嵌入式中间件技术研究

３．４ Ｐｅｒｓｏｎａｌ
Ｊａｖａ简介
为了适应那些硬件资源比较有限、同时又有 较高的网络连接要求和图形用户接口的电子设备 进行应用软件的开发，Ｓｕｎ公司推出了Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｊａｖａ。可以说Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｊａｖａ是专为嵌入式设备量身 定做的一种开发语言，在Ｊａｖａ ＡＰＩ的基础上，去掉 了一些对资源要求较大的类，保留了图形和网络 的类，并对其中的一些方法进行了修改。和标准 Ｊａｖａ类似，Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｊａｖａ也由一个Ｊａｖａ核心类库和 扩展类库组成。它运行在Ｊａｖａ虚拟机上，可用于 各种不同的操作系统和处理器。Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｊａｖａ虚拟机 与一般的Ｊａｖａ虚拟机完全相同，没有任何删节。另 外，为了适应各种嵌入设备的要求，Ｐｅｒｓｏｎａｌ
概率较高，因此嵌入式中间件应该提供完善的安
全保证机制。 ５）完善的数据同步功能。嵌入式中间件作为 嵌入式应用程序同服务器数据库的连接桥梁，应 该具有完善的同服务器数据库同步的功能，如果 条件允许，应该做到实时、高效的同步。 ６）支持多种连接协议。嵌入式设备同网络的 连接方式很多，；例如，串口通信，ＵＳＢ通信， 无线网络，调制解调器，红外通信，ＴＣＰ／ＩＰ等很 多种方式，因此，嵌入式中间件应该支持多种连 接协议，完成同服务器的信息交互ｐ】。
万方数据
１），Ｊａｖａ具有跨平台性。“一次编写，到处 运行”的特点使其十分适合在硬件与操作系统平 台差异较大的嵌入式系统上进行计算。很多嵌入 式操作系统都提供了Ｊａｖａ运行平台，就可以支持大量 已有的ＪａｖａＨ－算方案，引）ＬＪａｖａ不仅可以节省大量资 源，同时也可以保证软件的可复用型和安全性等。 ２），Ｊａｖａ具有成熟的构建分布式系统的技 术，例如，Ｊｉｎｉ就是其中的一种。它是一种真正的 基于服务的分布式体系结构，在构建分布式嵌入 式系统中利用Ｊｉｎｉ技术，不但可以降低系统开发难 度，实现嵌入式环境中基于服务级的互操作，而 且还可提高整个系统的灵活性和可靠性。 ３），ＪＤＢＣ为数据库开发人员提供了一个标 准的ＡＰＩ，支持标准ＳＱＬ，利用ＪＤＢＣ，程序开发 人员可以方便的实现对异构数据库的访问。 ４），Ｊａｖａ具有完备的网络编程接口，例如， Ｓｏｃｋｅｔ和Ｓｔｒｅａｍ、ＵＲＬ以及通过网络的类加载技术 等。利用这些接口，不但可以快速开发出应用程 序而且提高了安全性。
作系统）和应用之间的通用服务，如图ｌ所示，这些 服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的操 作系统和硬件平台，它们可以有符合接口和协议 规范的多种实现。
图１中间件基本结构
例如：ｗｅｂ数据库中间件。它驻留再ｗｅｂ服务 器上，用于协调ｗｅｂ服务器和数据库服务器之间的 访问。通过调用作为Ｗｅｂ服务器和数据库服务器 间”传输机制”的外部程序或”编码”，并将执行查询 等以ＨＴＭＬ页面或纯文本的形式将信息返回给最终 用户。数据库服务器负责管理驻留在数据库服务 器中的数据。 １．２特点 １）满足大量应用的需要。还是以ｗｅｂ数据库 中间件为例，在以中间件为运行平台的应用系统 中，Ｃｌｉｅｎｔ端提出的服务请求不是直接提交给数据 库，而是通过中间件提供的高速数据通道传送到 Ｓｅｒｖｅｒ端，进而提交给数据库，这种高速数据通道 有效地降低了客户机与服务器以及客户机与数据
１中间件
１．１概念
为解决分布异构问题，人们提出了中间件 （ｍｉｄｄｌｅｗａｒｅ）的概念。中间件是位于平台（硬件和操
畋稿日期：２０１０－０２－０７
作者简介：何操（１９７９一），男，湖北武汉人，讲师，主要从事计算机网络的教学、计算机软件的研究与开发。 第３２卷第５期２０１０－５ ［２３１］
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库的连接数量。同时，交易服务中与数据库无关 的逻辑处理任务也由中间件完成，从而进一步分 担了很多原来需要数据库完成的工作，在很大程 度上提高了数据库在处理大量并发服务请求时的 性能，保持整个系统稳定的工作状态。 ２）支持多种硬件和操作系统平台。中间件作 为一种运行平台，应该具有开放的体系结构，支 持多种硬件、操作系统和数据库平台，并保证在 不同的平台上具有一致的函数调用接口。因此， 以中间件为平台的应用系统在一定程度上可以实 现“一次编写，到处运行”的功能，从而在最大 限度上保证用户的已有投资。 ３）支持分布计算，提供跨网络、硬件和ＯＳ 平台的透明性的应用或服务的交互。中间件应该 具有接受来自不同硬件结构、不同操作系统的数 据，并且向它们发送信息，能够完成分布式计算 ４）提供标准的协议和接口。中间件作为一种 开发运行平台，为了满足大量不同应用的需要， 应该提供标准的ＡＰＩ和符合标准协议，只有这样， 才能方便第三方的应用开发…。
２嵌入式中间件
２．１概念
嵌入式中间件是位于嵌入式操作系统、数据 库与应用软件之间的一种软件，使用嵌入式操作 系统所提供的基本功能与服务，并为上层的应用 系统提供运行开发环境雎１。 ２．１．１如何理解 １）是一种软件，它运行在操作系统、数据库 和应用软件之间，用于协调它们之间的服务。 ２）运行在嵌入式设备上。嵌入式中间件运行 在嵌入式设备上，为嵌入式应用程序和数据库之 间的信息交互提供服务，包括信息接受、发送， 安全性保证，运行效率的提高等。 ３）为嵌入式应用提供运行和开发平台。嵌入 式中间件应该为嵌入式应用程序提供开发ＡＰＩ函 数，使得第三方能够在中间件上开发应用程序， 并且嵌入式中间件为应用程序提供运行环境，使 得应用程序在中间件上运行。 ２．１．２特点 １）内核微小。基于嵌入式设备资源有限的 实际情况，嵌入式中间件势必不能很大，如果过 大，运行速度和效率将受到很大的影响。
２）支持多种嵌入式操作系统。嵌入式中间件 作为一种开发和运行平台，不能仅仅局限于某一 种或者几种操作系统上，为了支持对异构终端的 应用，它应该支持多种嵌入式操作系统，尽可能 做到“一次编写，多处运行”。 ３）支持标准协议。嵌入式中间件最为开发和 运行平台，应该提供标准的协议接口，例如：ＳＱＬ 接口，方便、高效的满足嵌入式应用的开发。 ４）完善的安全保证机制。由于嵌入式设备具 有较高的移动性，便携性，和非固定工作环境的 特点，发生碰撞、磁场干扰、遗失等特殊情况的
中圈分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１
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３４（２０１ ０）０５一０２３１—０４
０引言
随着嵌入式系统的飞速发展，嵌入式产品已 经在个人、家庭和工业领域得到了广泛的应用。 特别是伴随着嵌入式Ｉｎｔｅｒｎｅｔ时代的到来，嵌入式 设备通过与网络的结合，自动的，时实的，方便 的，简单的互相交换信息已经慢慢的发展起来， 并且对嵌入式系统的分布式计算提出了要求。 让我们举个简单的例子： 一个护士要检查某个病房的病人之前，先把这 个病房里的病人的病情信息从服务器数据库输入到 个人数字处理（ＰＤＡ）中，检查的时候根据病人情 况更新病人的病情信息，检查完毕根据更改的信息 及时更新服务器的数据库，以便下次查房使用。 让我们把这个例子一般化和抽象化：运行在 异构手持智能设备上的应用程序，需要同异构数 据库互通信息或者通过数据库互通信息，那么我 们将概括出三个基本点： １）异构终端 ２）异构数据库 ３）分布式计算 这样就向我们提出了一个问题：支持异构终 端的能够对异构数据库进行访问的分布式计算解 决方案。这就是我们所要研究的问题：嵌入式中 间件技术。 我们将从以下几个方面来初步研究嵌入式中 间件技术。
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ＪＶＭ称为Ｊａｖａ虚拟机，Ｊａｖａ语言之所以具有跨 平台的特点，就是因为有Ｊａｖａ虚拟机的存在。有了 Ｊａｖａ虚拟机，用Ｊａｖａ语言编写的程序经过编译以后 并不是编译成为可执行代码，而是编译成了能够 被Ｊａｖａ虚拟机执行的字节码，Ｊａｖａ／盘拟机通过解释器 装入，检验代码，最后再执行。现在很多操作系统 都有能够运行Ｊａｖａ程序的Ｊａｖａ虚拟机，因此利用Ｊａｖａ 虚拟机作为运行平台可以实现对异构终端的支持。
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３嵌入式中间件的实现方案探索
３．１总体结构：
ＪＶＭ＋Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｊａｖａ＋ＪＤＢＣ＋Ｅｍｂｅｄｄｅｄ
Ｄａｔａｂａｓｅ
说明：ＪＶＭ作为嵌入式应用程序的运行平 台，Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｊａｖａ作为嵌入式应用程序数据库中的数据副本，使 得应用程序对嵌入式数据库中的数据进行操作， 嵌入式数据库完成与服务器数据库的数据同步和 数据信息交换。应用此方案，可以实现支持异构 嵌入式终端的，能够对异构数据库进行访问的， 完成分布式计算的要求。
Ｊａｖａｌ．０
可处理多钟输入输出方式。如游戏杆、触摸屏、电 视输出、远程控制等。还要能让那些没有计算机使
万方数据
１）内存式实时嵌入式数据库 内存式实时嵌入式数据库是指数据库管理系 统驻留在内存中，应用程序可以直接对数据库进 行访问和操作。 内存式实时嵌入式数据库的特点： （１）数据驻留内存 （２）没有磁盘Ｉ／Ｏ操作 （３）减少了缓存的开销 （４）运行速度相对较快 由于数据没有存储在磁盘当中，这样便省去 了从磁盘到内存的数据转移过程，因此不需要Ｉ／Ｏ 过程，从而也减少了缓存的开销，加速了程序的 运行。这类嵌入式数据库一般应用在实时性较强 的应用当中，比如网络通信。 ２）基于文件系统的嵌入式数据库 同内存式嵌入式数据库相比，基于文件系统 的嵌入式数据库是指数据存储在本地磁盘中。这 类数据库的主要特点是相对于内存数据库速度较 慢，但是也有它的优点是数据不容易丢失，而内 存式数据库在断电后由于没有及时跟服务器更新 数据会造成数据的丢失。 下面让我们看看这两种数据库系统的比较。 ３．６．４关键技术 Ｉ）数据的一致性 嵌入式数据库的一个显著特点是嵌入式设备 终端之间以及与服务器之间的连接是一种弱连 接，即低带宽、长延迟、不稳定和经常性的断 开。为了支持用户在弱环境下对数据库的操作， 现在普遍采用乐观复制方法（Ｏｐｔｉｍｉｓｔｉｃ
嵌入式中间件技术研究
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｉｍｐｌａｎｔ ｔｈｅ ｄｙａｄｉｃ ｍｉｄｄｌｅ ｄｏｃｕｍｅｎｔ
何操
ＨＥ Ｃａｏ （廊坊师范学院数学与信息科学学院，廊坊０６５０００）
摘要：本文介绍了支持异构终端的能够对异构数据库进行访问的分布式计算解决方案：嵌入式中间件