电力企业信息集成中间件的研究与改进.pdf

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1、华中科技大学硕士学位论文电力企业信息集成中间件的研究与改进姓名：任化军申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：王芙蓉20080601 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘摘 要要 随着电力改革的深入和竞争机制的逐步引入，电力市场对电力企业的运作效率和灵活性提出了更高要求，使得电力企业迫切需要一种能够有效、快速、充分处理海量数据的一体化信息平台、有效的信息集成技术以及建立在此基础之上有效的知识管理，即需要一个有效的信息集成平台。然而，电力企业在不同发展时期，根据各业务部门的特定需求，分别安装和开发了实现不同功能的应用系统。由于这些应用系统开发的时期、功能、和应用提供商不同，

2、同时各应用子系统关注电力对象的不同方面、对电力对象有自己专门的建模方法，使得各个应用系统在信息上成为相对孤立的“信息孤岛”，不能与其它应用系统交换数据或在企业范围内实现信息共享和集成，导致了诸如：重复建设，资源浪费；信息缺乏规划，存在多信息源和信息流失；信息提取率低下，知识获取不足等问题。论文以上述电力企业信息化发展过程中所面临的问题为出发点，以现代信息技术为基础，研究电力企业信息集成中的相关问题。首先分析了当前主流电力企业信息集成解决方案的优缺点，给出了遵循 IEC61970 标准，基于中间件实现集成总线的集成方案，此方案既能以标准方式集成原有子系统，保护用户投资，又可使新子系统方便加入。各

3、子系统以松耦合的方式接入到集成总线中，可做到软件的“即插即用”。论文重点分析了集成总线所用中间件 Ice 对象定位功能的不足，结合电力系统特点引进 DHT 技术，给出了一个基于 DHT 架构的分布式对象定位模型，该模型继承了 DHT 本身强大的可扩展性及容错性，它将所有对象定位信息完全分布在整个系统中，克服了 Ice 的集中式对象定位机制中注册服务器节点瓶颈缺点，并给出了一种改进的DHT算法，基于改进的算法给出了分布式对象定位机制中对象定位信息的发布、查询以及维护算法，并对算法的合理性作出了分析；针对电力系统中受计算限制和受 I/O 限制两类业务同时存在的特点，分析了 Ice 线程池管理策略的

4、不足，并提出了一种旨在缓解网络 I/O 压力的多线程-多线程线程池管理策略，并对改进前后的性能做了对比测试。关键词关键词：信息集成；集成总线；中间件；对象定位；线程池 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 Abstract With further reform of electric power system and introduction of competition mechanism,higher operation efficiency and agility is required by power market,which makes electrical power

5、 enterprises have a information platform that can deal with amount of sea data effectively,quickly and adequately,knowledge of integration and management based on this platform.However,electrical power enterprises installed and developed different subsystem according to particular demand of each bus

6、iness section in different period to carry out function respectively.Because of different function,supply company and development period,these subsystems pay attention to different aspect of electric power object and build mold using exclusive method,which makes these subsystems form a“information i

7、solated island”.This island prevents them exchanging data or sharing information in enterprise scope,and causes too many problems such as:repeat the construction,waste of resources,leak of information and data source,inefficacy information gathing and shortage of knowledge obtain.This paper research

8、s the related problems of electrical power enterprise information integration to solve problems described above based on information technique.Firstly this paper analyzes the advantage and disadvantage of current project,then gives a way according to IEC61970 standard,which not only can intergrate o

9、riginal subsystem in standard way,protecting customer investment but also could make the new subsystem join it in a convenient way.Each subsystem injects itself into the integrated bus in a loose coupling way,which can attain“pluy and play”of the software.This paper analyzes the object location func

10、tion shortage of Ice used in integrated bus,and fetchs in DHT according to power system characteristics,then puts forward a kind of distributed object location mechanism based on DHT.This mechanism inherits the expansibility and fault toleration of DHT,it shares all workload to each node in system,w

11、hich can discard the bottleneck flaw in Ice.This paper puts forward a improved DHT arithmetic,and gives some arithmetics about location information release,query and 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 maintenance based on this improved DHT,then analyzes their rationality.According to the characteristic that co

12、mpute-bound and I/O-bound business both exist at the same time in power system,this paper analyzes the advantage and disadvantage of Ices thread-pool strategy,and puts forward a kind of multithread-mulithread strategy to depress the pressure of network I/O,and do the perfoamance test comparison.Keyw

13、ords:information integration;integration bus;middleware;object location;thread pool 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部

14、门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于 保密?，在 年解密后适用本授权书。不保密?。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年 月 日 日期：年 月 日 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪论绪论 1.1 研究背景研究背景 企业信息化1是指“企业利用现代信息技术手段，在生产、经营、管理过程中，有效地开发、利用和传播信息资源的过程”。实现企业信息化2，就是企业充分运用通讯、计算机和网络技术等现代

15、信息技术与装备，采集、加工、处理、传递和贮存信息，对信息资源进行有效地开发与利用。企业能否有效地开发利用信息、优化信息资源的配置，决定着企业管理效率的高低、整体素质的优劣和竞争优势的强弱。随着信息科学的崛起和信息技术的快速发展，电力系统与电力企业也逐渐被信息化3。20 世纪 80 年代初，我国电力企业陆续开始计算机的单机应用，80 年代中期，相继进行单一业务范围的联机(网)专业应用和调度自动化系统开发，在 90 年代，主要着手建设覆盖范围较大的管理信息系统(MIS)、调度自动化实用化、电能计量计费系统、变电站综合自动化、用电营销管理自动化、客户服务中心和配电自动化等多种应用系统，出现了如故障信

16、息采集、电力交易、负荷控制、气象、雷电监测、运行方式等信息系统4。这些信息系统正在为电网的安全和经济运行提供服务。然而现有电力企业信息化中依然存在一些问题5，主要表现在：1.缺乏有效的信息整合平台，信息集成度差。目前，电力企业中各业务部门为满足特定需求，已安装和开发了不同的应用子系统，如实现电网实时监控和运行调度自动化的 SCADA/EMS/DMS 系统6，实现自动绘图存储电力系统结构进行电力设备管理的 AM/FM/GIS 系统，实现电能自动计量计费系统(TMR)7，辅助资源管理和经营管理决策 ERP 系统8等。然而，这些应用系统各自关注电力对象的不同方面、对电力对象有自己专门的建模方法，相互

17、之间很少设计成能够进行自由的数据交换，使得各个应用系统在信息上成为相对孤立的“信息孤岛”9，不易与其它功能区域交换数据或在企业范围内实现集成。2.信息缺乏整体规划，存在多信息源及信息缺失问题。现有应用子系统在传统MIS 下已经进行了数据简单汇总，由于开发厂商和开发时间的不同，又多是在没有整体规划下分系统各自开发建设，使用了不同的软硬件系统平台、应用系统平台、开发工具、数据结构等，因而存在同一信息或数据对象来自不同的应用系统;另外为了满足电力系统对自动化和保护设备的高可靠性要求，电力系统中很多地方的自动 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 化和保护设备，以及数据测控设备都采用了冗

18、余配置，因而存在多传感器、多数据源和多信息源的问题。信息不唯一，给电力系统的监控、电力企业的管理和决策造成许多不必要的混乱和麻烦。3.数据多信息少，缺乏基于统一信息平台的知识管理。随着各类计算机监控设备、地理信息系统和管理信息系统的日益发展，电力系统数据库中的数据呈爆炸性增长。由于没有统一的信息平台，电力企业的信息不能共享或不能方便充分共享，网络资源和硬件资源利用率不高、重复投资、管理成本过高，管理系统不能或不便跨应用系统的生产业务流程管理，不能构造有效的知识管理系统，不能或不便于管理层和决策层的综合分析和辅助决策支持。要解决这些问题，必须认真地从全局一体化这个角度去研究，全局范围内的信息充分

19、共享与唯一性、资源最大程度的公用、灵活方便的综合分析与辅助决策支持、企业生产业务流程的管理与控制、系统维护的方便性等，都是现代化电力企业信息化建设必须解决的问题。电力系统作为国家的支柱企业10，承担着国家的电力生产、电力管理任务，对国民经济的发展起着极其重要的作用。同时市场化的激烈竞争使得电力企业更加需要一个既集成优化原有各应用系统，又能满足当前和未来需求的应用集成系统，以获取实时的市场信息。如何将历史遗留应用与现有应用集成优化运行，以交换共享数据和资源，提高企业整体效益，如何保证开发的应用系统的开放性，即可移植性、可扩展性、易获得性和互操作性，以便与外系统实现互连互操作，是企业当前急待解决的

20、问题。1.2 研究现状研究现状 信息集成系统需要整合不同专业的信息资源，形成统一的信息平台，因此必须考虑信息集成的标准化和规范化。通过集成标准来规范信息接入、信息转换、信息存储、信息编码、信息访问等环节。国际电工委员会推出的IEC61970规范11-14是电力企业集成标准设计的重要依据和参考，此标准提供了电力系统模型框架，使得电力企业信息化有了统一的标准。当前主流的信息集成解决方案15是：遵循IEC61970标准，以集成总线方式构架其集成系统。信息集成平台通过适配器与集成总线（也称消息总线或软总线）的配合，实现不同应用系统间的信息交换与传递。该解决方案以集成已有系统同时便于新系统接入为目的。企

21、业集成总线(Utility Integration Bus，UIB)16主要是实现基于CIM模型17-19的信息数据交换，解决各种采用不同语言和软件技术实现的系统间的信息交换。UIB使得 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 3 一个系统(如设备管理系统)与另一个系统(如SCADA系统)在统一的信息模型表达方式(CIM)下通过标准的数据交换平台进行信息交换成为可能。UIB 遵循IEC61970标准，为电力企业提供先进的基于总线结构的数据集成架构，使不同平台的、异构应用系统信息能够集成和共享，有效地解决了“信息孤岛”问题。企业集成总线分为UIB Application Server 和

22、UIBWrapper两个部分。UIB 应用服务器是一个统一的信息交互提供者和管理者，负责对连接到总线上的所有子系统进行消息数据转换，权限管理等。子系统所要做的是提供自己的特征描述(包括数据模式描述和消息接口描述)，即可快速接入总线。UIB 封装器(UIB Wrapper)是提供各子系统同UIB 应用服务器通讯的方式以及和原有应用系统的连接方。由于采用标准化的“封装器”技术和基于CIM的数据转换，UIB支持电力企业已经存在的应用系统的集成，保护了用户的投资，是电力企业信息化建设向国际标准平稳过渡的基础。数据模型上，采用 IEC 61070 所定义的 CIM 模型来传输。各个系统的数据交换采用服务

23、机制体现，即各系统通过访问服务来对其它系统的数据进行使用，实现了各个子系统的松散耦合。子系统和集成总线之间遵循标准接口 CIS20，从而使子系统和网络集成总线都具有较好的独立性和可扩展性。各个应用系统提供的数据调用方法都被封装成服务注册在 UIB 总线上，并且这些服务是根据电力企业信息集成的需要按照调用的权限进行管理和分配。因此，它可以屏蔽具体的网络细节，使得服务的提供者在提供服务时不需要知道谁是服务的使用者。同样，服务的使用者也不需要知道服务提供者的位置信息和运行信息。这种位置透明特性是电力企业集成总线 UIB 部署灵活的技术基础。具体情况如图 1-1 所示。CIM/UIB电力负荷数据管理系

24、统UIB Wrapper杠变负荷自动采集系统SCADA系统UIB WrapperUIB WrapperUIB WrapperUIB WrapperUIB Wrapper负荷控制系统应用分析系统用电营销系统 图 1-1 基于 CIM/UIB 的集成示意图 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 4 UIB 负责服务注册、对象定位、权限分配等，各个应用系统之间是松散的耦合关系，便于应用系统的动态增减，可扩展于不同的异构环境。当增加新的应用系统时，在做好该应用系统接入 UIB 总线的封装器后，只需向 UIB 中注册，即可完成新老应用系统之间以服务调用进行的信息交换。如图 1-2 所示.Net

25、 WindowsJ2EEunixUIB应用系统1应用系统2注册注册 图 1-2 应用系统接入的可扩展性 遵循 IEC61970 标准采用 UIB 技术的集成方案满足了电力企业保护客户已有的、正在运行的应用系统上的投资；减少在新的集成环境中增加新的应用所需的时间和成本；使得各个应用系统在一个集成环境下运行，实现应用系统之间的互操作等需求，解决了目前电力行业许多问题，比如信息孤岛；单个系统某个功能无法被其它系统使用；数据格式不一致等。这种集成方案受到了越来越多的关注，在国内如上海、绍兴等信息化建设较早、较先进的电力企业，这种集成方案已经得到了初步的应用并取得了显著的成效。1.3 本文研究内容与章节

26、安排本文研究内容与章节安排 信息集成平台是电力企业信息化的关键所在，通过信息集成平台，信息化建设进入一个新时期，并且为开发电力高级应用系统奠定基础。信息集成平台是一个基于应用构件技术，在不同的应用系统之间实现信息共享与交换的技术，它提供了分布式计算环境下的多层客户/服务器模型跨平台、跨网络的透明通信框架的特点，实现了企业应用系统以软构件的形式插入集成总线实现集成运行机制。信息集成平台目标能够实现企业级数据语义的统一管理，能够促进决策支持系统的形成。集成总线多基于中间件构建，中间件可以方便地为集成平台提供一个屏蔽异构环境的功能。本文在对比、分析几种主流中间件的基础上，选取了一个适合本系统需求的中

27、间件 Ice。分析了 Ice 对象定位功能的不足，结合电力系统特点引进 DHT 技术，在分析比较几种主流 DHT 技术和已有改进技术的基础上，给出了一种改进的 DHT 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 5 算法，并基于此算法给出了一个分布式对象定位模型，该模型继承了 DHT 本身强大的可扩展性及容错特性，它将分布对象定位信息完全散布在整个系统中，克服了 Ice的集中式对象定位机制中注册服务器节点瓶颈缺点，并且和其它 DHT 算法相比具有更好的查询性能。给出了分布式对象定位机制中对象定位信息的发布、查询以及维护算法，并对算法的合理性作出了分析；针对电力系统中受计算限制和受 I/O

28、限制的两类业务同时存在的特点，分析了 Ice 线程池管理策略的不足，并提出了一种旨在缓解网络 I/O 压力的多线程-多线程线程池管理策略，并对改进前后的性能做了对比测试。为了详细阐述本文的主要研究过程以及成果，现将本文安排为五个章节，各个章节的内容组织如下：第 1 章：绪论。分析了课题的背景、意义及研究现状。简要介绍了本文的主要工作和创新之处。第 2 章：关键技术研究与分析。分析并选择了构建集成总线所需的中间件 Ice。分析了 Ice 在特定应用环境中对象定位的不足，并介绍了对其进行改进所需的 DHT技术。分析了 Ice 线程池机制的不足，和改进目标。第 3 章：在吸取第 2 章所介绍 DHT

29、 算法优点的基础上，给出了一种改进的 DHT算法，并基于此算法给出了一种分布式对象定位机制，详细介绍了此机制的运行过程。给出了一种多线程-多线程的线程池改进策略。第 4 章：对改进的算法进行了仿真测试，分析改进后的效果。第 5 章：总结和展望。总结了论文的研究工作。并且展望了下一阶段的发展方向。华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 6 2 关键技术研究与分析 关键技术研究与分析 中间件是构建集成总线的基础，为此本章在分析对比几种主流中间件完成中间件选型后，在本文的特定应用环境中对所选中间件 Ice 的不足之处加以分析，并介绍了对这些不足改进所需的关键技术。2.1 集成总线与中间件集成

30、总线与中间件 集成总线也称“软总线”21，是计算机硬件总线技术和软件模块化技术相结合的产物，是解决异构系统交互的一种技术。它借鉴了硬件总线的概念，使不同语言编写的软件能够像硬件设备一样即插即用。“软总线”能够屏蔽操作系统和网络协议的差异，支持分布计算，为异构系统之间提供通讯服务，把分散的系统和技术组合在一起，实现应用软件系统的集成，并保证应用软件的相对稳定和功能扩展。电力企业信息集成中“软总线”的功能，通常是通过在中间件技术之上进行扩展来实现。2.1.1 集成总线简介 集成总线简介 图 2-1 是软总线技术的概念模型。可以看出，构件对象同它的适配器交互，从适配器向软总线发送构件对象；构件对象可

31、由软件开发人员进行适当的调整而改变服务构件的功能和结构，以适应新的需求，从而为软构件的集成和复用提供了现实基础。软总线适配器用户界面构件用户界面构件用户界面构件适配器适配器适配器适配器适配器功能服务构件控制服务构件功能服务构件 图 2-1 软总线概念模型 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 7 在软总线模型中，构件通过消息传送相互提供服务。系统通过适配器和软总线解决了互不相识的功能模块之间的互操作问题和数据交换问题。在软总线上传输的是数据构件对象，即数据和其结构被封装在一起，因而在得到此数据构件对象后，可动态分析其内容而决定对它进行的操作。基本的构件互操作是交互服务，每个服务是服务

32、元素的集合。基本服务可被单独唤醒，唤醒一个服务元素可看成一个服务元素请求。软构件通过软总线进行通信，可以解决任意构件之间的互操作问题。每一个构件通过适配器构件与软总线相连接，用户界面构件提供表示服务，服务构件提供功能和过程控制服务，它们在软总线上地位相等，均可看做客户或服务器。“软总线+软构件”22体系结构目前已广泛应用和体现在各种分布式计算平台中。总线作为连接线，负责连接和集成各构件，构件对应于各业务逻辑和子系统，为了延迟构件的创建和构件信息的管理，构件一般不直接连接在总线上，而是通过一个适配器连接于总线之上，该适配器具有构件的相关信息，并负责对构件进行管理和服务请求转发给构件，适配器由总线

33、进行统一管理，而对于用户是透明的。客户与构件协作及交互过程如图 2-2 所示：客户端总线适配器构件服务调用查询对应适配器服务调用判断构件有效性构件无效返回构件不存在创建服务调用结果返回无适配器返回 图 2-2 响应服务请求时序图 当客户直接通过总线提供的接口调用服务时，不用关心服务对象的位置和是否已创建。当构件未实现或被禁用后，总线会屏蔽掉对构件的服务请求，而一旦构件被 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 8 实现或被启用，则总线和适配器会对服务请求进行转发，由真正的服务对象对服务请求进行处理。采用“软总线+软构件”的集成方案具有以下优点：1.可扩展性 基于软总线思想的管理系统可扩

34、展性强。各个构件相互独立，软构件可根据需要自由增加或删减。各适配器在调试或优化的过程中可以不影响软总线和其它构件的正常运行。这种系统模型很好地实现了“即插即用”，使得系统在管理对象扩展到其它构件时也能很好地适应需求变化。2.系统的分布异构性 软总线思想的引入使得集成平台的位置对适配器而言是透明的；而适配器的位置、操作的实现对集成平台也无需了解。因此，系统的分布方式灵活，可以根据需要将软总线上的各种构件安装在同一台实体上，也可以分别安装在不同的被管实体上，这使得整个系统在分布异构的环境下具有良好的可重用性、可移植性和互操作性。2.1.2 中间件选型中间件选型 中间件23是位于计算机硬件和操作系统

35、之上，支持应用软件开发和运行的系统服务软件，其主要作用是屏蔽网络硬件平台的差异性、操作系统与网络协议的异构性和编程语言的不同。它使应用软件相对独立于计算机硬件和操作系统平台，并且能够比较平滑地运行于不同平台上，减小分布异构环境中各种复杂应用系统的开发和集成的难度。中间件产品为当今大型分布应用搭起了一个标准的平台。国际数据公司(Internet Data Corporation，IDC)对于中间件的表述是：中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信24。一般来讲，中间件具有以下特点：1.满

36、足大量应用的需要 用户通过调用中间件提供的大量 API，实现异构环境的通讯，从而屏蔽异构系统中复杂的操作系统和网络协议。2.平台无关性 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 9 中间件提供客户机与服务器之间的连接服务，它提供了一个公共的通信机制和数据接口，以屏蔽各类通信协议之间的差异。数据接口用来实现分布式环境中异构系统之间数据的共享，针对不同的操作系统和硬件平台，它们有符合接口和协议规范的多种实现。3.支持分布式计算 提供跨网络、硬件和操作系统平台的透明性应用或服务的交互功能。4.支持标准的协议和接口 由于标准接口对于可移植性和标准协议对于互操作性的重要性，中间件已成为许多标准化工

37、作的主要部分。对于应用软件开发，中间件远比操作系统和网络服务更为重要，中间件提供的程序接口定义了一个相对稳定的高层应用环境，不管底层的计算机硬件和系统软件怎样更新换代，只要将中间件升级更新，并保持中间件对外的接口定义不变，应用软件几乎不需任何修改，从而保护了企业在应用软件开发和维护中的重大投资。5.良好的可靠性 良好的可靠性是中间件技术开始以来追求的目标，随着技术标准的形成，中间件已经可以提供可靠的稳定性。6.较高的效率 中间件的工作机制为，当客户端的应用程序需要调用分布式环境下某个服务器的数据或服务时，中间件系统负责接收客户端的请求，查找数据源或服务，并建立相应服务或数据与相应服务器之间的对

38、应关系。因此中间件实现了客户和服务器的透明性，提供的对服务或数据的查询效率比较高。中间件的上述特点有助于减轻应用软件开发者的负担，使开发者只需专注于业务逻辑的实现，而不必关心系统底层的硬件、操作系统的异构和网络通信细节，可简化开发流程缩短开发周期。特别是在分布式应用环境中，利用中间件可以方便地构建一个集成平台，开发者只需在此平台上实现具体的业务即可，无需从零开始。当前电力分布式系统软件开发模式具有昂贵、耗时等缺陷，而且对软件开发的效率和质量要求越来越高，因此，能减少开发高质量系统的周期和工作的中间件成为最可能的解决方案。采用中间件技术可以屏蔽特定网络接口的底层细节，使程序开发者集中精力去解决应

39、用的特定问题而不用从头开始建立自己的分布式框架。华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 10 目前，分布式环境中所使用的中间件技术主要有对象管理组 OMG(Object Manage Group)25的 公 共 对 象 请 求 代 理 结 构 CORBA(Common Object Request Broker Architecture)26，Sun 公司的企业级 Java Bean EJB(Enterprise Java Bean)27和 Microsoft的分布构件对象模型 DCOM(Distributed Component Object Model)28等。三种技术的核心思想有

40、一定的共同之处，彼此具有相当的兼容性。其中 CORBA 技术具有语言无关和平台无关的优点，而且功能完整，发展比较成熟。而 EJB 和 DCOM 由于语言和平台限制，只能用于特定平台或小规模的系统集成。采用 CORBA 技术，将获得最大的开放性、可移植性。但是，由于 CORBA 技术发展时间过于长久，历史包袱相对比较沉重。一方面导致 CORBA 变得很复杂，很多场合使用困难。另一方面也导致很难加入一些新的、有用的特性。从而渐渐开始难以满足应用的广泛需求。诞生于 2002 年的因特网通信引擎 Ice(Internet communication engine)29，其作者是长期从事 CORBA 规

41、范制定或领导 CORBA 产品研发的专家。Ice 在吸取继承CORBA优点的基础上，去除了CORBA很多不实用的标准。正如Ice的设计目标：“构建和 CORBA 一样强大的中间件平台，而不去犯 CORBA 所犯下的任何错误”30。表 2-1 从多个方面对两者做了比较和分析 表 2-1 CORBA 和 Ice 比较 比 较项目 CORBA Ice 平 台支持 支持 Windows 和 Unix/Linux 支持 Windows 和 Unix/Linux 完 备性 CORBA 制定了很完备的标准，但很少有产品实现了所以的标准。Ice 有更好的完备性 标 准设计 CORBA 由委员会设计，为兼顾各方

42、，只是将之前大量已实现的特性生硬地塞在标准里面，导致了标准越来越复杂、庞大，超出了实际需要。简化了 CORBA 标准，去除了很多不实用的标准。规 范定 义IDL 具有很多不需要的复杂性如：属性、inout 参数、上下文和传值对象。Slice 比 IDL 更小、更简洁、更强大、更灵活。如：内建的字典类 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 11 语言 上下文和传值对象。型提供直接快速访问数据结构；异常的继承允许更清晰地映射到支持异常处理的语言。语 言映射 大多数产品仅支持到 C+，Java 的映射 支持到 C+，Java，C#、PHP 等的映射 持 久性 支持 IDL 仅仅是定义语言

43、Slice 可以描述 ice 对象进行持久的属性 核心 ORB 过于复杂 Ice Core 更灵巧、实用 协议 IIOP 协议是具有太多的设计缺陷。如：缺少请求封装使得消息分发困难；低效的对齐规则导致了多余的数据拷贝；数据编码规则负责却没有带来相应的性能提高；对象引用编码复杂，妨碍了有效的编码和在共享内存的执行；代码集的协商是在标准下达成会遭遇很多冲突，导致 IIOP 很难完全实现。Ice 协议更简单有效，提供了 IIOP没有的实用特性。如：数据压缩和批请求处理。安 全性 OMG 通过了多个安全标准，但很多没被广泛实现，CORBA 的客户依然没有一个可安全工作的 ORB。Ice 提供一个真正能

44、运行的基于SSL 实现的防火墙 C+映射 CORBA 的 C+映射在内存管理和异常安全方面有很多缺陷。Ice的映射规则比CORBA的映射规则少，且基于工业标准 STL，更简单、直观。可 伸缩性 具有良好的伸缩性，但需要设计人员非常熟悉CORBA 的特性。可以方便的实现高可伸缩性的应用。如：设计一个持久化的逐出器，只需在 Slice 中指定对象的数据即可，Ice 运行库使用高速的数据库来自动加载和保存对象。华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 12 版 本化 CORBA 没有任何机制来支持对象状态的版本化。Freeze 是 Ice 的持久服务，它允许持久数据在 Slice 的定义中改变

45、时，进行数据库的移植 软 件更新 CORBA 没有提供在分布式环境中进行软件更新的机制 IcePath 允许进行客户端软件更新，它使用压缩来提高数据的传输，并使用校验值来保证一致性类 型化 的事 件服务 CORBA 有一个标准来提供类型化的事件服务，但很少甚至没有被实现。IceStorm 是一个高效、类型化事件服务的实现，它支持事件联盟。异 步消息 CORBA 支持异步消息调用(AMI)，但很少 CORBA产品实现了 AMI，不支持异步消息分发(AMD)。Ice 以简单有效的方式支持 AMI，和 AMD，这样消耗很少的资源就能构建高效的路由程序。从表 2-1 可以看出，Ice 实现了自己的设计

46、目标，提供了和 CORBA 一样强大的中间件平台，同时摒弃了 CORBA 的诸多缺点，使得 Ice 具有更好的性能，文献31给出了两者具体的性能测试比较，从对比结果可知，在同等条件下 Ice 的性能优于CORBA。基于以上考虑本文采用 Ice 中间件，以此构建集成总线。2.2 Ice 对象定位研究分析对象定位研究分析 分布式应用环境32中一个最基本问题是客户如何找到所需的服务对象，即：对象定位问题。每个请求过程都需要对象定位服务的参与，否则，发起请求的用户无法定位到所需的服务对象，也就不能使用所需对象提供的服务。为此，对象定位在整个系统中占有至关重要的作用，对象定位的可靠性对整个集成平台影响甚

47、大。本节简要介绍了 Ice 对象定位模型，并分析了其不足之处。2.2.1 Ice 对象定位模型 Ice 对象定位模型 分布式计算环境中，对象通过对象引用(object reference)来标识。对象引用主要 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 13 包括对象所在的主机名、端口号以及对象标识(object ID)等信息。在分布式系统中，客户端必须获取服务器端具体对象的对象引用，明确对象在网络中的具体物理地址信息之后，才能访问该对象。由于对象引用由服务器端自动产生，不便于理解和使用，在分布式系统中提供了多种对象定位机制，使得用户可以通过这些机制来实现对对象的透明访问。分布对象定位机制

48、是研究如何在分布式计算环境中有效地发布、定位对象的方法。1.Ice 对象定位模型 在令对象对客户机可用的过程中包括三个步骤，Ice 对象定位模型33如图 2-3 所示，这个模型由三个部分组成。服务器和客户机是应用程序组件，它们分别实现和使用业务对象。第三个组件是注册服务器，负责存储对象定位信息(object location message，OLM)，包括对象名、对象引用和一些与引用相关联的可选择性描述数据如：服务对象名字和标志的关联；对象 ID 和所在位置的关联等；使用的通信协议等。标识端点Object IDTcp-h-p端点对象表客户服务器123RegistryObject IDTcp-h

49、-p对象表标识对象注册对象调用对象查找 图 2-3 Ice 对象定位模型 为了定位对象，系统执行下列步骤：首先，服务器把服务对象注册到注册服务器中，提供一些能够以有意义的方式来识别对象的属性。接着，客户机在注册服务器中查找对象。客户机向注册服务器提供一系列所需属性，这样注册服务器就可返回一系列匹配的对象。当客户机从注册服务器得到一个或多个对象后，它就可以使用这些对象。服务器如何公布对象以及客户机如何查找对象的细节和注册服务器的构 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 14 造有关。2.Ice 对象定位机制研究 Ice 使用一个专门的服务 IceGrid 提供对象定位服务，对象定位过程

50、中主要涉及到：命名空间，服务注册，对象查找，服务注销。为此下文从这四个方面分析 Ice 对象定位机制的实现，并分析这些实现在本系统中的不足。(1)命名空间 为了保证命名的唯一性，一个系统中只能有一个唯一的命名空间。Ice 的命名空间本质上是一个数据库，其中含有两个查找表：一个把端点和对象标识关联在一起，另一个把端点和对象适配器标识符关联在一起。IceGrid 注册表是一个集中式信息仓库，其中含有：IceGrid 节点；已部署的服务器和对象适配器；对象注册信息。(2)对象注册 服务器描述符由单个 server 元素组成。该元素可以含有以下元素：a.adapters 元素，定义要在 IceGrid