移動自助服務系統(tǒng)通信功能的設計與實現(xiàn)＊

趙碧海,胡 賽

(1.長沙大學信息與計算科學系,湖南長沙 410003;2.中南大學信息科學與工程學院,湖南長沙 410083)

移動自助服務系統(tǒng)通信功能的設計與實現(xiàn)＊

趙碧海1,2,胡 賽1

(1.長沙大學信息與計算科學系,湖南長沙 410003;2.中南大學信息科學與工程學院,湖南長沙 410083)

基于 TUXEDO的移動自助服務平臺由表示層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)層組成,其中業(yè)務邏輯層是系統(tǒng)的核心,主要由網(wǎng)絡通信、協(xié)議轉換、數(shù)據(jù)接口、服務調度程序、TUXEDO服務等模塊組成,是系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊的中樞,因此,對如何借助 TUXEDO中間件實現(xiàn)系統(tǒng)的通信功能這一問題進行探討具有一定的現(xiàn)實意義.

協(xié)議;數(shù)據(jù)包;通信;緩沖區(qū)

中國電信業(yè)作為國家的支柱產業(yè),在近兒年得到了迅猛的發(fā)展,用戶數(shù)量尤其是移動用戶迅速增長.據(jù)統(tǒng)計,2000年至 2002年,我國移動電話用戶分別新增 4197萬戶、5955萬戶和 6139萬戶.去年,我國新增移動電話用戶數(shù)達到 6270萬,是近年來新增用戶最多的一年.數(shù)量巨人的用戶群帶來諸多的管理與服務壓力的問題,自助式服務的出現(xiàn)有效地緩解了服務壓力.目前,自助服務系統(tǒng)止處于起步階段,系統(tǒng)規(guī)模小,一般采用基于 TCP/IP的 Socket通信方式.客戶端和服務器端都必須處理網(wǎng)絡連接/監(jiān)聽、網(wǎng)絡傳輸、錯誤處理、通信安全等低層次的問題,穩(wěn)定性不高,而且會降低系統(tǒng)的通用性、可移植性和可伸縮性;當交易繁忙時位于移動業(yè)務系統(tǒng)前置機與自助終端的自助服務系統(tǒng)前置機就成為整個系統(tǒng)的瓶頸.

TUXEDO是Bea公司的一種用于分布式事務處理利消息傳遞的中間件產品.它屏蔽了網(wǎng)絡通訊細節(jié),提供簡單的高層 APl函數(shù),支持各種操作系統(tǒng)平臺和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng).

基于 TUXEDO的移動自助服務系統(tǒng)是對原有的自助服務系統(tǒng)的改進,通過引入 TUXEDO中間件來解決原有系統(tǒng)的存在的一些弊端.系統(tǒng)由三層組成,依次為表示層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)層.表示層提供用戶的交互界面,接收用戶的輸入,顯示處理結果;數(shù)據(jù)層是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心,它負責管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源,完成數(shù)據(jù)操作.業(yè)務邏輯層是應用系統(tǒng)業(yè)務的處理核心,包括網(wǎng)絡通信、協(xié)議轉換、數(shù)據(jù)接口、服務調度程序、TUXEDO服務等模塊組成[1].業(yè)務邏輯層是自助服務系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊的中樞,它通過網(wǎng)絡將表示層的自助服務終端和管理終端及 BOSS系統(tǒng)前置機、銀行結算中心連接起來.系統(tǒng)的通信分為三部分:業(yè)務邏輯層的通信子系統(tǒng)(簡稱為通信子系統(tǒng))與自助服務終端子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)與管理終端子、通信子系統(tǒng)與外部接口.由于通信子系統(tǒng)與外部接口的通信與移動運營商提供的接口協(xié)議有關,因此本文只介紹前兩種通信方式.

1 通信協(xié)議

由于在移動自助服務系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中包含了用戶的資料信息 (如姓名、身份證號碼、服務密碼等)和關系到系統(tǒng)穩(wěn)定運行的參數(shù)數(shù)據(jù)等,為了防止數(shù)據(jù)包在傳輸過程中被泄漏或者惡意篡改,需要專門制定在系統(tǒng)中進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包格式.通信子系統(tǒng)與自助服務終端子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)與管理終端、通信子系統(tǒng)與外部接口通信的的數(shù)據(jù)包格式不盡相同,以下將介紹前兩種通信方式中數(shù)據(jù)包格式的設計.

1.1 通信子系統(tǒng)與自助服務終端通信的數(shù)據(jù)包格式

為了便于處理,通信子系統(tǒng)與自助服務終端之間的請求包和應答包均采用相同的數(shù)據(jù)包格式,數(shù)據(jù)包的具體格式定義[2](如表 1所示).

表1 通信子系統(tǒng)與自助服務終端間的數(shù)據(jù)包格式

數(shù)據(jù)包由包頭和包體兩部分組成,包頭包括數(shù)據(jù)包版本號、數(shù)據(jù)包大小、交易流水號、服務編碼、業(yè)務號碼、錯誤編碼等信息,包頭信息實際上代表通訊雙方的通訊協(xié)議,包頭信息的內容將直接影響到接收方對于數(shù)據(jù)包的處理;包體存儲實際需要的業(yè)務數(shù)據(jù),它是辦理業(yè)務所需的輸入?yún)?shù).包頭長度固定,而包體長度根據(jù)業(yè)務類型不同長度也相應地發(fā)生變化,在數(shù)據(jù)包處理時包體的長度可以通過包頭中的數(shù)據(jù)包長度獲取.

數(shù)據(jù)包的封裝過程:自助服務終端接收到用戶的業(yè)務請求時根據(jù)用戶的輸入內容和所辦理的業(yè)務類型形成數(shù)據(jù)包體,然后由系統(tǒng)自動生成交易流水號、服務編碼等信息并形成數(shù)據(jù)包頭,系統(tǒng)根據(jù)包體內容和包頭里指定的部分內容采用MD5算法生成MD5消息串并裝入包頭部分的 A3域,再將數(shù)據(jù)包頭和數(shù)據(jù)包體封裝成 (marshal)數(shù)據(jù)包,最后再采用指定的加密算法對整個數(shù)據(jù)包進行加密,然后借助 TUXEDO提供的函數(shù)傳遞給通信子系統(tǒng)[3].

數(shù)據(jù)包的解析過程:通信子系統(tǒng)接收到自助服務終端的業(yè)務請求數(shù)據(jù)包后,先用指定的密鑰對請求數(shù)據(jù)包解密,然后根據(jù)包體內容和包頭里指定的部分內容采用MD5算法生成MD5驗證串,并和收到的請求數(shù)據(jù)包包頭中的MD5消息串進行比較,如果兩者不相同則說明數(shù)據(jù)包在傳輸過程中已經(jīng)遭到纂改,則直接拋棄不做任何處理;如果兩者相同說明數(shù)據(jù)包正確.對于正確的請求數(shù)據(jù)包,通信子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)包的各項內容逐個解析 (unmarshal),并交給相應的業(yè)務處理邏輯模塊進行處理.

數(shù)據(jù)包從封裝、傳輸?shù)浇馕龅倪^程如圖 1所示:

圖1 數(shù)據(jù)包封裝、傳輸、解析過程示意圖

通信子系統(tǒng)處理完后向自助服務終端發(fā)送應答包的過程與上述過程相同.

1.2 通信子系統(tǒng)與管理終端之間的數(shù)據(jù)通訊格式

通信子系統(tǒng)與管理終端之間的數(shù)據(jù)包格式 (如表 2所示).數(shù)據(jù)包同樣由包頭和包體兩部分組成,包頭包括包頭標識、數(shù)據(jù)包長度、包長度校驗、命令字、工單號、包序號等信息.包體則存儲實際傳輸?shù)膬热?

2 通信方式

TUXEDO系統(tǒng)提供了豐富的通信方式,包括最常用的請求和應答式通信,保持會話狀態(tài)的會話通信,主動發(fā)送消息的通知方式,基于事件發(fā)布和訂閱的代理方式,基于可靠消息傳輸?shù)拇鎯D發(fā)方式,基于事務的遠程過程調用方式[4].

在移動自助服務系統(tǒng)中,存在三種形式的通信:自助服務終端為辦理業(yè)務而與通信子系統(tǒng)之間的請求/應答通信;管理終端為獲取交易數(shù)據(jù)而與通信子系統(tǒng)之間的通信;通信子系統(tǒng)為獲取自助服務終端的狀態(tài)信息而主動發(fā)起的通信.

自助服務終端與通信子系統(tǒng)之間的通信對實時性要求比較高,這種方式采用同步的請求和應答式方式,具體實現(xiàn)過程如圖 2所示.

表2 自助服務終端與管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊格式

圖2 同步調用過程

自助服務終端使用 AT M I函數(shù) tpcal1()把一個請求送到通信子系統(tǒng)服務程序.等到服務程序作出響應后才處理后面的工作,也就是說,它在收到服務程序的響應之前一直處于阻塞狀態(tài).

管理終端與通信子系統(tǒng)之間的通信,由于發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)的次數(shù)較多,而且有時候需要進行大量數(shù)據(jù)的傳輸,因此這種方式適合采用會話通信方式.會話方式具體實現(xiàn)過程如圖 3所示.

圖3 會話方式過程

(1)管理終端使用 tpconnect()啟動會話.

(2)管理終端和通信子系統(tǒng)服務程序使用tpsend()和 tprecv()函數(shù)進行數(shù)據(jù)交換,一個特殊標記指示著當前由哪一方來控制著會話,在這期間會話一直保持.

(3)當通信子系統(tǒng)服務程序調用 tpreturn()或tpdiscon()函數(shù)時,會話終止.

圖4 主動發(fā)送消息的通知方式

第三種通信方式中,通信子系統(tǒng)為獲取自助服務終端的狀態(tài),必須主動向自助服務終端發(fā)起詢問,因此這種方式宜采用主動發(fā)送消息的通知方式.通知方式的具體實現(xiàn)過程如圖 4所示.自助服務終端首先必須使用 tpsetunsol()函數(shù)來創(chuàng)建一個消息處理器;當需要獲取自助服務終端狀態(tài)時,通信子系統(tǒng)服務程序調用 tpnotify()來把消息傳遞給單個自助服務終端,或者通過 tpbroadcast()函數(shù)來把消息同時廣播給多個自助服務終端.當自助服務終端收到主動消息后,TUXEDO系統(tǒng)調用自助服務終端的主動消息處理器來處理.

3 通信緩沖區(qū)

借助 TUXEDO的通信緩沖區(qū),解決了原有的Socket通信方式中存在的緩沖區(qū)大小無法確定;在異構系統(tǒng)環(huán)境中字節(jié)序混亂;字符集和編碼不統(tǒng)一;數(shù)據(jù)壓縮、加密 /解密問題等一系列問題,使得程序員從底層的通信細節(jié)中解放出來[5].

TUXEDO支持的緩沖區(qū)主要包括 STR I NG、CARRAY、V IEW/V IEW32、FML/FML32、XML、MBSTR I NG幾種類型.STR I NG用于存儲字符串,V IEW/V IEW32用于存儲 C結構,FML/FML32是一種自帶類型的多類型混合緩沖,用于不同數(shù)據(jù)類型的變量打包傳輸,CARRAY用于存儲字符數(shù)組.本系統(tǒng)采用 F ML32的緩沖區(qū)類型.

對 FML緩沖區(qū)的操作有增加、刪除、修改、查找等.客戶端調用某項服務之前,如需要使用 FML緩沖區(qū),則要事先對以 FML為結構的實例進行內存分配或和實例初始化工作 (如使用 tpalloc()進行分配),再向此緩沖區(qū)中寫入需要傳遞的數(shù)據(jù) (如使用Fchg()或者 Fadd()函數(shù));同樣 SERVER端首先要取得傳入的參數(shù) (如使用 Fchg()函數(shù)),并檢查參數(shù)的有效性,再從 F ML緩沖區(qū)中取出相關數(shù)據(jù)以進行下一步操作.在返回數(shù)據(jù)時,同樣要對 FML緩沖進行一些寫入操作.

TUXEDO中間件借助 F ML緩沖區(qū)類型來通訊時,服務端需要定義 FML的描述文件,以此來約定客戶端與服務端通訊的規(guī)則.FML文件由 type:字段類型、name:字段名稱、number:字段 I D(在一個 FML文件中要唯一)、flags:字段標志、comments:字段注釋、＊base:字段 I D號的起始值,真正的值是＊base加上 number的值.

以下是移動自助服務系統(tǒng)中 FML文件的部分內容:

借助 TUXEDO提供的圖形用戶界面或者命令可以將 FML文件編譯生成對應的＊.h文件.

TUXEDO提供了許多常用函數(shù)來對 FML緩沖區(qū)進行操作,處理起來方便、簡單,FML緩沖區(qū)特別適合對數(shù)據(jù)庫進行操作.

4 總結

本文主要介紹了基于 TUXEDO中間件的移動自助服務系統(tǒng)通信功能的設計與實現(xiàn).通過在自助服務系統(tǒng)中引入中間件技術來處理系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信功能,能有效地提高系統(tǒng)的安全性、擴展性,解決原有系統(tǒng)的存在的一些弊端.

[1]張海林,等.Multimedia Conferencing System and Multicasting[J].清華大學學報,1999,4(2):41-44.

[2]梁華,等.基于 SOA的金融自助服務系統(tǒng)的設計[J].技術,2006,(9):49-52.

[3]薛健輝.基于 TUXEDO中間件的醫(yī)療保險交易系統(tǒng)的設計[J].電腦知識與技術,2006,(3):13-14.

[4]林祝春.TUXEDO中間件中 FML32緩沖區(qū)的應用研究[J].南通職業(yè)大學學報,2008,3(22):81-83.

[5]蔣偉,等.Tuxedo中間件在電信業(yè)務系統(tǒng)中的應用與實現(xiàn)[J].2008,5(27):77-82.

TP311

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1008-4681(2010)02-0056-04

2009-11-12;

2010-03-02

趙碧海 (1980-),男,湖南湘潭人,長沙大學信息與計算科學系講師,中南大學信息科學與工程學院博士生.研究方向:多媒體、數(shù)據(jù)挖掘.

(作者本人校對)