基于CORBA技術(shù)的EDFA遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

菲尼薩光電通訊科技（無錫）有限公司 華 歆

目前，EDFA（Erbium Doped Fiber Amplifier）的電路設(shè)計(jì)已經(jīng)使其成為了相對獨(dú)立的智能化嵌入式設(shè)備，在對其進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用模式設(shè)置后，就可以運(yùn)行在無人監(jiān)管的狀態(tài)下。但是，隨著光纖通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，EDFA的使用量也隨之迅速增多、而且應(yīng)用分布的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，在這樣的前提下，為了監(jiān)控EDFA的運(yùn)行狀態(tài)以防止意外的運(yùn)行異常，或者針對相關(guān)應(yīng)用需要人為更改EDFA的工作模式，所以必需要構(gòu)建一套專門的EDFA網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)來對EDFA的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)加以管理。

一、EDFA控制的演化

由于EDFA的工作穩(wěn)定性直接影響到光纖通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能，所以對于EDFA的電路設(shè)計(jì)要求非常嚴(yán)格，幾乎要為其在實(shí)際應(yīng)用中遇到的各類問題都備有相對的解決方案，因此，一個(gè)獨(dú)立的EDFA模塊本身就可以工作在沒有任何外圍設(shè)備干預(yù)的狀態(tài)之中。

隨著光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益復(fù)雜化，對EDFA的實(shí)際應(yīng)用也提出了多種要求，有時(shí)就需要人為參與一些對它的操作設(shè)置，這樣就需要有外部的相應(yīng)軟件對它進(jìn)行監(jiān)控。最普通的方法是在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)一個(gè)控制軟件，通過使用與EDFA中匹配的通信協(xié)議，就可以很好的監(jiān)控EDFA的工作狀態(tài)。

單機(jī)的EDFA控制雖然設(shè)計(jì)簡單、操作方便，但是這種模式的管理使得資源消耗比較浪費(fèi)，因此又提出了多機(jī)控制方式，即一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)管理多臺(tái)EDFA，監(jiān)控方式可以采用針對特定單機(jī)的訪問模式，也可以采用分時(shí)輪循多機(jī)的訪問模式。

圖1 軟件框架模型示意圖

但是對于EDFA網(wǎng)絡(luò)的集中管理，新的問題又出現(xiàn)了。第一，EDFA在區(qū)域上的分布比較隨機(jī)，很可能所要管理的EDFA由幾個(gè)不同的計(jì)算機(jī)單獨(dú)管理，第二，所有的EDFA種類比較繁多，因此其通信協(xié)議也不盡相同，無法使用統(tǒng)一的通信協(xié)議對其進(jìn)行管理。針對這樣的問題，有一種方法可以非常有效的解決，那就是采用分布式應(yīng)用的方式來設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件。

二、CORBA簡介

CORBA（Common Object Request Broker Architecture公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)）是由OMG組織制定的一種標(biāo)準(zhǔn)的面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序體系規(guī)范。由對象請求代理ORB、對象服務(wù)、公共設(shè)施、域接口和應(yīng)用接口這幾個(gè)部分組成。其核心部分就是對象請求代理ORB（Object Request Broker）。ORB提供了一種機(jī)制，通過這種機(jī)制，對象可以透明地發(fā)出請求和接收響應(yīng)。分布的、可以互操作的對象可以利用ORB構(gòu)造進(jìn)行互操作的應(yīng)用。ORB可看作是在對象之間建立客戶/服務(wù)關(guān)系的一種中間件。基于ORB，客戶可以透明的調(diào)用服務(wù)對象提供的方法，該服務(wù)對象可以與客戶運(yùn)行在同一臺(tái)機(jī)器上，也可以運(yùn)行在其他機(jī)器上通過網(wǎng)絡(luò)與客戶進(jìn)行交互。ORB截取客戶發(fā)送的請求，并負(fù)責(zé)在該軟件總線上找到實(shí)現(xiàn)該請求的服務(wù)對象，然后完成參數(shù)、方法調(diào)用，并返回最終結(jié)果。

ORB最重要的特性是提供了客戶與目標(biāo)對象之間的交互透明性，具體屏蔽了以下幾個(gè)內(nèi)容：

對象位置：客戶不必知道目標(biāo)對象的物理位置。目標(biāo)對象可能與客戶一起駐留在同一個(gè)進(jìn)程中或同一機(jī)器的不同進(jìn)程中，也有可能駐留在網(wǎng)絡(luò)上的遠(yuǎn)程機(jī)器上；

對象實(shí)現(xiàn)：客戶不必知道有關(guān)對象實(shí)現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)。例如對象設(shè)計(jì)所采用的編程語言，對象所在結(jié)點(diǎn)的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)等；

對象的執(zhí)行狀態(tài)：客戶不必知道目標(biāo)對象在被其發(fā)送調(diào)用請求時(shí)是否處于活動(dòng)狀態(tài)，如果目標(biāo)對象不是活動(dòng)的，那么在ORB傳送客戶的調(diào)用請求之前，會(huì)自動(dòng)的將它激活；

對象通信機(jī)制：客戶不必知道ORB所使用的通信機(jī)制，如TCP/IP、管道、共享內(nèi)存、本地方法調(diào)用等；

數(shù)據(jù)的表示：客戶不必知道本地機(jī)器和遠(yuǎn)程機(jī)器對數(shù)據(jù)的表示方法是否相同。

ORB的這些特點(diǎn)使應(yīng)用程序開發(fā)者不必過多的了解底層分布式編程的細(xì)節(jié)，而把精力集中在自己的具體應(yīng)用設(shè)計(jì)上。

三、實(shí)現(xiàn)原理

在客戶向目標(biāo)對象發(fā)送請求之前，必須知道目標(biāo)對象所支持的相關(guān)服務(wù)，而目標(biāo)對象通過界面定義來說明它所能提供的服務(wù)。CORBA的對象界面由OMG IDL來定義。IDL（接口定義語言）是一個(gè)純說明性語言，與主機(jī)上具體采用的編程語言無關(guān)。只要是支持CORBA開發(fā)的編程語言工具，它都可以通過自己獨(dú)特的IDL編譯器來編譯IDL文件，這就強(qiáng)制性的使界面與對象實(shí)現(xiàn)分離，即可以用不同的編程語言來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)對象。

IDL編譯器除了將IDL文件映射成相對應(yīng)的編程語言之外，還會(huì)根據(jù)IDL文件中的界面定義來產(chǎn)生客戶方的存根和服務(wù)方的框架。存根代表客戶創(chuàng)建并發(fā)出請求，框架則把這個(gè)請求交給CORBA對象來實(shí)現(xiàn)。具體的說，存根為客戶提供了一種機(jī)制，使客戶不用關(guān)心ORB的細(xì)節(jié)，它負(fù)責(zé)將客戶請求的參數(shù)進(jìn)行封裝和發(fā)送，并對返回的結(jié)果進(jìn)行接收和解封裝。而框架在接收到客戶的請求后，會(huì)先將請求參數(shù)解封裝，從中識(shí)別客戶請求所需要的服務(wù)，然后調(diào)用對象實(shí)現(xiàn)，并把執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行封裝后返回給客戶。

當(dāng)然，CORBA的底層細(xì)節(jié)是實(shí)現(xiàn)ORB通信的關(guān)鍵，其中包括為ORB之間通信規(guī)定傳輸文法和信息格式的GIOP（Global Inter_ORB Protocol）、如何在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上交換GIOP消息的IIOP（Internet Inter_ORB Protocol）、標(biāo)準(zhǔn)對象引用格式IOR（Interoperability Object Reference），還有聯(lián)系對象實(shí)現(xiàn)和ORB本身的對象適配器等。由于這些內(nèi)容不用程序開發(fā)者過多的關(guān)注，所以不在這里詳述。

四、設(shè)計(jì)應(yīng)用

要設(shè)計(jì)一個(gè)基于CORBA技術(shù)的EDFA遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，首先必須對軟件需求進(jìn)行分析，清楚所設(shè)計(jì)的軟件要具備哪些功能，并對其中需要哪些具體的服務(wù)有個(gè)總體把握，這對以后設(shè)計(jì)、編寫IDL文件和Servant文件很重要。

整個(gè)軟件設(shè)計(jì)可以分為兩個(gè)部分進(jìn)行：EDFA控制和CORBA服務(wù)。

一般來說，在設(shè)計(jì)EDFA控制軟件時(shí)，會(huì)根據(jù)客戶的要求和EDFA所具備的功能制定一套相應(yīng)的控制通信協(xié)議，包括數(shù)據(jù)傳輸格式、相關(guān)命令字、校驗(yàn)方式、返回信息編碼等，通過這個(gè)協(xié)議，計(jì)算機(jī)就可以控制EDFA的工作方式并實(shí)時(shí)監(jiān)測其運(yùn)行狀態(tài)。

而CORBA服務(wù)的開發(fā)要遵循一定的開發(fā)步驟，首先是編寫IDL文件。因?yàn)镃ORBA關(guān)系服務(wù)將對象關(guān)系使用IDL描述成CORBA對象，所以一個(gè)IDL中規(guī)定的接口描述將決定整個(gè)CORBA服務(wù)的功能范圍，而且一旦設(shè)計(jì)好CORBA服務(wù)程序后再對IDL進(jìn)行更改，則整個(gè)CORBA服務(wù)程序必須重新構(gòu)建才能夠?qū)崿F(xiàn)新的功能要求。編寫完成IDL文件后要用專門的編譯器對其進(jìn)行編譯，以生成存根和框架供客戶端及服務(wù)器端編碼使用。最后是編寫輔助功能文件，并根據(jù)選定的CORBA服務(wù)方式編寫客戶端和服務(wù)器端的代碼。

因此，要設(shè)計(jì)一個(gè)基于CORBA技術(shù)的EDFA遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，首先要將所有對EDFA的遠(yuǎn)程控制命令都為其設(shè)計(jì)一個(gè)對應(yīng)的接口模塊，并規(guī)定各個(gè)接口中的傳輸變量及數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷健Ｈ缓笠粋€(gè)非常重要的步驟就是編寫Servant文件。Servant稱作仆從管理器，是POA（可移植對象適配器）中的一個(gè)組件，用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)對象請求，通常存在于服務(wù)器進(jìn)程的環(huán)境中。ORB將客戶端根據(jù)對象引用發(fā)出的操作請求轉(zhuǎn)換為對仆從的調(diào)用。因此，Servant的編寫質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)軟件運(yùn)行的效率。對一個(gè)基于CORBA技術(shù)的EDFA遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件而言，Servant所負(fù)責(zé)的操作就是如何將CORBA服務(wù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的EDFA控制通信協(xié)議。最后，根據(jù)采用的CORBA服務(wù)方式編寫出客戶端和服務(wù)器端的代碼。整個(gè)軟件的框架模型如圖1所示。

通過采用CORBA服務(wù)的方式，客戶在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)出控制EDFA的請求，ORB則自動(dòng)截取這個(gè)服務(wù)的請求，然后負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)上找到可以實(shí)現(xiàn)該請求的服務(wù)對象并將其定位和調(diào)用。而服務(wù)器端通過Servant將CORBA服務(wù)請求轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的EDFA控制命令和通信協(xié)議并對EDFA進(jìn)行相應(yīng)的操作，最后將操作結(jié)果轉(zhuǎn)換成CORBA服務(wù)的信息傳輸格式返回到網(wǎng)絡(luò)上供發(fā)送請求的客戶接收。

五、結(jié)語

使用CORBA技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的EDFA遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，除了可以很好的滿足采用分布式構(gòu)建的EDFA應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控要求，而且能夠支持應(yīng)用集成框架的建立，適應(yīng)協(xié)同工作的需求，更方便地實(shí)現(xiàn)EDFA應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的可移植性、互操作性和分布透明性。

[1]張?jiān)朴?張智江,等.中間件技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[2]朱其亮,鄭斌.CORBA原理及應(yīng)用[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2001.

[3]何麗,方英蘭,等.分布式應(yīng)用程序開發(fā)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[4]對象計(jì)算組織TAO開發(fā)者指南1.3a.美國:Object Computing,Inc,2003.