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基于发布订阅模式的中间件设计与实现

作 者: 董俊
导 师: 李明禄
学 校: 上海交通大学
专 业: 计算机应用
关键词: 发布/订阅 事件过滤 中间件 匹配算法 多级索引 基于内容
分类号: TP311.52
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 50次
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内容摘要


随着互联网技术的飞速发展,云计算成为主流,后台演变为越来越复杂的分布式系统,并且应用范围和规模不断的扩大。为了让这些数量庞大的机器通信和协作来完成现代社会的计算任务,迫切需要一种异步的,多点通信的基础架构,满足互联网大型应用系统松散通信的需求,从而为构建大规模分布式应用系统打下良好的基础。发布/订阅的通信方式很好的解决了这种问题,它使得消息的生产者和消费者在时间,空间上充分地解耦,具有异步,松散耦合和多对多通信的特点。本文在此背景下,对发布/订阅系统做了深入研究,设计了一个发布/订阅模式的中间件,并且对核心模块事件过滤器,设计了高效的匹配算法,采用多级索引,位运算,对订阅做聚类,减少了多余的匹配,有效地提高了系统的吞吐量。整个系统由三部分组成,发布者,订阅者,发布订阅中间件。发布者即信息的生产者,把产生的数据源源不断地输入到系统当中。信息的订阅者则向中间件定义一个订阅条件,表示对系统中的哪些信息感兴趣。这样的话,信息消费者便能够通过中间件,及时,可靠地得到发布过的感兴趣消息。中间件是整个系统的核心部分,有发布代理服务器,订阅代理服务器,事件代理服务器。事件代理服务器负责整个事件的过滤和路由,将事件表示成一系列谓词组成的集合,通过匹配合适的谓词,选择性的分发来自发布者的数据,通知感兴趣的订阅者,达到了基于内容的匹配目标,区别于传统的基于主题的匹配方式,给系统带来了很大的灵活性。发布代理服务器负责接受生产者的事件消息,过滤掉垃圾内容,发送给发布订阅的中间件,做匹配和路由。订阅代理服务器,则接受订阅者的订阅信息,发送给事件代理器,发布订阅模式的中间件则对订阅条件做处理,便于更快的做事件匹配。事件过滤器是中间件的最核心模块,效率高低关乎着整个系统的响应速度。本文通过事先做预处理,把对兴趣具有一定共性的订阅放到一组,并且提取其中的谓词做多级索引,按照属性类别如类型,名字,操作符分为三级,对等号操作符构造哈希表,对于大于,小于符号按照约束关系做排序,所以对于小于号索引的某个谓词符合要求,则该值后面的谓词也符合要求,可以大幅度的减少匹配次数。并且构造订阅树,寻找最小谓词,剔除不满足条件的匹配,进一步提高了系统的效率。总之,本文在分析和研究了以往发布订阅系统的基础上,取长补短,设计了一个发布订阅模式的中间件框架,并且实现了一个发布订阅系统的原型PSSDJ。在该原型的基础上对使用不同算法的过滤器做了对比和分析,取得了一定的成果。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-24
  1.1 课题背景  9-12
  1.2 发布订阅相关内容与研究现状  12-22
    1.2.1 发布信息数据模型  13-16
    1.2.2 发布/订阅匹配算法  16-19
    1.2.3 发布/订阅消息的路由  19-22
  1.3 研究目的  22-23
  1.4 论文章节安排  23-24
第二章 发布订阅中间件的相关技术  24-39
  2.1 发布/订阅模型的基本概念  24-26
  2.2 发布/订阅模式优点  26-30
  2.3 发布订阅系统的分类和发展  30-33
  2.4 发布订阅系统服务质量  33-36
  2.5 发布订阅系统应用场景  36-38
  2.6 本章小结  38-39
第三章 发布/订阅中间件的总体设计  39-53
  3.1 研究目的概述  39
  3.2 发布订阅中间件概览  39-42
  3.3 发布订阅中间件实现技术  42-52
    3.3.1 用户接口层  43-44
    3.3.2 传输控制层  44-45
    3.3.3 事件通知层  45-48
    3.3.4 数据持久层  48-52
  3.4 本章小结  52-53
第四章 事件过滤器的设计和实现  53-67
  4.1 概述  53
  4.2 事件过滤器架构  53-55
  4.3 订阅条件和订阅树  55-56
  4.4 订阅树的最小谓词数算法  56-57
  4.5 多级索引的构建  57-59
  4.6 匹配过程  59-64
  4.7 实验比较  64-66
  4.8 本章小结  66-67
第五章 发布/订阅原型系统的设计与实现  67-76
  5.1 概述  67
  5.2 开发环境  67-68
  5.3 发布订阅原型系统设计  68-75
    5.3.1 用户接口  69-71
    5.3.2 消息发布  71-73
    5.3.3 消息订阅和退订  73-75
  5.4 本章小结  75-76
第六章 总结与展望  76-80
  6.1 发布订阅模式中间件总结  76-77
  6.2 发布订阅系统数据表示展望  77-78
  6.3 发布订阅系统事件过滤展望  78-79
  6.4 发布订阅系统路由管理展望  79
  6.5 小结  79-80
参考文献  80-84
致谢  84-85
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  85-88
附件  88

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 软件工程 > 软件开发
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