第十六讲API和中间件技术

第十六讲

API和中间件技术自学讲义主要内容一、API概述二、Parlay应用编程接口〔ParlayAPI〕三、中间件技术常用术语介绍基于协议和基于API的应用开发技术

定义API的语言和方法

一、API概述常用术语介绍下一代网络是一个开放的网络，它允许业务提供商〔尤其是第三方业务提供商〕通过标准的应用编程接口(API)开发能够接入网络资源的各种业务或应用。API：是一个工具，编程者通过它编写一个应用程序便能够请求另外的应用、底层操作系统或通信架构来实现其想要的功能或动作。开放式API：指一种公开出版的API，即API的定义是公开的。常用术语介绍标准API：指已经被工业论坛采用或被标准化组织认可为标准的一种API。资源API：能够接入并控制部署在网络中特定资源的API，包括交换机、媒体网关等。网络能力API：指能够接入并控制网络业务的API，网络业务包括呼叫控制、定位、认证、号薄、登录、计费等。网络API：定义了网络向外部应用提供的功能集合。其定义通常独立于网络的内部体系结构，典型的例子有ParlayAPI。常用术语介绍内部API：仅仅由位于同一管理域内的其它实体使用的API。外部API：可以被位于其它管理域内的实体使用的API。应用：一种能够部署在网络中的软件实体，或者能够通过网向网络用户供给增值业务的软件实体。智能网应用：一种能够部署在智能网中的软件实体，或者能够通过智能网协议将业务传送到网络呼叫控制层的软件实体。常用术语介绍网络API应用：能够通过网络API接入网络功能的软件实体。组件：是提供一种功能的软件单元，可以通过已经定义的接口来访问其功能。接口：是一些规那么的形式化集合，用来和一个实体进行交互。接口的例子包括TAPI、INAP、SQL、ODBC、MGCP以及包含12个数字的键盘。常用术语介绍协议：是接口的形式化定义，这里的接口是根据消息的交换来定义的。协议定义通常包括消息格式的定义〔包括每个消息参数的名称和类型〕和能够保证消息按序进行交换的规那么清单。业务：用来特指实际存在的一个业务提供者〔可以是一个人、一个系统或者一个网络〕以及一个用户〔也可以是一个人、一个系统或一个网络〕或用户团体。业务通常是根据其功能实体〔是传递给用户的功能集合〕来定义的。常用术语介绍网络业务：网络业务指那些由网络提供的、终端用户〔通过用户网络接口〕或外部应用〔通过网络API〕能够使用的、已经定义完善的功能。智能网业务：是在网络的呼叫控制层用来增强网络的根本呼叫控制功能的一种功能或一些功能的集合。特征：又称为智能网特征或者智能网业务特征，指能够实现智能网业务的一个功能或者能够用来实现一个或多个智能网业务的一个组件。常用术语介绍即插即用：指能够在参考体系结构内的任何层内无缝添加组件或替代另一厂家的组件的功能，而位于其它层内的组件能够自动识别新的组件，并且不影响业务的运行，也不需要进行任何整合动作。触发或触发点：能够通知交换机在呼叫的某一点上进行动作的一个事件。触发检测点：是呼叫状态进展中的一个点，通过该点，呼叫处理可以被转移到智能网业务的控制层。基于协议和基于API的应用开发技术

在通信系统开发中，基于API的开发技术和基于协议的开发技术的主要分歧在于基于协议的根底网络或基于API的根底网络是否能够提供最有效的机制来支持分布式应用的开发，在这一方面，基于API的应用开发方法显然占了上峰。以下图显示了基于协议的开发应用系统的过程。基于协议的开发应用系统的过程基于API的方法开发系统的过程

基于API的方法开发系统的过程基于API的应用开发过程的优点：互通性：DPE和标准API能够共同保证系统和应用间的互通，这样，应用就能够被移植到不同的平台上。可编程性：API是面向编程的，而协议并非如此。通过API，编程人员就可以将精力集中于应用提供的功能上。而且，API还支持应用和组件的重用。基于API的方法开发系统的过程可扩展性：定义API的形式化语言支持扩展和向后兼容，不同的厂商可通过扩展由标准API支持的功能来相互区分。定义和开发时间：由于API允许编程人员将精力集中于接口的能力上，而不用关心传输这些接口的方法，因此，可以缩短接口的定义周期，减少制订标准的时间。开放性：标准API便利了第三方对应用的开发，将重点放在功能上、而不是低层的协议细节，从而允许更多的人员参与到应用的开发中来。定义API的语言和方法定义API接口的形式化语言可以和编程语言独立〔如IDL和UML〕，也可以和编程语言相关〔如C++和Java〕。API接口可以被描述为一些功能和子程序调用的集合，通常包括接口名称、接口中的功能名称和类型以及每个功能参数的名称和类型。在网络应用的情况下，在不同的抽象层提供不同的标准API是非常有用的，应遵守以下原那么：定义API的语言和方法接入下层通信协议的API应该隐藏协议的实现细节和消息传输格式；向应用提供抽象层的API应该隐藏协议的差异；接入特定网络元素功能和数据的API支持在网络内开发和部署多厂商应用；接入网络业务的API应该可以为应用隐藏网络结构，支持在多网络中部署应用〔即部署在任何能够提供相同API的网络中〕。定义API的语言IDL语言：是一种接口定义语言，最初是由OMG提出的，用于定义对象接口，它独立于任何编程语言，而且有一些可以从IDL定义自动生成代码〔如C、C++或者Java等〕的工具。IDL最大的好处是支持对象的分布，缺点是存在一些专用术语〔如OMGIDL、微软IDL和TINAIDL〕。定义API的语言UML〔统一建模语言〕：是一种建立软件组件关系模型的形式化语言，包括组件接口的定义，主要用于软件的设计阶段，其接口可以被自动映射到相同的IDL接口。XML〔扩展标记语言〕：是一种用来定义基于文本语言的元语言。由于它是基于文本的，因此很容易使用和传输，能够通过标准的Web工具来使用该语言。定义API的语言Java语言：是一种编程语言，支持常规的对象模型〔即支持对象类的集合〕和组件模型〔如企业Java豆，即EJB〕。Java语言应用的实现、重用、分配和生产都非常容易。定义API的几种方法及其间的关系如以下图所示：定义API的方法定义API的方法接口标准是一个可选步骤，它在某种程度上独立于API所针对的技术，将一个接口标准转换为某种编程语言或者接口定义语言没有唯一的方法。中间件技术的接口标准是另一个可选步骤，但它对特定中间件技术的用法依赖性很强。中间件使用的接口定义语言能够提供自动翻译工具〔如IDL编译器〕，它可以将接口标准翻译为编程语言接口。定义API的方法编程语言标准是完全定义API的步骤，因为在这个阶段可以和给定的编程语言〔也可以是其它中间件技术〕，一起来使用标准。二、Parlay应用编程接口〔ParlayAPI〕Parlay

API概述ParlayAPI是一种允许电信公司和独立的软件销售商(ISV)都能够创立应用的标准。ParlayAPI允许应用开发人员访问网络业务〔如消息处理、呼叫选路和控制〕，也支持应用开发人员在网络外部整合这些应用和数据。Parlay接口是通过一个“Parlay网关〞〔属于业务提供商〕来实现的。Parlay

API概述Parlay标准的第一阶段任务已经由其发起成员包括英国电信(BT)、Uiticom、微软、北电网络和西门子完成，主要解决了呼叫控制、消息处理和平安方面的问题；第二阶段的标准已经于2000年6月底发布，包含了几个新成员：AT&T、Cegetel、Cisco、IBM、朗讯和爱立信。Parlay组的主要目标是提供允许位于网络外部的企业访问网络信息并控制各种网络能力的API标准。Parlay

API的体系结构Parlay

API的体系结构ParlayAPI体系结构是由一些不同的接口组成的。第一阶段解决了基于企业的客户应用和Parlay业务之间的公共接口〔接口1〕以及客户应用和Parlay架构之间的公共接口〔接口2〕；第二阶段将引进其它公共接口，如支持企业内部管理功能的接口4和接口6、支持第三方厂商接入Parlay业务的接口3和接口5。接口2也表示了呼叫控制业务接口。Parlay网络API体系结构

Parlay网络API体系结构图中表示了需要通过“资源API〞接入基于网络的资源来实现ParlayAPI。资源API提供了一种结构化的方法，以便将网络资源集成到API的实现中。现有的特殊接口或API〔如H.323或INAP等〕可以插入到资源API中，从而允许ParlayAPI可以被运用到更加广泛的网络环境中，也能够防止重复开发功能。ParlayAPI的组成ParlayAPI定义了一套与技术无关的接口，这些接口规定了外部应用创立者〔如不可信赖的第三方〕和内部应用创立者〔如传统的网络运营商〕控制核心网络资源和能力的方法、事件、参数和语义。ParlayAPI由两类接口组成：业务接口：允许业务接入一局部网络能力和信息；架构接口：提供保证业务接口平安、开放和可管理的能力。ParlayAPI的组成业务接口的功能：保证用户能够接入传统网络能力〔如呼叫控制、发送消息、用户交互等〕。架构接口提供的功能有：业务登记、业务预定、业务发现、认证、授权和综合管理。ParlayAPI包括四个角色：企业运行商、客户应用、业务提供商和架构运营商。前两者可归为客户，后两者组成提供商。Parlay的体系结构

Parlay的体系结构Parlay架构的目标是提供保证客户和效劳之间接口平安、开放和可管理的特征。架构描述了业务提供商〔即特殊业务提供者〕和企业运营商域(如特殊客户应用)之间必须的信息流。从企业运营商的观点来看，Parlay架构应该被视为对各种效劳的平安接入；从业务提供商的观点来看，架构应该被看作是对网络业务进行平安外包的关联。Parlay的体系结构API可以根据角色的功能进行分组，业务提供商使用FWFramework和SvcFramework两个API，而客户应用使用的API是Framework和AppFramework。Parlay的架构接口Parlay的架构接口：以“Ip〞命名，代表“InterfaceParlay〔Parlay接口〕〞。为区分架构网络接口和回叫接口，在“Ip〞后紧跟“App〞表示客户接口，而在“Ip〞之后加上“Svc〞表示业务提供商接口。Parlay的架构接口架构由七个模块组成：信任和平安管理、事件通知、综合管理、业务注册、业务租用、业务发现和业务工厂模块。信任和平安管理模块为用户接入架构提供了第一个联系点，也提供了登记〔即认证〕到架构的能力和选择业务或者接入另一个架构的能力。信任和平安管理模块该模块由以下接口组成：IpInitial、IpAuthentication和IpAcss。IpInitial是允许用户第一次接入到架构的接口，用户可以通过Web页或者LDAP目录检索IpInitial的相关用法。用户也可以通过IpInitial接入到IpAuthentication接口，后者提供了用户认证机制。当用户得到一个会晤的认证，客户应用就可以通过IpAccess接口接入其它接口或者企业运营商租用的业务。

Parlay用户认证的序列图Parlay用户认证的过程当客户应用检索到IpInitial的一个引用，它就调用方法initiateAuthentication()对认证过程进行初始化；客户向它的认证接口提供一个引用〔如IpAppAuthentication〕并且向IpAuthentication接口返回一个引用，然后利用IpAuthentication接口选择认证方法；客户和架构根据选择的方法相互进行认证。认证成功后〔相互认证成功〕，客户就调用IpInitial接口中的requestAccess()方法。Parlay用户认证的过程客户向它的接入接口〔如IpAppAccess接口〕提供一个引用后，架构向它的IpAccess接口返回一个引用。这个引用可以用来接入其它架构或者接入一个业务。以下图显示了事件通知模块的激活功能的实现流程。事件通知模块事件通知模块用来向应用通知和一般业务相关的且已发生的事件。IpEventNotification接口提供了允许或禁止事件通知的方法。在传统的方法中，用户必须使用回叫接口〔如用于客户应用的IpAppEventNotification〕来允许架构向他进行事件通知。事件通知激活功能的实现流程综合管理模块该模块由以下特征组成：负荷管理进程、故障管理进程、“心跳〞管理进程以及运行、管理和维护(OA&M)接口。负荷管理进程根据负荷管理策略将负荷分配到多个机器和多个组件过程中。故障管理进程用来向架构通知影响系统完整性的事件，也可以请求有关架构和业务的信息；综合管理模块“心跳〞模块用来在一个始终激活的请求或者应答模块中请求监视，用户调用“心跳〞接口的方法来请求架构向他周期性发送“心跳〞信息。OA&M接口用来查询系统的日期和时间。业务注册模块该模块允许业务提供商注册他们的业务。业务通过特定的业务类型来注册。注册方法：首先应该创立业务类型〔由架构运营商进行〕，然后业务提供商将对应于业务类型的业务注册到Parlay架构中。架构维护一个业务类型库和登记的业务。为了在架构中注册自己的业务，业务提供商必须选择业务类型和该业务的属性值进行业务注册。业务注册流程业务注册流程1.业务提供商通过obtainFrameworkInterface()方法为业务发现模块检索到一个引用；2.业务提供商使用这个引用来查询架构支持的业务类型；3.一旦找到和注册的业务相匹配的业务类型，业务提供商调用describeServiceType()_来获取业务的全部描述；4.业务提供商用和1中相同的方法为业务注册模块检索到一个引用；业务注册流程5.业务提供商注册他的业务。直到业务提供商调用announceServiceAvailability()后客户才可以使用这个业务；在第6步完成后，客户才可租用业务。业务租用模块业务注册后，通过业务租用模块就可使企业运营商租用业务。业务租用模块不是必需的。一些业务的接入对任何Parlay用户都是自动的。Parlay标准有自己的租用模型。在该模型中，企业运营商作为业务的租户或者客户，而客户应用作为业务的用户或者消费者，Parlay架构本身是业务的零售商。业务发现模块和业务工厂模块业务发现模块支持业务和业务类型信息的检索。业务提供商用它来确定和将要注册的业务相对应的业务类型，客户应用和企业运营商用它来获取架构的状态。每一个业务都有一个业务管理者接口，这是联系Parlay业务的发起点。业务工厂模块负责架构对任何业务的业务管理者接口的检索。架构检索到该接口后，一般是将其转移到请求使用该业务的客户。Parlay

的业务接口Parlay业务能力为由业务提供商创立的业务使用Parlay业务接入网络功能。Parlay业务象传统的应用一样，是通过架构的观点来开发的。每一个Parlay业务实现一个“业务管理进程〞接口，该接口将被发送到请求使用这个业务的客户〔即一个应用〕。Parlay业务包括五种：常规呼叫控制业务(GCCS)GCCS业务允许呼叫在应用中向客户延时，并允许通过网络对呼叫进行选路。GCCS支持足够的功能实体来选路和管理存在于智能网上的先进业务的呼叫。GCCS的目标是开展为特殊的呼叫控制标准，如SIP、H.323和ISUP等，从而实现网络的独立性。常规呼叫控制业务(GCCS)GCCS的实现受到Java应用编程接口(JTAPI)的极大影响。JTAPI可以提供呼叫路由和先进业务的呼叫管理。一个应用进行呼叫控制有两个不同方法。一个应用可以从一个应用中创立新的呼叫；另外一种方法是请求满足某种规那么的呼叫通知，如：终端用户的呼叫发起；终端用户的状态〔如忙、没有应答等〕；终端状态〔如摘机、挂机等〕；用户交互业务该业务通过预先定义的接口来支持应用和终端用户〔如客户应用〕的交互。该业务可分为两个模块：常规业务的接口业务(GUIS)，被应用用来和终端用户进行交互；呼叫用户交互业务(CUIS)，向主叫用户〔或被叫用户〕发送信息，或者收集来自用户的信息。此外，应用可以使用用户交互业务来请求网络运营商对某个呼叫播放某种消息。消息业务该业务允许应用发送、存储和检索消息〔如统一消息业务UMS〕。该业务支持语音信箱和电子信箱，保证应用能够接入邮件箱，这是进入消息系统的主要入口。邮件箱由文件夹组成〔至少包括收件箱和发件箱〕，每个文件夹包含一些消息，这些消息通常包含一些和它相关的属性。邮件箱可以被关闭、翻开或者加锁。连接性管理业务和移动性业务连接性管理业务：用来控制网络的QoS。移动性业务：用于无线网络。三、中间件技术中间件技术中间件简介中间件的工作原理软件体系结构及中间件的位置中间件的分类及其特点中间件技术的应用举例中间件简介中间件的定义中间件是建立于计算机硬件和操作系统之上，支持应用软件开发和运行的系统软件。中间件能够使应用软件相对独立于计算机硬件和操作系统平台，为大型应用搭起一个标准的平台。通过中间件，可以把电信运营企业中分散的系统和技术组合起来，实现电信运营企业应用软件系统的集成。中间件的工作原理示意图中间件的工作原理具体工作原理：客户端上的应用程序需要从网络中某个节点处获得一定的数据或效劳，这些数据和效劳可能处于一个与客户端不同操作系统的效劳器上，客户/效劳器应用程序通过调用中间件API中的一个中间件系统，由中间件来完成到网络中查找目标数据或效劳的任务，并且传送客户请求，重组答复信息，最后将结果回送给应用程序。软件体系结构及中间件的位置应用软件体系结构的开展经历了4个阶段：第一阶段是基于主机的计算机系统；第二阶段是PC与传统的网络技术相结合，即文件效劳器结构；第三阶段为客户机／效劳器〔C/S〕方式；第四阶段是在C／S体系根底上扩充的包括客户、应用效劳器、数据库效劳器构成的三层结构及基于Internet的体系结构。软件体系结构及中间件的位置C/S体系的三层结构是在原来客户端和数据库效劳器两层结构之间增加了一个中间层：应用效劳层，并且将业务逻辑从客户端挪到应用效劳器上。客户机只负责显示用户界面和处理用户的输入／输出，不再直接和数据库建立连接了。客户端把用户的请求送往应用效劳器，由应用效劳器从数据库效劳器中获取数据并进行计算，计算结果再返回给客户端显示。应用程序集中放置在中间层(即商用逻辑层)上，由所有用户共享。基于Web的三层C／S体系结构基于Web的应用结构是三层结构中的一种特殊情况，即在客户端和应用效劳器之间参加了Web效劳器，并把客户端程序换成了统一的浏览器。这样系统在逻辑上分为用户层、效劳层、应用层和数据层。用户层采用统一的浏览器界面；Web效劳器用来存放共享的信息和应用，同时作为访问应用效劳器的网关；应用软件存放在应用效劳器上，采用中间件产品和应用开发相结合的方法进行实现；数据层采用关系数据库产品。中间件的分类及其特点中间件的分类：交易中间件消息中间件基于对象组建模型的中间件数据库访问中间件远程过程调用中间件各中间件的特点如下：交易中间件交易中间件是一个联机事务处理平台软件，可以快速建立三层结构的联机事务处理应用。交易中间件主要是为应用程序提供运行环境及各种效劳，如程序加载、内存管理、负载平衡、出错恢复及一些应用管理功能。交易中间件是专门针对联机交易处理系统而设计的。交易中间件是一组程序模块，可减少开发联机交易处理系统所需的编程量。交易中间件交易中间件提供一个根底的框架来帮助用户建立、运行和管理三层C／S模式的应用。交易中间件是成功构造三层模式业务应用的最有效工具和根底平台。交易中间件的功能如下：负责客户机和效劳器间的连接和通信；提供一个三层结构应用开发和运行的平台消息中间件消息中间件能够简化应用之间数据的传输，提供可靠的、跨平台的消息传输手段。消息中间件支持同步通信和基于消息队列存储－转发机制的异步通信模式。消息中间件是根据消息传送或消息队列的原理来工作的，一般来说，消息队列广泛采用对等的分布式计算中的异步或同步交互。消息队列一般提供高端效劳、多协议支持以及其他系统管理效劳，完成可靠的、可扩展的异构环境中的通信平台。基于对象组建模型的中间件面向对象的中间件提供一个标准的构件框架，能使不同厂家的软件通过不同的地址空间、网络和操作系统相互访问。面向对象的中间件的具体实现、位置即所依附的操作系统对客户来说都是透明的。面向对象的中间件技术的目标：为软件用户及开发者提供一种应用级的即插即用的互操作性。要到达以上的目标，就必须遵循以下标准：公共对象请求代理体系结构〔CORBA〕标准CORBA是对象管理组〔OMG〕的一个标准，它的底层和核心局部是对象请求代理〔ORB〕。CORBA中的每一个构件是一个对象，有一个面向对象〔OO〕的接口，内部代码实现可以是OO或非OO的语言。CORBA提供了接口定义语言〔IDL〕到JAVA等语言的映射机制IDL编译器，它可以生成效劳器方的Skeleton和客户机方的Stub代码，通过分别与客户端和效劳器端的联编，即可得到效劳器方和客户方的程序。EJB〔EnterpriseJavaBeans〕标准EJB是用于开发和部署多层结构的、分布式的、面向对象的Java应用系统的跨平台组件体系结构。EJB标准定义了Java的效劳器端组件模型，EJB没有用户界面，完全位于效劳器端，EJB可由多个JavaBeans组成。通过因特网内部ORB〔IIOP〕，EJB可以和其他非Java客户机进行通信。IIOP允许EJB系统和CORBA的集成，EJB可以请求CORBA效劳，CORBA客户机也可以请求EJB效劳。分布组件对象模型〔DCOM〕标准DCOM是Microsoft与其他业界厂商合作提出的一种分布组件模型，是由COM开展而来。DCOM同CORBA一样，采用面向对象的方法，所有应用都看作一个对象。DCOM的优点之一是有许多工具可以用来创立DCOM组件，如Ｃ++工具〔VisualC++〕等，此外，还有大量的商品化的ActiveX组件可供使用。各种标准的比较CORBA是OMG的产品，OMG是包含900多个组织的联合协会，它的强大在于它的跨平台、跨语言能力；DCOM在NT平台上的工具非常丰富，开发比较容易；EJB标准在制定过程中吸收了CORBA的优点，并克服了其缺点，将来的前途更为广阔。数据库访问中间件和远程过程调用中间件

数据库访问中间件，可以用来实现应用对来自不同厂商数据库的访问，数据库访问中间件有直接访问和数据库复制两种形式。远程过程调用是从一台机器或一个进程调用另一台机器或另一个进程的效劳，这种调用通过网络来实现。远程过程调用是创立分布式应用的方法，来源于UNIX环境的处理思想，被普遍认为是创立分布式应用的有效方法。中间件技术的应用举例CoMMware系统概述CoMMware的体系结构会晤控制协商和策略CoMMware系统概述CoMMware系统是一个多方、多媒体业务通信中间件系统。由贝尔实验室开发，实际上是一些软件模块的集合，能够帮助开发人员开发多方多媒体应用。CoMMware允许开发人员通过程序模块的组合来构建分布式程序和应用。CoMMware的程序开发环境包括模块接口语言定义以及允许应用接入这些模块的注册机制。CoMMware的运行环境是一些支持应用模块进行交互的进程和应用库元素的集合。CoMMware系统概述CoMMware运行环境能够管理程序模块组，具有定义针对这些模块组的原子操作的事务处理机制。CoMMware执行环境支持使用应用的用户。CoMMware提出了一种“虚拟传输〞的概念，其功能是为底层的通信网络提供接口，能够在程序元素间建立和管理连接，也包含指定应用需求的QoS〔即多媒体通信的性能特征〕方法。CoMMware系统概述CoMMware通过提供下面的功能来支持应用程序模块之间的通信：应用程序模块之间的信号机制；应用模块之间进行数据交换〔一种或多种媒体格式〕的连接控制；通信会晤控制。所有业务都使用底层的通信传输原语。