Jini技術(shù)綜述

2019-11-18 14:03:14

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供稿：網(wǎng)友

　　引言

隨著嵌入式系統(tǒng)在各種電子設(shè)備中的廣泛使用，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展將進(jìn)入一個無所不在的計(jì)算（Pervasive Computing）階段。隨之而來的各種電子設(shè)備聯(lián)網(wǎng)是一種必然的趨勢，與人類生活息息相關(guān)的各種家電設(shè)備能夠聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)并接入互聯(lián)網(wǎng)，人類可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)統(tǒng)一控制各種家電，讓家電協(xié)同工作，那將極大地改變和影響我們的生活。比如，電視機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)，人們可以通過電視機(jī)來瀏覽網(wǎng)頁、獲取信息；又比如，你可以在下班前一小時(shí)，通過互聯(lián)網(wǎng)控制家里的電飯煲和微波爐開始工作，當(dāng)你到家時(shí)，晚飯已做好；再比如，你在辦公室加班，而電視臺正在播放你所喜愛的電視節(jié)目，你可以通過互聯(lián)網(wǎng)控制家里的錄像機(jī)把節(jié)目錄下來……

所有這一切正在逐步變成現(xiàn)實(shí)，Jini技術(shù)的出現(xiàn)為電子設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)提供了一條嶄新的道路。

動態(tài)的分布式系統(tǒng)

Jini系統(tǒng)是以java技術(shù)為中心的分布式系統(tǒng)，它可以使各種數(shù)字設(shè)備無需配置、安裝或人工干預(yù)地在一個臨時(shí)的設(shè)備集合（稱之為聯(lián)邦）中共同工作。聯(lián)邦中的任何設(shè)備無論大小都可以自行治理，組成一個服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，聯(lián)邦中的每一成員都給聯(lián)邦中的其它成員提供資源和服務(wù)，同時(shí)又從其它成員中獲取自己所需的資源和服務(wù)。Jini結(jié)構(gòu)提供一套機(jī)制使得電子設(shè)備和應(yīng)用程序能夠隨時(shí)加入或退出聯(lián)邦，形成一個動態(tài)的分布式系統(tǒng)。

圖1

Jini系統(tǒng)提供了在分布式系統(tǒng)中進(jìn)行服務(wù)的建立、查找、通訊和使用機(jī)制。Jini結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)充分利用了Java程序代碼可以在機(jī)器之間移動的能力，各個服務(wù)之間通過提供服務(wù)協(xié)議(service PRotocol)進(jìn)行通訊(服務(wù)協(xié)議是用Java語言寫的一套接口)。Jini系統(tǒng)必須運(yùn)行在Java虛擬機(jī)上，如圖1所示。

每一個Jini設(shè)備都應(yīng)該有自己的存儲器和計(jì)算功能，沒有存儲器和計(jì)算功能的設(shè)備也能夠聯(lián)入Jini系統(tǒng)，但是必須由其它Jini設(shè)備作為代理(proxy)來控制，該代理可以是軟件也可以是硬件。

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)即插即用

Jini系統(tǒng)的任意服務(wù)可以隨時(shí)加入和退出聯(lián)邦,而且加入聯(lián)邦時(shí)不需要進(jìn)行安裝和配置，達(dá)到了即插即用的效果。無論是在編程接口級還是在用戶接口級，服務(wù)都構(gòu)成了Jini系統(tǒng)交互的基礎(chǔ)。

Jini系統(tǒng)的核心是三條協(xié)議：lookup ，discovery，join。它們構(gòu)成了Jini技術(shù)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（infrastrUCture）。

查找服務(wù)(Lookup service) 是Jini系統(tǒng)的中心機(jī)制，任何服務(wù)都是由查找服務(wù)發(fā)現(xiàn)并確定，系統(tǒng)用戶與系統(tǒng)的聯(lián)系也是通過查找服務(wù)實(shí)現(xiàn)的。查找服務(wù)相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中所有服務(wù)的公告牌,它把指明某服務(wù)所提供性能的接口與實(shí)現(xiàn)該服務(wù)的對象集對應(yīng)起來。查找服務(wù)中的對象也可以包含其它查找服務(wù)，從而構(gòu)成層次式的查找服務(wù)。查找服務(wù)用于用戶在網(wǎng)絡(luò)中查找和調(diào)用服務(wù)，而服務(wù)是由它的接口類型(用Java編程語言編寫)或其它屬性描述的。

某設(shè)備或應(yīng)用程序插入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它所提供的服務(wù)首先發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)并被網(wǎng)絡(luò)所接納，這一過程需要通過發(fā)現(xiàn)協(xié)議（discovery）和加入?yún)f(xié)議（join）：該服務(wù)首先通過發(fā)現(xiàn)服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中找到一合適的查找服務(wù),然后通過join協(xié)議加入查找服務(wù)。

如圖2所示，某一服務(wù)提供者需要加入Jini系統(tǒng)中(服務(wù)提供者提供的服務(wù)可以是硬件也可以是軟件)，它首先要尋找網(wǎng)絡(luò)中的查找服務(wù)，于是它在局域網(wǎng)中廣播，請求加入到查找服務(wù)中，四周的查找服務(wù)將識別該服務(wù)。這個過程稱之為發(fā)現(xiàn)（discovery）。需要注重的是在服務(wù)提供者中包含有用于通訊的服務(wù)對象（service object）和描述該服務(wù)特點(diǎn)的服務(wù)屬性（service attributes）。服務(wù)對象中包含Java接口，其中包括用戶和應(yīng)用程序所要調(diào)用來執(zhí)行服務(wù)的方法，以及其它描述信息等。

圖2 發(fā)現(xiàn)過程

于是，服務(wù)提供者與查找服務(wù)進(jìn)行通訊，服務(wù)提供者把自己的服務(wù)對象和服務(wù)屬性注冊到查找服務(wù)中，也就是把服務(wù)對象和服務(wù)屬性發(fā)送到查找服務(wù)中。這個過程采用的是加入?yún)f(xié)議（Join），如圖3所示。

圖3 加入過程

如圖4所示，當(dāng)Jini系統(tǒng)中的客戶需要服務(wù)時(shí)，它根據(jù)服務(wù)的類型或?qū)傩韵虿檎曳?wù)查詢合適的服務(wù)，然后查找服務(wù)把查詢的結(jié)果返回給客戶，當(dāng)客戶決定使用某一服務(wù)時(shí)，查找服務(wù)將把所需服務(wù)的服務(wù)對象的拷貝發(fā)送給客戶。

圖4 查找過程

如圖5所示,客戶通過該服務(wù)對象與服務(wù)提供者進(jìn)行直接聯(lián)系,調(diào)用服務(wù)。服務(wù)對象與服務(wù)提供者之間的私有協(xié)議,對用戶隱藏了實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。

圖5 服務(wù)過程

在沒有查找服務(wù)的情況下，客戶可以使用一種替代的技術(shù)，稱為點(diǎn)查找（Peer lookup）。這種情況下，客戶可以發(fā)出與查找服務(wù)所用的同樣的鑒別包，請求服務(wù)提供者進(jìn)行注冊。服務(wù)提供者將把客戶當(dāng)作查找服務(wù)來進(jìn)行注冊。然后客戶可以從所有的注冊請求中選擇它所需要的服務(wù)，而拋棄不需要的服務(wù)。這種情況實(shí)質(zhì)上是客戶臨時(shí)充當(dāng)查找服務(wù)。

分布式的編程模式

Jini系統(tǒng)的編程模式也是分布式的，包括租用（leasing）、分布式的事務(wù)處理(distributed transactions)和分布式的事件處理（distributed events）三種重要機(jī)制。

租用機(jī)制使客戶對服務(wù)的訪問是基于租約的，租約保證了一段時(shí)間內(nèi)的授權(quán)訪問。租約必須在服務(wù)的使用者和服務(wù)提供者之間進(jìn)行協(xié)商，這也是服務(wù)協(xié)議的一部分。租約在到期之前不續(xù)約的話，資源將被釋放。租約可以是唯一的，也可以不是唯一的，非唯一租約答應(yīng)多用戶共享資源。

一系列的操作都包裝在一個事務(wù)中，而不管這些操作是在一個單一服務(wù)內(nèi)還是跨越多個服務(wù)。Jini的事務(wù)接口提供了一服務(wù)協(xié)議用于協(xié)調(diào)兩階段提交（two－pahse commit）。事務(wù)由使用這些接口的服務(wù)實(shí)現(xiàn)。

Jini結(jié)構(gòu)支持分布式事件，一個對象可以答應(yīng)其它對象注冊對此對象感愛好的事件，并且在該事件發(fā)生時(shí)得到通知。這使得基于事件的分布式程序能以有多種可靠性和擴(kuò)展性保證的方式編寫。

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是編程模式的基礎(chǔ)，同時(shí)也利用了編程模式的各種機(jī)制。某一服務(wù)若想加入到查找服務(wù)中，它必須租用查找服務(wù)中的入口，因而查找服務(wù)就能夠準(zhǔn)確反映當(dāng)前所有的服務(wù)。假如有服務(wù)加入或離開查找服務(wù)，相應(yīng)的事件就會發(fā)生，而所有對此類事件感愛好并注冊過的對象將得到通知。編程模式建立在由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)所支持的代碼移動性能之上。

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及使用該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的服務(wù)都是存在于Jini系統(tǒng)實(shí)際環(huán)境中的計(jì)算實(shí)體。服務(wù)使用了一組接口,這些接口定義了可以在服務(wù)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間通訊的通訊協(xié)議。這些接口結(jié)合在一起就構(gòu)成了Java語言編程模型的分布式擴(kuò)展，也就是Jini編程模型。Jini與Java的關(guān)系如圖6所示。

圖6 Jini是Java在分布式環(huán)境中的擴(kuò)展

Jini系統(tǒng)中服務(wù)之間的通訊主要是通過遠(yuǎn)程方法調(diào)用(RMI)來實(shí)現(xiàn)。RMI是傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程過程調(diào)用機(jī)制在Java語言中的擴(kuò)展，RMI既可以把數(shù)據(jù)也可以把代碼封裝成對象在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行移動，大部分Jini系統(tǒng)的簡單性就是這樣實(shí)現(xiàn)的。

Jini系統(tǒng)安全模型的設(shè)計(jì)是以兩個概念為基礎(chǔ)的:負(fù)責(zé)人和訪問控制列表。被訪問的Jini服務(wù)往往代表著某些實(shí)體負(fù)責(zé)人??通常能追溯到系統(tǒng)中的非凡用戶。某一服務(wù)可以請求訪問其他服務(wù),由與實(shí)現(xiàn)該服務(wù)對象相連的訪問控制列表決定。

Jini系統(tǒng)的關(guān)系如圖7所示。

圖7 Jini結(jié)構(gòu)層次

基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)、服務(wù)和編程模型的結(jié)合，其共同工作的設(shè)計(jì)以及相互構(gòu)造的特點(diǎn)，使得整個系統(tǒng)簡單化、統(tǒng)一化、易于理解。

廣闊的應(yīng)用前景

Jini技術(shù)的出現(xiàn)為數(shù)字化電子設(shè)備和現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的連接構(gòu)筑了一條通道，各種電子設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)將產(chǎn)生許多服務(wù)，生成新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，推動計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)和信息家電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，美國Sun公司已和日本的索尼、夏普、東芝、日立，荷蘭的飛利浦等八家公司，聯(lián)合研制開發(fā)基于Jini技術(shù)的家電產(chǎn)品。而對于國內(nèi)的家電廠商和計(jì)算機(jī)廠商來說，需要聯(lián)合起來，進(jìn)行家電的數(shù)字化改造和家電聯(lián)網(wǎng)要害技術(shù)的研究開發(fā)，爭取在后PC時(shí)代的競爭中處于有利的地位，Jini技術(shù)的出現(xiàn)提供了一條非常重要但并不是唯一的道路。

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