基于WCF技術(shù)的分布式任務(wù)處理框架的設(shè)計

隨著軟件設(shè)計思想的發(fā)展，基于面向服務(wù)思想進(jìn)行程序設(shè)計是目前的主流思想。本文主要介紹了一種基于微軟WCF技術(shù)設(shè)計的分布式任務(wù)處理的系統(tǒng)框架。

【關(guān)鍵詞】WCF 分布式

從軟件性能和擴(kuò)展性角度考慮，傳統(tǒng)的只能運行在單臺機(jī)器上的客戶端程序，由于受制于單臺機(jī)器資源和單個程序進(jìn)程所能使用的系統(tǒng)資源的限制，無法滿足多任務(wù)處理的需要。基于面向服務(wù)思想設(shè)計的應(yīng)用程序（SOA）由于其良好的擴(kuò)展性，目前是業(yè)界流行的一種程序架構(gòu)。為了實現(xiàn)這種架構(gòu)，選擇一種能很好實現(xiàn)客戶端與服務(wù)之間通信的技術(shù)，是最為關(guān)鍵的。

1 WCF簡介

WCF全稱為Windows Communication Foundation。是微軟公司推出的一個完全基于SOA的通信框架。在過去若干年中，微軟先后推出了一系列分布式通信技術(shù)，比較典型的包括COM/DCOM、.NET Remoting、XML Web服務(wù)、MSMQ（消息隊列）等，這些技術(shù)各有優(yōu)劣，目前也都被開發(fā)人員選擇并使用。而WCF就是各種分布式技術(shù)的集大成者，它將微軟之前提供的各種分布式通信技術(shù)完全整合在一起，提供了一套統(tǒng)一的API。

1.1 WCF的優(yōu)點

（1）它是可互操作的；

（2）WCF服務(wù)的提供增強(qiáng)的可靠性和安全性；

（3）WCF具有內(nèi)置在記錄機(jī)制，而在其他技術(shù)中，必須做必要的編碼；

（4）WCF集成AJAX和支持JSON（JavaScript對象表示法）；

（5）提供可擴(kuò)展性可支持出新的Web服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)；

（6）具有極其強(qiáng)大的默認(rèn)安全機(jī)制。

2 框架的設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

2.1.1 擴(kuò)展性

擴(kuò)展性包括兩方面：

（1）單個服務(wù)的性能擴(kuò)展部署 這里主要是指對于多任務(wù)處理的時候，如果單個處理進(jìn)程的性能已經(jīng)無法滿足實時處理的需要時，需要能夠通過增加處理進(jìn)程或者增加服務(wù)器的方式，快速部署服務(wù)，而新部署的服務(wù)，不需要修改代碼，只需要進(jìn)行簡單的配置，就可以與之前的服務(wù)一樣，對任務(wù)進(jìn)行處理。

（2）增加新的服務(wù)類型 這里主要是指，當(dāng)系統(tǒng)需要增加新的任務(wù)類型的時候，不需要去修改原有服務(wù)的代碼，只需要開發(fā)新的服務(wù)程序并部署，就可以實現(xiàn)對新類型任務(wù)的處理。

2.1.2 穩(wěn)定性

為了確保程序的穩(wěn)定性，最好的方法就是讓一個程序?qū)Ｗ⒅蛔鲆患虑椋@樣就可以避免因為一個程序因為要執(zhí)行很多類操作，而造成代碼邏輯混亂，降低了穩(wěn)定性。

2.1.3 容錯性

當(dāng)程序出現(xiàn)異常時，程序本身的設(shè)計必須有一定的容錯性，如：程序自檢、重啟等，都是提高容錯性的設(shè)計思路。

基于以上的設(shè)計原則，對于分布式任務(wù)處理的框架設(shè)計如下：

圖1中的除了客戶端程序之外的方框顯示的就是一個完整的分布式任務(wù)處理的框架圖。

2.2 框架組成和各個部分的功能

中心服務(wù)——整個框架的核心部件，對外提供各種服務(wù)接口，對內(nèi)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問操作以及對各個任務(wù)處理服務(wù)的管理。

任務(wù)服務(wù)——任務(wù)服務(wù)與中心服務(wù)之間，通過WCF框架實現(xiàn)通信，任務(wù)服務(wù)可以根據(jù)自身配置的任務(wù)類別，通過中心服務(wù)，從數(shù)據(jù)庫中取出需要處理的任務(wù)。在整個框架中，任務(wù)服務(wù)可以有多個，多個任務(wù)服務(wù)可以通過配置，實現(xiàn)對同一類任務(wù)的處理，也可以實現(xiàn)對不同類任務(wù)的處理。

任務(wù)處理進(jìn)程——任務(wù)處理進(jìn)程類似于一個獨立的處理程序，是任務(wù)服務(wù)在取得待處理的任務(wù)之后，啟動并進(jìn)行管理的。對任務(wù)的具體處理都是由任務(wù)處理進(jìn)程來完成的。同時，任務(wù)處理進(jìn)程具有對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問的功能。在整個框架中，如果硬件資源足夠大的話，理論上每一個任務(wù)服務(wù)可以啟動并管理無限個任務(wù)處理進(jìn)程。

數(shù)據(jù)庫——用來存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)的部件。

2.3 整個框架的運行流程

在分布式任務(wù)處理的框架下，一個比較完整的運行流程如圖2所示。

流程說明：

（1）用戶提交任務(wù)處理請求至中心服務(wù)；

（2）中心服務(wù)將任務(wù)處理請求數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；

（3）任務(wù)服務(wù)判斷任務(wù)處理進(jìn)程是否已達(dá)最大值，若已達(dá)最大值，則等待一段時間后，再次進(jìn)行判斷，直至任務(wù)處理進(jìn)程數(shù)未達(dá)最大值，則進(jìn)入第（4）步；

（4）任務(wù)服務(wù)通過中心服務(wù)，從數(shù)據(jù)庫中獲取任務(wù)數(shù)據(jù)；

（5）任務(wù)服務(wù)啟動一個新的任務(wù)處理進(jìn)程進(jìn)行任務(wù)處理；

（6）任務(wù)處理進(jìn)程根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序，對任務(wù)進(jìn)行處理；

（7）任務(wù)處理完畢，任務(wù)處理進(jìn)程更新數(shù)據(jù)庫；

（8）任務(wù)處理進(jìn)程將任務(wù)處理結(jié)果通知任務(wù)服務(wù)。

2.4 框架的優(yōu)點

這套分布式任務(wù)處理框架已經(jīng)應(yīng)用在實際的系統(tǒng)中，目前運行非常穩(wěn)定。與傳統(tǒng)的單機(jī)軟件架構(gòu)相比，這套框架具有以下優(yōu)點：

開發(fā)實現(xiàn)比較簡單 基于微軟提供的WCF框架的統(tǒng)一接口，整個框架的實現(xiàn)過程比較簡單。

擴(kuò)展性好 每個任務(wù)服務(wù)都是可以獨立部署的，每個任務(wù)服務(wù)的最大任務(wù)處理進(jìn)程都是可配置的，因此無論是開發(fā)新的類別的任務(wù)服務(wù)，還是通過增加服務(wù)器的方式擴(kuò)大原有服務(wù)的處理能力，都是非常簡單的事情。

穩(wěn)定性和容錯性好 整個框架的各個服務(wù)模塊都是獨立運行的子程序，不會存在因為某個服務(wù)出問題，而導(dǎo)致整個框架癱瘓，只需要重啟出問題的服務(wù)即可。

3 小結(jié)

基于面向服務(wù)思想進(jìn)行程序設(shè)計是目前軟件開發(fā)界的一個趨勢，也是共識，而微軟的WCF框架更使得這種框架設(shè)計思想的實現(xiàn)變得更加容易。因此，現(xiàn)在越來越多的程序設(shè)計人員會將兩者結(jié)合起來進(jìn)行框架設(shè)計工作。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣金楠.WCF全面解析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013：1-7.

[2]徐雷，徐揚(yáng).WCF服務(wù)編程[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2012：1-3.

作者簡介

唐亮（1982-），男，安徽省合肥市人。碩士學(xué)位。工程師，研究方向為軟件設(shè)計。

陳向陽（1975-），男，湖北省麻城市人。大學(xué)專科學(xué)歷。工程師，研究方向為痕跡專業(yè)。

鄭烽（1989-），男，湖北省黃州市人。大學(xué)本科學(xué)歷。初級工程師，研究方向為痕跡專業(yè)。

作者單位

1.中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所 安徽省合肥市 230088

2.安徽省公共安全應(yīng)急信息技術(shù)重點實驗室 安徽省合肥市 230088

3.湖北省麻城市公安局 湖北省麻城市 438300