康瑞鋒

摘要：云計算是一種能夠向各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供硬件服務(wù)、基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)、平臺服務(wù)、軟件服務(wù)、存儲服務(wù)的系統(tǒng)，而SOA是一個組件模型，它將依靠各服務(wù)之間定義良好的接口和契約的應(yīng)用程序聯(lián)系起來。云計算與SOA緊密地結(jié)合，形成一種基于SOA的云計算框架模型。而中間件技術(shù)則是云端建設(shè)最重要的技術(shù)，構(gòu)建基于SOA架構(gòu)的云中間件則是充分實現(xiàn)了云計算與面向服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢組合，對構(gòu)建企業(yè)私有云建設(shè)與相關(guān)應(yīng)用將起到?jīng)Q定性進作用。

關(guān)鍵詞：SOA；中間件；云計算

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）07-1537-03

中間件處于操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用軟件中間的一類軟件。是基于分布式處理的軟件或服務(wù)程序，它管理計算資源和網(wǎng)絡(luò)通信，為上層的分布式應(yīng)用軟件提供運行與開發(fā)的環(huán)境，而應(yīng)用軟件借助中間件在不同的技術(shù)之間共享資源。

1 中間件的優(yōu)勢

中間件產(chǎn)品對各種硬件平臺、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了兼容和開放?；谥虚g件開發(fā)的產(chǎn)品容易在不同的架構(gòu)與系統(tǒng)之間互相移植，中間件保持了平臺的透明性，實現(xiàn)了對交易的一致性和完整性的保護，提高了系統(tǒng)的可靠性。用各類不同的中間件產(chǎn)品組合，配合可復(fù)用的商務(wù)對象構(gòu)件進行開發(fā)，大大降低開發(fā)成本，節(jié)約編程周期，提高工作效率。

2 中間件作用與分類

1）終端仿真/屏幕轉(zhuǎn)換：實現(xiàn)圖形用戶接口客戶機與字符接口的服務(wù)器應(yīng)用程序之間的互操作。

2）數(shù)據(jù)訪問中間件：是對異構(gòu)環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫或文件系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)接的中間件。在分布式系統(tǒng)中，重要的數(shù)據(jù)都集中存放在數(shù)據(jù)服務(wù)器中，這些數(shù)據(jù)有關(guān)系型的、復(fù)合文檔型，多媒體型的，還有一些數(shù)據(jù)是經(jīng)過加密或壓縮存放的，這類中間件將可以實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上虛擬緩沖存取、格式轉(zhuǎn)換、解壓等工作。

3）遠程過程調(diào)用中間件：通過這種遠程過程調(diào)用機制，編程人員編寫客戶端的應(yīng)用，需要時可以調(diào)用位于遠端服務(wù)器上的過程。

4）消息中間件：用來屏蔽掉各種平臺及協(xié)議之間的特性，實現(xiàn)在不同平臺之間通信，實現(xiàn)分布式系統(tǒng)中可靠的、高效的、實時的跨平臺數(shù)據(jù)傳輸。

5）交易中間件：是在分布、異構(gòu)環(huán)境下提供保證交易完整性和數(shù)據(jù)完整性的中間件。在分布式事務(wù)處理系統(tǒng)中事務(wù)通常要多臺服務(wù)器上的協(xié)調(diào)完成，一旦某臺服務(wù)器發(fā)生故障，交易中間件要保證系統(tǒng)恢復(fù)、自動切換，高可靠不停機的運行。同時要使多臺應(yīng)用服務(wù)器大量事務(wù)實時并發(fā)運行并保持負載平衡。

6）對象中間件：在分布異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境實現(xiàn)分布對象有機地結(jié)合，完成系統(tǒng)的快速集成、對象重用。

7）Web服務(wù)器中間件

Web服務(wù)器中間件可以彌補基于HTTP協(xié)議瀏覽器，數(shù)據(jù)寫入與、會話能力差的缺陷。

8）安全中間件

操作系統(tǒng)被國外壟斷，安全高效的安全中間件將成為我國信息網(wǎng)絡(luò)安全的要求。

3 云計算概念

云計算是一種商業(yè)計算模型。它將計算任務(wù)分布在大量計算機構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算力、存儲空間和信息服務(wù)。云計算具有大規(guī)模、虛擬化、可靠安全特征。它完全建立在虛擬資源層上，容易實現(xiàn)自我維護和管理。用戶根據(jù)自己的需求動態(tài)獲取所需云資源和云服務(wù)。

4 云計算特點

1）云計算集成資源提高計算效率與計算能力

云計算把大量計算資源集中到一個公共資源池中，用戶通過租用的方式共享CPU等計算資源。按需所取，從而提高了計算資源利用率。

2）分布式數(shù)據(jù)中心保證系統(tǒng)安全性

分布式數(shù)據(jù)中心可將云終端的用戶信息存儲到地理上相互隔離的數(shù)據(jù)庫主機中，用戶不需知道信息的確切存儲地點。增加了黑客的攻擊門檻，提高云系統(tǒng)的安全性。

3）虛擬化層徹底隔離軟硬件

虛擬化層將云平臺上方的系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和下方的硬件設(shè)備隔離開來。用戶只能看到虛擬化層中虛擬出來的各類硬件設(shè)備，這種架構(gòu)減少軟件對硬件設(shè)備依賴性，實現(xiàn)了資源的動態(tài)配置。

4）模塊化平臺設(shè)計實現(xiàn)高可擴展性

云計算平臺均在各層集成功能各異的軟硬件設(shè)備和中間件軟件。這些中間件軟件和設(shè)備提供針對該平臺的通用接口，允許用戶擴展設(shè)備。用戶利用云與云之間的對應(yīng)接口，實現(xiàn)在不同云之間進行數(shù)據(jù)遷移、最大化滿足用戶需求。

5）虛擬資源池為用戶提供彈性服務(wù)

云管理軟件將整合的計算資源根據(jù)應(yīng)用訪問的具體情況進行動態(tài)調(diào)整。云計算對于非固定的需求應(yīng)用，如波動性需求、階段性需求等可以通過增大或減少資源來實現(xiàn)。而對規(guī)律性的固定需求可根據(jù)事先設(shè)定的規(guī)則進行預(yù)測分配、實時調(diào)整?？傊畯椥缘脑品?wù)可以提供按需分配的計算資源。

6）按需付費降低使用成本

云計算的企業(yè)（如Google微軟等）按需提供服務(wù)、按需付費。對用戶來說，云計算不但省去了基礎(chǔ)設(shè)備的購置運維費用，而且能根據(jù)企業(yè)成長的需要不斷擴展訂購的服務(wù)，不斷更換更加適合的服務(wù)，提高了資金的利用率。

5 云計算中間件在云中的定位與作用

云計算中間件定位在是云計算的Paas層，如下圖1所示， 它主要進行云計算的資源管理，并對眾多應(yīng)用任務(wù)進行調(diào)度，使資源能夠高效、安全地為應(yīng)用提供服務(wù)。均衡使用云資源節(jié)點，檢測節(jié)點故障并試圖恢復(fù)或屏蔽之，并對資源的使用情況進行監(jiān)視統(tǒng)計，執(zhí)行用戶或應(yīng)用提交的任務(wù)，包括完成用戶任務(wù)映象（Image）的部署和管理、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)執(zhí)行、任務(wù)生命期管理等，云計算中間件也可提供用戶交互接口、管理和識別用戶身份、創(chuàng)建用戶程序的執(zhí)行環(huán)境、對用戶的使用進行計費等，云計算中間件也要保障云計算設(shè)施的整體安全，包括身份認證、訪問授權(quán)、綜合防護和安全審計等。

6 基于云計算中間件的系統(tǒng)架構(gòu)

云計算中間件是集成了云計算能力的中間件平臺，其系統(tǒng)架構(gòu)如下圖2所示。云計算中間件平臺具備以下云計算能力：

1）對虛擬資源池的管理能力，包括虛擬資源的創(chuàng)建，使用，回收全生命周期的管理。

2）對虛擬計算資源的動態(tài)調(diào)度能力，即中間件平臺可以動態(tài)調(diào)度虛擬資源滿足業(yè)務(wù)需求。

3）對分布式存儲的擴展支撐能力，包括基于hadoop+hdfs的云存儲架構(gòu)

4）對分布式數(shù)據(jù)庫的支持能力，包括key-value半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫，也包括hive等數(shù)據(jù)云數(shù)據(jù)庫。

把云計算這四個能力合并到云中間件平臺去?？蛇_到在系統(tǒng)應(yīng)用和底層IaaS層之間建立集成。云計算中間件平臺可以通過IaaS層的服務(wù)接口動態(tài)創(chuàng)建虛擬機，并下發(fā)部署包完成程序的部署。在部署完成后可以根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的并發(fā)訪問情況動態(tài)調(diào)度后臺的虛擬資源池資源，真正實現(xiàn)計算和存儲能力的彈性和可伸縮。云計算中間件實現(xiàn)底層資源完成黑盒，完全根據(jù)應(yīng)用并發(fā)量和調(diào)度策略動態(tài)調(diào)度后臺資源。完成了傳統(tǒng)的負載均衡和集群技術(shù)往云中間件轉(zhuǎn)移與動態(tài)實現(xiàn)。云計算中間件產(chǎn)品通過提供的web service去調(diào)度后臺的分布式存儲資源和存儲節(jié)點或api開發(fā)，保證了中間件平臺分布式存儲能力。例如IBM有個中間件產(chǎn)品叫WebSphere eXtreme Scale具備提供分布式緩存的能力可以為數(shù)據(jù)層提供高性能，高擴展性數(shù)據(jù)密集型的計算應(yīng)用。增加了云計算服務(wù)能力的傳統(tǒng)中間件即是云計算中間件。云中間件是構(gòu)成PaaS平臺必備部份，提供PaaS層和IaaS層的集成能力。云計算中間件也可以細化為介于PaaS平臺和IaaS平臺之間的一個中間層。

7 基于SOA的應(yīng)用集成云中間件架構(gòu)

1）基礎(chǔ)應(yīng)用Framework（核心運行時）

該層是整個SOA應(yīng)用集成中間件系統(tǒng)的最底核心層，該層包含了支撐云中間件正常運行的基礎(chǔ)框架、基本類庫等，同時還需要從底層上實現(xiàn)一個ESB，保證將外部的各類軟件插接到上面，實現(xiàn)應(yīng)用集成。ESB能夠?qū)崿F(xiàn)到何種程度也就意味著最終能夠?qū)崿F(xiàn)多大程度的應(yīng)用集成。

2）業(yè)務(wù)支持組件

SOA應(yīng)用集成中間件本身具備普通應(yīng)用系統(tǒng)具備的公共模塊，比如中間件本身需要負責(zé)的事務(wù)管理模塊，數(shù)據(jù)訪問控制模塊，基本業(yè)務(wù)配置模塊，日志管理模塊，異常處理模塊，郵件及消息管理模塊甚至還有商業(yè)系統(tǒng)之間交互管理的模塊。這些組件雖然不直接用于應(yīng)用集成，但是對于云中間件的運行是必不可少的。

3）可擴展的服務(wù)庫

基于SOA的云中間件對外部應(yīng)用進行集成并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的服務(wù)。云系統(tǒng)服務(wù)必需隨業(yè)務(wù)的變化不斷擴展，必須將外部應(yīng)用不斷導(dǎo)入，并注冊為預(yù)置的服務(wù)。故云中間件的服務(wù)庫就會得到擴充從而使得功能越來越強大。

4）集成開發(fā)環(huán)境IDE

擴展性對SOA的云中間件產(chǎn)品也是非常重要的，提供開發(fā)工具讓業(yè)務(wù)人員根據(jù)自己的需要調(diào)整、增加云中間件的功能，也能夠使產(chǎn)品體系得以完善。

5）企業(yè)級Portal

基于SOA的應(yīng)用集成云中間件必須提供一個外部可以訪問并進行配置甚至直接操作的接口，用戶可以通過瀏覽器登錄、瀏覽或者使用上面的各種服務(wù)功能。這個應(yīng)用集成還要具有動態(tài)配置與發(fā)布的能力、一站式登錄的能力、較強的交互能力。

8 基于SOA架構(gòu)的云計算中間件實現(xiàn)

可以用二種方法實現(xiàn)基于SOA架構(gòu)的云計算中間件的集成，一是在現(xiàn)有的SOA架構(gòu)中引入云，考慮到SOA平臺本身的ESB能力、流程引擎能力、規(guī)則引擎能力，可以把這些能力演化為云計算的PaaS層平臺的能力。SOA平臺也需要IT硬件基礎(chǔ)設(shè)施，這些基礎(chǔ)設(shè)施可以直接使用云計算平臺IaaS層的計算能力單元和存儲能力單元，云平臺的這些單元也可以以服務(wù)的方式接入到ESB總線上，如云存儲，分布式計算等能力都可以集成到ESB總線。二是在云平臺中引入SOA形成云計算中間件，首先ESB總線是該中間件平臺一個必備的能力，通過ESB總線可以實現(xiàn)IaaS、PaaS和SaaS層之間集成。其次，PaaS既是一個在線開發(fā)環(huán)境，也是一個在線執(zhí)行環(huán)境，在SOA中我們談到的數(shù)據(jù)服務(wù)，業(yè)務(wù)服務(wù)，流程服務(wù)，展現(xiàn)服務(wù)等都可以作為PaaS層在線開發(fā)時的能力單元。而這些能力單元在線進行服務(wù)編排和組裝又可以借助SOA本身已有的BPEL和規(guī)則引擎來完成。云化后的SOA中間件也將不再是為單個應(yīng)用提供服務(wù)。

9小結(jié)

基本SOA的云計算中間件平臺的系統(tǒng)架構(gòu)由于大量采用虛擬化技術(shù)，從而實現(xiàn)了不同平臺、物理硬件層、設(shè)備虛擬層集中管理與靈活調(diào)配。云計算中間件層屏蔽了底層硬件的差異，通過形成的硬件資源池給上層提供資源服務(wù)。通過虛擬設(shè)備單元運行的應(yīng)用服務(wù)器實例，屏蔽底層不同的操作系統(tǒng)和異構(gòu)性的硬件架構(gòu)服務(wù)器，統(tǒng)一了計算平臺和運行環(huán)境。通過SOA應(yīng)用服務(wù)器的集群虛擬化和動態(tài)配置，提供按需分配的資源管理虛擬化層。云計算中間件在應(yīng)用層為企業(yè)提供SOA解決方案的架構(gòu)，并為SaaS應(yīng)用提供支撐平臺?？傊赟OA的云中間件產(chǎn)品可以快速幫助企業(yè)搭建、管理和控制私有云平臺，利用虛擬化技術(shù)高效建設(shè)基于B/S架構(gòu)的應(yīng)用。方便地組建云應(yīng)用服務(wù)器集群，實現(xiàn)虛擬設(shè)備的集群管理、監(jiān)控管理，快速安裝，配置，部署多層次信息的平臺，完成虛擬設(shè)備、集群、用戶和權(quán)限管理等。故基于SOA架構(gòu)的云計算中間件產(chǎn)品的研發(fā)將會是未來軟件業(yè)的重中之重。它將極大促進云技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，也必將大大促進我國云應(yīng)用的建設(shè)。