Æ:文编校·杨;，'，ur 间的通讯和资源共享问题，还缓解了单调乏味和 易于出错的编程工作，显著减轻了应用程序员的 负担，见图 1 。 从 20 世纪 90 年代到现在，中间件技术发展日 趋成熟，最初只是在支持客户/服务器(ClientlServer) 两层(Two-Tier)体系结构方面提供互用性，后来是 多层体系结构仙1ulti-Tier) ，被广泛宣传的是 OSF(the Open Software Foundation) 的 DCE(Distributed Computing Environment) OMG(Object Management Group)的 CORBA(Common 第 2期 王秀敏等:中间件及其在电信计费信息系统中应用 219 Obj∞t R吨uest Broker Architecture) ，和微软的 (3)远程过程调用(RPC , Remote Procedure COMIDCOMl COM+。 Call)，使网络上的应用成为分布式的。不过， RPC 中间件应用程序接口lMiddleware APIS 中间件(分布式系统服务)lMiddleware(Distributed System SERVICES) 操作系统应用程序接口10S APIs 操作系统平台1P1atfonn-OS 操作系统平台1P1atfonn-OS 通讯，进程，接口 通讯，进程，接口 图 1 中间件的用途 Fig.l use of middleware 现在中间件已经以服务器平台的面目出现， 如 BEA 的 Tuxedo[2，3] ， IBM 的 CICS(Customer Information Control System) Transaction Server 等。 1 中间件种类和优点 中间件，掩藏了分布式系统[4-6]的程序员所必 须处理的异构性，完全掩藏了硬件和网络的异构 性，大部分中间件还掩藏了 OS 或编程语言或二者 全部的异构性，有些中间件，如 CORBA，都不必 关心是谁实现和提供的，连同种中间件 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的不 同供应商实现的不同都掩藏了。这些都使得复杂 并且困难的分布式系统的异构性完全消失，对程 序员透明，最终通过使用中间件，开发人员及用 户等都不必再关心诸如位置、并发性复制、故障 和机动性等。 1. 1 中间件种类 已经开发出来的中间件具有如下几类: (1)分布式表(DT ， Distributed Tuples) 应用最广泛的是分布式关系数据库，其 SQL 允许程序员操纵这些表的集合。分布式关系数据 库还提供了多重事务处理。 事务进程监视器(TPM ' Transaction Processing Monitors) ，为开发和运用分布式应用提供工具和 环境。 (2) 面向消息的中间件(MOM ， Message- Oriented Middleware) , 通过消息队列提供程序问 数据交换，从此可于网络上建立分布式的应用程 序。如 OS 的 Mailbox 。 通常是同步的，只有使用多线程才可以实现并行 机制，而且，其处理异常的能力有限。 (4) 分布式目标中间件(DO ， Distributed Object/ORB , Object Request Brokers/ SOA , service-oriented architecture/SRB , Service Request Brokers)，使得异构网络上包含应用的目标成为分 布式的和共享的。如 CORBA(Common 0均ect Request Broker 牛 Architecture) ，由 OLE(Object Linking and Embedding)和 COM(Component Object Model)发展而来的 DCOMlCOM+ ， 基于 XML 和 HTTP(HyperText Transfer Protocols) 的 SOAP (Simple Object Access Protocol) , JA V A 的 RMI(Remote Method Invocation)等。 各种类别和资源管理的关系，见表 1 。 表1 中间件对低级资源的包装与集成 Tab.l middleware encapsulation and integration of low-level resources 中间件飞资源 通讯 分布式表 是 远程过程调用 是 面向消息的中间件 是 分布式的目标中间件 是 中间件大体可分为几个范畴 (1)面向数据的，如上 DT; 进程 有限 是 否 是 (2) 面向消息的，如上 MOM; 存储 是 否 有限 是 (3)面向请求的，如 TPM ， RPC , DO/ORB; (4) 面向服务的，如上 SOA。 但是，它们之间的界限并非很明显，有的甚 至互相交叉。 今天，我们正在面临诸如分布式软件，应用 集成，多样性平台，多样化 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ，多样化设备， Intemet 等等复杂困难， SOA 技术为此提供了基本 解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。中间件如 BEA 的 Tuxedo (类似于 SRB)，和 IBM 的 CICS Transaction Server，都具有 面向服务的体系结构。 1.2 中|回件的优点 中间件提供了比 OS 和网络服务更有效的工)1 能，基本优点如下 220 辽宁工程技术大学学报 第 24 卷 (1)在网络上应用和服务间交互时位置透明: (2) 所提供的支持异构平台的同步，异步和对 话消息等应用接口，全部透明， 使应用独立于 OS 和网络服务及硬件，从而简化了分布式应用开发 工作，使应用易于维护和管理，易于扩展，适应 性增强，开发周期缩短但使用寿命延长: (3)使用数据依赖性路由机制，可以基于消息 上下文和优先权调整其路由，从而维持事务处理 的有效性和保证最佳效率及灵活性， 在营业和技 术环境中，缩短响应时间: (4) 基于系统实时负载和吞吐量，通过复制分 布式网络上的应用服务和动态平衡所有有效资源 负载，使应用可以在不同的分布式的节点上，并 行处理请求和多重事务，并且其事务队列，允许 分布式应用一起异步工作，保证最高可靠性和吞 吐量及应用的效率。 ①通过多层体系结构，优化异构环境下的事 务处理，提高处理效率和改善资源管理: ②通过强有力的基于标准的 A凹，可以整合 和充分利用己存在的资源: ③持续提升计算平台和开发工具而不影响应用: ④通过在多层次重复使用，减低开发成本， 提高程序员生产力: ⑤由于其可靠，安全，有效，准确，易维 护，易管理，从而提升应用软件质量。 1.3 使用中间件时面临的问题及其解决办法 中间件主要解决的是分布式应用的连接和异 构问题，但中间件并非万能，如: (1)理论与实践有相当的差距，开发者必须 依赖于中间件生产商: (2) 大量不合理的中间件成为使用中间件的 障碍，开发者必须慎重选择: (3)当中间件服务提升编程分布式应用级别 时，应用开发者就面临很大困难; (4) 解决这三个问题的关键是必须明白应用 问题和使之成为分布式应用的中间件服务的价 值，为此，开发者须清楚哪些功能是需要的，这 有三类 a.分布式系统服务，这包括通讯，程序交互， 数据管理等服务，这类有 RPC ， MOM , ORB; b.使应用能够存取基于网络资源的服务，这类 有 TPM ， RDBMS 服务如 SQL， ODBC , XlOpen CLI 等: c.中间件管理服务，可持续监视应用和系统的 功能，以保证分布式环境的最佳性能。 2 在计费系统中的应用 中间件在计费系统中的应用越来越广泛，比 如对于前台客户服务端的应用，使用其独立于 OS 和网络服务及硬件的 API，可以轻易使交互界面整 齐一致，和扩展应用的功能。 2. 1 两层与多层体系结构的差异 在使用中间件过程中 ClientlServer 的两 层体系结构在实际应用中己暴露出一些问题。由 于在这种体系结构下，客户端程序直接访问系统 资源，很容易造成网络上数据流量过大，甚至导 致系统瘫痪，而且可维护性差、不易扩展。 相比之下，多层体系结构有着明显的好处。 进程和资源管理:通过对服务进程的管理，使 得系统能够用尽量少的服务进程处理尽量多的请 求，减少进程的启动/终止次数，控制服务进程的 总数，使得服务器在设定的负载下高效地工作， 而且，当请求服务的数量超过了服务器的处理速 度时，中间件还可以把请求排队进行缓冲。对于 数据库系统，任何服务进程访问数据库都要和数 据库建立连接，通过长驻服务进程，保持和复用 与数据库的连接，可以大大减少启动/终止与数据 库连接的次数和时间。 事务优先级 z 通过指定事务优先级，保证优 先级高的事务能尽快得到响应。 2.2 计费系统面临的问题 在计费系统中，无论是前台客户端的交互程 序，还是后台的批处理程序，对数据库的访问都 是极其频繁的，因而对数据库系统的吞吐量的要 求极高，仅就前台而言，如果客户端直接(或通过 存储过程即 StoredProcedure)访问数据库，则不仅 不利于安全控制，难以防止黑客的恶意攻击，同 时，由于网络流量太大，容易形成网络瓶颈和数 第 2 期 王秀敏等:中间件及其在电信计费信息系统中应用 221 据库访问瓶颈，而且，数据库连接数会过多，从 3 结 语 而影响数据库系统的响应速度，降低系统性能。 2.3 解决途径 (1)使用中间件将系统分为三层(或多 层) ，使事务逻辑和用户界面分离，以此优化系 统结构。事务逻辑放在应用服务层，则软件的维 护集中在应用服务层，而客户端用户界面则可以 整齐一致，易于管理。 而且由于是使用中间件的 独立于 os 和网络服务及硬件的 API，增强了系统 的可维护性和扩充能力。 (2) 将客户端与系统资源(如数据库)隔离开 来，由中间件负责进行鉴别管理，鉴定服务和授 权服务，客户端无权限直接访问数据库，从而保 证数据私有性。 (3)划分出事务级权限，通过中间件的安全 机制控制其访问。虽然数据库的权限有 DDL 和 DML，但都属于数据库表级的权限，而实际应用 中往往以事务或角色为主，采用三层体系结构可 更加灵活、有效地实现事务级权限控制。 (4) 采用三层体系结构，通过应用服务器， 避免了客户端与数据库直接连接。应用服务器与 数据库服务器可方便地采用宽带网连接，也就解 决了数据库访问瓶颈及网络瓶颈。 (5) 通过增加应用服务器来分担部分应用服 务工作，可直接提高系统性能和处理速度，而原 来的应用服务器基本不受影响，而且可有效地解 决客户访问服务层的瓶颈。 (6) 利用中间件的路由机制、平衡负载功 能，提高系统的整体性能和工作效率。 除此之外，采用三层应用体系结构，原有性 能较差的设备可以更好地加以利用，不仅可以充 分利用原有系统资源，而且使整个系统性能得到 提高。 中间件的应用越来越广泛，特别是在分布式 异构平台和网络环境下，它使得极其复杂的分布 式应用开发问题变得特别简单，不仅提高了应用 软件的开发速度，而且，最大限度地保证了软件 质量，提高了可靠性，由于独立于开发平台和硬 件环境，从而保证了所开发软件的可重复使用， 可移植性和可扩展性，大大降低了开发成本。 电讯业发展迅速，对计费系统性能要求越来 越高，功能要求越来越多，选择合适的中间件将 对开发者有着重大影响。 参考文献: [1] Andrew Carnpbel1, Geoff Coulson. 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