基于OSGi的面向服務(wù)軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李朋云 陳金勇 張 琦（中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所 河北 石家莊 050081）

基于OSGi的面向服務(wù)軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李朋云 陳金勇 張 琦
（中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所 河北 石家莊 050081）

為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)級應(yīng)用的基礎(chǔ)架構(gòu)、開發(fā)方式和部署方式的統(tǒng)一，文中研究了OSGi服務(wù)組件模型。OSGi提供了一種面向服務(wù)的組件開發(fā)框架，具有高度模塊化和動態(tài)化特點(diǎn)。根據(jù)SOA架構(gòu)思想和OSGi框架特性，設(shè)計(jì)一種基于OSGi規(guī)范的面向服務(wù)的軟件體系結(jié)構(gòu)，開發(fā)了統(tǒng)一服務(wù)架構(gòu)平臺，并通過組件化、圖形化為設(shè)計(jì)、開發(fā)及調(diào)試等過程提供全生命周期的支持，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)應(yīng)用即插即用的模塊化管理，能夠有效提高軟件模塊復(fù)用能力和復(fù)用程度。

OSGi SOA 軟件體系架構(gòu) 統(tǒng)一服務(wù)結(jié)構(gòu)平臺

1 引言

近幾年，IT企業(yè)的現(xiàn)狀是各種各樣的操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相互交錯，并且軟件規(guī)模龐大及應(yīng)用環(huán)境多樣，而傳統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)具有搭建復(fù)雜、不易擴(kuò)展和重用的特點(diǎn)，這些狀況使框架的概念得到廣泛應(yīng)用。SOA憑借其松耦合的特性，使企業(yè)可以按照模塊化的方式來添加和更新服務(wù)，以解決新的業(yè)務(wù)需求，雖然基于SOA實(shí)現(xiàn)的架構(gòu)多種多樣，但都具有SOA的基本特征：松散耦合、可重用、接口明確、服務(wù)獨(dú)立和基于開放標(biāo)準(zhǔn)[1-4]。

軟件開發(fā)由面向過程轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦驅(qū)ο?，并形成了企業(yè)級的開發(fā)模式，其中有代表性的有J2EE和.NET兩大體系。在面向?qū)ο竽Ｐ椭?，對于?yīng)用程序的不同組件，他們之間的功能和結(jié)構(gòu)是緊耦合的，當(dāng)軟件功能發(fā)生改變時就需要重新進(jìn)行開發(fā)。OSGi標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為面向組件開發(fā)提供了一種動態(tài)可部署的基礎(chǔ)框架環(huán)境[5-8]。OSGi框架通過注冊、查詢和綁定服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)提供和消費(fèi)的分類管理，真正實(shí)現(xiàn)了松耦合高內(nèi)聚和"即插即用"的目標(biāo)[9-12]。

本文根據(jù)SOA架構(gòu)思想和OSGi框架特性，設(shè)計(jì)了一種基于OSGi規(guī)范的面向服務(wù)的軟件體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)應(yīng)用的的基礎(chǔ)架構(gòu)、開發(fā)方式和部署方式的統(tǒng)一，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)系統(tǒng)開發(fā)的模塊化，降低了模塊間的耦合度，有效提高模塊服用能力、縮短開發(fā)周期和提高開發(fā)質(zhì)量等。

2 服務(wù)模型

Bundle是OSGi框架中最基本的單位，即模塊，包括一個配置清單（Manifest）和一些java類的組合。在基于OSGi規(guī)范面向服務(wù)的軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，組件是基于OSGi Bundle來實(shí)現(xiàn)的。首先根據(jù)OSGi框架開發(fā)出所需組件，然后在OSGi框架上啟動執(zhí)行。在OSGi標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中獨(dú)立的模塊被定義為基本Sercice，同一Service可出現(xiàn)在不同的Bundle中。多個服務(wù)組成具有特殊功能服務(wù)的Bundle，并向其他Bundle提供服務(wù)。OSGi框架的注冊服務(wù)不僅能使Bundle之間可以服務(wù)，而且能保證其安全性。本文在此基礎(chǔ)上對Bundle進(jìn)行擴(kuò)展性設(shè)計(jì)并遵循OSGi規(guī)范，組件是一個物理可部署單元，包含大量服務(wù)組件。Bundle中的服務(wù)模型如圖1所示。

圖1 服務(wù)組件模型

Bundle的服務(wù)模型從形式上可以分為：本地服務(wù)、遠(yuǎn)程服務(wù)、事件發(fā)布、事件監(jiān)聽、服務(wù)屬性、依賴服務(wù)、容器上下文和實(shí)現(xiàn)依賴8個部分。其中：①本地服務(wù)接口：將服務(wù)注冊到服務(wù)注冊表，然后對外提供本地服務(wù)；②遠(yuǎn)程服務(wù)接口：將服務(wù)注冊到UDDI中，然后對外提供的遠(yuǎn)程服務(wù)；③事件發(fā)布接口：向微內(nèi)核事件中心發(fā)布服務(wù)組件的狀態(tài)；事件監(jiān)聽接口：④對微內(nèi)核進(jìn)行監(jiān)聽并作出反應(yīng)；⑤服務(wù)屬性：動態(tài)改變組件屬性；⑥實(shí)現(xiàn)依賴：服務(wù)組件實(shí)現(xiàn)部分依賴的資源或類庫；⑦依賴服務(wù)接口：表示服務(wù)組件實(shí)現(xiàn)部分依賴的服務(wù)；⑧容器上下文接口：采用IOC模式來實(shí)現(xiàn)容器上下文注入。

基于OSGi規(guī)范的服務(wù)組件特性：①模塊化：易于理解，模塊化會涉及將大型的系統(tǒng)拆分為單獨(dú)的物理實(shí)體；②獨(dú)立性：各模塊之間是相互獨(dú)立的，具有獨(dú)立的生命周期；③高內(nèi)聚：其他模塊只能訪問該組件對外提供的功能；④動態(tài)化：能動態(tài)地增加、更新或刪除模塊，其他模塊功能不受影響。

3 基于OSGi的SOA軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在面向SOA的體系結(jié)構(gòu)中，SOA的組件包括：①服務(wù)提供者：將服務(wù)發(fā)布到服務(wù)注冊中心，并控制對服務(wù)的訪問以及服務(wù)維護(hù)；②服務(wù)消費(fèi)者：實(shí)現(xiàn)服務(wù)的查找和調(diào)用；③服務(wù)注冊者：存儲和管理服務(wù)信息，這三者之間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 面向服務(wù)的體系架構(gòu)

主要操作有：服務(wù)提供者創(chuàng)建一個服務(wù)，并向服務(wù)代理者公布其接口信息。服務(wù)代理者負(fù)責(zé)向任何潛在的服務(wù)要求者提供可用的服務(wù)接口和執(zhí)行訪問信息。服務(wù)請求者在服務(wù)注冊中心查找需要的，然后綁定到服務(wù)提供者，并向服務(wù)提供者請求服務(wù)繼而得到響應(yīng)。

在軟件體系結(jié)構(gòu)中，服務(wù)組件層和編排層對SOA架構(gòu)均有體現(xiàn)，如圖3所示。

圖3 基于OSGi規(guī)范的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)SOA架構(gòu)理念，基于OSGi框架規(guī)范的體系結(jié)構(gòu)忽略服務(wù)的粒度,在本文設(shè)計(jì)的軟件體系結(jié)構(gòu)中服務(wù)組件層關(guān)注細(xì)粒度的服務(wù)，服務(wù)之間是松耦合狀態(tài)，并通過注冊表交互。而服務(wù)編排層關(guān)注粗粒度的服務(wù)，并且通過遠(yuǎn)程注冊表供其他應(yīng)用調(diào)用，并且提升了系統(tǒng)的擴(kuò)展性，粗粒度的服務(wù)是由細(xì)粒度的服務(wù)組成的。

4 結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)OSGi標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，開發(fā)了一種統(tǒng)一服務(wù)結(jié)構(gòu)平臺，如圖4所示。平臺采用SOA面向服務(wù)的架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并且基于OSGi、.net和Eclipse等開放的技術(shù)和平臺，通過組件化、圖形化為軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)提供全生命周期的支持。

圖4 統(tǒng)一服務(wù)架構(gòu)平臺

其中統(tǒng)一服務(wù)架構(gòu)平臺的基本運(yùn)行環(huán)境采用微內(nèi)核機(jī)制，可以提高服務(wù)組件可靠性，并且集成標(biāo)準(zhǔn)Web容器等組件。集成開發(fā)環(huán)境主要提供組件和服務(wù)的全生命周期支持，監(jiān)控管理通過圖形化實(shí)時監(jiān)控平臺的運(yùn)行環(huán)境，監(jiān)聽組件狀態(tài)，便于系統(tǒng)開發(fā)管理人員依據(jù)狀態(tài)變量進(jìn)行調(diào)試和診斷。

組件倉庫是用來管理和存儲組件，以便于組件的復(fù)用，為以后系統(tǒng)的開發(fā)提供便利，以此提供組件和系統(tǒng)的復(fù)用度和開發(fā)效率。業(yè)務(wù)規(guī)則引擎負(fù)責(zé)對企業(yè)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行管理。業(yè)務(wù)規(guī)則引擎提供了業(yè)務(wù)流程的定義、部署、運(yùn)行、監(jiān)控和管理等功能。UDDI是SOA基礎(chǔ)的基本構(gòu)件，在同一服務(wù)架構(gòu)平臺中注冊和查找服務(wù)，并對業(yè)務(wù)組件遠(yuǎn)程服務(wù)接口進(jìn)行管理。

5 結(jié)束語

本文依據(jù)OSGi規(guī)范的思想和技術(shù)特性，將SOA中的服務(wù)封裝成模塊，建立一個基于OSGi面向服務(wù)的軟件體系結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上建立統(tǒng)一服務(wù)架構(gòu)平臺。通過使用統(tǒng)一服務(wù)架構(gòu)平臺，可將軟件產(chǎn)品或系統(tǒng)設(shè)計(jì)成熱部署、可插拔、穩(wěn)定和可擴(kuò)展的模塊，提高開發(fā)、測試效率和復(fù)用率，并降低開發(fā)成本。今后統(tǒng)一服務(wù)架構(gòu)平臺也可以同云平臺進(jìn)行結(jié)合，統(tǒng)一部署接口，能夠使云計(jì)算真正落地。

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Design on Service Oriented Software Architecture Based on OSGi

LI Peng-yun CHEN Jin-yong ZHANG Qi
(The 54th Research Institute of CETC,Shijiazhuang Hebei 050081,China)

In order to realize the unification of infrastructure,development mode and deployment mode for enterprise application,this paper studies the OSGi service component model.The OSGi provides a service oriented component development framework,which has such characteristics as high modularity and dynamization.On the basis of SOA idea and OSGi framework feature,this paper designs a service oriented software architecture based on OSGi specification,develops a unified architecture platform,and provides the whole life cycle support for the design,development and debugging processes through modularization and graphical mode.The plug and play modularization management of enterprise application is realized,which can effectively improve the reuse capability and degree of software module.

OSGi;SOA;software architecture;unified service architecture platform

TP92

A

1008-1739（2014）22-61-3

定稿日期：2014-10-26