iXcom技術(shù)白皮書(shū)

1、ixcomixcom技術(shù)白皮書(shū)技術(shù)白皮書(shū)1.前言.12.ixcom 簡(jiǎn)介.23.ixcom 的功能.34.ixcom 的特點(diǎn).45.基本概念.55.1.應(yīng)用.55.2.節(jié)點(diǎn).55.3.電文.65.4.電文號(hào).75.4.1.映射電文號(hào).75.5.回線.75.6.主機(jī)名.85.7.主機(jī)代號(hào).85.8.電文實(shí)時(shí)傳輸.85.9.電文可靠傳輸.85.10.靜態(tài)連接.95.11. 動(dòng)態(tài)連接.95.12.隊(duì)列.105.12.1. 發(fā)送隊(duì)列.105.12.2. 接收隊(duì)列.4.分組發(fā)送.11分組接收.116.體系結(jié)構(gòu).116.1.系統(tǒng)核心..1.2.基礎(chǔ)平臺(tái)構(gòu)件層.12數(shù)據(jù)

2、處理構(gòu)件層.136.2.通信管理.146.3.應(yīng)用適配器層.151. 1.前言前言本文檔介紹寶信軟件的中間件產(chǎn)品 ixcom。ixcom 屬于消息通信中間件，它的主要功能是在應(yīng)用程序間傳遞消息， 這些消息可以在不同的通信協(xié)議（基于 tcp/ip socket）、不同的主機(jī)系統(tǒng)和不同的應(yīng)用系統(tǒng)。ixcom 提供簡(jiǎn)單易用、高效可靠的分布式應(yīng)用開(kāi)發(fā)和通信平臺(tái)，利用它可以快速方便地開(kāi)發(fā)可靠、高效的分布式應(yīng)用。ixcom 提供遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制功能，可以方便的控制通信線路和得知通信運(yùn)行狀況。ixcom 提供對(duì)多種主流數(shù)據(jù)庫(kù)的支持， 支持 oracle,sqlserver 等數(shù)據(jù)庫(kù)。ixcom 提供對(duì)多種開(kāi)發(fā)

3、語(yǔ)言的支持，支持c/c+ , java, .net,vb , delphi 等語(yǔ)言。2. 2.ixcomixcom 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介ixcom 是面向分布式應(yīng)用的消息中間件，它為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下客戶機(jī)/服務(wù)器（c/s）結(jié)構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行，提供了靈活和易用的基礎(chǔ)平臺(tái)。ixcom 提供兩種通訊模式，實(shí)時(shí)傳輸模式和可靠傳輸模式。在實(shí)時(shí)傳輸模式上，ixcom 提供快速地?cái)?shù)據(jù)發(fā)送能力，但在通信出現(xiàn)異常時(shí)不能保證數(shù)據(jù)地可靠到達(dá)。在可靠傳輸模式下，ixcom 提供可靠的數(shù)據(jù)發(fā)送能力，嚴(yán)格按照應(yīng)用發(fā)送電文的先后順序進(jìn)行電文發(fā)送， 保證電文的可靠傳輸。一個(gè) ixcom 的基本工作示意圖如圖 1 所示。應(yīng)用程序分布在網(wǎng)

4、絡(luò)上的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)上，當(dāng)應(yīng)用程序之間要傳送消息時(shí)，應(yīng)用程序只需將消息電文號(hào)和消息的內(nèi)容通過(guò) ixcom 提供的接口傳給 ixcom。ixcom 便會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)上的各個(gè) ixcom 運(yùn)行系統(tǒng)組成的虛擬網(wǎng)，將消息輸送到消息接收者所在的結(jié)點(diǎn)上，然后提交給消息的接收者。圖圖 1 13. 3.ixcomixcom 的功能的功能ixcom 的主要功能如下：提供端到端的實(shí)時(shí)通信服務(wù)。應(yīng)用不必關(guān)心網(wǎng)絡(luò)通信和其它的網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)，應(yīng)用只需關(guān)注應(yīng)用業(yè)務(wù)層， 減少學(xué)習(xí)和使用的難度。提供端到端的可靠通信服務(wù)。適用于分布式環(huán)境下各種不同類型的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，特別是對(duì)通信的可靠性要求較高的應(yīng)用，提供多層次的異步通信機(jī)制。通信的應(yīng)用雙方

5、在處理時(shí)間上可以互不相關(guān)，發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)接收方應(yīng)用可以還未啟動(dòng)。提供對(duì)發(fā)送電文的并發(fā)傳輸（通信規(guī)約必須是動(dòng)態(tài)連接動(dòng)態(tài)連接的）和接收電文的并發(fā)處理，適用于對(duì)效率要求比較高的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。提供簡(jiǎn)單易用、快速、高效可靠的分布式應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，應(yīng)用編程接口（api）簡(jiǎn)單且易學(xué)易用。網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)環(huán)境和細(xì)節(jié)對(duì)用戶完全透明并且支持多種網(wǎng)絡(luò)底層環(huán)境，并提供了跨操作系統(tǒng)的 c/c+/java 接口；ixcom 可以和具有不同通信規(guī)約的節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。提供 webservice，xml-rpc 接口，可以和 j2ee 和.net 進(jìn)行集成。支持工業(yè)通信協(xié)議 modbus、3964r 等協(xié)議。通過(guò) ixcom 提

6、供的協(xié)議框架，可以對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展?？煽總鬏敺绞较拢С蛛娢牡膹V播和多播發(fā)送。提供對(duì)多種消息格式(ascii 和二進(jìn)制)傳輸?shù)闹С?；提供快速可靠的面向事?wù)處理的數(shù)據(jù)遞送功能，保證數(shù)據(jù)的完整性和可靠性；提供分布式（c/s 和 b/s）的管理平臺(tái)，通過(guò) dns 服務(wù)和應(yīng)用管理等方式，提供對(duì) ixcom 的管理和監(jiān)控。4. 4.ixcomixcom 的特點(diǎn)的特點(diǎn)ixcom 有以下特點(diǎn)：支持多種操作系統(tǒng)，如 ibm aix、hp-ux 、linux、windows 2000/nt/xp/2003 等。支持多種開(kāi)發(fā)工具。ixcom 在所有平臺(tái)上都支持 c、c+、fortran 和 java；在 win

7、dows 系列平臺(tái)上，提供 vb/delphi/c# 等接口。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)的支持量大：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)的支持可從數(shù)十個(gè)到上千個(gè)，具體上限的多少與主機(jī)的性能有關(guān)?；?tcp/ip socket 。支持客戶/服務(wù)器(client/server)方式。5. 5.基本概念基本概念.應(yīng)用應(yīng)用與具體業(yè)務(wù)有關(guān)的程序，包括客戶端處理輸入輸出的客戶程序(client)、服務(wù)端負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯的服務(wù)程序(server)。.節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)就是通信程序的宿主主機(jī)。 一個(gè) ixcom可以和多個(gè)節(jié)點(diǎn)通信。一個(gè)節(jié)點(diǎn)主要有五個(gè)屬性：ip 地址、port 號(hào)、通信規(guī)約、主機(jī)名稱和主機(jī)代號(hào)。ipip 地址地址節(jié)點(diǎn)

8、的 ip 地址，可以有備用 ip 地址。portport 號(hào)號(hào)節(jié)點(diǎn)通信程序的監(jiān)聽(tīng)端口號(hào)通信規(guī)約（通信規(guī)約（protocolprotocol）ixcom 和外部主機(jī)互相通信的規(guī)約主機(jī)名稱（主機(jī)名稱（hostnamehostname）標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)名稱，不大于 8 個(gè) ascii 字符主機(jī)代號(hào)（主機(jī)代號(hào)（hostdchostdc）標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)代號(hào)， 用做發(fā)送電文時(shí)的目的地， 用 2 個(gè) ascii 字符表示。注：在本文章，沒(méi)有特殊指名的話，節(jié)點(diǎn)和主機(jī)是同一概念。注：在本文章，沒(méi)有特殊指名的話，節(jié)點(diǎn)和主機(jī)是同一概念。.電文電文在通信中間件之間傳送的數(shù)據(jù)包，一般由電文頭、電文體（數(shù)據(jù)塊）和結(jié)束符組

9、成。其中電文頭長(zhǎng)度 an1-2 個(gè)字符,對(duì)于特定的通信規(guī)約而言， 結(jié)束符是確定不變的。數(shù)據(jù)電文數(shù)據(jù)電文(data(data message)message)用于傳送應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊，ixcom 不對(duì)該類型電文進(jìn)行拆分，但該電文有可能被底層的tcp 協(xié)議進(jìn)行拆分和重組。應(yīng)答電文應(yīng)答電文(ack(ack message)message)由通信的接收方發(fā)送，用于告知發(fā)送方電文是否已被正確接收。心跳電文心跳電文(heartbeat(heartbeat message)message)用于監(jiān)視回線和對(duì)方通信程序的狀態(tài)， 用作狀態(tài)檢測(cè)，雙方可根據(jù)實(shí)際需要決定是否發(fā)送心跳電文。注：注：1. 1.應(yīng)答電文是用

10、于保證通信的可靠傳輸。應(yīng)答電文是用于保證通信的可靠傳輸。2.控制電文、心跳電文是通信相關(guān)的電文，應(yīng)用不用關(guān)心此類電文?？刂齐娢摹⑿奶娢氖峭ㄐ畔嚓P(guān)的電文，應(yīng)用不用關(guān)心此類電文。.電文號(hào)電文號(hào)用于標(biāo)識(shí)一條電文的類型和目的， 一般在電文頭部中有電文號(hào)字段。電文號(hào)是通信雙方按業(yè)務(wù)劃分共通制定的， 它一般用長(zhǎng)度不大于6 位的 ascii 字符表示。.4.1.映射電文號(hào)映射電文號(hào)用于歷史問(wèn)題等原因，可能在同一項(xiàng)目中出現(xiàn)電文號(hào)重復(fù)的現(xiàn)象。為了便于應(yīng)用方便處理電文， ixcom 提供映射電文號(hào)的功能，應(yīng)用可以根據(jù)需對(duì)每個(gè)電文號(hào)定義它的映射電文號(hào)， 該映射電文號(hào)必須是全局唯一的，也

11、就是說(shuō)在同一項(xiàng)目中雖然電文號(hào)可以重復(fù)， 但映射電文號(hào)必須是唯一的。注：若項(xiàng)目中有重復(fù)電文號(hào)，注：若項(xiàng)目中有重復(fù)電文號(hào)，ixcomixcom 和應(yīng)用之間的接口有如下約定：和應(yīng)用之間的接口有如下約定：1） 應(yīng)用發(fā)送電文時(shí)，提供的電文號(hào)必須是映射電文號(hào)。當(dāng)ixcom 發(fā)送電文時(shí)，ixcom 會(huì)把映射電文號(hào)轉(zhuǎn)化成實(shí)際的電文號(hào)進(jìn)行發(fā)送。2） ixcom 收到電文后，將把收到電文的映射電文號(hào)發(fā)送給應(yīng)用，而不是原有電文號(hào)。.回線回線在通信程序雙方之間建立的一條 tcp 連接， 一條回線既可以接收也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō)，通信雙方通信程序之間需要建立兩條回線。一般情況下，在 ixcom 中采用的

12、回線模式如下：.通信模式通信模式通常來(lái)說(shuō)，xcom 間通信，雙方都有一個(gè)客戶端和服務(wù)端。甲方要發(fā)數(shù)據(jù)給乙方，甲方 xcom 的客戶端把數(shù)據(jù)發(fā)給乙方的服務(wù)端。反之， 乙方發(fā)數(shù)據(jù)給甲方， 是乙方的客戶端把數(shù)據(jù)發(fā)給甲方的服務(wù)端。socketsocket 類型類型write c 客戶端 session 讀寫：本方作為客戶端，主動(dòng)連接對(duì)方，連接建立后，該 socket 連接可以對(duì)應(yīng)值對(duì)應(yīng)值說(shuō)明說(shuō)明發(fā)送電文。 服務(wù)器端 session 讀寫：本方作為服務(wù)器端，read s 等待對(duì)方主動(dòng)連接，連接建立后，該 socket連接上可以接收電文并且發(fā)送底層應(yīng)答（按規(guī)約情況而定）。 read_writ

13、ecs 客戶端和服務(wù)端兩個(gè)session都讀寫,融合以上兩個(gè) session 的功能。 .主機(jī)名主機(jī)名用于在通信時(shí)標(biāo)識(shí)通信節(jié)點(diǎn)的主機(jī)名字。.主機(jī)代號(hào)主機(jī)代號(hào)用于在電文收發(fā)時(shí)標(biāo)識(shí)發(fā)送方和接收方，一般在電文頭部中有主機(jī)代號(hào)的字段，用 2 個(gè)大寫 ascii 碼字母表示。.電文實(shí)時(shí)傳輸電文實(shí)時(shí)傳輸電文實(shí)時(shí)傳輸指電文必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)必須傳遞到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。ixcom 在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提供快速可靠的傳輸機(jī)制，保證消息傳遞的實(shí)時(shí)性和可靠性，但在異常（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備異常或?qū)Φ葯C(jī)進(jìn)程異常）時(shí)不保證消息的可靠傳輸。在異常情況下，應(yīng)用發(fā)送給 ixcom 的電文數(shù)據(jù)將被丟棄，ixcom

14、 將給應(yīng)用錯(cuò)誤返回值，應(yīng)用必須考慮電文重發(fā)或其它處理機(jī)制。0.電文可靠傳輸電文可靠傳輸電文可靠傳輸指電文的傳遞在時(shí)間上無(wú)特殊的要求，在網(wǎng)絡(luò)連通的情況下必須保證消息可靠的傳遞到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。 電文發(fā)送時(shí)，在遇到可恢復(fù)的故障（包括機(jī)器故障或網(wǎng)絡(luò)故障）情況下，通過(guò)后續(xù)重發(fā)電文能夠保證消息的可靠傳輸。1.靜態(tài)連接靜態(tài)連接指通信雙方建立的 tcp/ip 連接一直保持， 直到停止通信程序或異常終止。當(dāng)通信出現(xiàn)異常時(shí)，客戶端必須具備重新連接服務(wù)端功能，當(dāng)通信出現(xiàn)異常時(shí)，客戶端必須具備重新連接服務(wù)端功能，保證通信的可靠性。保證通信的可靠性。靜態(tài)連接示意圖如下：注：若通信規(guī)約不存在應(yīng)

15、答電文，等待應(yīng)答階段將不存在。2.動(dòng)態(tài)連接動(dòng)態(tài)連接動(dòng)態(tài) socket 通信是指計(jì)算機(jī)之間的 tcp/ip 連接方式是動(dòng)態(tài)的， 當(dāng)一次通信結(jié)束后，計(jì)算機(jī)之間的連接隨之關(guān)閉，下一次傳送電文時(shí)，需要重新建立 socket 連接。如下圖所示：（注：發(fā)送方在收到應(yīng)答電文后必須關(guān)閉 socket 連接。）3.隊(duì)列隊(duì)列在可靠傳輸模式下，隊(duì)列是消息存儲(chǔ)的地方。消息在收發(fā)過(guò)程中將存儲(chǔ)于隊(duì)列中，可靠隊(duì)列中的消息存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中， 不可靠隊(duì)列中的消息存儲(chǔ)于內(nèi)存緩沖區(qū)中。 隊(duì)列結(jié)構(gòu)由消息索引和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)等部分組成。ixcom 系統(tǒng)提供的隊(duì)列基本類型為發(fā)送隊(duì)列和接收隊(duì)列。.

16、13.1.發(fā)送隊(duì)列發(fā)送隊(duì)列發(fā)往目的地的電文存儲(chǔ)在發(fā)送隊(duì)列中，電文根據(jù)發(fā)送目的地（即主機(jī)代號(hào)）分別被放到不同的邏輯發(fā)送隊(duì)列中，ixcom 核心從發(fā)送隊(duì)列中取出電文進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。.13.2.接收隊(duì)列接收隊(duì)列ixcom 收到電文后，將根據(jù)發(fā)送方的設(shè)置（即主機(jī)代號(hào)）將電文放到相應(yīng)的邏輯接收隊(duì)列中。4.分組發(fā)送分組發(fā)送應(yīng)用可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需求把發(fā)往某一主機(jī)的電文號(hào)按業(yè)務(wù)進(jìn)行分組。每個(gè)組看作一個(gè)隊(duì)列，每一組電文有對(duì)應(yīng)的組號(hào)（整數(shù)）。對(duì)應(yīng)于每一個(gè)隊(duì)列， ixcom 有一個(gè)且同一時(shí)刻只有一個(gè)進(jìn)程對(duì)該隊(duì)列進(jìn)行操作發(fā)送，隊(duì)列與隊(duì)列之間的電文是互不影響的， 一個(gè)隊(duì)列中的電文堵塞，不會(huì)影

17、響其他隊(duì)列的電文。注：分組發(fā)送僅限于動(dòng)態(tài)連接方式，不能用于靜態(tài)連接方式。5.分組接收分組接收應(yīng)用可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需要把來(lái)自同一主機(jī)的電文按業(yè)務(wù)進(jìn)行分組。每個(gè)組看作一個(gè)隊(duì)列，每一組電文有對(duì)應(yīng)的組號(hào)（整數(shù)）。對(duì)應(yīng)于每一個(gè)隊(duì)列， ixcom 有一個(gè)且同一時(shí)刻只有一個(gè)進(jìn)程對(duì)該隊(duì)列進(jìn)行操作發(fā)送（發(fā)送給應(yīng)用，比如 tuxedo），隊(duì)列與隊(duì)列之間的電文是互不影響的，一個(gè)隊(duì)列中的電文堵塞，不會(huì)影響其他隊(duì)列的電文。6. 6.體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)本節(jié)描述 ixcom 的基本組成和運(yùn)行方式。在應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時(shí)，應(yīng)用進(jìn)程通過(guò)ixcom 接口函數(shù)，將電文放入隊(duì)列中。ixcomixcom 核心進(jìn)程從隊(duì)列中

18、取出消息，根椐電文中的電文號(hào)，通過(guò)ixcom 之間（或與其它通信程序）建立的數(shù)據(jù)通道，將該電文傳送到接收者所在 ixcomixcom（或其它通信程序）（或其它通信程序）。接收者所在的 ixcomixcom 核心收到電文后將電文寫入接收隊(duì)列中，接收應(yīng)用進(jìn)程通過(guò)調(diào)用 ixcom 的接口函數(shù)，從接收隊(duì)列中取出電文。至此，一個(gè)電文傳遞完畢。.系統(tǒng)核心系統(tǒng)核心系統(tǒng)核心由兩大部分組成， 即基礎(chǔ)平臺(tái)構(gòu)件層和數(shù)據(jù)處理構(gòu)件層。.1.1.基礎(chǔ)平臺(tái)構(gòu)件層基礎(chǔ)平臺(tái)構(gòu)件層基礎(chǔ)平臺(tái)構(gòu)件層由以下幾部分組成，包括事件分派、 socket 傳輸、進(jìn)程管理、數(shù)據(jù)庫(kù)連接池和線程池。事件分派事件分派事件分派主要工作是建立 socket 連接、維護(hù)監(jiān)控通信鏈路；從通信鏈路中讀取數(shù)據(jù)并分派給協(xié)議插件。socketsocket 傳輸傳輸應(yīng)用電文發(fā)送和處理。進(jìn)程管理進(jìn)程管理進(jìn)程管理主要工作是管理和維護(hù) ixcom 的各進(jìn)程。數(shù)據(jù)庫(kù)連接池?cái)?shù)據(jù)庫(kù)連接池?cái)?shù)據(jù)庫(kù)連接池主要工作是在電文可靠傳輸模式下，提高數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)速度的效率。線程池線程池線程池主要工作在于提高在并發(fā)處理電文時(shí)的處理效率。.1.2.數(shù)據(jù)處理構(gòu)件層數(shù)據(jù)處理構(gòu)件層數(shù)據(jù)處理構(gòu)件層由以下幾部分組成，包括電文交換、電文時(shí)序控制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、協(xié)議插件和異常處理。電文存儲(chǔ)電文存儲(chǔ)電