（计算机科学与技术专业论文）osgi分布式处理扩展机制的研究与实现.pdf

国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 摘要 近年来，动态、模块化、面向服务的o s g i 技术在企业计算领域得到越来越广 泛的应用，同时企业计算领域分布、异构的特点对集中式的o s g i 规范提出了分布 式扩展的需求。然而，现有o s g i 分布式扩展机制存在如下三个较突出的问题：对 o s g i 编程模型存在一定的侵入性；不支持与企业计算领域中大量遗留的c o r b a 系统互操作；实现技术不适用于资源受限的嵌入式领域。 c o r b a 是非常成熟的分布式中间件技术，具有位置透明、与具体编程语言无 关等特性。本文使用c o r b a 技术作为o s g i 分布式扩展的架构基础，以非侵入性、 通用性和良好互操作性为设计目标提出了基于c o r b a 的o s g i 分布式扩展模型 c d o m ，给出了模型的分布式扩展机制，并以上述模型为基础，设计并实现了基 于c o r b a 的o s g i 分布式扩展系统c d o s 。c d o s 通过c o r b ad i i d s i 和j a v a 反射技术实现远程服务方法调用，并使用c o r b a 名字服务来实现远程服务发现， 保持了o s g i 面向服务的编程模型和轻量级特点，并支持o s g i 应用与c o i a 应 用的互操作，这与o s g i 分布式扩展规范所推荐的实现思想相一致，较好地达到了 企业计算领域对o s g i 分布式扩展提出的目标。 本文主要研究工作包括以下几个方面： ( 一) 研究了o s g i 分布式扩展的基础概念、关键技术，对比分析典型项目， 选择c o r b a 技术作为o s g i 分布式扩展的架构基础。 ( 二) 提出了基于c o r b a 的o s g i 分布式扩展模型c d o m 。该模型遵循o s g i 标准规范，能够在保持o s g i 的编程模型和轻量级特性的基础上实现o s g i 分布式 处理，并支持o s g i 应用与c o r b a 应用的互操作。给出了c d o m 的设计原则、 结构组成和分布式扩展机制，最后给出了模型的分析与评估。 ( 三) 基于c d o m 模型，设计并实现了基于c o r b a 的o s g i 分布式扩展系 统c d o s 。通过c o r b ad i i d s i 和j a v a 反射技术实现远程服务方法调用，并使用 c o r b a 名字服务来实现远程服务发现。 ( 四) 在c d o s 原型系统上，结合实际场景做了功能测试和性能测试分析。 结果表明：c d o s 能够保持o s g i 原有的编程模型，可以将集中式的o s g i 应用透 明地转变为分布式应用，支持o s g i 应用与c o r b a 应用的互操作，在远程服务方 法调用上具有较好的性能优势，并适用于资源受限的嵌入式领域。 主题词：o s g i ，分布式扩展，c o r b a ，互操作 第i 页 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 a b s t r a c t o s g it e c h n o l o g yh a sb e e nw i d e l yu s e di nt h ee n t e r p r i s ec o m p u t i n ge n v i r o n m e n t t h e s ey e a r sf o ri t sd y n a m i c ，m o d u l a r , a n ds e r v i c e o r i e n t e df e a t u r e s s t a n d a r dc e n t r a l i z e d o s g is p e c i f i c a t i o nn e e d st ob ee x t e n d e dt o s u p p o r td i s t r i b u t e dp r o c e s s i n gb e c a u s eo f t h ed i s t r i b u t e da n d h e t e r o g e n e o u sf e a t u r e s i ne n t e r p r i s ec o m p u t i n ge n v i r o n m e n t h o w e v e r ，t h e r ea r et h r e er e m a r k a b l ed e f e c t si nd i s t r i b u t e de x t e n s i o nm e c h a n i s mf o r o s g i f i r s t l y ，m o s to ft h em e c h a n i s m sd o n tf o l l o wt h eo r i g i n a lo s g ip r o g r a m m i n g m o d e l s e c o n d l y ，i ti sd i f f i c u l tt os u p p o r ti n t e r o p e r a t i o nw i t ht h el e g a c yc o r b a s y s t e m si nt h ee n t e r p r i s ec o m p u t i n ge n v i r o n m e n t f i n a l l y ，t h ei m p l e m e n tt e c h n o l o g yi s t o oh e a v yf o rr e s o u r c e c o n s t r a i n e dd e v i c e s c o r b ai sam a t u r ed i s t r i b u t e d t r a n s p a r e n ta n di n d e p e n d e n to fc o n c r e t e m i d d l e w a r et e c h n o l o g yw h i c hi sl o c a t i o n p r o g r a m m i n gl a n g u a g e b a s e do nc o r b a t e c h n o l o g ya n da i m i n ga tn o n - i n v a s i v e s s ，g e n e r a l i t y ，i n t e r o p e r a t i o n ，t h i st h e s i sp r o p o s e s ac o r b a - b a s e dd i s t r i b u t e do s g im o d e l c d o m a n dt h ec o r r e s p o n d i n gr e m o t e s e r v i c ei n v o c a t i o na n dr e m o t es e r v i c ed i s c o v e r ym e c h a n i s m s b a s e do nt h i sm o d e l t h i s t h e s i sd e s i g n sa n di m p l e m e n t sac o r b a b a s e dd i s t r i b u t e do s g is y s t e m c d o s w h i c hi m p l e m e n t st h er e m o t es e r v i c ei n v o c a t i o nc a p a b i l i t yw i t hc o r b a d i i d s ia n d j a v ar e f l e c t i o nt e c h n o l o g y ，a n ds u p p o r t sr e m o t es e r v i c e d i s c o v e r yc a p a b i l i t yw i t h c o r b an a m i n gs e r v i c e t h es y s t e ma d d st h ed i s t r i b u t e dc o m p u t i n gc a p a b i l i t yt o o s g if r a m e w o r ka n da l s ok e e p st h eo r i g i n a ls e r v i c e - o r i e n t e dp r o g r a m m i n gm o d e la n d l i g h t w e i g h tf e a t u r eo fo s g i f u r t h e rm o r e ，c d o ss u p p o r t si n t e r o p r a t i o nb e t w e e no s g i a p p l i c a t i o n s a n dc o r b aa p p l i c a t i o n s ，w h i c hm e e t st h e m a i n i n t e r o p e r a t i o n r e q u i r e m e n ti nt h ee n t e r p r i s ec o m p u t i n gd o m a i na n di sc o n s i s t e n tw i t ht h ei m p l e m e n t p r i n c i p l eo fr f c119s p e c i f i c a t i o n t h ec o n t e n to ft h i st h e s i sc a nb eg e n e r a l i z e da sf o l l o w s ： f i r s t l y ，t h i st h e s i ss t u d i e st h ep r i n c i p l e sa n d ，k e yt e c h n o l o g i e so fd i s t r i b u t e d e x t e n s i o nf o ro s g i ，a n a l y z e sa n dc o m p a r e ss e v e r a lt y p i c a lp r o j e c t s ，t h e nc h o o s e s c o r b a t e c h n o l o g ya st h ea r c h i t e c t u r ef o u n d a t i o no fd i s t r i b u t e de x t e n s i o nm e c h a n i s m s e c o n d l y ，t h i st h e s i sp r e s e n t sc o r b a b a s e dd i s t r i b u t e do s g im o d e l t h em o d e l f o l l o w st h eo s g is p e c i f i c a t i o n ，s u p p o r t sd i s t r i b u t e dp r o c e s s i n gf o ro s g ia n dk e e p st h e c u r r e n to s g ip r o g r a m m i n gm o d e la n d l i g h t w e i g h tf e a t u r e s c d o ms u p p o r t s i n t e r o p r a t i o nb e t w e e n o s g ia p p l i c a t i o n sa n dc o r b aa p p l i c a t i o n s t h i st h e s i sp r e s e n t s t h ed e s i g np r i n c i p l e s ，a r c h i t e c t u r e ，k e y m e c h a n i s m ，a n a l y s i sa n de v a l u a t i o nf o rt h e m o d e l t h i r d l y ，b a s e do nc d o m ，t h i st h e s i sd e s i g n sa n di m p l e m e n t sc o r b a b a s e d d i s t r i b u t e do s g is y s t e mf o ro s g i o no n eh a n d ，c o r b ad i i d s ia n dj a v ar e f l e c t i o n t e c h n o l o g ya r eu s e dt oi m p l e m e n tr e m o t es e r v i c ei n v o c a t i o nc a p a b i l i t y o nt h eo t h e r 第i i 页 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 h a n d ，t h es y s t e mu s e sc o r b an a m i n gs e r v i c et oi m p l e m e n tr e m o t es e r v i c ed i s c o v e r y c a p a b i l i t y f i n a l l y ，b a s e do nc d o s ，t h i st h e s i sd o e ss o m ee x p e r i m e n t sw i t ha c t u a ls c e n e sf o r f u c t i o nv a l i d a t i o na n dp e r f o r m a n c ee v a l u a t i o n t h ee x p e r i m e n tr e s u l t st u r no u tt h a t c d o si sa b l et ok e e pt h eo r i g i n a lo s g ip r o g r a m m i n gm o d e lt oa c h i e v ed i s t r i b u t e d p r o c e s s i n gc a p a b i l i t y ，a n d i tt u r n st h ec e n t r a lo s g ia p p l i c a t i o n si n t od i s t r i b u t e d e n v i r o n m e n tt r a n s p a r e n t l y c d o ss u p p o r t s i n t e r o p e r a t i o n w i t hc o r b al e g a c y a p p l i c a t i o n s ，h a sg o o dp e r f o r m a n c ei nr e m o t es e r v i c ei n v o c m i o n ，a n da l s om e e t sw i t h t h ec o n s t r m n e dr e s o u r c er e q i r e m e n tf r o me m b e d d e de n v i r o n m e n t k e yw o r d s o s g i ，d i s t r i b u t e de x t e n s i o n ，c o r b a ，i n t e r o p e r a t i o n 第i i i 页 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 表2 1 表2 2 表3 1 表4 1 表4 2 表4 3 表4 4 表4 5 表4 6 表4 7 表4 8 表4 9 表4 1 0 表5 1 表5 2 表5 3 表5 4 表5 5 表5 6 表5 7 表目录 b u n d l e 状态表9 o s g i 分布式扩展典型项目对比分析1 9 符号定义表2 4 s e r v i c e t r a c k e r 的回调函数3 8 l i s t e n e r h o o k 的回调函数3 9 f i n d h o o k 的回调函数。3 9 远程服务发布算法4 2 远程服务使用算法4 3 c o r b a 分布式支持模块元信息描述4 4 j a v a 基本类型与c o r b a 类型的映射4 6 服务端代理i n v o k e 方法处理流程4 6 远程服务发现模块元信息描述4 8 c d o s 设计和实现所用技术总揽表5 2 光标控制接口类m o u s e j a v a 5 5 m o u s eb u n d l e 注册远程服务5 6 光标控制算法5 6 银行应用c o i m ai d l 接口文件b a n k i d l 5 8 银行应用j a v a 接口文件b a n k j a v a 5 8 性能测试服务接口b e n c h m e t h o d c a l l s j a v a 6 0 不同大小b e n c h o b j e c t 定义6 l 第1 v 页 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 图目录 图2 1o s g i 框架的层次结构8 图2 2b u n d l e 状态变迁图9 图2 3o s g i 面向服务的编程模型1o 图2 4 适配器模式1 4 图2 5j i n i 服务交互模型1 4 图2 6r o s g i 结构图1 6 图2 7a p a c h ec x f 使用示例18 图2 8o r b 结构示意图。2 0 图3 1o s g i 服务消费者使用远程o s g i 服务2 5 图3 2o s g i 客户端使用远程c o i 也a 服务2 6 图3 3c o r b a 客户端使用远程o s g i 服务2 6 图3 4 模型静态结构总揽2 8 图3 5 模型动态结构总揽2 9 图3 6 远程服务发现机制3l 图3 7 远程服务方法激活机制3 2 图3 8c d o m 支持o s g i 框架之间的服务发现与使用3 3 图3 9c d o m 支持c o r b a 客户端远程调用o s g i 框架上的服务3 3 图3 1 0c d o m 支持o s g i 客户端远程调用c o r b a 服务端提供的服务3 4 图4 1c d o s 系统总体结构3 5 图4 2c d o s 系统动态交互图3 6 图4 3c o r b a 远程调用支持模块类结构图4 4 图4 4 远程服务发现模块类结构图4 8 图4 5c d o s 分布式处理扩展用例4 9 图4 。6 远程服务发布时序图5 0 图4 7 远程服务注销时序图5 0 图4 8 远程服务更新时序图5 1 图4 9 远程服务使用时序图5 2 图5 1体感鼠标整体结构图5 5 图5 2 体感鼠标网络连接示意图5 6 图5 3体感鼠标演示截图5 7 图5 4b a n k c o n s u m e r 使用c o r b a 服务s i m p l e b a n k a c c o u n t 5 8 图5 5c o r b a 银行服务端信息输出5 9 第v 页 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 图5 6c d o s 与c x f 远程服务调用性能对比6 2 第v l 页 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我本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，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得国防科学技术大学或其它教育机构的学 位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意 学位论文题目：q 竖i 佥盔塞矬翌芷展扭劐的珏究曼塞狸 学位论文作者签名：三墨醢 日期： 卯7 年 j 五月2 8 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定本人授权国 防科学技术大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档，允 许论文被查阅和借阅；可以将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、汇编学位论文 ( 保密学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文题目：q 望i 金查盛公堡芷基扭剑煎盈究量塞塑 学位论文作者签名：灸垄垄日期：z p 7 年z 月2 9 日 作者指导教师签名：扇坠壶日期：p 写年1 1 月2 3 - 日 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 第一章绪论 近年来，动态、模块化、面向服务的o s g i 技术在企业计算领域得到了越来越 广泛的应用，同时企业计算领域分布、异构的特点对集中式的o s g i 标准提出了分 布式扩展的需求。o s g i 联盟针对企业计算领域对o s g i 的需求成立了相应的企业 专家组，制定相关的规范以提供通用的解决方案，国际上也开展了很多o s g i 分布 式扩展机制的研究，o s g i 的分布式处理扩展对o s g i 技术在企业计算领域的迸一 步发展具有重要意义。本文的工作正是围绕这一具有深刻技术背景和广泛应用前 景的热点研究问题展开。 1 1 1 构件技术背景 1 1 研究背景 软件行业的工业化趋势导致了软构件的产生。能够像硬件系统那样，将部分 软件组合起来构建软件系统，一直是软件行业多年来追求的目标。1 9 6 8 年北大西 洋公约组织( n a t o ) 在原西德加米施( g a r m i s h ) 召开第一届软件工程大会。在 会上，m c l l r o y 在他的论文“大量生产的软件构件”i l 】中首次提出采用软件复用、 软件构件和构件工厂等思想来开发软件，并预言大规模的构件生产将会解决所谓 的软件危机，使软件开发开始了从“艺术”、“技巧 和“个体行为 向“工程 和“群体协同工作”转化的历程1 2 j 。直到n a t o 在九十年代初制定的软件复用标 准中第一次出现构件的定义，才标志着软件构件化时代的到来。n a t o 从软件复 用的角度给出构件的定义“可复用软件构件r s c ( r e u s a b l es o f t w a r ec o m p o n e n t ) 是 可以被复用的软件实体，它可以是设计、代码或软件开发过程中的其它产品”【3 j 。 s z y p e r s k i 给出的构件定义是“软件构件是指可独立生产、获取、部署的、可以被 组装到一个功能性系统中去的可执行单元”【4 引。 软件复用是指重复使用“为了复用目的而设计的软件”的过程1 6 】。通过软件复 用，在应用系统开发中可以充分地利用已有的丌发成果，消除了包括分析、设计、 编码、测试等在内的许多重复劳动，从而提高了软件开发的效率。同时，通过复 用高质量的已有开发成果，避免了重新开发可能引入的错误，从而提高了软件的 质量【7 】。软件构件技术是支持软件复用的核心技术，是近几年来迅速发展并受到高 度重视的一个学科分支，其主要研究内容包括构件获取、构件模型、构件描述语 言、构件分类和检索、构件复合组装和标准化六个部分。构件的开发集成了面向 对象机制，具有聚合、持久性和分布性等特点。用户能够通过连接来自不同软件 开发商的已经实现的构件功能来构成相应的应用，从而缩短开发时间和开发成本。 第1 页 国防科学技术火学研究生院硕十学何论文 囚此，基于构件的软件复用作为一种提高软件生产率和软件质量的有效途径，是 近几年软件工程界研究的重点之一，被认为是继面向对象方法之后的一个新的技 术热潮哺j 。 1 1 - 2o s g i 框架和应用实例 o s g i ( o p e ns e r v i c e sg a t e w a yi n i t i a t i v e ) 规范p j 是由1 9 9 9 年成立的o s g i 联盟 最初针对嵌入式领域提出的一个开放的服务规范，致力于制定管理本地网络设备 服务的规范。o s g i 规范提供了开放并通用的架构，使服务提供商、开发人员、软 件提供商、网关操作者和设备提供商能够以统一的方式开发、部署和管理服务。 基于构件的软件复用是提高软件生产率和软件质量的有效途径，但是标准j a v a 规范缺乏对构件开发有效的支持，而o s g i 技术在本质上是为j a v a 提供的动态化、 面向服务的构件模型，并且由于标准化的技术优势和众多厂商的支持使得o s g i 技术成为了基于j a v a 进行构件开发的事实标准。不同于复杂且重量级的e j b 等， o s g i 规范为单个j a v a 虚拟机内的j a v a 应用提供了成熟、轻量级、支持多个构件 有效协同、面向服务的运行环境。采用o s g i 技术能够显著降低软件开发各个阶段 的复杂度，使得代码更加容易编写与测试，构建系统更加简单，部署更加可管理， 也提高了软件的重用性和运行时的动态配置能力i l 。 o s g i 中的模块被称作b u n d l e ，b u n d l e 是o s g i 启动和加载的基本单元，o s g i 的b u n d l e 实质上就是能够对外提供服务的构件，是由普通的j a r i j 文件加上额外 的元信息描述构成的。模块之间通过元信息描述来声明包的导入、导出来实现代 码和资源的共享，而o s g i 框架自动地处理模块之间的依赖关系。同时o s g i 也提 供了一个面向服务的编程模型。在o s g i 应用中，服务就是普通的j a v a 对象，b u n d l e 可以通过所在的o s g i 框架上集中的服务中心来注册其所提供的服务，而其他 b u n d l e 可以通过服务注册中心查询、监听、获取服务来实现b u n d l e 之间松耦合的 协作，服务契约用j a v a 接口和一系列服务属性描述。需要指出的是，标准o s g i 规范只提供了针对单一j a v a 虚拟机内的面向服务的编程模型。 o s g i 的技术执行主席p e t e rk r e i n s 声称o s g i 服务平台的目标是成为一个跨平 台、跨产业的通用的中间件，而o s g i 技术这十年来的繁荣发展也印证了这一点。 动态、模块化、面向服务的优势使得o s g i 技术不再局限于嵌入式领域，而是在各 个领域得到了大量应用，如家居网关、智能手机( n o k i a 、m o t o r o l a ) 、汽车制造 业( b m w ) 等。在e c l i p s e c o n 2 0 0 6 会议上，演讲者展示了使用o s g i 技术实现的 b m w 汽车应用控制系统，这套系统主要用来控制汽车上的音箱、灯光等设备，总 共由1 0 0 0 多个o s g ib u n d l e 构成，但整套系统启动时间却只需要3 5 秒，也反映 了采用o s g i 技术的高效性。 第2 页 国防科学技术人学研究生院硕十学位论文 e c l i p s e t l 2 l 也是一个典型而义优秀的o s g i 应用实例。e c l i p s e 作为j a v a 业界优 秀的集成开发环境，在3 0 以前的版本e c l i p s e 采用的是独自设计的一套成熟的插 件体系结构，其思想和o s g i 规范非常的致，都强调微核+ 系统插件+ 应用插件的 概念。但由于o s g i 技术的规范性以及对插件体系结构更为完整的定义，e c l i p s e 在3 o 版本时摒弃了其原有插件体系结构，转为直接采用o s g i 作为其插件体系结 构。e c l i p s e 采用o s g i 重构其插件体系结构的成功是很明显的，在e c l i p s e3 1 版本 以后可以明显地感觉到启动速度的提升，同时也使得其可以在运行时对插件进行 管理。 e c l i p s e 这一举措伴随着s p r i n g 与o s g i 的结合促使了o s g i 技术在企业计算领 域的的广泛采用，i b m 的w e b s p h e r e 和o r a c l e b e a 的w e b l o g i c 等都使用了o s g i 技术，所有应用服务器厂商以及众多e s b 厂商也都接纳了o s g i 技术。当然，j 2 e e 体系的过于复杂和难以使用也是o s g i 在企业计算领域得到繁荣发展的原因之一。 1 1 3o s g i 分布式扩展 随着网络技术和i n t e m e t 的迅猛发展，软件运行从封闭、静态的主机桌面逐步 走向开放、多变的分布环境【2 l 。由于o s g i 技术最初定位于嵌入式领域，进程间通 信需要较为丰富的计算资源，因此o s g i 规范只为单个j a v a 虚拟机内的j a v a 应用 提供了一个高度动态、设计良好的构件运行环境。o s g i 动态、模块化和面向服务 的特性使得其在企业计算领域得到了越来越广泛的应用，但企业计算领域分布、 异构的特点对标准o s g i 规范提出了支持分布式处理的需求，即能够支持网络中多 个j a v a 虚拟机内的o s g i 应用之间的远程服务发现与远程服务方法调用，并支持 o s g i 应用与网络中非o s g i 应用的互操作，从而支持企业应用拓扑，提高可用率、 可靠性及可伸缩性。因此，提供o s g i 分布式扩展机制以支持多进程、多j a v a 虚 拟机、多个节点、多种语言的企业计算是亟需解决的问题。 o s g i 分布式处理能力是企业计算领域对o s g i 规范提出的核心需求之一。 o s g i 联盟针对企业计算领域对o s g i 的需求于2 0 0 7 年成立了企业专家组，制定相 关的规范以提供通用的解决方案，其中支持o s g i 分布式处理始终是企业专家组会 议议程里级别最高的需求之一。r f c1 1 9 l l3 】规范是o s g i 企业专家组制定的针对 o s g i 分布式扩展的规范，提倡使用已有的成熟的分布式技术来实现o s g i 分布式 扩展，如c o r b a 、w e b s e r v i c e 等。 近年来，学术界在o s g i 分布式扩展技术相关领域展开了很多研究。n e w t o n m 1 项目是通过改变o s g i 构件模型的方式来实现o s g i 分布式处理的典型项目，其目 的是建立一个分布式构件模型，o s g i 是n e w t o n 整个构件模型的中心，而j i n i 则 是其远程基础设施的基石，n e w t o n 使用s c a ( s e r v i c ec o m p o n e n ta r c h i t e c t u r e ) 来 第3 页 国防科学技术人学研究生院硕十学位论文 描述构件装配模型。r o s g i t l 5 j ( r e m o t i n g o s g i ) 是e c l i p s e c o n 2 0 0 7 大会上提出 的实现o s g i 分布式处理的项目。r o s g i 遵循o s g i 规范，使用对接口字节码分 析的方式来动态产生服务代理b u n d l e ，以实现远程服务的透明访问，并使用s l p t l 6 , 1 7 1 ( s e r v i c el o c a t i o np r o t o c 0 1 ) 协议实现远程服务发现。a p a c h ec x f f l 8 】项目成立了一 个名称为d o s g i ( d i s t r i b u t e do s g i ) 的子项目作为r f c1 1 9 规范的参考实现， d o s g i 使用w e bs e r v i c e 来实现o s g i 分布式处理扩展，使用基于h t t p 的s o a p 协议来实现远程服务的方法调用，并通过w s d l 来发布服务。e c f 1 9 】项目和r i n i a 2 0 1 项目也旨在实现r f c1 1 9 规范。 o s g i 分布式处理扩展机制研究是o s g i 企业计算领域中具有深刻技术背景和 广泛应用前景的热点问题，具有重要的理论和现实意义。 1 2 研究动机 o s g i 分布式扩展能够支持网络中多个j a v a 虚拟机内的o s g i 应用之间的远程 服务发现和远程服务方法调用，并支持o s g i 应用与网络中非o s g i 应用的互操作， 从而满足企业应用拓扑，提高可用率、可靠性及可伸缩性。然而在o s g i 分布式扩 展机制研究中，存在着如下几个突出的问题，具有一般性，值得本文展丌研究： 1 ) 在编程模型上，对o s g i 编程模型存在一定的侵入性。当前，绝大多数o s g i 分布式扩展机制的研究仅仅是为了实现分布式处理能力，在分布式扩展的同时没 有考虑利用o s g i 本身的特性来保持o s g i 原有的编程模型，这就使得分布式o s g i 开发人员需要根据o s g i 分布式扩展机制所采用的分布式技术来学习相应的分布 式编程模式才能开发分布式o s g i 应用，具有较陡的学习曲线，不利于将集中式的 o s g i 应用透明地转化为分布式应用。 2 ) 在互操作能力上，不支持o s g i 应用和企业计算领域中c o r b a t 2 l j 遗留系 统的互操作。企业计算领域存在大量的c o r b a 遗留系统，提供一种友好易用的 方式来支持o s g i 应用与c o r b a 遗留系统的互操作是企业计算领域对o s g i 分布 式扩展的主要需求之一。 3 ) 在技术实现上，没有满足o s g i 的最小执行环境要求，限制了分布式0 s g i 应用的适用领域。轻量级、平台独立性和可移植性是o s g i 的本质属性，分布式 o s g i 应用也应该保持该特性，以促进o s g i 技术在各个领域更为广泛的应用，但 是部分o s g i 分布式扩展研究项目的远程调用实现技术依赖特定的、能力较强的 j a v a 虚拟机环境，不适用于资源受限的环境，限制了分布式o s g i 应用的适用领域。 1 3 研究内容和目标 第4 页 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 本文从o s g i 技术、c o r b a 技术出发，深入研究了o s g i 分布式扩展的内涵 及其对分布式扩展的要求，调研分析了远程服务方法调用、服务发现等相关技术。 通过对各种o s g i 分布式扩展技术的比较分析，在遵循o s g i 规范的基础上，本文 选择c o i 也a 技术作为o s g i 分布式扩展模型的架构基础，研究基于c o r b a 的 o s g i 分布式扩展模型及其构造技术。具体的研究内容和贡献分为以下四点： 1 ) 研究了o s g i 分布式扩展的基础概念、关键技术，对比分析典型项目，选 择c o r b a 技术作为o s g i 分布式处理扩展机制的架构基础。 2 ) 提出了一种基于c o r b a 的o s g i 分布式扩展模型c d o m ( c o r b a b a s e d d i s t r i b u t e do s g im o d e l ) 。该模型遵循o s g i 标准，能够在保持o s g i 编程模型和 轻量级特性的基础上实现o s g i 分布式处理，并支持o s g i 应用与c o r b a 应用的 互操作。给出了模型的应用案例分析、设计原则、组成结构和核心机制，并对模 型能力进行了分析与评估。 3 ) 基于c d o m 模型，设计并实现了基于c o r b a 的o s g i 分布式扩展系统 c d o s ( c o r b a b a s e dd i s t r i b u t e do s g is y s t e m ) 。c d o s 通过c o r b ad i i d s i 和 j a v a 反射技术实现远程服务方法调用，并使用c o r b a 名字服务来实现远程服务 发现机制。 4 ) 将基于c o r b a 的o s g i 分布式扩展系统c d o s 集成在国家“核高基”重 大专项“国产中间件参考实现及平台”项目中，并结合实际场景做了系统功能测 试和性能测试分析，验证了本文工作的有效性。 1 4 论文结构 本文共分六章，各章内容概述如下： 第一章为绪论，介绍了本课题的研究背景和研究动机，讨论了本课题的研究意 义和研究目标，简述了研究成果。 第二章综述了学术界在o s g i 分布式扩展技术相关领域的研究现状，并简要阐 述了在本文的研究实现过程中所涉及到的一些相关技术，包括o s g i 技术和 c o r b a 技术。 第三章提出了基于c o r b a 的o s g i 分布式扩展模型c d o m ，给出了模型的应 用案例分析、设计原则和总体结构，并对模型中的远程服务方法调用机制和远程 服务发现机制进行了阐述，最后给出了模型的能力分析。 第四章基于c d o m 模型，设计并实现了基于c o r b a 的o s g i 分布式处理扩 展系统c d o s 系统，并从体系结构和关键技术两个方面加以介绍，最后给出了各 个模块的设计与实现和模块之间的协同关系。 第五章基于c d o s 系统结合实际场景做了系统功能测试和性能测试分析，验证 第5 页 国防科学技术人学研究生院硕十学位论文 了本文上作的有效性。 第六章总结全文并对未来的工作提出了研究思路。 第6 页 国防科学技术人学研究生院硕十学何论文 第二章相关技术研究 本章综述了学术界在o s g i 分布式扩展技术相关领域的研究现状，并简要阐述 了在本文的研究实现过程中所涉及到的一些相关技术，包括o s g i 技术和c o r b a 技术。首先介绍了o s g i 技术，重点研究了o s g i 面向服务的编程模型，这是本文 研究的基础。接着对o s g i 分布式扩展技术的研究现状进行了细致、凝练的总结， 并对典型的概念、原理进行了阐述，分析了方法的本质属性。最后给出了c o r b a 技术的简要介绍，包括c o r b a 名字服务和动态c o r b a 技术，本文用其作为实现 o s g i 分布式扩展的支撑技术。 2 1 1o s g i 概述 2 1o s g i 技术 o s g i 服务平台规范是由1 9 9 9 年成立的o s g i 联盟提出的一个开放的服务规 范，致力于制定管理本地网络设备服务的规范。o s g i 联盟是为家用设备、汽车、 手机、桌面、小型办公环境以及其他环境制定下一代网络服务标准的领导者。o s g i 服务平台规范提供了开放和通用的架构，使服务提供商、开发人员、软件提供商、 网关操作者和设备提供商以统一的方式开发、部署和管理服务。o s g i 所提供的灵 活的服务部署机制和强大的管理功能增强了设备的智能性。 o s g ir 4 规范由基础框架( f r a m e w o r k ) 、标准服务( s t a n d a r ds e r v i c e s ) 、框架服务 ( f r a m e w o r ks e r v i c e s ) 、系统服务( s y s t e ms e r v i c e s ) 、协议服务( p r o t o c o ls e r v i c e s ) 及其他 相关服务( m i s c e l l a n e o u ss e r v i c e s ) 组成。其中o s g i 框架是o s g i 技术最核