摘要：基于組件的應用服務平臺通過混合語言編程及松散數(shù)據(jù)耦合機制，能充分發(fā)揮數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)展示的特性，具有良好的開放性能，也是Web應用服務平臺構建發(fā)展的主流方向。本文結合項目開發(fā)實際，對基于Fortran核心計算組件的Web應用服務平臺的體系結構、組件設計、數(shù)據(jù)耦合等方面設計思想進行了系統(tǒng)介紹，并對組件編譯與數(shù)據(jù)耦合等關鍵技術實現(xiàn)思路進行詳細論述，具有良好的實際應用價值，以期對同類開發(fā)具有一定的借鑒作用。

關鍵詞： Web計算； 應用平臺； 組件； 動態(tài)鏈接庫

中圖分類號： TP391

文獻標志碼： A

文章編號： 2095-2163（2016）06-0065-03

0引言

作為一種新興的網(wǎng)絡計算方式，基于網(wǎng)絡瀏覽器的Web計算（Web Computing）是對分布式計算的一種延伸與拓展，而正因其劃時代性的出現(xiàn)才使得分布式計算最終延展到Internet之上，由此則成為現(xiàn)代Web計算的發(fā)生與演變基礎。成千上萬的個人計算機通過該款技術模式達到互通互訪，以提供高效且廉價的計算。然而，在大型軟件的生命過程中，新需求必將不斷涌現(xiàn)，甚至某些需求還會對原系統(tǒng)造成重大沖擊。如何解決這些大型軟件設計和開發(fā)過程的通用難題，長期以來就始終作為系統(tǒng)設計的重點與焦點而倍受各方矚目。針對這些問題，在系統(tǒng)的設計中，研究表明可以采用軟件分層設計策略，并且逐步實現(xiàn)從組件化過渡到服務化。具體地，組件服務就是軟組件對象模型（COM）和事務服務器（MTS）的智能升級新進展。組件服務能夠開發(fā)執(zhí)行許多原來必須由開發(fā)人員通過編程處理的資源管理任務，例如，線程安全和分配，通過提供線程池、對象池和運行時對象激活，就可以自動地使應用程序具有更好的可伸縮性。COM+還通過提供對事務的支持，甚至是跨越網(wǎng)絡中多個數(shù)據(jù)庫的事務，來成功保證數(shù)據(jù)的完整性。

Fortran在由IBM公司設計規(guī)劃之初，即是以科學計算為目的，同時也全面考慮到了針對科學計算而進行優(yōu)化，也就是只要對于一個具體問題的數(shù)學求解過程構建形成了明晰的概念，再將其交由Fortran語言調(diào)制運行就已具備了高度現(xiàn)實可行性。大量的經(jīng)驗證明了，無論是運用經(jīng)典的串行機還是并行矢量機，在執(zhí)行同一個科學計算任務時，F(xiàn)ortran代碼都表現(xiàn)出了最高的運行速度和運行效率，基于此，本文結合項目實際，研究擬將Fortran計算優(yōu)勢與現(xiàn)行Web服務平臺結合，以提供更加廣泛而快捷的Web計算，并在計算最優(yōu)化與應用最大化間尋找最佳平衡，其研究成果必將具備可觀應用價值與一定借鑒意義。

[JP3][BT4]1基于Fortran組件的Web計算服務體系構建流程[JP]

基于Fortran組件的Web計算服務應用體系結構采用了“三層兩接口模式”，主要包括：計算數(shù)據(jù)層、計算組件層和Web計算應用層及數(shù)據(jù)訪問接口、組件訪問接口。整體結構設計如圖1所示。

由圖1可見，Web計算服務體系結構由下至上3個層級的對應實現(xiàn)功能可做如下闡釋分析：

1）計算數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)是計算服務的基礎。通過引進數(shù)據(jù)庫及文件方式進行數(shù)據(jù)的存儲，一般在服務器上采用集中或群集模式設計存儲；

2）計算組件層。采用組件技術，協(xié)同數(shù)據(jù)計算與處理功能進行封裝，并形成組件庫；

3）Web計算應用層。獲取計算組件層的數(shù)據(jù)計算與處理結果，通過合適的方式進行描述表示，并提供用戶與計算機間的交互，將用戶的信息反饋給計算組件層實現(xiàn)交互處理。

在此基礎上，探討可得平臺數(shù)據(jù)計算處理流程分述如下：

1）用戶通過B/S模式向Web計算應用層的應用程序提交計算申請；

2）Web計算應用層將數(shù)據(jù)規(guī)范化，并通過組件訪問接口傳入到計算控件庫；

3）計算組件層中的功能函數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)計算或處理的功能需求，通過數(shù)據(jù)訪問接口，從計算數(shù)據(jù)層中提取數(shù)據(jù)，再利用本身的數(shù)據(jù)處理功能完成數(shù)據(jù)的計算與處理；

4）計算組件層再將計算的結果反饋給Web計算應用層，通過適合的方式展現(xiàn)給用戶。

[BT4]2體系結構技術實現(xiàn)

[BT5]2.1模塊流程設計

根據(jù)Web計算服務體系框架設計，將計算功能模塊化，由Fortran計算模塊在后臺專業(yè)執(zhí)行實現(xiàn)各個模塊的數(shù)據(jù)計算與處理功能，并通過輸入/輸出接口與前臺用戶提供實時交互。模塊化流程設計如圖2所示。

[PS李建2.EPS；S*2；X*2，BP#]

[HT6H][ST6HZ][WT6HZ][JZ]圖2預測模塊的Web計算模型

[JZ]Fig. 2Web computing model of prediction module

[HT5”SS][ST5”BZ][WT5”BZ]

[BT5]2.2接口設計

在項目研發(fā)實踐中，重點是通過接口函數(shù)來保證模塊間的數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)的。接口函數(shù)定義則依據(jù)Fortran2003的ISO_C_BANGDING 特性而定制編寫。Fortran子過程的接口參數(shù)中，應將字符串聲明為單個字符的數(shù)組，與C保持兼容，并傳遞字符數(shù)組長度（即字符串的長度）。設計中，關鍵代碼如下：

FUNCTION mult（srcPath，srcLen， descPath，descLen，remark） BIND（C， name=foomult）

INTEGER，VALUE ：： srcLen，descLen

character，dimension（srcLen）：： srcPath

character，dimension（descLen）：：descPath

integer：：mult

mult = a * b

END FUNCTION

函數(shù)中，對接口參數(shù)的功能定義解析可分別作出如下論述：

1）接口為5個參數(shù)；

2）接口的第1、2個參數(shù)解決輸入文件的問題。具體地，第1個參數(shù)傳遞的是一個含路徑的文件名，如：/路徑/in.txt；第2個參數(shù)為第1個參數(shù)的長度，在第1個參數(shù)文件/路徑/in.txt中的內(nèi)容組織如下：

/路徑/參數(shù)文件1.txt

/路徑/參數(shù)文件2.txt

.。。。。。（根據(jù)各自的需要自行定義）

輸入數(shù)據(jù)的路徑1

輸入數(shù)據(jù)的路徑2

.。。。。。（根據(jù)各自的需要自行定義）

輸出數(shù)據(jù)的路徑

3）第3、4個參數(shù)為輸出數(shù)據(jù)的文件。相應地，第3個參數(shù)傳遞的是一個含路徑的文件名，文件的命名規(guī)則為：用戶名日期時間.txt，第4個參數(shù)則為第3個參數(shù)的長度。例如：第3個參數(shù)為： /路徑/zhangsan20101020121120.txt，所在的文件為空文件，不寫入具體內(nèi)容，對模塊編程者寫入要輸出的數(shù)據(jù)文件路徑和名字。調(diào)用時設定寫入的輸出數(shù)據(jù)文件名的方法為：從第1個參數(shù)文件in.txt中取出輸出數(shù)據(jù)的路徑，從第3個參數(shù)取出文件名zhangsan20101020121120，再根據(jù)各自的文件性質(zhì)添加后綴，構成含路徑的輸出文件。此時，在前例基礎上可得（以輸出數(shù)據(jù)的后綴是.grd為例）：

/輸出數(shù)據(jù)的路徑/ zhangsan20101020121120.grd

算法中如果有數(shù)據(jù)輸出，則寫入該文件“/輸出數(shù)據(jù)的路徑/ zhangsan20101020121120.grd”，同時將“/輸出數(shù)據(jù)的路徑/ zhangsan20101020121120.grd”字符串信息內(nèi)容寫入第3個參數(shù)的文件中。如果在輸出數(shù)據(jù)的結果中有多個文件生成，則采用的文件命名方法是：

/輸出數(shù)據(jù)的路徑/ zhangsan20101020121120_001.grd

/輸出數(shù)據(jù)的路徑/ zhangsan20101020121120_002.grd

……（根據(jù)各自的需要依次往下定義）

將生成的數(shù)據(jù)依次寫入以上文件，同時將以上字符串寫入第3個參數(shù)對應的文件中。

4）接口返回參數(shù)類型為integer；

5）BIND（C， name=foomult） 是其他語言調(diào)用動態(tài)鏈接庫的算法名稱（只改變foomult 這個算法名稱，其他不變）。

[BT5]2.3計算模塊調(diào)用

在java/c中，通過接口程序?qū)崿F(xiàn)對Fortran計算模塊dll的調(diào)用。

#include

#include

int main（int argc，char **argv）

{

char infile＼[200＼]=" fszhq_parameter.txt"；//輸入?yún)?shù)文件

intinlen，outlen，remark；

char outfile＼[200＼]=" guest20110324.txt"；//輸出參數(shù)文件

remark=0；

fszhqpredict（infile，strlen（infile），outfile，strlen（outfile），remark）； //調(diào)用的計算模塊

return 0；

}

[BT5]2.4體系實現(xiàn)及展望

數(shù)據(jù)的分布性、開發(fā)平臺的異構性、Web后臺技術的多樣性及業(yè)務邏輯定義和數(shù)據(jù)屬性描述的不一致性阻礙了電子商務的效果規(guī)模的優(yōu)化完善。電子商務不僅僅是解決在線支付eCommerce的理想策略，對企業(yè)而言則更是實現(xiàn)企業(yè)在線采購、計劃、生產(chǎn)、儲運、分銷和客戶服務為主的eBusiness有效技術手段及首選方案。隨著企業(yè)越來越多的應用向網(wǎng)上轉(zhuǎn)移，服務整合將革新下一代電子商務的模式。而面向服務體系結構已然設計規(guī)劃了建立基于服務的動態(tài)綁定、松散耦合系統(tǒng)的基本準則。

隨著Internet和Web 技術的不斷發(fā)展，不同組織之間數(shù)據(jù)的交互越來越多，業(yè)務互聯(lián)互通的需求也越來越多。但是目前各個組織所使用的系統(tǒng)往往是采用不同的平臺和技術構建的，在這些異構的系統(tǒng)之間很難實現(xiàn)資源的共享。

通過模塊化，分層結構體系構建，該平臺可以實現(xiàn)異構系統(tǒng)之間的資源共享。該平臺由一個資源共享中心和若干個資源共享代理組成。其中的資源共享中心負責資源的集中管理。

3結束語

Fortran作為一種功能強大的計算語言在科學計算領域具有廣泛的應用，但該語言在數(shù)據(jù)接口方面的欠缺不足卻嚴重制約了其在更大范圍內(nèi)的研究實現(xiàn)。通過基于分層組件設計的方法，可以充分利用Fortran本身的優(yōu)勢，并通過松散耦合方式較好地處理了與其它語言間的關系。本文作為Fortran組件式多語言混合應用編程的階段性成果，對基于Fortran的Web計算應用平臺的構建體系及流程給出了設計描述，并對此組件平臺中的動態(tài)鏈接庫生成機制、CGI接口處理機制、分層接口處理等方面進行了闡述分析 ，重在支持解決Fortran多語言編程中需處理的關鍵問題，以期對同類開發(fā)能夠提供有益的借鑒作用。

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