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可配置可扩展发布订阅系统的研究及其实现(1)

2015-07-25 01:20 摘要：分析了当前发布订阅系统的主要类型和存在的问题。基于发布订阅系统的主要设计模型,采用分层与插件相结合的动态体系结构设计方法,设计和实现了可配置和可扩展的发布订阅系统ACT－PS（ACT－Publish/Subscribe System）,支持基于应用需求的配置和扩展。在具体的电子政务数据交换系统当中的配置运行表明,ACT－PS系统为通过可配置和可扩展的方式建立发布订阅系统提供了新的途径。
　　关键词：可配置;发布订阅;可扩展;体系结构
　
　　发布订阅（Publish/Subscribe,PS）通信模式因其反映了广域网络中应用系统间动态和松耦合通信的本质特征,成为当前研究热点。发布订阅系统的应用分布在数据交换、工作流[1]、协同工作、移动应用等多个领域[2]。虽然目前基于发布订阅服务的中间件研究有了一些实验和商业系统,但是这些系统采用的配置和扩展模式已经不能很好地适应快速变化的应用需求。针对这一问题,本文研究并设计了一种新的发布订阅中间件系统ACT－PS,解决了基于特定应用领域需求配置发布订阅服务系统的问题。
　　
　　1相关工作
　　
　　目前发布订阅中间件系统主要有三种类型，即通用商业系统、专用系统和微内核系统。通用商业系统中面向对象通知服务系统CORBA Notification Service是最常见的一种。这些系统通常提供了比较全面的功能,传输效率和可靠性高。但其对发布订阅的事件模型和订阅模型等均作出了严格的限制,很难基于具体应用场景进行扩展和配置[3]。专用发布订阅系统则采用了面向需求建立PS应用的策略。这种系统解决了各个领域中具体的需求,实现效率比较高,但很难重用，如CASSIUS[3]和YEAST系统。
　　目前流行的发布订阅系统是通过微内核的事件（事件具有两种形式：消息和调用。本文特指消息）代理和事件路由技术将发布订阅服务扩展到广域网，如Elvin[4]、Gryphon[5]、Siena[6]等。这些系统具有特定的订阅语言、事件模型、路由算法，以及固定的底层传输协议。该系统具有较强的可伸缩的能力,但系统内部也不能进行配置,类似于一种面向特定领域的系统。
　　以上系统在构建面向特定领域的发布订阅通信系统过程当中存在不同程度的问题。本文采用了分层、插件和动态配置等软件体系结构技术,设计并实现了一种可配置和可扩展的发布订阅系统ACT－PS（ACT－Publish/Subscribe System）,提供发布订阅系统关键设计模型的配置和扩展能力，如订阅语言、事件模型等设计模型。通过面向电子政务信息交换领域的系统应用,表明ACT－PS能够有效地解决当前发布订阅系统可配置和可扩展性的问题,为类似系统的建立提供了有效的途径。
　　
　　2ACT－PS系统设计分析
　　
　　文献[7,8]分析了发布订阅系统主要设计模型。Rosenblum[8]模型是其中较为典型的一种，它使用对象模型描述发布订阅系统主要的参与对象;事件模型描述事件的表示方法;通知模型描述事件分发到订阅者的方式;观察模型描述与订阅方式和兴趣分布相关内容;时间模型描述事件之间的因果关系和时态;资源模型描述发布订阅计算资源在系统中的分布;命名模型描述对象的定位和标志方式。此外,目前很多附加功能和与网络相关的特征已经成为面向广域网络的发布订阅系统的重要组成，如安全、移动、内容过滤、事件路由等。上述对于发布订阅系统不同的设计模型描述中,关键的设计模型包括：
　　（1）事件模型。其中最普遍的形式是主题、元组和类型[1]。为了配置和扩展该模型,系统中的事件解析和构造机制必须可扩展。
　　（2）订阅模型。订阅描述方式主要包括自定义的订阅语言、Xpath、类SQL语言等。订阅信息通常描述了事件的过滤策略、事件观察划分和分布策略等。订阅管理应当能够对不同订阅语言的语法和语义识别实现扩展。
　　（3）通知模型。目前常用的通知模式包括推、拉以及两者混合的方式。这些模式可以通过一种策略描述机制描述,通知模型的扩展与订阅模型类似。