DCOM的分布式體系結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)機(jī)制分析

1、第六講 DCOM的分布式體系結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)機(jī)制分析本講從遠(yuǎn)程調(diào)用角度，將DCOM體系結(jié)構(gòu)分成基本編程構(gòu)架、遠(yuǎn)程構(gòu)架和線路協(xié)議構(gòu)架三層，并分析了它們的工作機(jī)制和實(shí)現(xiàn)策略。1引言DCOM(Distributed Component Object Model)是微軟提出的一種分布式組件對(duì)象模型，它是COM在分布式計(jì)算方面的擴(kuò)展，使COM跨越機(jī)器的邊界，進(jìn)一步應(yīng)用于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，以及Internet上。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，DCOM主要的任務(wù)是在COM的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)用，并采取一些策略，以適應(yīng)和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。2DCOM的體系結(jié)構(gòu)DCOM在標(biāo)準(zhǔn)的分布式計(jì)算環(huán)境（DCE）RPC引擎之上，擁有DCE提供的通用

2、服務(wù)集，如遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用(RPC：Remote Procedure Calls)，命名，線程管理，以及安全性等。DCOM對(duì)DCE RPC進(jìn)行面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展，故又稱對(duì)象RPC(ORPC)。DCOM運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)的最高層，相當(dāng)于ISO OSI中的應(yīng)用層，它具有協(xié)議無(wú)關(guān)性，可以使用TCP/IP、UDP、IPX/SPX，以及NetBIOS等底層面向連接或無(wú)連接協(xié)議。從遠(yuǎn)程調(diào)用角度，將該層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議細(xì)分成三層，分別為基本編程構(gòu)架、遠(yuǎn)程構(gòu)架和線路協(xié)議構(gòu)架，三層緊密結(jié)合形成一個(gè)完整的體系結(jié)構(gòu)(如圖1所示)。2.1基本編程構(gòu)架雖然DCOM組件與客戶是跨機(jī)器通信，但對(duì)于客戶程序而言，服務(wù)組件所處的位置是透明的。因此，編

3、程者不必編寫(xiě)任何處理遠(yuǎn)程調(diào)用的代碼，也就是說(shuō)客戶程序不必知道服務(wù)組件運(yùn)行于本地或遠(yuǎn)程機(jī)器上，只須在配置的組件信息中加入或在程序代碼中指定遠(yuǎn)程組件所在服務(wù)器的名字；而且可以充分利用基于COM的應(yīng)用、組件、開(kāi)發(fā)工具以及知識(shí)來(lái)創(chuàng)建DCOM組件。當(dāng)客戶創(chuàng)建組件對(duì)象時(shí)，只要知道對(duì)象的CLSID，并調(diào)用CoCreateInstance或CoGetClassObject函數(shù)，COM運(yùn)行庫(kù)就會(huì)根據(jù)組件配置信息中提供的遠(yuǎn)程服務(wù)器名字，通過(guò)下面的兩層構(gòu)架，在遠(yuǎn)程服務(wù)組件中創(chuàng)建類工廠對(duì)象，進(jìn)而創(chuàng)建所要的組件對(duì)象。2.2遠(yuǎn)程構(gòu)架DCOM將COM的進(jìn)程透明性拓展為位置透明性，該層結(jié)構(gòu)沿襲了COM中的代理/存根和列集/散

4、集機(jī)制。當(dāng)客戶程序調(diào)用組件對(duì)象的成員函數(shù)時(shí)，它實(shí)際上是調(diào)用了本進(jìn)程內(nèi)代理對(duì)象的對(duì)應(yīng)成員函數(shù)。代理對(duì)象負(fù)責(zé)把客戶的參數(shù)從堆棧中讀出，并寫(xiě)到一塊內(nèi)存緩沖區(qū)中，以便送到下一層進(jìn)一步封裝成為可在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，這也就是所謂的列集。與列集過(guò)程相對(duì)應(yīng)的過(guò)程是散集，當(dāng)服務(wù)器存根從下層網(wǎng)絡(luò)中接收到列集的數(shù)據(jù)包之后，將包中的參數(shù)解譯出來(lái)并用這些數(shù)據(jù)在本地內(nèi)存中建立一個(gè)新堆棧，使其工作環(huán)境與客戶端的工作環(huán)境相一致。這樣，一旦堆棧被建立起來(lái)，存根代碼就可以利用這些參數(shù)直接在進(jìn)程內(nèi)調(diào)用組件對(duì)象成員函數(shù)。當(dāng)調(diào)用返回時(shí)，存根從堆棧中將需要輸出的參數(shù)進(jìn)行列集處理，通過(guò)下層網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇蛻舳耍蛻舻拇韺?duì)象則把結(jié)果通過(guò)散

5、集之后返回給客戶程序。2.3線路協(xié)議構(gòu)架這一層提供了從服務(wù)端到客戶端之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?，使基于DCOM的分布式遠(yuǎn)程調(diào)用得以實(shí)現(xiàn)，并且這種基于DCOM的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)具有對(duì)等性。231 服務(wù)控制管理器(SCM)SCM是COM庫(kù)的部分，其程序名為rpcss.exe。在基本編程結(jié)構(gòu)中，編程者表面上通過(guò)調(diào)用對(duì)象創(chuàng)建函數(shù)創(chuàng)建遠(yuǎn)程對(duì)象，但實(shí)際上，創(chuàng)建函數(shù)得到遠(yuǎn)程對(duì)象的位置信息后，就把對(duì)象創(chuàng)建以及建立客戶與對(duì)象的連接任務(wù)交給了SCM?？蛻鬝CM與服務(wù)SCM之間通過(guò)RPC連接。例如，當(dāng)客戶SCM想激活遠(yuǎn)程組件時(shí)，它首先檢查本機(jī)注冊(cè)表中的HKEY_CLASSES_ROOTCLSID鍵的APPID命名值，如果找

6、到了APPID命名值，就在注冊(cè)表中的HKEY_CLASSES_ROOTAPPID部分尋找相同的GUID。在這里可以獲得指定組件在何處并如何激活的命名值信息，當(dāng)請(qǐng)求遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的對(duì)象時(shí)，客戶SCM通過(guò)RPC通道訪問(wèn)由RemoteServerName值指定的遠(yuǎn)程服務(wù)器SCM。服務(wù)SCM根據(jù)服務(wù)器注冊(cè)表上的有關(guān)信息，在本機(jī)上定位并加載組件。232 RPC通道RPC通道是客戶程序與服務(wù)組件相互傳遞數(shù)據(jù)（包括參數(shù)和有關(guān)輔助信息）的真正通道。它屬于DCERPC規(guī)范中的內(nèi)容，其工作過(guò)程可用圖2來(lái)表示。從圖中可以看出客戶應(yīng)用程序并非真正調(diào)用服務(wù)進(jìn)程，而是調(diào)用本地代理，它能從客戶的地址空間中取得請(qǐng)求參數(shù)，將參數(shù)

7、轉(zhuǎn)換為能在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)腘DR（Network Data Representing）格式，最后調(diào)用運(yùn)行庫(kù)中的相應(yīng)功能將請(qǐng)求以及參數(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送往服務(wù)器。而在服務(wù)器端，服務(wù)器運(yùn)行庫(kù)從網(wǎng)絡(luò)中接收從客戶端發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，并調(diào)用服務(wù)存根的相應(yīng)功能；接著服務(wù)存根從網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)中獲得參數(shù)，并將參數(shù)轉(zhuǎn)換為服務(wù)器能理解的格式；最后在服務(wù)進(jìn)程內(nèi)調(diào)用真正過(guò)程，到此遠(yuǎn)程過(guò)程就開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)過(guò)程運(yùn)行結(jié)束后，服務(wù)端以相同的方式將程序運(yùn)行的結(jié)果傳回客戶端，一個(gè)完整的遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用就完成。233 對(duì)象管理標(biāo)識(shí)符解析器(OXID Resolver)OXID解析器也象SCM一樣，是COM庫(kù)提供的一項(xiàng)服務(wù)，每一個(gè)支持DCOM的機(jī)器上都擁有OX

8、ID解析器。它的主要功能有：1) 存儲(chǔ)本地客戶連接到遠(yuǎn)程對(duì)象所需要的RPC綁定字符串。在這種特殊類型的字符串中包含諸如底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或運(yùn)行組件所在服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)地址等安全子系統(tǒng)信息。2) 負(fù)責(zé)發(fā)送和接收ping消息，客戶端的OXID解析器向遠(yuǎn)程對(duì)象發(fā)送ping消息，通知遠(yuǎn)程對(duì)象本地還存在客戶。而在服務(wù)端OXID解析器為本地運(yùn)行的對(duì)象接收ping消息。在每臺(tái)機(jī)器上，OXID解析器維護(hù)一個(gè)本地OXID表和同它們相關(guān)的RPC綁定字符串，當(dāng)客戶OXID解析器調(diào)用一個(gè)OXID時(shí)，OXID解析器首先檢查本地OXID表，如果發(fā)現(xiàn)了這個(gè)OXID，它立刻返回與之相關(guān)的RPC綁定字符串；如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這個(gè)OXID，它將

9、通過(guò)RPC連接到服務(wù)器的OXID解析器，請(qǐng)求得到與該OXID相關(guān)的RPC綁定字符串，并返回客戶端。客戶OXID解析器將該串信息存入本地OXID表中，這樣OXID解析器就能快速地為后來(lái)的其它客戶解析該OXID。假設(shè)一個(gè)客戶要從一個(gè)新的OXID得到相應(yīng)的接口指針，其OXID的解析過(guò)程可歸納如下：1) 如果客戶程序運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)目前的服務(wù)對(duì)象OXID是新的，它將請(qǐng)求本地OXID解析器為它解析該OXID。2) 如果客戶OXID解析器也查不到該OXID，它將調(diào)用IOXIDResolver：ResolveOxid，請(qǐng)求服務(wù)OXID解析器返回與該OXID相關(guān)的綁定字符串。3) 如果服務(wù)OXID解析器在本地OXI

10、D表中查到該OXID，則返回與之相關(guān)的綁定字符串，否則，它將訪問(wèn)服務(wù)進(jìn)程，產(chǎn)生一個(gè)新的OXID表項(xiàng)以及相關(guān)的綁定字符串，并返回給客戶OXID解析器。4) 客戶OXID解析器在本地OXID表中儲(chǔ)存了該OXID表項(xiàng)和相關(guān)的綁定字符串，以備后用，并返回該綁定字符串給客戶進(jìn)程。5) 客戶進(jìn)程將該綁定字符串與對(duì)象綁定起來(lái)，客戶就可以調(diào)用對(duì)象成員函數(shù)了。234 pinging 機(jī)制客戶端、服務(wù)端、網(wǎng)絡(luò)的軟硬件出錯(cuò)都可能導(dǎo)致遠(yuǎn)程調(diào)用的失敗，甚至更嚴(yán)重的后果，DCOM為了確定客戶是否存活，定義了pinging機(jī)制。它的方法是：服務(wù)器周期性地復(fù)審它的遠(yuǎn)程連接表并向客戶發(fā)一消息，詢問(wèn)客戶是否還存活。如果客戶仍舊正

11、常操作，它就返回一個(gè)確認(rèn)。如果服務(wù)器在設(shè)定時(shí)間周期內(nèi)沒(méi)有收到確認(rèn)消息，則認(rèn)為該客戶已“死亡”，并將其引用釋放。ping消息的發(fā)送將占用一定的帶寬，導(dǎo)致太多不必要的網(wǎng)絡(luò)通信?？梢栽O(shè)想，在一個(gè)包含有成千上萬(wàn)個(gè)客戶和組件的分布式環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)容量很可能被要傳輸?shù)膒ing消息所占據(jù)。為了減少這種網(wǎng)絡(luò)通信，在Windows NT 4.0以上版本的環(huán)境中，可以利用客戶端的OXID解析器來(lái)檢測(cè)本地所有客戶程序是否存活，然后每一臺(tái)機(jī)器而不是每一個(gè)客戶向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)ping消息，這樣客戶OXID解析器就只發(fā)送一個(gè)ping消息給每一個(gè)為本地客戶服務(wù)的機(jī)器。為了進(jìn)一步減少這種網(wǎng)絡(luò)通信，DCOM程序員提出了ping集

12、合的概念。DCOM不是給每一個(gè)客戶程序使用的每一個(gè)對(duì)象都發(fā)一個(gè)單獨(dú)的ping消息，它標(biāo)識(shí)出在被ping的對(duì)象并將它們放入一個(gè)集合中。服務(wù)器第一次發(fā)送ping消息的時(shí)候，它將整個(gè)集合名單連同消息一并發(fā)出。然后，接下來(lái)的ping消息只發(fā)出ping集合的ID，連同一個(gè)加減原始ping集合的列表。這也就是所謂的delta pinging機(jī)制3、結(jié)束語(yǔ)以上從遠(yuǎn)程調(diào)用的角度將DCOM體系結(jié)構(gòu)分成三層，并分別闡明了各層的工作機(jī)理?？梢?jiàn)，DCOM遠(yuǎn)程調(diào)用機(jī)制為COM提供了一個(gè)分布式的計(jì)算環(huán)境，使得基于COM的應(yīng)用系統(tǒng)具有更高的可伸縮性、可靠性、管理性、靈活性和健壯性。另一方面，DCOM使系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者不必關(guān)心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等底層結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，可以集中注意力在解決用戶所需的問(wèn)題上，而且還可以充分運(yùn)用原有的面向COM的開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)環(huán)境以及概念、知識(shí)等，從而可以節(jié)約大量的