CN111404722B - 一种服务集成框架的全服务架构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种服务集成框架的全服务架构，该架构中将服务集成框架中原有的集中式服务管理中心按功能划分为细粒度的框架服务，以框架服务描述框架功能，每个框架服务具有其独立的接口。本发明改变了传统软件系统中应用与框架之间的交互方式，将服务集成框架的单机集中式的服务管理中心改造成分布式、面向接口、可以独立开发和部署的框架服务，在该全服务架构下，应用之间、应用与框架之间都采用面向服务的方式进行交互，降低了应用对于框架的依赖，能够对系统的扩展、移植需求进行快速的响应，为解决分布式实时系统的复杂性问题提供了新的解决方案。

Description

一种服务集成框架的全服务架构
技术领域
本发明属于计算机技术领域，涉及一种分布式实时应用领域中的SOA(Service-Oriented Architecture，面向服务的架构)服务系统构建方案，特别涉及一种服务集成框架的全服务架构。
背景技术
服务集成框架是基于数据分发服务DDS(Data Distribution Service)的SOA实现方案，为分布式实时系统提供了应用资源共享及管理的平台，解决了应用功能重复开发、系统运维低效以及服务实时通信等问题。在基于服务集成框架实现的SOA服务系统中，应用组件被封装成服务，服务被部署于服务容器之上，服务之间围绕服务管理中心进行交互。服务管理中心作为整个框架中服务运行和管理的核心，提供服务信息管理、服务动态发现、服务状态监控等功能。
分布式实时系统的运行环境多变，不同的应用场景对于框架功能的实现有不同的要求，需要框架具备灵活、可扩展的特性，能够针对不同的场景快速地进行功能适配。现有的服务集成框架的服务管理中心采用单机集中式的架构，且框架功能缺乏统一的描述和发现机制，导致基于服务集成框架开发的系统难以满足分布式实时系统扩展和移植的需求，限制了框架的应用范围。为了满足分布式实时系统快速发展的业务需求，需要对服务集成框架的系统架构进行改进。
发明内容
为了克服现有技术的不足，解决服务集成框架的扩展性问题，本发明人进行了锐意研究，提供了一种服务集成框架的全服务架构，将服务集成框架中单机集中式的服务管理(注册)中心功能拆分为四种不同类别，共计七个框架服务，不仅仅是应用功能被描述为服务，框架功能也被赋予了面向服务的特性，被描述为系统中的框架服务，改变了传统软件系统中应用与框架的交互方式，降低应用对框架的依赖，方便系统的扩展和升级，从而完成本发明。
本发明的目的在于提供以下技术方案：
一种服务集成框架的全服务架构，该架构中将服务集成框架中原有的集中式服务管理中心按功能划分为细粒度的框架服务，以框架服务描述框架功能，每个框架服务具有其独立的接口。
进一步地，框架服务包括服务静态信息注册服务、服务静态信息查询服务、服务运行信息注册服务、服务运行信息查询服务、服务状态信息发布服务、服务状态信息查询服务、以及用户信息管理服务。
进一步地，架构中的框架服务和应用服务的服务模型统一，服务模型定义有服务属性和服务接口，服务属性中包括服务类型，该服务类型用于说明该服务是框架服务还是应用服务。
进一步地，框架服务可以部署在不同的节点上并且可以采用多副本的形式。
进一步地，框架服务通过包括以下步骤的方法被框架服务消费者发现：
步骤1，框架服务和框架服务消费者在启动以后，分别创建用于框架服务发现的DDS读者线程和DDS写者线程，框架服务和框架服务消费者之间通过“框架服务查询主题”和“框架服务回复主题”两个主题进行通信；
步骤2，框架服务消费者通过“框架服务查询主题”发出请求，请求中包含所需的框架服务的标识；
步骤3，对应的框架服务收到查询信息以后，确认是对自己的请求，通过“框架服务回复主题”发布自己的位置信息；
步骤4，框架服务消费者根据收到的回复绑定一个框架服务，然后挂起DDS线程。
进一步地，步骤3中，如果框架服务为多副本的框架服务，还需要回复负载信息；该负载信息包括已绑定的框架服务消费者数量、每秒处理的请求数；
步骤4中，框架服务消费者根据收到的回复选择一个负载最低的框架服务进行绑定，然后挂起DDS线程。
进一步地，发现方法还包括以下步骤：后续框架服务消费者在调用框架服务的过程中出现请求超时现象，则认为双方的连接断开，框架服务消费者唤醒DDS线程，再次进行框架服务的发现。
本发明提供的一种服务集成框架的全服务架构，带来了有益的技术效果：
(1)本发明提出的全服务架构的服务模型能够对传统基于DDS的服务集成框架进行扩展，在兼容原有服务的基础上，引入了新的服务类型(框架服务)，方便开发人员将框架功能和应用功能统一描述为服务。
(2)本发明提出的框架服务划分方法，能够按照应用不同的需求，将集中式的服务管理中心按功能划分为分布式、松耦合、可以独立部署和实现的框架服务，使得开发人员可以以框架服务为单位对服务集成框架功能进行扩展，满足快速发展的应用需求。
(3)本发明提出的基于DDS的框架服务发现机制，能够利用原有服务集成框架中内置的数据分发服务DDS的松耦合和通信实时性优势，使得应用服务能够对分布在不同节点上、数量未知的框架服务进行高效的发现。
附图说明
图1示出本发明公开的服务集成框架的全服务架构的示意图；
图2示出服务集成框架原有的服务模型；
图3示出本发明提出的服务集成框架的全服务架构的服务模型；
图4示出本发明提出的基于DDS的框架服务发现方法。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
如图1所示，本发明提供了一种服务集成框架的全服务架构，该架构中将服务集成框架中原有的集中式服务管理中心按功能划分为细粒度的框架服务，以框架服务描述框架功能，每个框架服务具有其独立的接口。
在服务集成框架中，主要包含以下几类信息：用户信息(包括管理员、开发人员的信息以及相关的权限信息)、服务的静态信息(数据库中保存的服务信息以及服务描述文件等)、服务的动态信息(服务地址信息、服务状态监控信息等)。服务管理中心的业务功能都是围绕对这些信息的组织和管理展开的，其作为整个框架中服务运行和管理的核心，提供服务信息管理、服务动态发现、服务状态监控等功能。上述几类信息虽然有关联，但彼此间的界限也比较明显。因而，可以按照对不同信息类型的管理将服务管理中心分类，如分为4类，然后根据使用角色的不同进一步拆分，最终得到如表1所示的框架服务。
表1
Figure BDA0002387362490000041
Figure BDA0002387362490000051
按功能对服务管理中心进行划分，得到以下服务分类：服务静态信息管理、服务运行信息管理、服务监控、以及用户信息管理；其中，服务静态信息管理中包括服务静态信息注册服务和服务静态信息查询服务，服务运行信息管理中包括服务运行信息注册服务和服务运行信息查询服务，服务监控中包括服务状态信息发布服务和服务状态信息查询服务，用户信息管理中包括用户信息管理服务。
以上拆分出的7个框架服务基本涵盖了原有服务管理中心的业务功能，将框架功能划分为细粒度、松耦合、方便开发和管理的七个框架服务，应用程序、管理人员、开发人员与服务管理中心的交互行为都转化为对框架服务的调用，使得开发人员可以以框架服务为单位，对系统进行维护和扩展。根据业务需要，可以为框架服务设计相应的客户端和管理界面。
传统的方式中，应用组件被封装成服务，应用服务之间围绕服务管理中心进行交互。本发明中，通过将原有的服务集成框架进行重构，如图1所示，应用服务直接与分布式的框架服务之间进行交互即可。
为了将服务集成框架的框架功能描述为框架服务以此来统一应用与框架之间的交互方式，本发明对服务集成框架中服务的概念进行了扩展，提出一种新的服务模型。
如图2所示，是服务集成框架原有的服务模型。该模型分为“服务属性”和“服务接口”两部分。“服务属性”包含了服务名、服务版本、命名空间、服务说明。“服务接口”是服务模型的核心部分，是针对数据分发服务DDS的协议特点进行描述的。其中，主题信息定义了DDS发布/订阅接口所需的属性，包含了域、主题类型和QoS(Quality of Service，服务质量)，IDL定义中包含了对RPC over DDS请求/应答接口的定义以及两类接口使用到的数据类型的定义。
如图3所示，是本发明提出的服务集成框架的全服务架构的服务模型。该模型分为“服务属性”和“服务接口”两部分。“服务属性”中包含了服务名、服务版本、命名空间、服务说明、以及服务类型；“服务接口”包含了协议类型、操作、接口属性、以及数据定义，分别如表2和表3中所示。
表2服务属性中各个名词的释义
Figure BDA0002387362490000061
由于框架服务负责提供应用服务信息维护和管理的功能，相比于应用服务更加重要，因此需要根据“服务类型”属性来加以区分，方便采用不同的方式对两种服务进行部署和管理。
表3服务接口中各个名词的释义
Figure BDA0002387362490000062
具体地，协议类型：代表服务底层使用的通信协议。新的服务模型不对服务的通信协议加以限制，服务可以不基于DDS实现，服务间的接口操作类型也可以采用请求/应答和发布/订阅以外的方式。所以需要用户显式声明协议信息。协议类型可以是“DDS”、“SOAP”、“CORBA”等，也可以是任何自建的协议类型。
操作：代表服务与服务消费者之间的互操作方式以及数据流向，由“操作类型”和“操作参数”两部分内容组成。目前，框架中包含两种操作类型，即“publish-subscribe”(发布/订阅)和“request-response”(请求/应答)。当用户引入新的通信协议时，可以对操作类型进行扩展。“操作参数”代表该操作中使用到的输入输出数据，例如“publish-subscribe”类型的操作，需要有相关的输入参数定义，而“request-response”类型的操作则同时需要有输入参数和输出参数的定义。
接口属性：代表了服务调用双方在进行接口匹配时需要使用到的信息。在原有的服务模型中，DDS发布/订阅服务之间需要对域、主题、QoS信息进行匹配，而RPC over DDS请求/应答服务需要对接口名称、接口参数进行匹配，这些信息都直接定义在服务模型中，使得服务模型与DDS/RPC over DDS绑定。为了使得服务模型具有扩展性、能够适配更多的协议类型，将这些信息定义在接口属性中。不同类型的服务可以基于自己的需求设计不同的接口属性，只需要服务调用双方对于属性的名称、取值达成一致即可。
数据定义：用于定义操作中使用到的数据类型，也就是对一个服务接口具体输入和输出什么类型的数据的描述。
我们知道，在原有的服务集成框架中，应用服务之间的发现匹配是通过第三方的服务管理中心来实现的，这种第三方介入的方式能够实现服务调用双方的解耦，为应用的部署和运行增加动态性和灵活性。而应用服务与服务管理中心之间的发现则是采用静态绑定的方式，应用服务通过本地配置文件中设置好的IP地址和端口号来发现服务管理中心并与之交互。由于服务管理中心在整个系统中的重要性和唯一性，部署以后基本不再调整，因此应用服务可以采取这种相对简单的方式来发现服务管理中心。
在引入框架服务以后，由于框架服务可以部署在不同的节点上并且可以采用多副本的形式，因此静态绑定的方式不能满足框架服务的发现要求。框架服务作为应用服务和应用服务消费者之间交互的媒介，其最主要的功能就是负责应用服务的动态发现(由“服务运行信息管理”类别的框架服务提供)。由于框架服务无法通过调用自身来达到被应用服务发现的目的，因此需要设计一套不同于应用服务的发现机制。本发明提出了一种了基于DDS的框架服务发现方法，其发现流程如图4所示。
1)框架服务和框架服务消费者在启动以后，分别创建用于框架服务发现的DDS读者线程和DDS写者线程，框架服务和框架服务消费者之间通过“框架服务查询主题”和“框架服务回复主题”两个主题进行通信；其中，框架服务消费者包括应用服务、其它框架服务，以及管理人员和开发人员使用的客户端。
2)框架服务消费者通过“框架服务查询主题”发出请求，请求中包含所需的框架服务的标识(如服务名)。
3)对应的框架服务收到查询信息以后，确认是对自己的请求，通过“框架服务回复主题”发布自己的位置信息。如果是多副本的框架服务，还需要回复自己的负载信息(已绑定的框架服务消费者数量、每秒处理的请求数(QPS)，方便框架服务消费者进行副本选择。
4)框架服务消费者根据收到的回复选择一个负载最低的框架服务进行绑定，然后挂起DDS线程。
5)若后续框架服务消费者在调用框架服务的过程中出现请求超时现象，则认为双方的连接断开，框架服务消费者唤醒DDS线程，再次进行框架服务的发现。
上述方法可以满足框架服务的发现要求。DDS的通信实时性优势以及发布/订阅机制的松耦合特性可以保证框架服务消费者对分布在不同节点上的、数量未知的框架服务进行高效的发现。
基于上述的服务集成框架的全服务架构方案，在不同的应用场景中，框架服务可以有不同的实现方式，由于框架服务是面向接口、隐藏实现的，因此应用对于框架功能的依赖会大大降低。在已有框架服务的基础上，开发人员还可以按需引入新的框架服务来对系统的功能进行扩展。
进一步地，本发明提出的全服务架构不局限于服务集成框架的改进，其他类似的系统，如Web Services、ESB等，也可以按照本发明的方案，对框架功能进行服务化改造，以此来提高系统的扩展性和灵活性。
以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种服务集成框架的方法，其特征在于，设置全服务架构，该架构中将服务集成框架中原有的集中式服务管理中心按功能划分为细粒度的框架服务，以框架服务描述框架功能，每个框架服务具有其独立的接口；
框架服务包括服务静态信息注册服务、服务静态信息查询服务、服务运行信息注册服务、服务运行信息查询服务、服务状态信息发布服务、服务状态信息查询服务、以及用户信息管理服务；服务静态信息注册服务包括服务静态信息注册接口、服务静态信息更新接口和服务静态信息删除接口，服务静态信息查询服务包括服务列表获取接口和服务详情查询接口，服务运行信息注册服务包括服务运行信息注册接口、服务运行信息更新接口和服务运行信息删除接口，服务运行信息查询服务包括服务运行信息查询接口，服务状态信息发布服务包括监控信息发布接口，服务状态信息查询服务包括服务状态监控接口，用户信息管理服务包括用户信息注册接口、用户信息更新接口、用户信息查询接口、用户权限认证接口和用户服务权限分配接口；
架构中的框架服务与应用服务的服务模型统一，服务模型定义有服务属性和服务接口，服务属性中包括服务类型，该服务类型用于说明该服务是框架服务还是应用服务；服务属性中包含了服务名、服务版本、命名空间、服务说明、以及服务类型；服务接口包含了协议类型、操作、接口属性、以及数据定义。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，框架服务可以部署在不同的节点上并且可以采用多副本的形式。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，框架服务通过包括以下步骤的方法被框架服务消费者发现：
步骤1，框架服务和框架服务消费者在启动以后，分别创建用于框架服务发现的DDS读者线程和DDS写者线程，框架服务和框架服务消费者之间通过“框架服务查询主题”和“框架服务回复主题”两个主题进行通信；
步骤2，框架服务消费者通过“框架服务查询主题”发出请求，请求中包含所需的框架服务的标识；
步骤3，对应的框架服务收到查询信息以后，确认是对自己的请求，通过“框架服务回复主题”发布自己的位置信息；
步骤4，框架服务消费者根据收到的回复绑定一个框架服务，然后挂起DDS线程。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3中，如果框架服务为多副本的框架服务，还需要回复负载信息；该负载信息包括已绑定的框架服务消费者数量、每秒处理的请求数；
步骤4中，框架服务消费者根据收到的回复选择一个负载最低的框架服务进行绑定，然后挂起DDS线程。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，发现方法还包括以下步骤：后续框架服务消费者在调用框架服务的过程中出现请求超时现象，则认为双方的连接断开，框架服务消费者唤醒DDS线程，再次进行框架服务的发现。
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