在信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。隨著規(guī)模的不斷擴(kuò)大和業(yè)務(wù)的不斷更新，企業(yè)迫切需求完整的分布式解決方案，用于管理復(fù)雜的異構(gòu)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)不同硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之間的完整集成。
背景介紹
縱觀人類計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史，每隔十年至十五年，信息產(chǎn)業(yè)就會(huì)發(fā)生周期性的變革，1950年至1970年期間，企業(yè)主要采用大型主機(jī)－終端的體系結(jié)構(gòu)，企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)則采用單一、集中的方式為用戶提供資源共享服務(wù)。80年代初期，開(kāi)放系統(tǒng)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)被企業(yè)大量采用，有別于集中式系統(tǒng)，應(yīng)用程序邏輯分散在主從兩端。隨著Windows的普及，90年代則是圖形化的應(yīng)用時(shí)代，Client/Server體系結(jié)構(gòu)也被廣泛采用。90年代后期，信息產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了分布式對(duì)象技術(shù)，應(yīng)用程序可以分布在不同的系統(tǒng)平臺(tái)上，通過(guò)分布式技術(shù)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺(tái)間對(duì)象的相互通信。將企業(yè)已有系統(tǒng)集成于分布式系統(tǒng)，可以極大地提高企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的擴(kuò)展性。90年代末出現(xiàn)的多層分布式應(yīng)用為企業(yè)進(jìn)一步簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)指明了方向。
在傳統(tǒng)的Client/Server結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用程序邏輯通常分布在客戶端和服務(wù)器兩端，客戶端發(fā)出數(shù)據(jù)資源訪問(wèn)請(qǐng)求，服務(wù)器端將結(jié)果返回客戶端。Client/Server結(jié)構(gòu)的缺陷是，當(dāng)客戶端數(shù)目激增時(shí)，服務(wù)器的性能將會(huì)因?yàn)闊o(wú)法進(jìn)行負(fù)載平衡而大大下降。而一旦應(yīng)用的需求發(fā)生變化，客戶端和服務(wù)器端的應(yīng)用程序則都需要修改，這樣給應(yīng)用的維護(hù)和升級(jí)帶來(lái)了極大的不便，而且大量數(shù)據(jù)的傳輸也增加了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。為了解決Client/Server存在的問(wèn)題，企業(yè)只有向多層分布式應(yīng)用轉(zhuǎn)變。企業(yè)應(yīng)用的多層架構(gòu)如圖1所示。
在多層分布式應(yīng)用中，客戶端和服務(wù)器之間可以加入一層或多層應(yīng)用服務(wù)程序，這種程序稱為“應(yīng)用服務(wù)器”(Application Server)。開(kāi)發(fā)人員可以將企業(yè)應(yīng)用的商業(yè)邏輯放在中間層服務(wù)器上，而不是客戶端，從而將應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯與用戶界面隔離開(kāi)，在保證客戶端功能的前提下，為用戶提供一個(gè)瘦的(thin)界面。這意味著如果需要修改應(yīng)用程序代碼，則可以只在一處(中間層服務(wù)器上)修改，而不用修改成千上萬(wàn)的客戶端應(yīng)用程序。 從而使開(kāi)發(fā)人員可以專注于應(yīng)用系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)邏輯的分析、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，簡(jiǎn)化了企業(yè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、更新和升級(jí)工作，極大增強(qiáng)了企業(yè)應(yīng)用的伸縮性和靈活性。
當(dāng)企業(yè)需要建立基于Web的商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，多層分布式體系結(jié)構(gòu)同樣提供了強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，為基于Web的商業(yè)應(yīng)用提供了“瘦客戶”的體系結(jié)構(gòu)，使基于瀏覽器的客戶可以與Intranet資源進(jìn)行有效交互，并且不需要在客戶端進(jìn)行復(fù)雜的應(yīng)用配置工作。多層分布式解決方案在異構(gòu)平臺(tái)間架起了橋梁，可以使基于Web的商業(yè)應(yīng)用與企業(yè)已有系統(tǒng)集成在一起。
目前，在我國(guó)的企業(yè)中，大量采用的還是Client/Server體系結(jié)構(gòu)，而在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，企業(yè)由傳統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)向多層分布式應(yīng)用系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為業(yè)界主流。相信在我國(guó)，多層分布式系統(tǒng)將得到更為廣泛的應(yīng)用。
多層分布式應(yīng)用帶來(lái)的挑戰(zhàn)
盡管多層分布式體系結(jié)構(gòu)為企業(yè)提供了極大優(yōu)勢(shì)，但比起傳統(tǒng)的Client/Server方式，開(kāi)發(fā)多層分布式應(yīng)用具有更大的難度，給開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。主要包括了以下三個(gè)方面：
1.分布式對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)的多樣化
企業(yè)要構(gòu)建多層分布式系統(tǒng)，必須遵循分布式的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，基于什么樣的標(biāo)準(zhǔn)直接影響到企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性。目前分布式對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)主要有三種：Microsoft 的DCOM、Sun Microsystems的Enterprise JavaBeans/RMI以及OMG(Object Management Group)組織的CORBA(Common Object Request Broker Architecture)。DCOM是基于Windows環(huán)境的分布式對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)，因此支持的平臺(tái)種類有限。RMI與Enterprise JavaBean是以Java語(yǔ)言為主體的分布式對(duì)象架構(gòu)，適合大型企業(yè)的跨平臺(tái)需求，但現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境一般是由多種不同的程序語(yǔ)言建立起來(lái)的，只依賴一種程序語(yǔ)言構(gòu)建的企業(yè)應(yīng)用是很少見(jiàn)的。CORBA是由800多個(gè)大型軟、硬件公司參與的OMG組織所制定的分布式對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)，獲得IBM、Sun Microsystems、Oracle、Sybase、Novell、Netscape等大型公司的支持，CORBA標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了不同平臺(tái)之間對(duì)象的通信及互操作，軟件供應(yīng)商只要遵循應(yīng)用對(duì)象與ORB間通信的IDL(Interface Definition Language)，便能夠以對(duì)象的形式提供服務(wù)或獲得服務(wù)，ORB使開(kāi)發(fā)人員完全不需要考慮異構(gòu)平臺(tái)、不同的通信協(xié)議或不同程序語(yǔ)言造成的差異，而專注于應(yīng)用邏輯的開(kāi)發(fā)。可見(jiàn)，CORBA提供了開(kāi)放、靈活的分布式標(biāo)準(zhǔn)，適于企業(yè)構(gòu)建多層分布式應(yīng)用系統(tǒng)。
2.多層分布式應(yīng)用的開(kāi)發(fā)是很復(fù)雜的
如果用傳統(tǒng)方式開(kāi)發(fā)多層分布式應(yīng)用，則需要開(kāi)發(fā)人員具有較深的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)級(jí)知識(shí)，需要掌握諸如并發(fā)性、安全性、可伸縮性及事務(wù)處理等各個(gè)方面的知識(shí)。而且需要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)資源訪問(wèn)的有效管理，如對(duì)線程、內(nèi)存、數(shù)據(jù)庫(kù)連接、網(wǎng)絡(luò)連接的管理。而這些復(fù)雜工作極大地耗費(fèi)了開(kāi)發(fā)人員的精力，限制了開(kāi)發(fā)工作的進(jìn)展。而企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)更多地要求開(kāi)發(fā)人員專注于商業(yè)邏輯方面的開(kāi)發(fā)，而不是在系統(tǒng)級(jí)開(kāi)發(fā)上浪費(fèi)更多時(shí)間。
3.分布式應(yīng)用的分發(fā)、管理也是一個(gè)挑戰(zhàn)
大多數(shù)的分布式應(yīng)用是由成百上千的組件組成的，而在分發(fā)時(shí)，每一個(gè)組件都有屬性需要進(jìn)行配置。通常，對(duì)組件屬性的配置方式依賴于組件所在的平臺(tái)。 因此，應(yīng)用被分發(fā)后，如何管理分散的組件將是一個(gè)挑戰(zhàn)。管理者需要確保應(yīng)用的組件能夠正確運(yùn)行、可以位于企業(yè)網(wǎng)內(nèi)的任何機(jī)器上，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理錯(cuò)誤(包括系統(tǒng)錯(cuò)誤、網(wǎng)絡(luò)中斷、應(yīng)用錯(cuò)誤等情況)。
傳統(tǒng)意義上的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理(比如：SNMP)只能通過(guò)分析主機(jī)的狀態(tài)，獲得應(yīng)用程序運(yùn)行的情況，但對(duì)于分布式應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一個(gè)應(yīng)用并非運(yùn)行于某一臺(tái)主機(jī)，因此，管理者需要管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，這就需要有恰當(dāng)工具的支持。
多層分布式應(yīng)用的需求
開(kāi)發(fā)企業(yè)多層分布式應(yīng)用，通常有以下方面的需求：
1.易于開(kāi)發(fā)
雖然多層分布式體系結(jié)構(gòu)要求有較深的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)級(jí)知識(shí)作為基礎(chǔ)(比如：數(shù)據(jù)庫(kù)、事務(wù)處理、網(wǎng)絡(luò)安全、CORBA技術(shù)等)，但對(duì)于IT開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，要求在不用深入了解系統(tǒng)底層復(fù)雜技術(shù)的情況下，能夠在一個(gè)友好的可視化集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)中，快速、容易地開(kāi)發(fā)出功能強(qiáng)大的多層分布式應(yīng)用系統(tǒng)。
2.簡(jiǎn)化分發(fā)、管理工作
開(kāi)發(fā)人員要求能夠在一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中測(cè)試、修改分布式應(yīng)用程序，以提高應(yīng)用的性能，并可以實(shí)現(xiàn)在同一環(huán)境中對(duì)應(yīng)用的分發(fā)、管理。由于許多應(yīng)用包括了成千上萬(wàn)分布于企業(yè)各處的組件，因此，需要一個(gè)集中化的管理工具，用于管理、控制分布式應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤檢測(cè)、更正的功能。
3.企業(yè)應(yīng)用的魯棒性要求
一個(gè)完善的企業(yè)分布式多層應(yīng)用，應(yīng)該滿足事務(wù)處理、安全管理、容錯(cuò)、負(fù)載平衡、可伸縮性、高性能方面的要求。
4.具有開(kāi)放的、基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)
企業(yè)需要的是開(kāi)放的、基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，可以實(shí)現(xiàn)與其他符合標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)進(jìn)行交互。
5.可以實(shí)現(xiàn)與各種數(shù)據(jù)庫(kù)及已有系統(tǒng)的集成
企業(yè)分布式應(yīng)用必須能夠訪問(wèn)企業(yè)的數(shù)據(jù)資源，而企業(yè)數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在當(dāng)前流行的大型數(shù)據(jù)庫(kù)上(如：Oracle、Sybase等)，或通過(guò)TP Monitor(如：IBM CICS、BEA Tuxedo)訪問(wèn)，因此要求企業(yè)分布式系統(tǒng)能夠與數(shù)據(jù)庫(kù)及已有系統(tǒng)集成在一起。
6.支持不同平臺(tái)環(huán)境
企業(yè)多層分布式應(yīng)用需要支持不同的平臺(tái)環(huán)境，服務(wù)器一端應(yīng)該支持Windows NT或 UNIX平臺(tái)，而且不同平臺(tái)的客戶都可以訪問(wèn)服務(wù)器上的應(yīng)用，包括：HTML、Java applets 、Java 應(yīng)用、Dynamic HTML、C++應(yīng)用等。
企業(yè)應(yīng)用服務(wù)器
基于上述原因，當(dāng)企業(yè)向多層分布式應(yīng)用轉(zhuǎn)變時(shí)，需要應(yīng)用服務(wù)器(Application Server)的支持，從而可以將不同的應(yīng)用技術(shù)集成在一起，使多層分布式應(yīng)用的開(kāi)發(fā)、分發(fā)、管理變得更加容易。現(xiàn)在已經(jīng)有很多企業(yè)使用了應(yīng)用服務(wù)器技術(shù)，也極大地增強(qiáng)了企業(yè)應(yīng)用的性能。但在我國(guó)處于應(yīng)用中的應(yīng)用服務(wù)器技術(shù)，還不能完全滿足企業(yè)建立多層分布式應(yīng)用的需求，這些應(yīng)用服務(wù)器主要分為以下兩類：
1.基于Web的應(yīng)用服務(wù)器
基于Web的應(yīng)用服務(wù)器一般提供了基于Web的Interner應(yīng)用的開(kāi)發(fā)環(huán)境，適于建立基于Web的Client/Server應(yīng)用系統(tǒng)。在這種體系下，Web應(yīng)用服務(wù)器通常運(yùn)行在Web Server上，用來(lái)處理客戶請(qǐng)求。通常用ODBC和JDBC連接數(shù)據(jù)庫(kù)。這種類型的應(yīng)用服務(wù)器一般易于使用，并且支持基于EJB(Enterprise JavaBeans)的服務(wù)器應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。但這種應(yīng)用服務(wù)器存在的缺陷有：不支持事務(wù)處理、安全性差、對(duì)已有交易系統(tǒng)支持有限、性能較低。基于Web的應(yīng)用服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2.基于中間件的應(yīng)用服務(wù)器
基于中間件的應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)與已有系統(tǒng)(如：TP Monitors)進(jìn)行集成，可以為企業(yè)提供更強(qiáng)大的功能，包括：事務(wù)處理、安全管理、容錯(cuò)、負(fù)載平衡等，但多數(shù)解決方案都是基于Client/Server體系結(jié)構(gòu)的，或僅限于三層體系結(jié)構(gòu)，不適于建立分布式的Web應(yīng)用，而且沒(méi)有一個(gè)有效的開(kāi)發(fā)管理環(huán)境。基于中間件應(yīng)用服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。