电子政务多层体系结构模型中间件的工作机制与选择

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电子政务多层体系结构模型中间件的工作机制与选择电子商务直通车发表时间：2005年9月13日信息来源：电子商务直通车
电子政务的基础是电子政务信息网络,它是一个层次化的，集成多种技术、多种应用的一体化网络，基于这个网络，各级政府除了本身能够互访外，还要为公众提供访问政府网络的手段。中间件（middleware）技术是伴随着网络而发展起来的一种面向对象的独立的系统软件或服务程序，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。选择适合的中间件，有助于建设一个良好电子政务的体系结构和减少高昂的系统开发和维护成本，保证系统运行的高效率。电子政务系统的多层体系结构模型电子政务建设首先要完善网络框架，这是一种以政府的分布式计算为核心的信息系统的集合体，是面向办公人员实现各个子系统信息的集中展示。电子政务的三层网络计算模式是将用户交换（形式逻辑）、应用处理（应用逻辑）和数据管理（包括数据存储的数据逻辑）相互之间彻底分离和独立。各自完成其擅长的和应该完成的任务。因此，在传统的C/S计算模式上引入了一个新概念：中间服务器或者中间件，并结合分布对象技术形成了客户机/中间服务器/数据服务器的多层分布式体系结构。分布式的三层或多层C/S应用模型具有重用性好、灵活性好、可管理性、易维护性等优点，在三层或多层C/S结构中，中间件（Middleware）是最重要的部件，并随着网络计算模式的发展，日益成为软件领域的新热点。电子政务中间件的工作机制所谓中间件是一个应用程序接口（API）定义的软件层，是软件构件化发展的一种表现形式。中间件是在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，它能够使应用软件相对独立于计算机硬件和操作系统平台，为当今电子政务的大型分布式应用搭起了一个标准的平台，把政府各部门分散的系统和技术组合在一起，实现电子政务应用软件系统的集成。在多层应用软件中，负责业务逻辑处理的中间层次是重要的一层，对于大型的实用系统来说，所有软件都自行开发并不是最好的选择。大量同样是服务器可以由商品化的中间件软件来完成，中间件为开发者提供了一个高层应用环境，将分布式系统中各种不同的计算机硬件与软件屏蔽起来，从而使开发与应用具有良好的可扩展性、管理性、高可靠性和可移植性。此外，中间件还具有标准的程序接口和协议，可以实现不同硬件和操作系统平台上的数据共享和应用互操作。在具体实现上，中间件是一个用API定义的分布式软件管理框架，具有强大的通信能力和良好的可扩展性。中间件的工作机制可概括如下：客户端上的应用程序需要从网络中某个节点处获取一定的数据或者服务，这些数据和服务可能处于一个运行着和客户端不同的操作系统的服务器上，客户/服务器应用程序中负责查找数据的那一部分只要通过调用中间件API访问一个中间件系统，由中间件完成到网络中查找目标数据源或者服务的任务，进而传输客户请求，重组答复信息，最后将结果送回给应用程序。电子政务中间件的选择 Internet/ Intranet环境下的电子政务多层结构实际是就是一个可分布式已构环境，根据应用的需要，选择一个成熟的中间件是非常必要的。中间件的产品种类很多,按照功能和采用的技术不同可划分为几个大的类别，第一类是数据库访问中间件，第二类是远程过程调用中间件，第三类是消息中间件，第四类是对象中间件，第五类是事务处理中间件。其各自的主要功能特征和用途可归纳如下： 1、数据库中间件（DM，Database Middleware）数据库中间件在所有的中间件中是应用最广泛，技术最成熟的一种。一个最典型的例子就是ODBC，ODBC是一种基于数据库的中间件标准，它允许应用程序和本地或者异地的数据库进行通信，并提供了一系列的应用程序接口API，当然，在多数情况下这些API都是隐藏在开发工具中，不被程序员直接使用。有过实际编程经验的朋友都知道，在写数据库程序的时候，只要在ODBC中添加一个数据源，然后就可以直接在自己的应用程序中使用这个数据源，而不用关系目标数据库的实现原理、实现机制，甚至不必了解ODBC向应用程序提供了哪些应用程序接口API。不过在数据库中间件处理模型中，数据库是信息存贮的核心单元，中间件完成通信的功能，这种方式虽然是灵活的，但是并不适合于一些要求高性能处理的场合，因为它需要大量的数据通信，而且当网络发生故障时，系统将不能正常工作。所谓有得必有失，就是这个道理，系统的灵活性提高是以处理性能的降低为代价的。 2、远程过程调用中间件（RPC, Remote Procedure Call）远程过程调用是另外一种形式的中间件，它在客户/服务器计算方面，比数据库中间件又迈进了一步。它已经存在了相当长的时间，而且沿用了大多数程序员都非常熟悉的编程模式－程序员就像调用本地过程一样在程序中调用远程过程。启动远程过程的运行，然后将运行结果返回给本地程序。不但如此，远过程调用还可以将程序的控制传递到远端的服务器当中去。 RPC的灵活特性使得它有比数据库中间件更广泛的应用，它可以应用在更复杂的客户/服务器计算环境中。远过程调用的灵活性还体现在它的跨平台性上面，它不仅可以调用远端的子程序，而且这种调用是可以跨不同操作系统平台的，而程序员在编程时并不需要考虑这些细节。 RPC也有一些缺点，主要是因为RPC一般用于应用程序之间的通信，而且采用的是同步通信方式，因此对于比较小型的简单应用还是比较适合的，因为这些应用通常不要求异步通信方式。但是对于一些大型的应用，这种方式就不是很适合了，因为此时程序员需要考虑网络或者系统故障，处理并发操作、缓冲、流量控制以及进程同步等一系列复杂问题。 3、面向消息中间件（MOM，Message Oriented Middleware）消息中间件主要负责建立网络通信的通道，进行数据或文件的发送。其优点在于能够在客户和服务器之间提供同步和异步的连接，并且在任何时刻都可以将消息进行传送或者存储转发，这也是它比远程过程调用更进一步的原因。另外消息中间件不会占用大量的网络带宽，可以跟踪事务，并且通过将事务存储到磁盘上实现网络故障时系统的恢复。当然和远程过程调用相比，消息中间件不支持程序控制的传递，不过这种功能和它的优势比起来却是无关紧要的。消息中间件适用于需要在多个进程之间进行可靠的数据传送的分布式环境，它的一个重要作用是可以实现跨平台操作，为不同操作系统上的应用软件集成提供服务，一般用在非适时的数据交换上，适用于任何需要进行网络通信的系统。没有特定的标准。典型的产品有IBM的Mqseries/Microsoft的MSMQ和Talaria的Smartsocket。 4、基于对象请求代理（ORB，Object Request Broker）的中间件对象请求代理是近年来才发展起来的一项新技术，它可以看作和编程语言无关的面向对象的RPC应用，被视为从面向对象过渡到分布式计算的强大推动力量。从管理和封装的模式上看，对象请求代理和远过程调用有些累死，不过对象请求代理可以包含比远过程调用和消息中间件更复杂的信息，并且可以适用于非结构化的或者非关系型的数据。目前有两种对象请求代理的标准，分别是CORBA和DCOM，这两种标准是相互竞争的，而且两者之间有很大的区别，这在一定程度上阻碍了对象请求代理中间件的标准化进程。对象中间件相当于软总线，能使不同软件交互访问。为软件用户及开发者提供一种即插即用的互操作性，就象现在使用集成块或扩展板装配计算机一样。它具有交易中间件的所有功能，但是按面向的模式组织体系结构。在线的电子交易很适合这种中间件类型。目前，工业级应用领域有三种请求代理结构：OMG的CORBA、Sun的EJB以及微软的COM+。典型产品有：Borland的Visibrokh和微软的Transaction Server.。 5、事务处理中间件（TPM，Transaction Processing Monitor）事务处理中间件是一种复杂的中间件产品，是针对复杂环境下分布式应用的速度和可靠性要求而实现的。它给程序员提供了一个事务处理的API，程序员可以使用这个程序接口编写高速而且可靠的分布式应用程序－基于事务处理的应用程序。事务处理中间件向用户提供一系列的服务，如应用管理，管理控制，已经应用程序间的消息传递等。常见的功能包括全局事务协调、事务的分布式两段提交、资源管理器支持、故障恢复、高可靠性、网络负载平衡等等。事务中间件的主要功能是管理分布于不同计算机上的数据的一致性，保障系统处理能力的效率与均衡负载，负载维护异构系统中事务的完整性、安全性。一般工作在高负载、适时性强的环境中，适用于联机交易处理系统中。其标准为x/open dtp模型。典型产品有IBM的CICS和BEA的Texudo。
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