陳霞

摘要：為了解決各種異構(gòu)多媒體會(huì)議系統(tǒng)之間難以互通的問題，結(jié)合基于應(yīng)用層組播技術(shù)與代理機(jī)制設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了能夠讓各個(gè)異構(gòu)多媒體會(huì)議系統(tǒng)相互協(xié)同的集成框架。應(yīng)用代理機(jī)制把各個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)封裝成可以相互通信的協(xié)同群組，在Internet物理拓?fù)浠A(chǔ)上部署一個(gè)連接各個(gè)協(xié)同群組的稱為覆蓋網(wǎng)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以此為基礎(chǔ)設(shè)施在各協(xié)同組之間構(gòu)建數(shù)據(jù)組播樹，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效分發(fā)，提供各種協(xié)同服務(wù)和異構(gòu)接入服務(wù)把各種異構(gòu)系統(tǒng)封裝成相互可以通信的協(xié)同工作群組。

關(guān)健訶：多媒體會(huì)議系統(tǒng)；應(yīng)用層組播；代理機(jī)制；覆蓋

一、前言

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展，各個(gè)高校已經(jīng)建立了面向各類具體應(yīng)用的信息系統(tǒng)，然而各個(gè)信息系統(tǒng)分布于不同的物理網(wǎng)絡(luò)中，所使用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也不一樣。由于獲取信息的渠道、時(shí)間等因素上的差異，以致大量信息難以在各應(yīng)用系統(tǒng)問共享，同時(shí)帶來了高昂的維護(hù)成本，因此如何將這些應(yīng)用系統(tǒng)自然、有機(jī)地集成在一起發(fā)揮最大功效是一個(gè)關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的應(yīng)用集成模式Ⅲ是客戶端一方直接向服務(wù)提供者發(fā)出請求，每個(gè)服務(wù)提供者的眼務(wù)地址和傳輸協(xié)議都是需要每個(gè)客戶端的應(yīng)用程序單獨(dú)處理的，這樣就暴露出服務(wù)地址和傳輸協(xié)議對客戶端來說是透明的，容易引發(fā)安全隱患。

二、傳統(tǒng)框架分析

1、傳統(tǒng)框架業(yè)務(wù)集成方式

在框架下對第三方業(yè)務(wù)的集成，主要通過接入服務(wù)器的插件機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)展。插件有接入服務(wù)器的主程序進(jìn)行加載，插件啟動(dòng)成功后，一方面開始監(jiān)聽客戶終端的請求，一方面與其對應(yīng)的第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)建立連接，并給第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供通信接口。針對與每一個(gè)第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)，都需要開發(fā)一個(gè)服務(wù)插件，每個(gè)服務(wù)插件針對每一個(gè)第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)，都將建立一個(gè)消息通信的鏈路。當(dāng)插件監(jiān)聽到客戶終端發(fā)起業(yè)務(wù)請求時(shí)，開始與第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過單獨(dú)的通信鏈路交互，第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)處理完請求后，將請求結(jié)果返回；當(dāng)?shù)谌綐I(yè)務(wù)系統(tǒng)通過通信接口給平臺(tái)推送消息時(shí)，接入服務(wù)器的相關(guān)業(yè)務(wù)插件將消息解析，并根據(jù)消息內(nèi)容將消息發(fā)送給對應(yīng)的客戶終端。

2、傳統(tǒng)框架存在的問題

傳統(tǒng)框架通過實(shí)現(xiàn)接入服務(wù)器提供的插件接口，來對通信平臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)展，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，這種集成方式看似較為理想，然而從實(shí)際應(yīng)用化的角度來講，此架構(gòu)存在著許多待解決的問題。

擴(kuò)展性差、資源浪費(fèi)：針對于每一種第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)，都需要一個(gè)服務(wù)器插件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，每一個(gè)服務(wù)器插件都會(huì)為對應(yīng)的第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供一個(gè)通信接口。在業(yè)務(wù)集成方面，沒有統(tǒng)一的接口，針對于每一種應(yīng)用，程序員都要花費(fèi)大量的精力進(jìn)行私有協(xié)議的建立、定義消息格式和建立通信鏈路等開發(fā)，極大的增加了平臺(tái)的擴(kuò)展難度，降低了集成效率，使得代碼的重用率極低，造成了大量代碼資源和人力資源的浪費(fèi)。

負(fù)載低：原有架構(gòu)采用的是服務(wù)器插件直接與第三方集成業(yè)務(wù)交互的模式，當(dāng)多用戶大規(guī)模的同時(shí)對同一業(yè)務(wù)進(jìn)行查詢請求時(shí)，勢必導(dǎo)致接入服務(wù)器因負(fù)載大而工作效率降低，實(shí)驗(yàn)效果也的確如此。因此，這種簡單架構(gòu)方式不適應(yīng)大規(guī)模用戶的并發(fā)訪問。

維護(hù)困難：由于對第三方業(yè)務(wù)提供的接口不統(tǒng)一，因此針對于每一個(gè)第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)都提供單獨(dú)的接口，都有各自不同的消息格式定義，當(dāng)某一個(gè)業(yè)務(wù)的收發(fā)出現(xiàn)異常時(shí)，極其不利于對異常消息的定位，在平臺(tái)的維護(hù)和性能知識的獲取上十分困難。

三、新框架目標(biāo)

現(xiàn)代統(tǒng)一通信平臺(tái)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用在如何聚集開發(fā)各個(gè)模塊、如何提高業(yè)務(wù)模塊的靈活擴(kuò)展性與動(dòng)態(tài)集成性、如何提高系統(tǒng)模塊的可重用性、如何讓系統(tǒng)支持業(yè)務(wù)信息的大并發(fā)處理，支持高負(fù)載、如何讓系統(tǒng)平臺(tái)更加方便維護(hù)等存在著許多的困惑和難題，本框架的主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)出一種先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)。這種體系結(jié)構(gòu)面向服務(wù)，基于分布式計(jì)算。

框架的主要功能是為各個(gè)功能模塊提供一個(gè)運(yùn)行的平臺(tái)，為各個(gè)功能模塊獲取框架內(nèi)的各種資源和數(shù)據(jù)提供服務(wù)。該框架主要的功能有：接入消息管理、平臺(tái)通信管理、集成業(yè)務(wù)模塊管理、對外業(yè)務(wù)消息路由管理。如圖3-3所示，接入消息管理包括客戶終端接入平臺(tái)對第三方集成業(yè)務(wù)進(jìn)行查詢的消息管理與第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)對客戶終端進(jìn)行消息推送的消息的管理。平臺(tái)通信管理是為了使得平臺(tái)在大規(guī)模的并發(fā)數(shù)據(jù)訪問時(shí)，能夠穩(wěn)定可靠的傳輸消息而對消息的傳輸實(shí)施隊(duì)列式的管理。集成業(yè)務(wù)模塊管理主要負(fù)責(zé)包括集成業(yè)務(wù)模塊的注冊、加載、啟動(dòng)、運(yùn)行、更新、卸載等。對外業(yè)務(wù)消息路由管理主要平臺(tái)向第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)查詢時(shí)提供不同協(xié)議間的消息路由的功能。

四、集成框架的設(shè)計(jì)思想

Internet由大量異構(gòu)的通信子網(wǎng)互聯(lián)而成，當(dāng)處于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的擁有不同處理能力的異構(gòu)多媒體會(huì)議客戶端參加同一個(gè)會(huì)議時(shí)，要求統(tǒng)一的協(xié)同框架能識別各個(gè)異構(gòu)客戶端的處理能力，并能夠?qū)γ襟w的編解碼格式和發(fā)送帶寬做出智能的調(diào)整?？蚣軐⑹褂么頇C(jī)制把不同多媒體會(huì)議系統(tǒng)封裝成能夠相互通信的協(xié)同通信群組，簡稱協(xié)同組。每個(gè)協(xié)同組需設(shè)置一個(gè)代理節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)感知來自組外的消息，轉(zhuǎn)換成組內(nèi)的控制命令，并把組內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其他協(xié)同組，將協(xié)同組的通信和協(xié)商問題統(tǒng)一成為代理節(jié)點(diǎn)間的通信和協(xié)商問題。

為了讓協(xié)同組之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)的交互，框架中還需要建立起多點(diǎn)傳輸機(jī)制。各個(gè)協(xié)同組之間根據(jù)實(shí)際的協(xié)同需求動(dòng)態(tài)地建立多點(diǎn)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和交換。目前Internet上并非所有路由器都支持IP組播，而且IP組播在可擴(kuò)展性、可靠性和權(quán)限管理等方面還存在一些沒有解決的問題。由于應(yīng)用層組播可以使組通信減小對底層網(wǎng)絡(luò)的特殊依賴，而且容易實(shí)現(xiàn)對QoS的支持，因此比較適合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上的群組通信。

五、集成框架的體系結(jié)構(gòu)

各個(gè)協(xié)同組內(nèi)部是自治的，它們通過轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器形成的覆蓋網(wǎng)連接起來?？蚣艿木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是星型結(jié)構(gòu)，以轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)形成的覆蓋網(wǎng)為中心，各個(gè)代理服務(wù)器和與之對應(yīng)的協(xié)同組呈輻射狀分布在Internet上。覆蓋網(wǎng)的組織與管理關(guān)系著信息傳輸?shù)男屎涂煽啃浴?/p>

集成框架的體系結(jié)構(gòu)。整個(gè)框架可分為4個(gè)層次，底層是符種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。第2層是數(shù)據(jù)分發(fā)層，提供異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上異種多媒體會(huì)議系統(tǒng)之間的組通信服務(wù)和數(shù)據(jù)處理服務(wù)。第3層是協(xié)同管理層，土要提供各種協(xié)同服務(wù)和異構(gòu)接入服務(wù)，并負(fù)責(zé)對各協(xié)同組之間的協(xié)同工作進(jìn)行管理。最上層為異構(gòu)應(yīng)用層，包括各種異構(gòu)多媒體會(huì)議系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)分發(fā)層包括會(huì)議控制服務(wù)器和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。會(huì)議控制服務(wù)器為覆蓋網(wǎng)的建立提供目錄服務(wù)，允許轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)在調(diào)用該服務(wù)注冊自己所在的位置，維護(hù)覆蓋網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)部署的原則是：不同的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)至少部署一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)?？紤]各種多媒體會(huì)議系統(tǒng)可能部署的范圍和規(guī)模，以及轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理能力，靈活地控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)1點(diǎn)可以負(fù)責(zé)給零個(gè)至多個(gè)協(xié)同組轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和其負(fù)責(zé)的協(xié)同組形成了一個(gè)域，稱為該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的管理域。

異構(gòu)應(yīng)用層包含各種砰構(gòu)多媒體系統(tǒng)，例如H.323系統(tǒng)、Admire系統(tǒng)、SIP系統(tǒng)和AccessGrid系統(tǒng)等。

六、集成框架的實(shí)現(xiàn)

1、會(huì)議控制服務(wù)器

會(huì)議控制服務(wù)器負(fù)責(zé)會(huì)議管理、資源管理、用戶管理、權(quán)限管理等。它對外提供多種服務(wù)，主要包括協(xié)同服務(wù)和異構(gòu)接入服務(wù)。

2、轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)

轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的復(fù)制、分發(fā)、組成員的管理等，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓歉?，為各個(gè)協(xié)同組提供消息路由和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)除了處理數(shù)據(jù)分發(fā)外，還提供媒體數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和媒體數(shù)據(jù)混合服務(wù)。由于不同協(xié)同組的用戶有著不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬和數(shù)據(jù)處理能力，因此轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己的管理域中的協(xié)同組數(shù)據(jù)處理能力的不同來進(jìn)行相應(yīng)的媒體數(shù)據(jù)的編解碼轉(zhuǎn)換、多路音頻的混合或者多路視頻流的混合等處理。

3、應(yīng)用層組播

轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)之間首先形成一個(gè)相對穩(wěn)定的覆蓋網(wǎng)結(jié)構(gòu)，然后以此為基礎(chǔ)設(shè)施，根據(jù)會(huì)議主題動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建組播樹，用干傳輸會(huì)議的數(shù)據(jù)，包括多媒體數(shù)據(jù)和控制消息。

組播樹是在覆蓋網(wǎng)的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的，樹的節(jié)點(diǎn)即為覆蓋網(wǎng)的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)在樹的節(jié)點(diǎn)之間流動(dòng)，數(shù)據(jù)最終的接收者是通過代理節(jié)點(diǎn)連接到轉(zhuǎn)發(fā)常點(diǎn)上的協(xié)同組。

結(jié)束語

根據(jù)功能需求，將框架劃分為不同的功能模塊，并對改框架的各個(gè)功能模塊進(jìn)行介紹。其次對傳統(tǒng)架構(gòu)所存在的問題進(jìn)行分析，并在原有架構(gòu)的基礎(chǔ)上提出改進(jìn)目標(biāo)。進(jìn)而分析各個(gè)功能模塊的功能需求，并對框架內(nèi)部各個(gè)模塊的工作機(jī)制進(jìn)行了簡單的介紹。

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