本文基于ICE Manual及相關(guān)文檔就ICE的一些主要特性做一個(gè)概覽，它不是一個(gè)tutorial，不是一個(gè)guid，更不是manual。
概覽
ICE，Internet Communications Engine，按照官方介紹，是一個(gè)支持C++、.Net、Java、Python、Objective-C、Ruby、PHP及ActionScript等語言的分布式程序開發(fā)平臺(tái)。按照我的理解，簡(jiǎn)單來說它是一個(gè)核心功能包裝RPC的庫(kù)。要把這個(gè)RPC包裝得漂亮，自然而然，對(duì)于使用者而言，調(diào)用一個(gè)遠(yuǎn)端的接口和調(diào)用一個(gè)本地的接口沒有什么區(qū)別，例如：
Object *obj = xxx
obj->sayHello();
ICE包裝sayHello接口，當(dāng)應(yīng)用層調(diào)用該接口時(shí)，ICE發(fā)送調(diào)用請(qǐng)求到遠(yuǎn)端服務(wù)器，接收返回結(jié)果并返回給應(yīng)用層。ICE在接口提供方面，做到了這一點(diǎn)。
以下，我將逐個(gè)給出ICE中的一些工具、組件、特性說明，以展示它作為一個(gè)分布式程序開發(fā)平臺(tái)所擁有的能力。到目前為止，所有這些信息均來自于ICE相關(guān)文檔，總結(jié)出來權(quán)當(dāng)為自己服務(wù)。
Slice
Slice(Specification Language for Ice)是ICE定義的一種中間語言，其語法類似于C++。對(duì)于一個(gè)RPC過程而言，例如上面調(diào)用遠(yuǎn)端的sayHello接口，其主要涉及到調(diào)用這個(gè)接口的參數(shù)和返回值傳遞，當(dāng)然接口本身的傳遞不在話下，ICE為了包裝這個(gè)過程，其使用了這樣一種方式：使用者使用Slice語言描述RPC過程中調(diào)用的接口，例如該接口屬于哪個(gè)類，該接口有哪些參數(shù)哪些返回值；然后使用者使用ICE提供的Slice編譯器（實(shí)際上是一個(gè)語言翻譯程序）將Slice源碼翻譯成目標(biāo)語言。而這個(gè)目標(biāo)語言，則是使用者開發(fā)應(yīng)用程序的開發(fā)語言，即上文提到的C++、.Net、Java等。
這些翻譯出來的目標(biāo)代碼，就封裝了sayHello底層實(shí)現(xiàn)的一切細(xì)節(jié)。當(dāng)然事情沒有這么簡(jiǎn)單，但我們目前只需關(guān)注簡(jiǎn)單的這一部分。ICE之所以支持那么多種開發(fā)語言，正是Slice立下的功勞。Slice語言本身的語言特性，實(shí)際上受限于目標(biāo)語言的語言特性，例如Slice支持異常，恰是因?yàn)镾lice轉(zhuǎn)換的所有語言都包含異常這個(gè)語法特性。
Slice還有一個(gè)重要特性，在于一份Slice源碼被翻譯出來的目標(biāo)代碼，一般情況是被服務(wù)器和客戶端同時(shí)使用。
開發(fā)步驟
使用ICE開發(fā)應(yīng)用程序，其步驟遵循：
- 編寫Slice，說明整個(gè)RPC中涉及到的接口調(diào)用，編譯它
- 基于Slice目標(biāo)代碼和ICE庫(kù)編寫Server
- 基于Slice目標(biāo)帶啊和ICE庫(kù)編寫Client
一個(gè)例子
有必要展示一個(gè)例子，以獲得使用ICE開發(fā)應(yīng)用程序的感性認(rèn)識(shí)。這個(gè)例子是一個(gè)簡(jiǎn)單的hello world程序，客戶端讓服務(wù)器打印一個(gè)字符串。
// Printer.ice，Slice源碼后綴為ice
module Demo {
interface Printer {
void printString(string s);
};
};
使用ICE提供的程序翻譯為C++代碼：
得到Printer.cpp和Printer.h。Slice翻譯出來的目標(biāo)代碼除了封裝RPC交互的一些細(xì)節(jié)外，最重要的，因?yàn)楸旧鞸lice文件其實(shí)是定義接口，但接口的實(shí)現(xiàn)，則需要應(yīng)用層來做。
- 服務(wù)器端使用生成的Printer.cpp/.h，并實(shí)現(xiàn)Printer接口
// 翻譯出來的Printer.h中有對(duì)應(yīng)于Slice中定義的Printer類，及需要實(shí)現(xiàn)的printString接口
class PrinterI : public Printer {
public:
virtual void printString(const string& s, const Ice::Current&) {
count << s << endl;
}
};
- 客戶端使用生成的Printer.cpp/.h，通過ICE獲得一個(gè)
Printer對(duì)象，然后調(diào)用其printString接口
// don't care about this
PrinterPrx printer = PrinterPrx::checkedCast(base);
printer->printString("Hello World!");
使用ICE開發(fā)應(yīng)用程序，整體過程即為以上展示。
概念
ICE包含了很多概念，作為一個(gè)開發(fā)平臺(tái)而言，有其專有術(shù)語一點(diǎn)不過分，熟悉這些概念可以更容易學(xué)習(xí)ICE。這里羅列一些關(guān)鍵概念。
服務(wù)器端和客戶端
ICE中的服務(wù)器端和客戶端和一般網(wǎng)絡(luò)程序中的概念不太一樣。在若干個(gè)交互的網(wǎng)絡(luò)程序中，我們都很好理解這樣一種現(xiàn)象：某個(gè)程序有多個(gè)角色，它可能是作為A程序的服務(wù)器端，也可能是作為B程序的客戶端。ICE中的服務(wù)器和客戶端角色更容易變換。
以Printer例子為例，如果我們的printString接口有一個(gè)回調(diào)函數(shù)參數(shù)（這在ICE中很常見），服務(wù)器實(shí)現(xiàn)printString時(shí)，當(dāng)其打印出字符串后，需通過該回調(diào)函數(shù)通知客戶端。這樣的回調(diào)機(jī)制在ICE的實(shí)現(xiàn)中，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)連接，而此時(shí)，這個(gè)原有的服務(wù)器端就變成了原有客戶端的客戶。當(dāng)然，你也可以避免這樣的情況出現(xiàn)。
ICE Objects/Object Adapter/Facet
對(duì)于Printer例子，一個(gè)Printer對(duì)象可以被看作是一個(gè)ICE Objects。Object可以說是服務(wù)器端提供給客戶端的接口。所以在服務(wù)器端通常會(huì)創(chuàng)建出很多個(gè)Object。服務(wù)器端使用Object Adapter對(duì)象去保存這些Object。例如，一個(gè)典型的ICE對(duì)象在初始化時(shí)可能包含以下代碼：
// 創(chuàng)建一個(gè)Object Adapter
Ice::ObjectAdapterPtr adapter = communicator()->createObjectAdapter("Hello");
// 創(chuàng)建一個(gè)Object，形如Printer
Demo::HelloPtr hello = new HelloI;
// 將Object加入到Object Adapter
adapter->add(hello, communicator()->stringToIdentity("hello"));
Facet是Object的一部分，或者說Object是Facet的一個(gè)集合，摘Ice manual中的一句話：
An Ice object is actually a collection of sub-objects known as facets whose types are not necessarily related.
Proxy
Proxy是ICE客戶端里的概念。客戶端通過Proxy訪問服務(wù)器端上的Object，通過Proxy調(diào)用服務(wù)器端Object上提供的接口。在客戶端上一般有類似以下代碼：
Ice::ObjectPrx base = ic->stringToProxy("SimplePrinter:default -p 10000");
// Printer Proxy
PrinterPrx printer = PrinterPrx::checkedCast(base);
printer->printString("Hello World!");
Proxy又分為幾種，包括：
Direct Proxy
Direct Proxy，這里的direct意指這個(gè)proxy訪問的object時(shí)，是否攜帶了地址(EndPoint)信息，例如上面例子中SimplePrinter:default -p 10000就是一個(gè)地址。
Indirect Proxy
Indirect Proxy相對(duì)Direct Proxy而言，其沒有具體的地址，僅僅是一個(gè)符號(hào)。通常包含兩種形式：
- SimplePrinter
- SimplePrinter@PrinterAdapter
為了獲取真正的地址，客戶端需要一個(gè)定位服務(wù)（location service）來獲取這個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)的地址。ICE中提供了一些默認(rèn)的服務(wù)程序，IceGrid就是其中之一，而IceGrid的作用就包括定位具體的地址，即翻譯符號(hào)地址到具體的地址。
這里Indirect Proxy可以看作一個(gè)域名，而Direct Proxy可以看作是IP地址。Indirect Proxy使用時(shí)，就需要借助DNS翻譯得到域名對(duì)應(yīng)的IP地址。
Fixed Proxy
由于Proxy是用于與服務(wù)器端的Object通信的，客戶端借助Proxy來訪問服務(wù)器端的Object，所以Proxy通常都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)連接。在ICE中，一般的Proxy于網(wǎng)絡(luò)連接(Connection)實(shí)際上是沒有太大關(guān)聯(lián)的。一個(gè)Proxy可以沒有Connection，也可以在建立這個(gè)Connection后又?jǐn)嚅_之。但是，ICE提供了一種特殊的Proxy，F(xiàn)ixed Proxy，這種Proxy緊密地與一個(gè)Connection綁定在一起，其生命周期被強(qiáng)制關(guān)聯(lián)起來。
關(guān)于Fixed Proxy可以參看ICE Manual Connection Management。
其他
Asynchronous Method Invocation，對(duì)于客戶端而言，用于表示某個(gè)服務(wù)器端接口是異步操作，需在Slice中使用metadata來修飾這個(gè)接口，例如：
["ami"] void sayHello(int delay)
Asynchronous method dispatch，這個(gè)針對(duì)于服務(wù)器端，同樣表示這個(gè)接口是異步操作，需在Slice中使用metadata來修飾這個(gè)接口：
["ami", "amd"] void sayHello(int delay)
通常對(duì)于這種異步接口而言，都需要使用Slice metadata ami和amd同時(shí)修飾。
idempotent是Slice中的概念，同const一樣用于修飾某個(gè)接口的特性。idempotent表示該接口無論調(diào)用多少次，其執(zhí)行結(jié)果都是相同的，例如一般的get類接口。
客戶端調(diào)用服務(wù)器端的接口這個(gè)動(dòng)作稱為invocation。就像網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)緩存一樣，ICE對(duì)于接口調(diào)用也可能暫時(shí)緩存，當(dāng)多個(gè)提交請(qǐng)求緩存起來后，然后調(diào)用刷新接口全部刷新到服務(wù)器端，則稱為batched invocation。
服務(wù)
ICE除了提供一個(gè)庫(kù)之外，還提供了一些應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序本身也是一些服務(wù)器，提供了一些方便的功能方便我們開發(fā)分布式程序。
Freeze
Freeze用于將Slice對(duì)象持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)中，按照Manual里的說法，它應(yīng)該是一個(gè)編譯器，可以生成一些持久化操作的代碼。Freeze持久化對(duì)象時(shí)使用的數(shù)據(jù)庫(kù)是Berkeley DB。
Ice has a built-in object persistence service, known as Freeze. Freeze makes it easy to store object state in a database: you define the state stored by your objects in Slice, and the Freeze compiler generates code that stores and retrieves object state to and from a database. Freeze uses Berkeley DB as its database.
FreezeScript有點(diǎn)類似于Rails中的數(shù)據(jù)庫(kù)操作工具，可用于操作持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象數(shù)據(jù)。
Ice also offers a tool set collectively called FreezeScript that makes it easier to maintain databases and to migrate the contents of existing databases to a new schema if the type definitions of objects change.
IceBox
IceBox可用于管理服務(wù)器中的動(dòng)態(tài)組件。這些動(dòng)態(tài)組件本質(zhì)上也是提供服務(wù)的ICE程序。在形式上，這些組件可以是動(dòng)態(tài)連接庫(kù)。
IceBox is a simple application server that can orchestrate the starting and stopping of a number of application components. Application components can be deployed as a dynamic library instead of as a process.
IceGrid
IceGrid相當(dāng)于一個(gè)DNS解析服務(wù)，可以讓服務(wù)器不用配置EndPoint，客戶端也不用指定服務(wù)器的EndPoint，以方便大量的服務(wù)器部署。在一般的應(yīng)用中，我們需要為ICE服務(wù)器指定綁定的網(wǎng)絡(luò)地址（IP和端口），同時(shí)也需要為客戶端指定服務(wù)器端的地址信息。當(dāng)服務(wù)增加到一定數(shù)量時(shí)，就會(huì)存在管理上和配置上的麻煩。而IceGrid則是用于避免這種麻煩，將服務(wù)器端和客戶端上的地址信息通過一個(gè)符號(hào)代替，就像我們把Internet上的服務(wù)器使用域名來標(biāo)識(shí)一樣。
但I(xiàn)ceGrid的作用不僅如此，通過配合部署一系列稱為IceGrid Node的程序，IceGrid還可以管理各個(gè)服務(wù)器的啟動(dòng)、關(guān)閉、宕機(jī)重啟等，其中甚至包括負(fù)載均衡。
IceGrid provides a facility to activate servers on demand, when a client first invokes an operation.
Server activation is taken care of by IceGrid nodes. You must run an IceGrid node on each machine on which you want IceGrid to start servers on demand.
簡(jiǎn)要介紹可以參看ICE Manual Teach Yourself IceGrid in 10 minutes
Glacier2
Glacier2 is a lightweight firewall traversal solution for Ice applications.
按我的理解，Glacier2就像一個(gè)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器。它被部署在服務(wù)器和客戶端之間，我們的服務(wù)器群部署在內(nèi)網(wǎng)，外網(wǎng)不可訪問，然后通過Glacier2，外部網(wǎng)絡(luò)的客戶端就可以訪問內(nèi)網(wǎng)的服務(wù)器群提供的服務(wù)。
對(duì)于服務(wù)器的開發(fā)而言，使用Glacier2，服務(wù)器端不需要做任何改動(dòng)。客戶端需要配置Glacier2服務(wù)的地址信息，也需要配置要使用服務(wù)器的地址信息。Glacier2通過客戶端欲訪問的服務(wù)器地址，在內(nèi)網(wǎng)定位到真實(shí)的服務(wù)器，并轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求提供服務(wù)。
Glacier2支持驗(yàn)證客戶端，從這一點(diǎn)看來，它又有點(diǎn)像一個(gè)驗(yàn)證服務(wù)器。通過驗(yàn)證客戶端，以提供被正確授權(quán)的客戶端以完整服務(wù)。
Glacier2的工作過程可以描述為：
When a client invokes an operation on a routed proxy, the client connects to one of Glacier2’s client endpoints and sends the request as if Glacier2 is the server. Glacier2 then establishes an outgoing connection to the client’s intended server in the private network, forwards the request to that server, and returns the reply (if any) to the client. Glacier2 is essentially acting as a local client on behalf of the remote client.
一個(gè)Glacier2可服務(wù)于若干個(gè)客戶端和服務(wù)器。
詳細(xì)參看ICE Manual Glacier2
管理
ICE服務(wù)器可以提供給外部一定的管理功能，包括：關(guān)閉服務(wù)器、讀取服務(wù)器配置。這個(gè)功能是通過操作Ice.Admin這個(gè)Ice Object來實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)Object包含兩個(gè)Facet：Process和Property，分別對(duì)應(yīng)于關(guān)閉服務(wù)器和讀取服務(wù)器配置功能。
對(duì)于需要管理服務(wù)器的客戶端而言，可以大致通過如下代碼來完成：
// 可以通過communicator來獲取這個(gè)admin object
Ice::ObjectPrx adminObj = ...;
// 獲取admin object里的property facet
Ice::PropertiesAdminPrx propAdmin = Ice::PropertiesAdminPrx::checkedCast(adminObj, "Properties");
Ice::PropertyDict props = propAdmin->getPropertiesForPrefix("");
詳細(xì)參看ICE Manual Administrative Facility
連接管理
前已述及，ICE中的網(wǎng)絡(luò)連接隱藏于Proxy之下。Proxy有兩個(gè)接口可以獲取這個(gè)連接對(duì)象：
ice_getConnection
ice_getCachedConnection
例如：
HelloPrx hello = HelloPrx::uncheckedCast(communicator->stringToProxy("hello:tcp -h remote.host.com -p 10000"));
ConnectionPtr conn = hello->ice_getConnection();
ICE隱藏了網(wǎng)絡(luò)連接的細(xì)節(jié)。當(dāng)ICE發(fā)現(xiàn)需要建立連接時(shí)才會(huì)去建立，例如以上例子中當(dāng)獲得一個(gè)Proxy時(shí)（這里是HelloPrx），ICE并不建立網(wǎng)絡(luò)連接，當(dāng)某個(gè)時(shí)刻通過該P(yáng)roxy調(diào)用服務(wù)器端的某個(gè)接口時(shí)，ICE發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接沒有建立，則發(fā)起網(wǎng)絡(luò)連接。
以上例子在獲取Proxy時(shí)，使用了uncheckCast，關(guān)于checkedCast和uncheckedCast，也影響著網(wǎng)絡(luò)連接的建立邏輯：
On the other hand, if the code were to use a checkedCast instead, then connection establishment would take place as part of the checkedCast, because a checked cast requires a remote call to determine whether the target object supports the specified interface.
關(guān)于連接管理，ICE使用了一個(gè)稱為ACM的機(jī)制，即Active connection management。當(dāng)某個(gè)連接非active一段時(shí)間后，ICE就會(huì)主動(dòng)關(guān)閉此連接。應(yīng)用層當(dāng)然可以控制這個(gè)行為。
詳細(xì)參看ICE Manual Connection Management