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跨平臺的網(wǎng)絡(luò)通信中間件:ICE和ACE
 ICE的全稱是 ICE是一款高性能的中間件,支持分布式的部署管理,消息中間件,以及網(wǎng)格計算等等。ACE提供了一組豐富的可重用C++包裝外觀(Wrapper Facade)和框架組件...

二十世紀九十年代中期以來,業(yè)界一直在使用DCOM和CORBA這樣的面向?qū)ο蟮闹虚g件平臺。在分布式的應(yīng)用中,中間件平臺托管了大部分網(wǎng)絡(luò)事務(wù),比如對數(shù)據(jù)進行編碼與解碼以進行傳送,把邏輯對象地址映射到物理傳輸端點,根據(jù)客戶和服務(wù)器的機器架構(gòu)改變數(shù)據(jù)的表示,以及按照需要自動啟動服務(wù)器。

DCOM和CORBA由于自身的缺點,都沒有成功占領(lǐng)大部分分布式計算的市場。

DCOM是Microsoft的獨家解決方案,在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中,各種機器運行多種操作系統(tǒng),無法都使用DCOM。
同時DCOM不支持創(chuàng)建大量數(shù)目的對象(數(shù)十萬或數(shù)百萬),這在很大程度上是它的分布式垃圾收集機帶來的開銷造成的。

雖然有多家供應(yīng)商提供CORBA產(chǎn)品,但是沒有一家供應(yīng)商能夠為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的所有操作系統(tǒng)環(huán)境提供實現(xiàn)。盡管進行了大量標準化工作,不同的CORBA實現(xiàn)之間仍缺乏互操作性,從而不斷地造成各種問題;而且,由于供應(yīng)商常常會自行定義擴展,而CORBA又缺乏針對多線程環(huán)境的規(guī)范,對于像C或C++這樣的語言,源碼兼容性從未完全實現(xiàn)過。

在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,讓DCOM和CORBA共存不是一件容易的事情。
2002年,Microsoft推出了.NET平臺取代了DCOM。
.NET提供了比DCOM更強大的分布式計算支持,但是仍然是Microsoft的獨家解決方案。
另一方面,CORBA技術(shù)停滯不前,許多供應(yīng)商離開了市場,CORBA規(guī)范中的許多缺陷未能得到及時解決。

在DCOM 和CORBA衰敗的同時,分布式計算領(lǐng)域的研發(fā)人員對SOAP和Web Services產(chǎn)生了濃厚的興趣。
SOAP 和Web Services技術(shù)一度引發(fā)了很大的公眾效應(yīng),業(yè)界發(fā)表了許多論文。
但是無論是在網(wǎng)絡(luò)帶寬方面,還是在CPU開銷方面,SOAP都會給應(yīng)用程序留下嚴重的性能瓶頸。
應(yīng)用程序可以把各種SOAP 消息拼湊在一起,但這樣做極其繁瑣而容易出錯。
Web Services的標準化進程非常緩慢,多年以來一直停留在技術(shù)層面的實現(xiàn)上。
許多專家擔心SOAP和Web Services的架構(gòu)安全性。

在這樣的背景下,網(wǎng)絡(luò)通訊的中間件ICE和ACE誕生了。

ICE的全稱是 ICE是一款高性能的中間件,支持分布式的部署管理,消息中間件,以及網(wǎng)格計算等等。

 ICE的優(yōu)點主要有:

面向?qū)ο蟮恼Z義,所有的操作調(diào)用都使用遲后綁定。
支持同步和異步的消息傳遞,提供了同步和異步的操作調(diào)用和分派,提供了發(fā)布——訂閱消息傳遞機制。
與硬件架構(gòu)無關(guān),客戶端及服務(wù)器與底層的硬件架構(gòu)屏蔽開來。對于應(yīng)用代碼而言,像字節(jié)序和填充這樣的問題都隱藏了起來。
與上層的編程語言無關(guān),客戶端和服務(wù)器可以分別部署,所用語言也可以不同,支持C++、Java語言,客戶端支持PHP語言。 
與采用的操作系統(tǒng)無關(guān),ICE完全是可移植的,同樣的源碼能夠在Windows、Linux、MacOS和UNIX上編譯和運行。
完全是線程化的,其API是線程安全的。

采用TCP、IP 和UDP作為傳輸協(xié)議,客戶端和服務(wù)器代碼都不需要了解底層的傳輸機制。
服務(wù)器的位置是對用戶透明的,ICE例程負責定位對象,并管理底層的傳輸機制,比如打開和關(guān)閉連接??蛻襞c服務(wù)器之間的交互顯得像是無連接的。服務(wù)器可以遷移到不同的物理地址,而不會使客戶持有的代理失效,而客戶完全不知道對象實現(xiàn)是怎樣分布在多個服務(wù)器進程上的。
采用SSL強加密,可以使客戶和服務(wù)器完全安全地進行通信。
采用內(nèi)建的持久機制創(chuàng)建持久的對象。并且提供了對高性能數(shù)據(jù)庫Berkeley DB的內(nèi)建支持。

ACE提供了一組豐富的可重用C++包裝外觀(Wrapper Facade)和框架組件,
可跨多種平臺完成通用的通信軟件任務(wù),其中包括:
事件多路分離和事件處理器分派、信號處理、服務(wù)初始化、進程間通信、
共享內(nèi)存管理、消息路由、分布式服務(wù)動態(tài)(重)配置、并發(fā)執(zhí)行和同步等等。
ACE簡化了使用進程間通信、事件多路分離、顯式動態(tài)鏈接和并發(fā)的面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和服務(wù)的開發(fā)。

 ACE的好處包括:

增強可移植性:在ACE組件的幫助下,很容易在一種OS平臺上編寫并發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,然后快速地將它們移植到各種其他的OS平臺上。
更好的軟件質(zhì)量:ACE使用了許多可提高軟件質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)計模式,提供了通信軟件靈活性、可擴展性、重用性和模塊性。
更高的效率和可預(yù)測性:ACE支持廣泛的應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量(QoS)需求,包括延遲敏感應(yīng)用的低響應(yīng)等待時間、高帶寬應(yīng)用的高性能,以及實時應(yīng)用的可預(yù)測性。

更容易轉(zhuǎn)換到標準的高級中間件:TAO使用了ACE提供的可重用組件和模式,按照CORBA的標準實現(xiàn),并且為高性能和實時系統(tǒng)作了優(yōu)化。
ACE包含一個高級的網(wǎng)絡(luò)編程框架,集成并增強了較低層次的C++包裝外觀。
該框架支持將并發(fā)分布式服務(wù)動態(tài)配置進應(yīng)用。

ACE的框架部分包含以下組件:

事件多路分離組件:ACE Reactor(反應(yīng)器)和Proactor(前攝器)是可擴展的面向?qū)ο蠖嗦贩蛛x器,它們分派應(yīng)用專有的處理器,以響應(yīng)多種類型的基于I/O、定時器、信號和同步的事件。
服務(wù)初始化組件:ACE Acceptor(接受器)和Connector(連接器)組件分別使主動和被動的初始化任務(wù)與初始化一旦完成后通信服務(wù)所執(zhí)行的應(yīng)用專有的任務(wù)去耦合。
服務(wù)配置組件:ACE Service Configurator(服務(wù)配置器)支持應(yīng)用的配置,這些應(yīng)用的服務(wù)可在安裝時或運行時被動態(tài)裝配。
分層的流組件:ACE Stream組件簡化了像用戶級協(xié)議棧這樣的由分層服務(wù)組成的通信軟件應(yīng)用的開發(fā)。
ORB適配器組件:通過ORB適配器,ACE可以與單線程和多線程CORBA實現(xiàn)進行無縫集成。
同為網(wǎng)絡(luò)通信中間件,ICE和ACE的區(qū)別在于,前者是對通信對象的封裝,
例如如客戶端的ICE核心和服務(wù)器端的ICE核心的不同,
而后者是對通信本身的封裝,例如對套接字的封裝,對同步異步通信方式的封裝。
后者比前者更加底層,更加抽象。ACE可以認為是通用網(wǎng)絡(luò)編程框架軟件,而ICE則是一個跨平臺的RPC軟件。

參考文檔:

Michi Henning和Mark Spruiell編寫的《Distributed Programming with ICE》;
Douglas C. Schmidt編寫的《C++ Network Programming with Patterns, Frameworks, and ACE》。

Internet Communications Engine,即因特網(wǎng)通信引擎。
ICE是由ZeroC, Inc.公司開發(fā)的。
ACE的全稱是ADAPTIVE Communication Environment,即自適應(yīng)的通信環(huán)境。
ACE自從問世以來得到了多家公司的商業(yè)支持。
ICE和ACE目前都是開放源代碼的中間件。

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