CN102694866B - 一种分布式网络环境中的服务请求代理系统 - Google Patents

Abstract

一种分布式网络环境中的服务请求代理系统，属于计算机之间过程调用技术领域。包括服务器、客户端、对象请求代理标准模块、过程调用中间件和服务请求代理器五部分。优点在于，客户端与服务器之间的接口使用统一的标准，规范化了接口设计，减少了设计人员的工作量；编程人员无需关心开发出的程序究竟部署在网络上的什么地方，给系统的调试和测试工作带来了巨大的便利；当网络环境发生变化时，无论是重新部署应用程序还是调整服务器网络参数，仅需要通过修改相应的参数表内的参数即可完成维护，降低了系统维护难度。

Description

一种分布式网络环境中的服务请求代理系统

技术领域

本发明属于计算机之间过程调用技术领域，特别涉及一种分布式网络环境中的服务请求代理系统，在分布式系统中实现远程过程调用。

背景技术

在对冶金过程控制系统的开发过程中，发现分布式系统使用非常广泛，但是由于分布式系统结构自身的特点，每台计算机上的子系统高度自治，通过通信网络有机的联系在一起，服从全局管理系统的资源调度，完成共同的任务目标，从而形成一个庞大的分布式系统。在这个复杂的分布式系统中，无论是全局管理系统还是各子系统，又分别由几个甚至几十个进程共同组成，为了使这些分散的进程协调工作，解决分布式进程间通讯问题是至关重要的。但是在以往的开发中，开发者通常会使用自定义标准来定义相互的协议，这不仅增加了过程控制系统的设计难度，而且在后期过程控制系统集成和维护过程中因为缺乏统一的集成标准，不便于过程控制系统的集成和信息的共享。但如果使用二次开发的办法解决集成和扩展的问题，又会给过程控制系统的运行和后期的维护带来大量的工作。所以开发一种能够屏蔽了底层操作系统的复杂性，使程序开发人员即使在异构的硬件环境下仍面对一个简单而统一的开发环境，减少程序设计的复杂性，将注意力集中在自己的业务上，不必再为程序在不同系统软件上的移植而重复工作，从而大大减少了技术上的负担十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在分布式控制系统中实现服务请求代理的系统，解决了开发者因为缺乏统一的集成标准而使用自定义的标准来定义设备间的协议，不便于后期系统集成和维护以及信息共享的问题。该分布式网络环境中的服务请求代理系统参考对象请求代理（Object Request Broker 缩写 ORB）技术和面向服务（Service-Oriented Architecture 缩写 SOA）的原则，采用中间件技术，发明了该分布式网络环境中的服务请求代理系统。

本发明包括服务器、客户端、对象请求代理标准模块、过程调用中间件和服务请求代理器五部分。对象请求代理标准模块在服务器上，用于实现对服务在服务器上的部署和客户端的访问的设定，过程调用中间件则与服务请求代理器进行通讯，将对服务请求的数据传递给服务代理器。 在本地过程调用LPC过程中，该分布式网络环境中的服务请求代理标准模块为进程提供面向服务的过程调用中间件，负责进程（或线程）间事件和数据的传递；在远程过程调用RPC（远程过程调用）过程中，该分布式网络环境中的服务请求代理系统首先根据配置参数表创建和维护分布式过程调用服务网络，由过程调用中间件将事件和数据传递给服务请求代理器，然后由服务请求代理器之间相互通讯，来实现与网络上计算机节点间的进程进行远程过程调用。

所述的对象请求代理标准模块安装在服务器上，用于对网络节点中的服务器上的服务和客户端需要访问的服务进行定义、分布和规划。对象请求代理标准模块由两个参数表构成，分别是通讯对象表和通讯服务部署表。

对于客户端和服务器之间的服务部署，都是通过该对象请求代理标准模块实现服务的部署。该分布式网络环境中的服务请求代理系统在运行时，首先运行该对象请求代理标准模块，获取服务器上服务的分布情况，和需要访问服务器服务的客户端的信息。服务请求代理器根据该参数查找服务所在的对应的服务器。

图1为过程调用中间件和服务请求代理器的关系图。如图，过程调用中间件根据本身的数据接口，与所述的服务请求代理器提供的通信进程进行通讯，用于实现来自不同进程间的数据的传递和交换，并实现过程间的同步与互斥。

进一步的，过程调用中间件包括过程三个调用接口，这三个调用接口在客户端和服务器上都需要运行和使用。等待接口：负责为服务提供在中断模式下工作的事件和数据接收，特点是基于事件、低CPU消耗和高响应速度；请求接口：负责为服务调用者提供事件和数据的发送和调用结果的接收，特点是在异步过程调用中只提供发送功能，在同步过程调用中提供发送、同步和调用结果接收功能。异步过程调用和同步过程称调用使用统一的接口形式；应答接口：在同步过程调用中，服务完成业务处理后，该接口负责将调用结果发送给服务的调用者。

所述的服务请求代理器在客户端和服务器上都需要运行，在服务器端，服务请求代理器与进程通讯中间件进行连接通讯，实现本机上数据的接收和发送。在服务器和客户端之间，客户端（计算机A或者B）的服务请求代理器与服务器（计算机B或者A）的服务请求代理器进行通讯，实现服务器与客户端间的数据发送与连接。

进一步的，服务请求代理器提供四种通信功能的进程（线程）:监听线程、接入线程、接收线程、代理线程。监听线程：运行在服务器端，负责为本地进程（或线程）提供监听功能，响应远程节点的接入操作，远程节点接入后，监听线程为远程节点上的进程（或线程）创建专用的接收线程和代理线程。接入线程：运行在客户端机器上，负责为本地进程（或线程）提供接入远程节点的功能，接入成功后，接入线程为远程节点上的进程（或线程）创建专用的接收线程和代理线程。接收线程：运行在服务器机器上，负责接收远程节点的过程调用，并通过过程调用中间件的请求接口将调用传递给本地进程，在同步过程调用中接收线程还负责将调用结果发送给远程节点。代理线程：运行在客户端机器上，负责为远程节点上的进程（或线程）创建过程调用中间件的本地代理，并通过过程调用中间件的等待接口接收本地进程（或线程）对远程进程（或线程）的调用，并负责将调用发送给远程节点上的接收线程。

进一步，做为分布式网络环境中的服务请求代理系统，在实现不同的计算机间服务请求代理的时候，包括如下步骤：

步骤1、客户端调用过程调用中间件：当客户端需要访问一台计算机上的某个服务时，客户端首先需要调用过程调用中间件，用于传递客户端需要给调用服务参数的传递。

步骤2、过程调用中间件将消息传递给代理线程：过程调用中间件在接收到客户端的请求后，就将该消息解析并传递给服务请求代理器提供的在客户端运行的代理线程。

步骤3、代理线程将数据封装后发送给服务器上的接收线程：客户端上的代理线程在收到客户端通讯中间进的请求后，将数据打包封装，并发送给服务器上服务请求代理器提供的接收线程。

步骤4、接收线程解包数据后将自己扮演为模拟客户端再次调用通讯中间件：接收线程收到客户端请求后，需要再次对数据进行传递，调用通讯过程中间件，将请求信息发送给服务器端服务进程或线程。

步骤5、服务器收到调用数据后执行约定的业务处理过程：服务端的服务进程或者线程，根据收到的请求内容，执行对应的业务处理过程。

步骤6、服务器调用过程调用中间件将处理结果返回：服务器在完成业务处理流程后，再次通过过程调用中间件将结果发送给服务器上的接收线程。

步骤7、接收线程将处理结果封装后发送给代理线程：接收线程在收到服务器上通讯中间件的服务执行结果数据后将数据进行封装，发送给客户端机器上的代理线程。

步骤8、代理线程通过过程调用中间件将结果返回给客户端：客户端代理线程在收到数据后，再次调用过程中间件将结果返回给客户端的客户进程或线程。

做为分布式网络环境中的服务请求代理系统，还具有如下特点：

处于同一个网络内的不同位置的客户端和服务器，借助于服务请求代理器和过程调用中间件，客户端可以像调用本地服务一样调用在服务器上的服务，服务请求代理器就像一条“通讯总线”一样，为连接在同一个网络上的客户端和服务器提供一个透明的通讯环境，服务请求代理器负责建立客户端与服务器之间的连接，客户端通过通讯中间件透明的向服务发送请求和接收应答。

进一步的，该分布式网络环境中的服务请求代理系统具有以下特点：通过参数配置实现分布式服务的部署，在实际网络环境发生变化的时候，只需要修改相应的参数表即可，而不需要对代码进行重新编写，大大减少分布式网络环境下系统的维护工作。

本发明取得了以下效果：

1、客户端与服务器之间的接口使用统一的标准，规范化了接口设计，减少了设计人员的工作量；

2、编程人员无需关心开发出的程序究竟部署在网络上的什么地方，给系统的调试和测试工作带来了巨大的便利；

3、当网络环境发生变化时，无论是重新部署应用程序还是调整服务器网络参数，仅需要通过修改相应的参数表内的参数即可完成维护，降低了系统维护难度。

附图说明

图1为分布式进程通讯系统结构示意图。

图2为进程间交互过程时序图。

图3为计算机间进服务请求代理结构示意图。

具体实施方式

首先对同一台机器内该系统中的进程间的通讯过程的时序进行说明。

图2是进程间交互过程时序图。我们假设A程序和B程序进行通讯。我们假设A做为服务进程，B做为客户进程。他们之间的交互过程如图2所示，下面就对A和B之间对过程调用中间件提供的调用接口的使用过程进行说明。

首先，A进程调用wait（等待）接口，然后等待其它的客户进程对其进行调用。客户进程B在确定需要对服务进程A进行调用后，通过Apply（请求）接口，声明对A进行调用；A进程在收到B进程的调用请求后，调用自身功能模块，得到结果后，调用Reply（应答）接口，对B进程请求的数据返回给B进程。

下面用具体的参数对对象请求代理标准模块的两个参数表的参数进行说明。

xsStationName	xsServiceName	lSize	xsDescription
				L2-APP00	xParameter Service	1000000	参数服务
L2-APP00	xLoggerWriter Service00	1000000	日志服务
				L2-APP00	xCommunication Service00	32000	通信服务名
L2-APP00	xShmSynchronize Service00	30000000	内存同步
				L2-APP01	xLoggerWriter Service01	1000000	日志服务
L2-APP01	xCommunication Service01	32000	通信服务名
				L2-APP01	xShmSynchronize Service01	30000000	内存同步

表1：通讯对象实例

在表1 通讯对象定义实例中该参数表对每台机器上的服务进行定义。我们可以看出在站点L2-APP00中存在4个服务分别是：xParameter Service、xLoggerWriter Service00、xCommunication Servcie00和xShmSynchronize Service00；在站点L2-APP01站点中存在3个服务xLoggerWriter Service01、xCommunication Service01和xShmSynchronize Service01。lSize和xsDescription分别给出了服务缓冲区的大小和说明。

表2通讯对象部署实例

在表2 通讯对象部署实例中，我们以第二行、第五行为例分别说明两种不同类型的服务工作模式：第二行“L2-APP00,1,xParameter Service,,10200,,,,1,HEAD,TAIL,监听” 定义了以下关键信息：在站点L2-APP00上，存在一个xParameter Service服务，该服务处于监听模式，可以为网络中的相关站点提供相应的服务，服务工作在站点名为L2-APP00计算机的10200端口。

第五行“L2-APP01,2,,,,xCommunication Service00,10.5.30.11,10202,1,HEAD,TAIL,连接” 定义了以下信息：在站点L2-APP01上，需要访问xCommunication Service00服务，该服务存在于10.5.30.11机器上，并通过10202端口进行监听。

通过上面两个参数表，就完成了对每台机器上服务的部署。然后通过服务请求代理器和过程调用中间件即可实现面向服务的服务请求代理功能。

下面以客户端访问服务器上一个名为TestService的服务为例进行说明。我们假设名为TestService的服务运行在服务器上，我们假设服务器的ip地址为10.5.30.16，该服务配置的监听端口为10204；此时先要在xCommService表内增加对该服务的描述，即一行为L2-APP00，TestService，30000，服务测试的信息；然后在xCommDeploy2表中也需要增加两行相关的描述，内容分别为为：L2-APP01,0, TestService Service01,,10204,,,,1,HEAD,TAIL，监听；L2-APP01,2,,,, TestService,10.5.30.16,10204,1,HEAD,TAIL,连接。这样就实现了对TestService服务在客户端和服务器上的部署工作。

图3对客户端对服务器上TestService服务进行调用过程的示意图。如图所示，步骤如下：

步骤1、客户端调用过程调用中间件的Apply（）接口，试图与服务器上名为TestService的服务进行通讯。

步骤2、客户端的过程调用中间件将该请求消息传递给客户端机器上该代理线程；

步骤3、代理线程对客户端的请求解析，将客户端请求的数据进行封装后发送给服务器上的接收线程；

步骤4、接收线程解包数据，然后扮演为模拟客户端再次调用过程调用中间件；

步骤5、服务器收到调用数据后，根据客户端的请求执行约定的业务处理过程，并得到处理结果。

步骤6、服务器调用过程调用中间件的Reply（）接口将处理结果返回给服务器上接收线程。

步骤7、接收线程将TestService最后的处理结果数据进行封装，然后发送给客户端代理线程。

步骤8、代理线程再次调用过程调用中间件的Apply（）接口，将结果返回给客户端的请求进程TestServeice monitor。

上述过程只是以在服务器上运行一个TestService服务，然后客户端机器的TestServeice monitor对该服务进程进行访问的一个实例。在实际的系统部署过程中，服务可以安装在任意一台机器上供其它的任意机器进行访问，只要在通讯服务表和通讯部署表的参数进行合理的配置，然后使用服务请求代理器和过程调用中间件即可实现在分布式系统中的服务请求代理。该系统配置灵活，可以大大减少开发人员的开发和系统后期的维护工作。

Claims (2)

1.一种分布式网络环境中的服务请求代理系统，其特征在于，包括服务器、客户端、对象请求代理标准模块、过程调用中间件和服务请求代理器五部分；对象请求代理标准模块在服务器上，用于实现对服务在服务器上的部署和客户端的访问的设定，过程调用中间件则与服务请求代理器进行通讯，将对服务请求的数据传递给服务代理器；在本地过程调用LPC过程中，该分布式网络环境中的服务请求代理系统为进程提供面向服务的过程调用中间件，负责进程或线程间事件和数据的传递；在远程过程调用RPC过程中，该分布式网络环境中的服务请求代理标准模块首先根据配置参数表创建和维护分布式过程调用服务网络，由过程调用中间件将事件和数据传递给服务请求代理器，然后由服务请求代理器之间相互通讯，来实现与网络上计算机节点间的进程进行远程过程调用；

过程调用中间件根据本身的数据接口与服务请求代理器提供的通信进程进行通讯，用于实现来自不同进程间的数据的传递和交换，并实现过程间的同步与互斥；

服务请求代理器在客户端和服务器上都需要运行，在服务器端，服务请求代理器与进程通讯中间件进行连接通讯，实现本机上数据的接收和发送；在服务器和客户端之间，客户端计算机A或者B的服务请求代理器与服务器计算机B或者A的服务请求代理器进行通讯，实现服务器与客户端间的数据发送与连接；

所述的对象请求代理标准模块安装在服务器上，用于对网络节点中的服务器上的服务和客户端需要访问的服务进行定义、分布和规划；对象请求代理标准模块由两个参数表构成，分别是通讯对象表和通讯服务部署表；

对于客户端和服务器之间的服务部署，都是通过该对象请求代理标准模块实现服务的部署；该分布式网络环境中的服务请求代理系统在运行时，首先运行该对象请求代理标准模块，获取服务器上服务的分布情况，和需要访问服务器服务的客户端的信息；服务请求代理器根据该参数查找服务所在的对应的服务器；

所述的过程调用中间件包括过程三个调用接口，这三个调用接口在客户端和服务器上都需要运行和使用；

等待接口：负责为服务提供在中断模式下工作的事件和数据接收，基于事件、低CPU消耗和高响应速度；

请求接口：负责为服务调用者提供事件和数据的发送和调用结果的接收，在异步过程调用中只提供发送功能，在同步过程调用中提供发送、同步和调用结果接收功能；异步过程调用和同步过程称调用使用统一的接口形式；

应答接口：在同步过程调用中，服务完成业务处理后，该接口负责将调用结果发送给服务的调用者；

所述的服务请求代理器提供四种通信功能的进程:监听线程、接入线程、接收线程、代理线程；

监听线程：运行在服务器端，负责为本地进程或线程提供监听功能，响应远程节点的接入操作，远程节点接入后，监听线程为远程节点上的进程或线程创建专用的接收线程和代理线程；

接入线程：运行在客户端机器上，负责为本地进程或线程提供接入远程节点的功能，接入成功后，接入线程为远程节点上的进程或线程创建专用的接收线程和代理线程；

接收线程：运行在服务器机器上，负责接收远程节点的过程调用，并通过过程调用中间件的请求接口将调用传递给本地进程，在同步过程调用中接收线程还负责将调用结果发送给远程节点；

代理线程：运行在客户端机器上，负责为远程节点上的进程或线程创建过程调用中间件的本地代理，并通过过程调用中间件的等待接口接收本地进程或线程对远程进程或线程的调用，并负责将调用发送给远程节点上的接收线程。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，分布式网络环境中的服务请求代理系统实现不同的计算机间服务请求代理时，包括如下步骤：

步骤1、客户端调用过程调用中间件：当客户端需要访问一台计算机上的某个服务时，客户端首先需要调用过程调用中间件，用于传递客户端需要给调用服务参数的传递；

步骤2、过程调用中间件将消息传递给代理线程：过程调用中间件在接收到客户端的请求后，就将该消息解析并传递给服务请求代理器提供的在客户端运行的代理线程；

步骤3、代理线程将数据封装后发送给服务器上的接收线程：客户端上的代理线程在收到客户端通讯中间件的请求后，将数据打包封装，并发送给服务器上服务请求代理器提供的接收线程；

步骤4、接收线程解包数据后将自己扮演为模拟客户端再次调用通讯中间件：接收线程收到客户端请求后，需要再次对数据进行传递，调用通讯过程中间件，将请求信息发送给服务器端服务进程或线程；

步骤5、服务器收到调用数据后执行约定的业务处理过程：服务端的服务进程或者线程，根据收到的请求内容，执行对应的业务处理过程；

步骤6、服务器调用过程调用中间件将处理结果返回：服务器在完成业务处理流程后，再次通过过程调用中间件将结果发送给服务器上的接收线程；

步骤7、接收线程将处理结果封装后发送给代理线程：接收线程在收到服务器上通讯中间件的服务执行结果数据后将数据进行封装，发送给客户端机器上的代理线程；

步骤8、代理线程通过过程调用中间件将结果返回给客户端：客户端代理线程在收到数据后，再次调用过程中间件将结果返回给客户端的客户进程或线程。