可配置可扩展发布订阅系统的研究及其实现论文

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1、可配置可扩展发布订阅系统的研究及其实现论文摘要：分析了当前发布订阅系统的主要类型和存在的问题。基于发布订阅系统的主要设计模型,采用分层与插件相结合的动态体系结构设计方法,设计和实现了可配置和可扩展的发布订阅系统ACT－PS（ACT－Publish/SubscribeSystem）,支持基于应用需求的配置和扩展。在具体的电子政务数据交换系统当中的配置运行表明,ACT－PS系统为通过可配置和可扩展的方式建立发布订阅系统提供了新的途径。关键词：可配置;发布订阅;可扩展;体系结构发布订阅（Publish/Subscribe,PS）通信模式因其反映了广域网络中应用系统间动态和松耦合通信的本质特征,成

2、为当前研究热点。发布订阅系统的应用分布在数据交换、工作流1、协同工作、移动应用等多个领域2。虽然目前基于发布订阅服务的中间件研究有了一些实验和商业系统,但是这些系统采用的配置和扩展模式已经不能很好地适应快速变化的应用需求。针对这一问题,本文研究并设计了一种新的发布订阅中间件系统ACT－PS,解决了基于特定应用领域需求配置发布订阅服务系统的问题。1相关工作目前发布订阅中间件系统主要有三种类型，即通用商业系统、专用系统和微内核系统。通用商业系统中面向对象通知服务系统CORBANotificationService是最常见的一种。这些系统通常提供了比较全面的功能,传输效率和可靠性高。但其对发布订

3、阅的事件模型和订阅模型等均作出了严格的限制,很难基于具体应用场景进行扩展和配置3。专用发布订阅系统则采用了面向需求建立PS应用的策略。这种系统解决了各个领域中具体的需求,实现效率比较高,.freel）,提供发布订阅系统关键设计模型的配置和扩展能力，如订阅语言、事件模型等设计模型。通过面向电子政务信息交换领域的系统应用,表明ACT－PS能够有效地解决当前发布订阅系统可配置和可扩展性的问题,为类似系统的建立提供了有效的途径。2ACT－PS系统设计分析文献7,8分析了发布订阅系统主要设计模型。Rosenblum8模型是其中较为典型的一种，它使用对象模型描述发布订阅系统主要的参与对象;事件模型描述

4、事件的表示方法;通知模型描述事件分发到订阅者的方式;观察模型描述与订阅方式和兴趣分布相关内容;时间模型描述事件之间的因果关系和时态;资源模型描述发布订阅计算资源在系统中的分布;命名模型描述对象的定位和标志方式。此外,目前很多附加功能和与网络相关的特征已经成为面向广域网络的发布订阅系统的重要组成，如安全、移动、内容过滤、事件路由等。上述对于发布订阅系统不同的设计模型描述中,关键的设计模型包括：（1）事件模型。其中最普遍的形式是主题、元组和类型1。为了配置和扩展该模型,系统中的事件解析和构造机制必须可扩展。（2）订阅模型。订阅描述方式主要包括自定义的订阅语言、Xpath、类SQL语言等。订阅信

5、息通常描述了事件的过滤策略、事件观察划分和分布策略等。订阅管理应当能够对不同订阅语言的语法和语义识别实现扩展。（3）通知模型。目前常用的通知模式包括推、拉以及两者混合的方式。这些模式可以通过一种策略描述机制描述,通知模型的扩展与订阅模型类似。（4）资源模型。应用需求或者相关协议可能要求发布订阅相关处理在服务器与客户端之间的动态分布,或者在发布方客户端与订阅方客户端之间分布。通过这种方式减少了服务器的负载和复杂性。因此,系统应当提供功能和协议以实现分布处理并进行交互的机制。（5）协议模型。其中包括发布订阅系统的传输协议、路由协议以及附加协议的扩展。这三种协议是不同层次的协议,在系统中应当通

6、过分层机制实现这些协议的可插拔,以便扩展和配置。由于关键的设计模型决定了发布订阅中间件系统的主要的设计特征。ACT－PS的设计采用了针对少数关键设计模型和成熟应用实例进行扩展和配置的策略,避免了多设计模型之间的隐含冲突9所带来的高复杂性计算问题。3ACT－PS体系结构3．1概念体系结构ACT－PS中间件系统逻辑上可以划分为消息传输网络（MTN）和事件代理网络（EDN）两层层叠网络,如图1所示。层叠网络的设计优化了系统的可扩展特性。MTN提供了消息传输服务并屏蔽了异构网络类型和协议。EDN在MTN之上实现发布订阅通信服务。EDN中的对象及其交互过程如图2所示。其中:①发布者向EDN发布

7、事件;②订阅者向EDN订阅事件;③EDN匹配事件和订阅,并选择目的订阅者集合;④EDN完成事件的路由转发;⑤订阅者的接入代理通知订阅者。事件代理的体系结构是发布订阅通信处理的关键。设计中将其分为五层结构,如图3所示。网络基础设施和传输服务层构成了MTN。核心层主要提供基本的发布订阅处理服务,如消息路由、事件匹配等。扩展服务层提供了基于核心层实现的发布订阅系统的附加协议服务的扩展机制,如内容过滤、