【正文】 基于 J2EE 在 分布式環(huán)境下 的 底層結(jié)構(gòu)的 自動 動態(tài)配置的 應用 Anatoly Akkerman, Alexander Totok, and Vijay Karamcheti 摘要： 為了實現(xiàn)廣域網(wǎng)中符合工業(yè)標準基于組件的應用程序中動態(tài)的可適應性，我們需要一種框架來在這樣的環(huán)境里自動化地配置 J2EE 應用程序。這種需要對于哪怕在單一的應用程序服務器上嘗試 部署 J2EE 應用的人來說也顯而易見，這種任務設計到大量的系統(tǒng)服務和應用組件的配置。 關(guān)鍵詞： j2ee； 動態(tài)配置 ； 分布式 ； 組件 ； 1 前言 近幾年，我們已經(jīng)看到 基于組件的企業(yè)應用開發(fā)的顯著 增加。這種應用程序通常被部署在公司的內(nèi)部網(wǎng)或者是因特網(wǎng)上，以高 事務容量，大量的用戶和覆蓋范圍廣的訪問為特征，它通常會被部署在中央?yún)^(qū)域，采用服務器集群來均衡負載從而支持用戶下載。但是這種平均負荷的方法被證明只對減少應用轉(zhuǎn)發(fā)的用戶可以察覺的反應時間有效，而對于減少網(wǎng)絡方面的延遲作用不大，垂直分割（例如 … 運行網(wǎng)絡層和事務層在不同的虛擬機）被用于錯誤分離和均衡負荷，但是它是不符合實際的由于遠程調(diào)運的大量使用顯著地增加了運行時時間。最近的著作已經(jīng)表明在廣域網(wǎng)中利用垂直負荷而不引起前面所述的 超時問題的可行性。那非研究的主要結(jié)論可以概括如下： (1) 應用合適的應用程序，在廣域網(wǎng)中的垂直負荷可以 察覺的延遲。 (2) 廣域垂直層需要復制應用層組件而且需要維持和原組件間的一致性 。 (3) 新加的復制組件可以被動態(tài)配置以滿足新的需要 。 (4) 事實上，不同的復制組件可能會根據(jù)應 用不同的方式實現(xiàn)相組件 。 (5) 新的請求路徑可以復用先前的組件配置路徑 。 應用智能監(jiān)視和人工智能規(guī)劃方法再結(jié)合那個研究得出的結(jié)論，我們看到通過動態(tài)布置基于動態(tài)監(jiān)視的額外的應用組件，在廣域網(wǎng)中符合工業(yè)標準基于組件的應用程序中動態(tài) 的可適應性是可以實現(xiàn)的。然而，為了實現(xiàn)這種動態(tài)可適性，我們需要一種框架來在這樣的環(huán)境里自動化地配置 J2EE 應用程序。這種需要對于哪怕在單一的應用程序服務器上嘗試布置 J2EE 應用的人來說也顯而易見，這種任務設計到大量的系統(tǒng)服務和應用組件的配置。例如你必須在配置和部署應用組件前先建立 JDBC 數(shù)據(jù)源，設立消息目 的地和資源適配器。在需要跨越多個節(jié)點服務器的廣域網(wǎng)配置中，這將更加復雜，因為更多的便利內(nèi)部節(jié)點通信的系統(tǒng)服務需要配置和啟動，而且多種配置數(shù)據(jù)比如 IP 地址，端口號， JNDI 名字和其他的數(shù)據(jù)在多 個節(jié)點的配置文 件中必須維持一致性。這種分布式配置框架必須滿足： (1) 聲明內(nèi)部組件一致性規(guī)范和定義它對組件配置部署的影響。 (2) 聲明應用程序組件對應用服務器，以及它們的配置和部署的依賴性。 (3) 提供簡單但可表達的抽象 方法 去控制通過部署和拆卸組件獲得的適 用 性。 (4) 能夠復用服務和組件從而高效的利用網(wǎng)路節(jié)點資源。 (5) 提供上述便利而不 會 增加 應用程序員的設計負擔。 在本論文中，我們提出自動動態(tài)部署 J2EE 應用程序的框架涉及了上面的所有問題，這種框架為組件定義了結(jié)構(gòu)描述語言，鏈接說明和集合。這種組件說明語言用來 描述應用程序組件和鏈接，它使得應用組件與系統(tǒng)組件中清晰的分開。一種靈活的系統(tǒng)類型用來定義組件接口和端口的兼容性。一種為配置組件屬性而開發(fā)的定義和表述語言允許內(nèi)部組件間獨立的規(guī)范和組件間屬性的繼承。組件集合語言允許先前定義的復制的組件通過連接合適的端口集合到應用路徑，連接時通過鏈接復制對象和具體把這些復制組件映射到目標應用服務器節(jié)點。組件配置過程評估了應用程序路徑的正確性，確認在系統(tǒng)組件上的應用組件的獨立性和完成復制組件的部署。根據(jù)這些配置使先前部署的復制組件在新的路徑中得以匹配和復用的努力正在做出。我們把這 種架構(gòu)作為 JBoss 開源 java 應用服務器的一部分加以實現(xiàn)，在幾個 J2EE 樣本程序比如 Java PetStore,， RUB 和 TPC_W_NYU中進行測試。這種架構(gòu)實現(xiàn)利用了 JBoss的可擴展的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，基于 JMX規(guī)范。 JBoss 的組件結(jié)構(gòu)允許根據(jù)部署應用程序的需要增加服務配置。我們相信通過動態(tài)部署和拆卸系統(tǒng)服務來重構(gòu)應用服務器對構(gòu)建高效資源框架的動態(tài)分布部署的 J2EE應用程序來說是非常必要的。本文如下部分是這樣組織的。第 2 部分提供了必要的背景以理解和研究有關(guān)的 J2EE 組件技術(shù)規(guī)范。第 3 部分對這種架構(gòu)給出 了一般性的描述。第 4 部分更深入的描述了有關(guān)這種架構(gòu)特別重要的和有趣的內(nèi)部機制。第五部分描述了如何實現(xiàn)這種架構(gòu)，相關(guān)聯(lián)的工作將在第六部分介紹。 2 J2EE 背景知識 介紹 組件框架。組件框架是一種中間件系統(tǒng)，它支持遵守一定標準的有不同組件構(gòu)成的應用程序。應用組件被塞入這種確立它們運行環(huán)境和規(guī)定它們交互的框架中。這通常是通過容器，組件持有者來實現(xiàn)的。這種容器也提供通常需要的功能以實現(xiàn)命名，安全性，事務，和持久性！組件框架為組件的執(zhí)行提供了一個集成的環(huán)境，因此顯著的減少了在設計，實現(xiàn)，部署和維護應用程 序時工作?，F(xiàn)在工業(yè)上的組件框架標準以對象管理組的CORBA 組件模型， SUN 公司的 JAVA 2 Platform J 企業(yè)版 [J2EE]和微軟公司的 .NET 標準，其中在企業(yè)里應用最為廣泛的組件框架是 2EEE。 J2EE. J2EE 是開發(fā)多層企業(yè)應用JAVA 程序的綜合性的標準。 J2EE 規(guī)范定義如下： (1) 組件編程模型 。 (2) 組件和主服務器的鏈接 。 (3) 服務器提供給組件的服務 。 (4) 各種各樣的人物角色 。 (5) 兼容性檢驗裝置和編譯測試程序 。 在眾多的服務列表中，消息通信，事務處理，命名機制和其它 應用組件用到的服務是應用服務器必須提供的。用 J2EE 進行應用開發(fā)必須遵守經(jīng)典的 3 層結(jié)構(gòu) —表現(xiàn)層，業(yè)務層和企業(yè)信息系統(tǒng)層。屬于各層的 J2EE 組件在開發(fā)時遵守具體的 J2EE 標準。 表現(xiàn)層或者網(wǎng)絡層 這一層實際上又被分為客戶端和服務器端?？蛻舳税g覽器， applets， Java 應用程序等和負責和服務器端的表現(xiàn)層或者業(yè)務層進行交互。服務器端包括 servlet、 jsp 和靜態(tài)網(wǎng)頁內(nèi)容。這些組件負責把業(yè)務數(shù)據(jù)傳遞給終端用戶。數(shù)據(jù)本身通常從業(yè)務層獲得有時也從企業(yè)信息系統(tǒng)層直接獲得。表現(xiàn)層的服務器端通常通過 Http 協(xié)議 來進行訪問。 業(yè)務層或者 EJB 層 這一層包含 EJB，即企業(yè)應用的事務邏輯模型。這些組件提供了持久化機制和事務支持。 EJB 中的組件通過 RMI 被調(diào)用。在 Java 虛擬機調(diào)用或者異步的消息傳遞，取決與 EJB 組件的類型。 EJB 規(guī)范定義了很多種組件。它們在調(diào)用風格（同步和異步，本地和遠程）與狀態(tài)（完全狀態(tài)，不可持久狀態(tài)，可持久）方面不同。同步調(diào)用的 EJB 組件通過特定的工廠代理對象來表現(xiàn)自己。這種工廠代理對象通常被 EJB部署者綁定在 JNDI中。 EJB 對象允許或者本地 EJB 對象是特定 EJB 實例的代理。 企業(yè)信息系統(tǒng)或者 數(shù)據(jù)層 這一層指的就是企業(yè)信息系統(tǒng)， 比如 關(guān)系數(shù)據(jù)庫， ERP 系統(tǒng)，消息系統(tǒng)等。業(yè)務層和持久層在資源適配器的幫助下與該層進行通信。資源適配器在 Java 連結(jié)結(jié)構(gòu)中被定義。 J2EE 編程模型一直被認為是分布式的編程模型，在該模型中應用組件在 J2EE 服務器上運行并且彼此可以相互交互。經(jīng)過初始化說明和第一個服務實現(xiàn)后，該技術(shù)，更顯著的說 EJB 技術(shù)，已經(jīng)明顯地從純粹的分布式計算模型轉(zhuǎn)向了本地交互。轉(zhuǎn)變的背后有合理的性能有關(guān)的原因，然而分布式的特征現(xiàn)在還存在。 J2EE 規(guī)范已經(jīng)經(jīng)過了好幾次修訂，現(xiàn)在最穩(wěn)定的版本是 ， 版本正處于重審階段。我們應該把注意力放在 版本上，而實際上是在學習后者。適用與商業(yè)的 J2EE 實現(xiàn)可以大量的從 BEA 系統(tǒng)， IBM，Oracle 等贊助商得到。包括 JBoss 和 JOnAS 在 內(nèi)的開源實現(xiàn)據(jù)稱兼容性也不錯。最近名單上有多出了新的 Apache project Geronimo。 J2EE組件編程模型 在我們基本的 J2EE 組件前，先讓我們強調(diào)一下什么是組件。軟件組件是有一系列的具體的接口和明確的上下文環(huán)境構(gòu)成。它可以被獨立的部署而且易于被第三方重構(gòu)。根據(jù)以上的定義，如下的組成 J2EE 應用程序 的實體可以看作是軟件組件： (1) EJBS（會話，實體，消息驅(qū)動）。 (2) Web 組件（ Servlet、 JSP） 。 . (3) 消息目的 。 (4) 數(shù)據(jù)源 。 EJB 和 Web 組件被部署在由應用服務贊助商提供的容器中 .它們有定義良好的容器規(guī)則來管理生命周期，線程，持久化和其他問題。 EJB 和 Web 組件都利用 JNDI 目錄機制去尋找資源和它們想要交互的其 EJB 組件。目錄被執(zhí)行的 JNDI 環(huán)境被獨立的由容器的每個組件加以維護。該種環(huán)境下的綁定機制通常由組件部署的解釋者加以配置。消息目的地，像對話和隊列，是由消息服務執(zhí)行 所提供的資源。數(shù)據(jù)源是提供給應用服務器的為事務組件進入到企業(yè)信息服務層提供數(shù)據(jù)接口，通常由被應用服務器管理的 JDBC 連接池實例化。一個 J2EE 編程者明確編寫的項目只有 EJB 和 Web 組件。這些用戶編寫的組件彼此交互而且系統(tǒng)服務可以是明顯的也可以是隱含的。例如， EJB 開發(fā)者可以選擇明確的事務區(qū)分方式，這種方式意味著開發(fā)者假設通過定義良好接口的事務經(jīng)理服務平臺來書寫明確的程序交互。或者，開發(fā)者也可選擇容器管理事務區(qū)分的方式。這樣由于組 件的事務行為通過他的描述者來定義而且全部用 EJB 容器來處理，因此作為一個隱式獨立 的 EJB 提供潛在的事務管理服務。 組件間的鏈接 遠程交互 J2EE 僅定義了三種可以在不同應用服務器間傳遞的基本組件間連接類型。在這三種情況下，通信通過特定的 Java 對象來完成。 (1) 遠程 EJB 調(diào)用：同步的 EJB 調(diào)用通過主 EJB 對象和 EJB 對象接口來實現(xiàn)。 (2) Java 連結(jié)器的外部連接：同步消息接收，同步和異步消息發(fā)送，用連接工廠和連接接口進行數(shù)據(jù)庫查詢。 (3) Java 連接器的內(nèi)部連接：異步消息傳遞進入消息驅(qū)動 Bean 只能使用 Activation Spec 對象。 在前兩個 實例中，應用組件的開發(fā)者不僅書寫執(zhí)行在組件的運行時 JNDI 環(huán)境中的對象目錄代碼，而且書寫發(fā)布方法調(diào)用，與遠程的組件相互發(fā)送和接受消息。組件的運行時JNDI 環(huán)境為每一個組件部署所創(chuàng)建。環(huán)境中的綁定在組件部署時由部署者進行初始化。這些綁定被假設為是靜態(tài)的，因為規(guī)格中沒有提供任何的容器和組件間協(xié)議去提示綁定發(fā)生了變化。在 Java 連接器的內(nèi)部通信情景下， Activation Spec 對象查詢以及所有的相應的 M 容器隱式的完成。雖然查詢的協(xié)議還沒有被標準化，但是假設一個基于 JMX或者 JNDI 的查詢是合理的。 假設潛 在的應用服務器提供了所有的設備去控制部署過程的每一步，那么在兩個 J2EE 組件間確立一個連接需要涉及： (1) 部署目標組件類 。 (2) 創(chuàng)建一個特定的 Java 對象用作目標組件代理。 (3) 用組件的命名服務去綁定目標。 (4) 啟動目標組件 。 (5) 部署指定的組件類 。 (6) 在主機的命名服務中，創(chuàng)建和進行指定組件的運行環(huán)境 。 (7) 啟動指定的組件 。 然而，沒有一個現(xiàn)代的應用服務器允許詳細的控制所有組件類型的部署過程除了在它們的部署解釋器中的有限的選擇。因此我們的架構(gòu)將使用簡化的途徑，它所依賴的特征在現(xiàn) 在的大多數(shù)的應用服務器上都可以得到。 (1) 動態(tài)部署消息目的和數(shù)據(jù)源的能力 。 (2) 創(chuàng)建和綁定特定的 JNDI 目標去訪問消息目的和數(shù)據(jù)源的能力 。 (3) 把初始綁定的 EJB 對象到 EJB 部署組件的能力 。 (4) 用在參考組件運行環(huán)境中的 JNDI 指引去指出綁定的參考 EJB 的能力 。 在只有相同的應用服務器的架構(gòu)中，上面的功能對通過簡單的部署控制解釋器方式來控件間的連接已經(jīng)足夠了。然而，在不同應用服務器的環(huán)境下，由于跨服務器的類下載問題，這種簡單的控制解釋器的方式是不夠的 。 本地交互 一些組件間的交 互可以發(fā)生在同一地點的相同應用服務器虛擬機的組件間，有時候甚至可以發(fā)生在只有相同容器的組件間。在 Web 層，這種交互的例子是 servlet 到 servlet的請求轉(zhuǎn)發(fā)。在 EJB 層，這種交互的例子是 CMP 實體關(guān)系和通過 EJB 本地接口的調(diào)用。這種本地部署所關(guān)心的不是在分布式架構(gòu)中去表現(xiàn)而是去增強一致性。因此，這