集成体系结构及类型

LOGO第2章 集成体系结构及类型 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 主要内容：v2.1 概述 v2.2 网络系统集成体系结构v2.3 数据集成体系结构v2.4 应用集成的主流技术v2.5 集成的类型 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.1 概述 v所谓体系结构（architecture）是指某一事物的组成部件及部件之间的逻辑关系的一种描述方法。 v集成体系结构v系统集成体系结构 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 集成体系结构 v概念 集成的体系结构是指能够描述集成所涉及的所有问题，问题中涉及的所有要素，各要素之间的相互关系等集成相关事项的有效方法和有效模型的总称。 v发展概况 集成体系结构方面的研究从20世纪80年代开始较为活跃。目前，具有广泛影响力的集成体系结构主要是EAI体系结构和CIMS领域的CIM集成体系结构。 CIM开放系统体系结构 EAL企业应用集成体系 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name CIM开放系统体系结构 v能够详细刻画CIMS建设活动中各个层面问题的有效模型的集合。 v目前，具有影响力的集成体系结构有PERA(Purdue Enterprise Reference Architecture，普渡企业参考体系结构)、CIMOSA(Open System Architecture for CIM，CIM开放系统体系结构)、GERAM(Generalized Enterprise Reference Architecture and Methodology，通用企业参考体系结构和方法论)以及陈禹六教授提出的SLA(Stair-like CIM System Architecture，阶梯型体系结构)等。 CIMOSA是ESPRDIT(European Strategic Program for Research and Development in Information Technology，欧洲信息技术研究开发方法组)自1985年开始研制的CIM体系结构，于1996年完成。是面向CIMS建设过程的一种参考体系，提供了基于系统生命周期的框架结构，是一种预定义模型解决方案。该方案从不同角度讨论了企业CIM系统建设中的建模、设计、实施、运行和维护等过程。主要由企业模型框架参考体系（Enterprise Modeling Framework Reference Architecture）、企业建模语言（Enterprise Modeling Language）、集成的基础结构（Integrating Infrastructure）三个部分构成。 在企业模型框架参考体系结构中，将企业CIM建设内容划分为四个视图，分别为组织视图（Organisation View）、资源视图（Resource View）、信息视图（Information View）、功能视图（Function View） 。 一般对四个视图从两个角度观察建设过程：一是从实现过程看，即从适合大多数企业情况的一般问题到部分相同的领域问题再到具体问题的实施细节，这个过程被形象地称为搭积木过程；二是分析建模过程，从系统的需求分析开始到系统的详细设计最后到实施描述，该过程体现了模型的继承性。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name EAI企业应用集成体系 v发展 在IT商业领域，为解决企业集成需要也涌现了很多基于特定IT产品的集成方案，如数据产品系列的Sybase 、OracleC 以及分布式应用技术规范，如微软.NET、Sun的J2EE等。这些产品绝大多数采用的集成体系是遵照EAI体系结构的。因此EAI已成目前引人注目的集成体系结构，并处于不断发展的过程中。 v技术概况 EAI试图将业务流程、应用软件、硬件和各种标准联合起来，在两个或更多的企业应用系统之间实现无缝集成，使它们像一个整体一样进行业务处理和信息共享。 v任务 EAI中基础性的任务是实现数据集成，其目的是实现不同的应用程序能够对数据跨平台、跨系统的访问，实现企业各子系统数据的共享。同时可实现数据在不同系统的数据库或文件系统之间的移动、复制、映射等操作。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name EAI企业应用集成体系 v定义 对于EAI的定义尚无公认的描述。在“W”(TechTarger公司信息技术术语定义/知识库)的定义中，对EAI做如了下描述：EAI是将不同的应用程序和数据集成到一起，从而在不对已经有的应用程序做出修改或修改较少的情况下，实现数据共享和业务流程的集成。 过程划分 按自底向上的分析思路，可将EAI过程分成五个层面，即平台集成、数据集成、应用接口集成、业务过程集成及业务表达集成等。 平台集成-平台包括网络环境和信息交互的标准，是实现集成的前提。要实现系统集成，底层的结构、软件、硬件以及异构网络的特殊需求都必须得到集成，以保证这些系统进行快速安全的通信。目前绝大多数硬件商和系统软件商都采用开放标准，所以硬件设备及操作系统等底层交互和衔接已经不是主要问题。数据集成-为了不同的应用程序能够对数据跨平台、跨系统访问，实现企业各子系统数据的共享。同时可实现数据在不同系统的数据库或文件系统之间移动、复制、映射等操作。实现数据集成首先需要对数据进行标识并编成目录，确定企业级的统一数据模型。只有建立了统一的模型后，数据才能分布和共享。数据集成所采用的主要数据处理技术有数据复制、数据聚合等。业务过程集成-包括业务管理、进程模拟以及综合任务、流程、组织和进出信息的工作流。主要利用底层的应用接口集成，提供高级的引用方法，可理解为较高级的构件。根据业务流程重新分配系统功能结构，在体系结构上应具有较高的可扩展性。功能的重组是从高层进行封装，不影响原有应用软件。应用接口集成-实现两个或多个应用软件互相引用对方的某些功能，应用接口集成并没有实现业务过程的协同，只是解决了不同应用程序之间功能的重用。是低级的接口调用，目前集成方案中往往采用中间件产品来完成，包括面向消息的消息队列中间件、远程过程调用、对象请求代理等。业务表达集成-应用集成在最终的表现上是为企业用户提供统一的表示或入口，通过开发统一的表达层，可以把正在执行的不同应用系统在后台隐藏，这种表达是根据业务过程而来，在用户看来与原来的应用系统没有多少关系。目前，像IBM、BEA、Sybase等大的集团公司推出的门户软件都实现了业务表达集成功能。当然这些门户软件功能远不止在表达的集成上，也涵盖了部分EAI功能。安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 系统集成体系结构 v信息系统集成是一门综合学科。除了技术因素外还有很多管理因素。要想真正实现信息化，必须深入了解和切入用户业务和管理，建立信息系统模型，根据信息系统模型设计切实可行的系统方案并实施。在这个过程中，需要方方面面的人才，比如公关人员、项目管理人员、系统分析员、网络工程师、施工人员和应用工程师等 v从系统工程的角度提出系统集成的初步体系框架，如图： 用户界面综合应用系统数据与应用基础平台系统软件（OS、DB、Catalog）平台计算机网络及硬件平台 环境支持平台安全平台安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.2 网络系统集成体系结构v随着经济全球化和社会信息化的发展，企业对信息的需求正在与日俱增，渴望将企业内部的孤岛集成起来并与外部联网，形成能真正实现信息高度共享，通信联络通畅，彼此有机协调的网络系统。v 问题：计算机网络系统集成不仅涉及到技术问题，而且涉及到企事业单位的管理问题，因而比较复杂，特别是大型网络系统。从技术角度讲，不仅涉及到不同厂家的网络设备和管理软件，也会涉及到异构和异质网络系统的互连问题。v计算机网络集成的一般体系框架。 网络系统传输子系统交换子系统接入子系统布线子系统测试子系统安全子系统网管子系统服务器子系统网络操作系统服务子系统 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 传输子系统 v传输是网络的核心，是网络信息的“公路”和“血管”。传输线路带宽的高低不仅体现了网络的通信能力，也体现了网络的现代化水平。并且，传输介质在很大程度上也决定了通信的质量，从而直接影响到网络协议。目前主要的传输介质分为两大类：无线介质和有线介质。常用的无线传输介质主要包括无线电波、微波、红外线等，常用的有线传输介质主要包括双绞线、同轴电缆、光纤等。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 交换子系统 v网络按所覆盖的区域分为局域网、城域网和广域网，由此网络交换也可以分为局域网交换技术、城域网交换技术和广域网交换技术。局域网交换技术 局域网可分为共享式局域网和交换式局域网。共享式局域网通常是共享高速传输介质，例如以太网（包括快速以太网和千兆以太网等）、令牌环（Token Ring）、FDDI等。交换式局域网是指以数据链路层的帧或更小的数据单元（称为信元）为交换单位，以硬件交换电路构成的交换设备。交换式网络具有良好的扩展性和很高的信息转发速度，能适应不断增长的网络应用的需要。典型的交换式局域网设备包括以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机等。 城域网交换技术 目前比较有名的城域网交换技术是光纤分布式数据接口（FDDI）、分布式队列双 总线（DQDB）和贝尔实验室开发的多兆位数据交换服务（SMDS）。广域网交换技术 计算机广域网主要使用4数据交换技术：电路交换、报文交换、分组交换和混合交换 电路交换：电路交换是指通过由中间节点建立的一条专用通信线路来实现两台设备的数据交换。例如：电话网就是采用电路交换。电路交换的优点是，一旦建立起通信线路，则通信双方能以恒定的传输速率传输数据，时延小。其缺点是通信线路的利用率较低。 报文交换：报文交换是指通用双方以报文为单位交换数据，无专用线路，而是通过节点的多次“存储转发”将发方报文传送到目的地。报文交换的优点是通信线路的利用率较高，缺点是报文传输时延较大。 分组交换：分组交换是指将数据划分成固定长度的分组（长度远小于报文），然后进行“存储转发”，从而实现更高的通信线路利用率、更短的传输时延和更低的通信费用。 混合交换：混合交换主要是指同时使用电路交换和分组交换。，典型的应用是ATM交换技术。此外，还有上述两种分组交换技术的改进技术。 帧中继 帧中继是分组交换的同时时，其目的是提高分组交换的速度。帧中继的原理很简单，由于使用光纤传输技术，通信线路的误码率非常低，因此，帧中继不进行差错检测和纠正下，只进行分组转发。信元交换 信元是具有53字节的定长数据单元，信元交换是指以信元为单位而实现的交换。信元交换与帧中继的主要区别在于帧中继的帧长度可变，而信元交换的信元长度不变。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 接入子系统 v按其功能划分，通信网也可分为长途网、中继网和接入网，通常将中继网和长途网统称为主干网。目前常用的接入技术主要有电话线调制解调器（MODEM）、电缆调制解调器（Cable MODEM）、高速数字用户环路（HDSL）、非对称数字用户环路（ADSL）、超高速数字用户环路（VDSL）和无线接入等。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 布线子系统 v布线系统是网络的中枢神经，是网络信息传输的载体。这里所讲的布线系统主要指建筑物的综合布线系统，主要包括传输介质和综合布线设备。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 测试子系统 v电缆测试 电缆是网络的基础。据统计，大约50%的网络故障与电缆有关。电缆测试主要包括电缆的验证测试和认证测试。验证测试是测试电缆的基本安装情况，例如电缆有无开路或短路，连接是否正确，接地是否良好，电缆直向如何等。认证测试指测试已安装完毕的电缆的电气参数（如衰减等）是否满足有关的标准。电缆测试仪品种很多，例如Fluke 620/DSP100就是一种专门的电缆测试仪器。对于光纤，要使用光域反射仪等专用测试设备。v传输信道测试 该测试主要指测试传输信息的频谱带宽、传输速率、误码率等参数， 测试仪包括频谱分析仪、误码测试仪等。 v网络测试 该测试主要指网络的规程、性能监测、安装调试、维护、故障诊断等。例如，规程试仪、局域网测试仪Fluke67X。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 安全子系统 v主要包括以下三方面的内容：使用防火墙技术，防止外部的侵犯。主要有分组过滤技术、代理服务器和应用网关。 使用数据加密技术，防止从通信信道窃取信息。目前主要的加密技术包括对称加密算法（如DES）和非对称加密算法（如RSA）。 访问控制，主要是通过设置用户口令、密码和访问权限保护网络资源。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 网管子系统 v网络是一种动态结构。随着组织规模的扩大和改变，网络也会跟着扩大和改变。配置好网络之后，必须对其进行有效的管理，确保网络能连续不断地满足组织的需要。对于任何网管子系统来说，关键的任务是保证网络良好地运行。由于网络规模的扩大，通常会带来“瓶颈”，使系统的速度放慢。网关的职责便是找出瓶颈并解决它。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 服务器子系统 v服务器是网络中关键的设备。服务器向工作站提供处理器内存、磁盘、打印机、软件数据等资源和服务，并负责协调管理这些资源。由于网络服务器要同时为网络上所有的用户服务，因此要求网络服务器具有较高的性能，包括较快的处理速度、较多的内存、较大的磁盘容量和高可靠性。根据网络的应用和规模，网络服务器可选用高档微机、工作站、小型机、超级小型机和大型机等。选择网络服务器时要考虑的因素包括CPU的速度和数量、内存容量和性能、总线结构和类型、磁盘容量和性能、容错性能、网络接口性能和服务器软件等。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 网络操作系统 v网络操作系统的主要任务是调度和管理网络资源，并为网络用户提供统一、透明使用网络资源的手段。网络资源主要包括网络服务器、工作站、打印机、网桥、路由器、交换机、网关、共享软件和应用软件等。网络操作系统的基本功能包括数据共享、设备共享、文件管理、名字服务、网络安全、网络管理、系统容错、网络互连和应用软件等。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 服务子系统 v网络服务是网络应用最核心的问题。带宽再高的网络，如果没有好的网络服务，就不能发挥网络的效益。网络服务主要包括Internet服务、多媒体信息检索、信息点播、信息广播、远程计算和事务处理、其它信息服务等，如图： 网络服务Internet服务多媒体信息检索信息点播信息广播远程计算和事务处理其它信息服务 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.3 数据集成体系结构 要把从异构数据源中得到的业务数据结合在一起，真正的困难在于将它们集成为一个紧密结合的数据模型。这是因为这些原始数据往往遵守的不是同一套业务规则，因此在集成异构数据时，必须分析这一差异，研究一套完整的数据转换方法，设计全面的、一致的数据视图，构建集数据源监视、数据提取与转换、集成与综合为一体的异构数据集成系统。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 异构数据集成原型系统 集成层是系统的核心，主要功能有异构数据源集成、模式集成、元数据集成、面向主题的数据组织和面向分析的多维模型整合等。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 异构数据源集成 v利用面向对象的思想设计一种针对异构数据源的通用数据模型-半结构化数据自描述的数据模型，表示所有异构数据源的数据，通过在数据源上运行捆绑式抽取器抽取出格式统一的多源数据，放入数据集成缓冲区，经集成器实现多源异构数据的集成。监视器定时检测数据源上的数据变化，并向集成器报告；抽取器执行集成器的抽取命令，完成实体化视图的初始化和增量式维护。v集成器是数据仓库中的一个管理模块，本质上是一个扩充的ETL工具，它根据元数据获取数据仓库中实体化视图的定义和结构，并对所有集成缓冲区传来的数据进行过滤和筛选，抽取出与数据仓库相关的数据向上传送给数据仓库。当数据源是异质结构时，集成器的实现是一个相当复杂和困难的过程。它不仅要依照数据仓库中的数据模式对数据 源传来的各种数据进行模式或格式转换，还要消除这些数据之间存在的各种不一致性。这些数据的进入，将引起数据仓库中实体化视图的重新计算。在这个过程中，数据仓库可能需要发送维护查询请求到集成缓冲区，由集成缓冲区经过计算后再将结果返回给数据仓库，从而完成实体化视图的联机维护。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 模式提取与集成 v采用逆向工程从结构化的业务数据库中提取模式、文档等半结构化数据，虽然没有事先固定的数据模式，但可以从数据中归纳出反映当前状态的结构模式，引导对半结构化数据的查询表达、查询计算和优化。基于公共对象模型，从定义对象属性的等价着手，研究不同数据源成员对象虚模式特性间的相互关系，并提出相应的集成方式，将从各异构数据源获取的模式信息进行集成，屏蔽模式之间的差异。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 元数据知识库 v根据元数据的全局方案和概念视图，构建元数据知识库系统，对各种元数据及其关系进行统一、有效的管理，确保元数据具有一致性和协同工作的能力。抽取、收集的元数据存储在知识库中，这是一个结构化的存储和检索系统，通常在数据库系统的基础上实现。元数据知识库应该支持的特定功能有提供信息、元模型 、存取知识库 、版本和配置管理 、影响分析 、通知 。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 元数据的交换与集成 v动态交换与集成 为应用提供全面的基于组件的接口，作为数据集成系统的一个组件，便于将元数据无缝地嵌入到各种数据管理进程中去，部分实现数据管理的自动化。v静态交换与集成 元数据在局部工具和知识库之间以XML格式进行传输。XML是一套定义语义标记的规则，允许用户创建描述数据的标记和文档类型定义的规则集。XML使用非专有的格式，不受版权、专利或其它种类的知识产权的限制，任何标准的XML语法分析器都可以读取、解码和检验这种基于文本的自描述数据文档，并以独立于平台的方式提取数据元素，从而使得应用程序可以通过文档对象模型（Document Object Model,DOM）标准访问数据对象，因而XML成为元数据交换语言的首选。交换的数据源和目的地以及传输格式都使用相同的元数据元素描述，不同的元数据模型之间不需要进行语义转换。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 面向主题的数据组织 v与传统数据库面向应用进行数据组织的特点相对应，数据仓库中的数据是面向主题进行组织的。主题是一个抽象的概念，是较高层次上将业务信息系统中的数据综合、归类并进行分析利用的抽象。在逻辑意义上，它是对应业务中某一宏观分析领域所涉及的分析对象。面向主题的数据组织方式，就是在较高层次上对分析对象的数据的一个完整、一致的描述，能完整、统一地刻画各个分析对象所涉及的各项数据，以及数据之间的联系。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 面向分析的多维数据模型整合 v多维数据模型整合采用软件复用的思想，运用逆向工程的方法，从已经在运行的局部数据集中抽取出局部多维数据模型，再使用多维数据模型整合工具对这些局部多维数据模型进行整合，充分发挥局部数据模型的优点，抑制其短处，得出准确高效的全局多维数据模型。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 数据集成系统的层次结构 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 数据集成系统的层次结构 v数据集成系统可分为四个层次：概念层、逻辑层、物理层和元级层。 概念层逻辑层 物理层元级层 层次间映射 包含了集成系统所关注的概念、概念间关系和其它信息需求的形式化描述。这个层次信息的主要特征就在于它一般不是针对某个特定应用的，它主要关注的是应用中信息语义关系的一种描述。概念层主要包括领域模型和查询模型。而领域模型中包括全局模型、源模型和模型间关系描述。全局模型包括应用系统感兴趣的所有全局概念和关系的概念级表示，它一般与传统方法中集成的全局模式紧密相关；源模型则提供了对源数据的概念级表示；模型间关系则主要描述不同源模型之间以及源模型与全局模型中元素间的依赖关系。查询模型则提供了各类信息需求的概念表示 逻辑层主要包括系统数据模式和查询模式的描述，描述方式主要采用各类DBMS提供的逻辑结构。源模式主要描述了数据源的逻辑内容，全局视图模式描述了系统维护的物化视图的逻辑内容。显然物化视图只有在物化集成数据时才有效，在虚拟存储方式时没有任何意义。查询模式主要描述了逻辑层的数据需求，如SQL形式等。 物理层主要涉及的是系统实际数据的管理。其中不但包括数据源以及物化视图的实际数据的存储，还包括两个关键的部件，分别是wrapper和mediator。Wrapper和mediator都是软件模块，前者用来存取数据源的实际数据，对数据源进行封装，并以逻辑层的表示形式来提供数据；后者用来对多个wrapper或其它mediator提供的数据集进行处理，解决数据间结构、语义等方面的不一致性，并以数据集的形式输出结果。Mediator通常联系着逻辑层的查询，而且其结果可以物化存储，也可以传送给界面输出或其它mediator。 元级层主要包括元模型，它提供了系统不同组件的所有元信息，供用户或设计者使用。 概念层、逻辑层和物理层之间必须提供一套映射机制，才能使系统有机地运转起来。概念层和逻辑层间的映射主要是指逻辑层数据的逻辑表示与概念层概念之间的映射关系。逻辑层与物理层间的映射主要通过mediator和wrapper来完成。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.4 应用集成的主流技术 凡是支持系统互操作性的技术，都可以被看成是应用集成技术，如DEC、DCOM、RMI、CORBA等。 2.4.1 应用集成技术与分布计算技术 1共同的基础-网络通信 计算机之间进行通信的硬件、系统级软件常称为传输层；多个计算机使用共同的传输层相连时，即可称为计算机网络。所有分布式计算环境的基础都是计算机之间的通信。这是最基本的也是必须的过程，并且从概念上反映了分布式环境和底层通信模块的接近程度。 网络信息传递过程与实际的邮政信件传送相似，即网络信息在传送时也要被打包，包中包含收信者、发信者的地址以及需要传送的信息，如一条短消息等，这些信息通过一些具有邮发功能的机器进行传递。不过，当超过一定的大小，就可能被分割成多个小部分，到达 目的之后再组合起来，这些从物理上分割的信息包也可被看成是具有独立逻辑的信息包。一般情况下，只要传输层中具有一定的语义、分组顺序、数据格式化和一系列其它预定义的组件，就可以组成某种通信协议。只要遵循这些协议，某计算机即可正确解释来自其它计算机系统的信息。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2同步和异步传输 v通信过程中，信息发送者关注信息接收者接收信息的情况，但是关注的侧重点各不相同。有时发送者根本不需要关心信息是否到达接收者一方；而有时候发送者需要确认信息已经到达接收者处，但是不需要等到接收者确认即可继续后面的工作；还有时发送者必须等到接收者确认收到信息之后才能继续工作。v同步模式操作就是发送者必须接收到接受者的反馈后才能继续往下工作；而异步模式则不需要接收者反馈信息或者至少不需要接收者立即反馈信息。这 两种模式的区别决定了某种协议是不是适合某一特定任务。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 3客户端、服务端和对等端 v客户端、服务端和对等端都只是在通信中扮演了一个参与者的角色。在每次通信过程中，这些角色都在不断变化，这次是客户端角色，下一次可能是服务端或对等端。需要注意的是，“端”实际上是指正在运行着的线程，而不是狭义地指某种计算机硬件，这些线程可能存在于同一系统中，甚至在同一进程中。v对于可称为服务端的线程，通常的任务是打开通信信道，并等待其它线程来 与其联系；而主动去联系服务端线程来开始进行通信的线程通常称为客户端；对等端既可以充当客户程序，也可充当服务程序。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 4应用编程接口API v通信功能的核心部分由操作系统和网络相关的API提供。这两种程序调用大量通信函数来完成实际系统间数据的传输及接收。总的来说，这些低层组件为底层通信模块提供了一定层次的抽象，同时也将更高层次的地址标识和数据转换等功能留给高一层的服务模块。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 5终端接口 v通信过程中存在一系列协议，包括Telnet、rsh以及rexec等。这些协议的原理和执行过程比较简单，远程客户端就像直接和主机相连的终端一样，只不过包含了一些附加的组件，这些组件允许各个终端通过远程连接的方式和主机进行通信。当按下一个键时，客户端就向服务端发送一个标识此键的数据包。而服务端则按顺序将需要显示的数据回馈给客户端。通常客户端都是文本界面的，所以有些服务端应用也使用一些颜色和扩展字符来增强客户界面。v优点在于它并不需要应用程序调用API函数，并且能让程序分布在各处执行而不需要做任何修改。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 6消息 v消息机制要求服务器上必须有一个中间处理层确定消息的路由，以便消息可以到达正确的接收处，因为在消息包中包含消息包的属性标志和具体信息。v消息机制是一种异步机制，各个消息存放在服务器或路由器上的消息队列中，等待处理程序对其进行下一步处理。v基于消息的结构也可以采用同步模式，这样，服务器/路由器将消息直接传递给处理程序，然后由处理程序回传处理结果给服务器，再传给客户端。 v还可以采用混合模式，即服务器按照异步模式操作，客户端采用同步模式。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 7远程过程调用RPC v将函数调用产生的数据串行化到一个顺序流中，然后在连接接收端对它进行重组 。v具体过程-RPC客户端进程发出函数调用，但此调用不会在本地执行，调用参数被打包并传递到一个远程执行环境，传入执行函数，执行完毕，结果被串行化传回客户端，由客户端传给调用者。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 8客户/服务 v客户/服务代表一种处理逻辑结构，在这种结构中，一些较为关键的处理过程在客户端进行，客户端也会提交部分操作到服务端。客户/服务方式通常是一种同步模式，因为客户端通常都需要确认提交的操作被服务端执行后，才继续运行。 9数据库协议v X/Open调用级接口标准使用结构化查询语言为RDBMS提供标准接口，如微软的ODBC和Sun的JDBC都是CLI（Call Level Interface） 标准在实际应用中的表现。依据CLI开发的API表现形式是多样化的，既有封闭性不高的消息接口，也有RPC远程过程调用接口。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 10中间件 v在中间件结构中，客户端和服务端之间多了具有特别功能的中间件。中间件为通信双方提供地址和名字解析、认证和语义转换等功能，也可以为其它和中间件相关的功能提供处理逻辑，如时间同步、数据格式转化等。对执行细节封装是其强大功能之一，但是封装后客户端无法了解服务端会执行怎样的逻辑操作。11分布式计算环境DCE v开放软件基金会（Open Software Foundation,OSF）为DCE正式制定了一组相关标准，其中DCE RPC标准应用最为广泛，是异质执行环境中程序行为一致性标准。DCE架构定义了线程、时间、认证、 安全、目录服务和命名服务的标准。其核心功能已被几乎所有的UNIX及其变种支持，其服务在PC上也越来越普遍。不过，DCE的这些标准都是以C语言中的过程化编程方法为基础制定的，这限制了它们对多语言和面向对象的支持。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 12可靠消息机制 v是一种消息传递机制，如IBM的MQSeries和微软的MSMQ等。在此模式中，需要传递的消息及其附带的地址信心被同步传入中间层，并永久存储起来。一旦消息进入这种存储状态，中间层会将消息发送到目的地，而发送进程即可进行其它处理。13分布式对象 v分布式对象结构是从中间件概念发展来的，它将程序数据封装在具有函数接口的对象中，对象内的执行细节对于调用者来说是不可见的。 另外在这种结构中，对象中方法的调用具有限制条件，用户不能直接调用，只能通过间接的形式调用。而且在调用对象时只需要使用对象的引用，不需要创建本地实例。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 14远程方法调用RMI v JavaRMI制定了一个基于Java语言的体系标准，这使得可以很容易创建Java对Java的分布式应用程序。在纯Java的分布式系统中，Java对象模型在任何时候、任何地点都可以被调用。 15分布式组件对象模型DCOM v微软对象分布模型的核心协议就是DCOM。它是微软COM集成结构的扩展，主要为不同网络环境中的分布对象提供交互的标准。COM让客户程序可以动态连接到对象，然后执行。但是由于COM中不存在中间服务分离函数调用，使得除C+以外的其它语言必须在调用之前做一些额外处理。所以为了适应分布于多个主机上的对象（如多个物 理地址空间）增长的需要，微软开发了COM的扩展版本DCOM。 v DCOM在调用程序和实际执行接口之间插入了一个转换接口。虽然还是以二进制集成方案的形式为基础，但结构和基于RPC的抽象模型很类似。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 16CORBA v公用对象请求代理结构（CORBA）是对象管理协会（OMG）发布的异质网络分布对象的交互标准。这是一个与平台无关的对象交互标准。CORBA使应用程序能够使用一个共同的接口，这个接口可以在多种平台和多个开发工具中用接口定义语言（IDL）来说明。OMG IDL是与平台和语言无关的；而数据及调用格式的转换则是由对象请求代理ORB透明完成的。v上述的很多理论和概念在实际分布式结构中都是混合运用着。对于异步通信来说，基于消息的体系最适合。而在同步模式中，常使用过程 化的编程，DCE RPC是最好的选择。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.4.2 微软的应用集成技术 （一、COM）v COM是微软制定并颁布的一种不依赖于任何编程语言的构件对象模型 v对象是一种二进制代码对象，其代码形式是DLL或EXE可执行代码，被直接注册在Windows的系统库中 v对象之间以及对象与外界之间的交互方式是对象方式的，由系统平台直接支持 v技术的基本目标是即使对象由不同的开发人员用不同的编程语言实现，在开发软件系统时，能够有效利用已存在于其它益友软件系统中的对象，同时使当前所开发的对象便于今后开发其它软件系统时进行重用。v采用的方法是将COM对象制作成二进制可执行代码，然后在二进制代码层为对象提供标准的互操作接口，使用这种标准接口的统一方式，并由系统平台直接对COM对象的管理与使用提供支持。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.4.2 微软的应用集成技术 （二、DCOM）v DCOM是COM的扩展，集成其优点，提出新特性，如位置透明性、网络安全性、跨平台调用等v对客户调用进程外服务的一种改进，通过RPC协议，使客户通过网络可以以透明的方式调用远程机器上的远程服务v调用过程中，客户并不直接调用远程机器上的远程服务，而是首先在本地机器上建立远程服务代理，通过RPC协议，调用远程服务器上的桩，由桩来解析客户的调用以映射到远程服务的方法或属性上v DCOM规范中，主要使用了编排（Marshaling）/反编排（unMarshaling）过程对数据进行打包 v编排是指当客户调用构件对象的成员函数时，实际上调用本进程内代理对象的对应成员函数，由代理对象负责把客户的参数从堆栈读出来，并写到内存缓冲区，以便它们可以在网络上按数据包的方式传输。反编排过程则相反，当远程机器上的桩代码接收到这些编排数据后，用这些数据重新建立堆栈，堆栈建立后，桩代码即可调用构件对象成员函数。调用返回时，任何返回值和输出参数都需要从堆栈中进行编排处理，形成新的编排数据，并通过网络协议传送到客户机器中，由代理对象把结果反编排到客户堆栈中。最后函数返回到客户代码，完成对远程构件对象的调用。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.4.3 对象管理协会（OMG）的应用集成技术 v OMG（Object Management Group,对象管理协会）是CORBA规范的制定者，建立于1989年，在理论和实践上促进了面向对象软件的发展。 v OMG的目的是为了将对象和分布式系统技术集成为一个可相互操作的统一结构，此结构既支持现有的平台，也将支持未来的平台集成。 v以CORBA为基础，利用Jini技术，可以结合各类电子产品成为网络上的服务资源，使应用集成走向更广阔的应用领域，同时Object Web把CORBA的技术带入了Internet世界。 v主要工作是通过建立行业指导和对象管理规范为应用开发提供公共的框架。 v OMG仅是制订规范的组织，而不提供具体的实现。 v CORBA（Common Object Request Broker Architecture,公共对象请求代理结构）是OMG进行标准化分布式对象计算基础。CORBA自动匹配许多公共网络任务，如对象登记、定位、激活、多路请求、组帧和错误控制、参数编排和反编排、操作分配等 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name OMG对象服务参考模型结构 对象请求代理ORB应用接口域接口公共接口对象服务安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.4.3 对象管理协会（OMG）的应用集成技术 v各个模块的相互作用都是通过对象请求代理完成的 v ORB的作用是把客户发出的请求传给目标对象，并把目标对象的执行结果返回给发出请求的客户 v ORB以对象请求的方式实现应用互操作的构架，提供了客户与目标对象间的交互透明性，是有效使用面向对象方法开发分布式应用的基础，因此是参考模型的核心 v CORBA具有支持多种现存语言、可在一个分布应用中混用多种语言、 支持分布对象、提供高度互操作性等优点 v存在的不足。例如并未真正解决分布对象计算的复杂性问题，如容错、死锁等问题；缺乏实时特性等 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.4.4 Java平台上的应用集成技术 v从CORBA的观点来看，所有构件的地位相当，是一种平行关系。而在Java中，软件构件是能够进行可视化操作的可重用软件，满足一定的特征要求，并可以根据需要进行定制和组装 v Java中的软件构件称为Java Bean或简称为Bean，Bean是能够在构造工具中进行可视化操作的可重用软件 v Java Bean极少拥有其它语言常出现的内存泄露问题及指针错用问题，并能实现不同硬件平台之间的互操作特性 v Java Bean可通过Bean内部的Java虚拟机实现对多平台的支持 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.4.4 Java平台上的应用集成技术v网络上，Java Bean构件以三种方式进行活动，如图 ：Java Bean Java BeanJava Bean数据库服务器CORBA服务器Java服务器IIOPRMIJDBC 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.4.4 Java平台上的应用集成技术 （1）JDBC使Bean构件能够访问SQL数据库。Bean可以实现给定数据库中的表操作，完成相应的业务逻辑。 （2）Java RMI使分布在网络不同地址上的两个构件之间实现互操作。构件之间的调用方式采用经典的C/S计算模型。 （3）Java IDL是一个Java版的CORBA/ORB。通过Java IDL可以实现一个Java Bean和一个CORBA服务之间的互操作。基于Java IDL的Java构件互操作模型完全等同于CORBA的思想，只不过采用的编程语言为Java。 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.4.4 Java平台上的应用集成技术v Sun公司在1998年发布了业界期待已久的EJB规范说明，这标志着用Java开发企业级应用系统将变的非常简单 v EJB定义了Java的服务器端构件模型，扩充了Java Bean，以支持服务器端应用系统开发 v采用EJB可以提高开发人员的生产率，构件开发人员和应用开发人员不需要实现系统中一些复杂的逻辑结构，因为构件的容器已提供对这些服务的自动管理和控制。开发出的应用系统不用修改即可从一个服务器迁移到另一个功能更强的服务器上 v J2EE(Java 2 Platform Enterprise Edition,Java2企业版)是由Sun公司领导、各厂商共同制订并得到广泛认可的工业标准。它是一个开放的、基于标准的平台，用于开发、部署和管理N层结构、面向Web应用的以服务器为中心的企业级应用 v业界各主要中间件厂商如BEA、IBM和Oracle都在积极促进该标准的推广和应用。J2EE使用Java语言，通过CORBA、JNI、Web服务等技术与其它语言互连，主要进行业务逻辑开发和表示逻辑开发 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 2.4.5 多代理的应用集成技术 v从人工智能领域看，代理被泛化为任何拟人、拟生物特征的事物。比如将代理称为某种能够行动的事物，或认为代理是通过感知器感知其所处环境的，并通过执行器对环境产生某种作用的事物 v代理的体系结构是指如何用软件或硬件的方式实现代理。常见的方法有基于精神状态的设计方法、基于知识的设计方法、基于事件处理的设计方法、基于目标的设计方法等v代理分类-根据代理中是否利用符号性知识，可以将代理的体系结构分为认知型代理、反应型代理及混合型代理三种v代理系统可分为单代理系统和多代理系统 单代理系统中代理可分为本地代理和网络代理 可分为基于分布式人工智能代理与移动代理。其中多代理系统侧重于研究多个代理如何协调工作，以完成单个代理无法完成的工作。关于多代理系统的研究可分为三个方面，即多代理的组织（包括代理之间的合作关系和通信的研究），多代理系统的动态性（有关代理行为的一致性，涉及代理之间的协调和谈判等方面研究）和多代理系统中代理的社会行为（代理之间的推理及所处的软件环境评估等问题） Company name 2.4.5 多代理的应用集成技术v通过开发大量有特殊功能的模块化成分（即代理）专门用于解决问题的某个特定方面，这样便形成一个多代理系统（Multi Agent System，MAS），系统中的每个代理都采用恰当的范例解决相应的特殊问题，当出现相互关联的问题时，系统中的各代理都必须相互协调，以确保正确处理这种相关性v移动代理是一个能在异构网络中自主从一台机器迁移到另一台机器并与其它代理或资源交互的程序 v移动代理可以从用户主机迁移到信息源处处理数据，并将结果带回给用户，减轻网络负载，克服网络障碍 v由于代理的自治性，使得多代理系统体现出与传统分布式计算系统得本质差异，即系统各部件之间是松散的，动态的，高度灵活的从可扩展性角度看，这有利于系统的功能、结构的扩展。但同时必须解决如何能够促成代理共同求解任务，以达到系统的某种目标，或达到代理所追求的目标（因为代理可能代表某个系统或人的意愿） 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 基于多代理的集成系统模型 运行于Web服务器中用于理解用户请求和表达响应结果的对外服务代理（Exterior Service Agent，ESA）。该部件实现业务表达的集成功能，根据用户在组织中的职权特征，描述用户个性化特征，与客户端交互，为用户请求提供服务 运行于业务逻辑层（EJB服务器）的业务控制代理（Operation Control Agent，OCA）、业务逻辑实现代理（Operation Implement Agent，OIA），这两个部件实现业务过程集成及对应用接口的高层抽象，根据业务流程设置动作节点，并根据流程描述对感知的环境变量进行处理引用，完成业务逻辑功能 应用接口代理（Application Interface Agent，AIA）, AIA实现应用接口集成，是对 其他应用功能模块引用的统一入口，依靠底层的CORBA封装，对IDL接口做高层映射，这种映射与开发平台有关 运行于企业信息系统层的现有应用系统或数据库管理系统的数据访问代理（Data Accessing Agent，DAA）, DAA实现数据级的集成，屏蔽异构数据库的操作差异，构造统一数据视图，根据其他功能代理的请求提供数据访问处理 Company name 2.5 集成的类型 v2.5.1 集成模型 v2.5.2 集成与耦合 v2.5.3 表示集成模型 v2.5.4 数据集成模型 v2.5.5 功能集成模型 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.5.1 集成模型v概念：集成模型（Integration Model）是指一种用来集成软件的特定方法和结构。v它为各种方法和结构以及各种要求和限制提供了一系列不同的选项，并将重点集中在以下一个或两个特性上。（1）实现集成的简单性。（2）对于不同配置集成的可重用性。（3）可用集成方法的广泛度。（4）在执行集成的过程中要求的专门技术。 v集成模型定义了集成的特性和机制，并由此决定如何将软件集成在一起 v以下几种模型展示了不同的软件集成方法： （1）表示集成（2）数据集成（3）功能集成 下面分别介绍。安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name （1）表示集成v集成最简单的方式之一 v使用软件用户界面来实现对多种软件的集成 v集成的结果是形成一个新的、统一的显示界面，新的界面看起来好像是单一应用程序，但实际上却可能调用了几个遗留应用程序 v集成逻辑将现有的显示界面作为集成点来指导用户进行互动操作，并在用户操作与相应软件之间进行通信，然后把不同的软件部件产生的结果综合起来。比如可以使用剪贴工具调用一系列主机应用程序，并 把它们集成为一个新的Windows应用程序 v单一显示界面可以代替一系列基于终端的界面，并可能向用户提供附加的性能、功能和工作流程。这样可以为用户优化遗留程序之间的流程 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name （2）数据集成v基本思想是对各种软件组件的数据存取进行集成 v优点：用户在存取数据时就可以绕过相应的应用软件，而直接获取该软件所创建并存储的相应信息。如可以利用数据库网关来访问使用IBM DB2数据库的客户订单系统和使用Oracle数据库的客户帐单系统 v网关负责将信息从各个数据库中取出，存放到一个用来评估客户购物习惯的数据挖掘应用程序中。在使用网关时就可以绕过订单处理软件和帐单软件而直接获取数据 v通过直接访问软件所创建、维护并存储的相应信息来实现软件集成，这样做通常是为了在应用软件之间实现数据的重用和同步 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name （3）功能集成v在代码级上实现软件集成，这可能在对象或过程级别上实现 v如果软件使用应用编程接口（API），则可以用API来实现集成。如可以通过访问订单和帐单软件来更新从第三方软件传来的用户地址信息。如果提供给订单或帐单软件的地址信息需要遗留软件的相应操作，而这种操作在数据被读出或存储之前，就需要使用功能集成而不是数据集成。比起在新应用程序中创建新逻辑来说，重用现有的逻辑则更加有效，也不容易产生错误。而且对每个应用软件访问是定制的，其中包括应用软件的语义和行为特性 v另一种进行功能集成的方法是使用连接器（Connector）来屏蔽软件的内部机制，而直接响应获取用户信息或改变用户地址的请求。所谓 连接器是一种软件，向用户提供使用软件功能的方便途径，同时对外部隐藏了软件内建立实际连接的复杂性。它使整个软件看上去像在开始设计时就考虑到提供简易访问与集成一样。使用功能集成模型实现软件集成的目的在于从其他新的或现有的软件中调用现有功能，这种集成可以通过软件接口来实现 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.5.2 集成与耦合 v耦合度（Coupling）衡量了两种组件之间的独立性以及其中一个的改变对另一个的影响程度 v集成过程中，一般会尽量减低集成中软件组件的耦合程度 v总目标是使用松耦合组件，使得组件间的相互依赖性变得很少或不存在。耦合定义了集成的程度，松耦合中集成只依赖于几个离散的接口；而紧耦合中软件执行时通常存在着很强的相互依赖性v表示集成和数据集成使用白盒模型，说明集成中应用软件或数据库的 内部构造对集成者是可见的v功能集成可以使用白盒与黑盒中任意一种实现。如果使用黑盒方法，必须使用API连接器或其他形式的接口访问内部功能 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.5.3 表示集成模型 v基本设想是使用现有的表示逻辑模块访问遗留的应用软件，通过重绘创建一个新用户界面。实际上，为了实现集成，用户的每个交互动作最终都会被映射到旧的显示（指提供软件访问功能的用户界面）机制上。这种方法局限于只能提供旧的用户界面上的操作 v只有在使用用户界面或是遗留软件的显示界面层就可完成集成的情况下才有用，如在现有的基于终端的应用软件上配置基于PC的用户界面，方便终端用户使用的软件；由多个软件组成的、提供给用户看上去较单一的应用软件以及只有在显示界面集成中才可行的软件等 v典型的用于文本界面如IBM3270或VT100的集成中。最好的集成模型例子有轻度集成的为大型机应用程序提供Microsoft Windows界面、为SAP R/3与大型机应用程序提供统一的HTML界面和为多个大 型机应用程序提供统一的基于Java的界面 v不需要任何经验即可完成的简单集成方式，因而花费较少 v软件的重用性有限，而且整个集成的功能与特性也不多。通过降低访问多个应用软件的复杂性，增加了用户的使用经验 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.5.3 表示集成模型v易于实现，并且可以相对较快地完成 v显示界面的集成只发生在用户界面层，因此只有旧显示界面定义的数据和操作才有效 v可能会成为系统性能的瓶颈，因为在现有应用软件上额外增加了一层软件，现有软件中内在的数据与逻辑会变得不可访问 v三种模型中最有局限的，集成只发生在显示界面层而不是应用软件或数据的互联中 安 阳 工 学 院 计 算 机 系 Company name 2.5.4 数据集成模型 v数据集成模型跳过显示界面与业务逻辑模块，直接进入应用软件的数据结构或数据库来创建新的集成 v简单访问软件所使用的数据库管理系统，也可能需要与应用程序所管理的文件或用户数据库进行更加复杂的集成 v有很多工具和数据访问中间件可以被用作访问数据库信息并进行集成的工具，主要有： 批量文件传输。它以特有的方式在系统与应用软件间传输文件。这类工具最初用来将大型机上创建的批量文件传输给应用程序，是最早的数据集成工具 开放式数据库连接（ODBC）。这是一种标准的应用编程接口，专门用来负责访问不同类型但相互关联的数据库 数据库访问中间件。是一种向分布式数据库提供连接的中间件，其名称标明了这种工具不但能够在软件组件之间提供互连，而