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基于Web+Services的异构系统集成技术研究与应用
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下载文档:基于Web+Services的异构系统集成技术研究与应用.PDF73基于WindowsCE构建嵌入式WebServices
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73基于WindowsCE构建嵌入式WebServices
第31卷第2期；2010年3月闽江学院学报JOURNALOFMI；王建兴,马慧梅,裴丽鹊112；(1.闽江学院物理学与电子信息工程系,福建福州3；关键词:嵌入式设备;WebSWi；中图分类号:TP393.11文献标识码:A文章编；BuildingembededWebServic；WANGJian2xing,MAHui2mei,；(1.Phys
第31卷第2期2010年3月闽江学院学报JOURNALOFMINJIANGUNIVERSITYVo.l31No.2Mar.2010基于WindowsCE构建嵌入式WebServices王建兴,马慧梅,裴丽鹊112(1.闽江学院物理学与电子信息工程系,福建福州 .福建对外经济贸易职业技术学院,福建福州 350016)摘要:在嵌入设备之间使用WebServices可以解决分布嵌入系统之间协同工作的问题.介绍了在WindowsCE上构建嵌入式WebServices的基本框架,给出了3个实现方案,并对方案进行分析,为嵌入应用上构建WebServices提供一些设计参考.关键词:嵌入式设备;WebSWindowsCE中图分类号:TP393.11
文献标识码:A
文章编号:10)02-0066-05BuildingembededWebServicesforWindowsCEWANGJian2xing,MAHui2mei,PEILi2que112(1.PhysicsandElectricInformationEngineeringDepartmentofMinjiangUniversity,Fuzhou,Fujian350108,C2.FujianInternationalBusiness&EconomicsCollege,Fuzhou,Fujian350016,China)Abstract:WebServicesonembeddeddevicescansolveinteroperabilityissuesindistributedembededsystems.ThepaperintroducesarchitecturemodelofbuildingembededWebServicesforWindowsCEanddetailstheprocessofbuildingembededWebServicesbythreemethods.Intheend,thepaperprovidesestimatesofthemethodsinordertoguidethedesignofWebServicesbasedonembededdevices.Keywords:WebSWindowsCE随着嵌入式设备的性能不断提高和不断提供灵活的数据访问能力,它们在分布计算中扮演越来越重要的角色,从而使分布计算领域进入一个全新的阶段.从分布计算的角度来看,嵌入设备间计算基本的问题包括:异构设备(例如不同硬件平台、不同操作系统)之间性能、工作特性和实时行为,以及发现的能力和与不同结点间无缝连接.在嵌入式设备计算能力不断提高的前提下,如何发现、访问各设备间所提供的服务,从而实现结点无缝连接,须有一个行之有效的方法.这个方法需技术成熟、并在已有的分布计算中成功应用,并代表着未来分布计算的发展方向.面向服务的计算为此提供成熟理论和技术支撑,在面向服务计算的体系架构(SOA)中,WebServices技术是网络环境下实现互操作的关键技术,具有松散耦合、跨语言与跨平台的优点.它遵循一定的技术规范,其中最重要的包括用于消息传输的SOAP访问协议和用于服务描述的WSDL协议.在嵌入式系统中引入WebServices技术,可以解决设备之间协同工作问题.例如,通过SOAP/XML消息传输实现设备的自动维护和更[2]新,以及实现分布的设备资源集成,构建新的系统结构模型.同时也可以把嵌入式WebServices纳入SOA体收稿日期:基金项目:福建省大学生创新性实验计划项目(MJCX0809);福建省教育厅项目(JA06056)作者简介:王建兴(1971-),男,福建建阳人,闽江学院物理学与电子信息工程系副教授.马慧梅(1988-),女,福建宁化人,闽江学院物理学与电子信息工程系.(),,.[1]第2期王建兴,等:基于WindowsCE构建嵌入式WebServices[3]67系结构中,从而在互联环境中实现嵌入式服务动态组合、信息集成和网络计算等.由于嵌入式系统的要求,开发嵌入式WebServices应是轻量级的.目前,基于不同平台及开发语言已经有许多轻量级的嵌入式WebServices的实现,例如Micro2Services框架、eSOAP、kSoap及gSoap等.本文介绍了在WindowsCE环境中运用gSoap开发嵌入式WebServices的基本方法.由于构建基于WindowsCE的嵌入式系统时,可以通过裁剪相关模块快速的构建开发环境,并使用强大的开发工具开发稳定的、实时的嵌入式WebServices应用.与使用gSoap方法相比,不需要二次学习就能使用一致的Windows开发环境,开发出能够充分应用WindowsCE功能的服务应用,因此具有高效率、高性能、高可靠性等优点.本文第二部分介绍嵌入式WebServices构建的基本体系框架,第三部分阐述了基于WindowsCE构建嵌入式WebServices的3种方案,第四部分简单地评估了几种方案的性能,并提出了今后工作的一些思路.1 嵌入式WebServices构建的基本体系框架嵌入式WebServices是一个应用组件,通过网络协议和标准数据格式(HTTP、XML、SOAP),可逻辑性地给其他应用程序提供数据与服务.构建嵌入式WebServices最基本的需求是在嵌入式设备上安装网络TCP/IP协议栈和SOAP服务.TCP/IP协议完成底层的数据信息传送,提供基本的互联网络环境;SOAP服务提供标准的封装结构传输XML格式的消息,它为松散的、分布式的环境中对等地交换结构化和类型化的信息提供了一种简单且轻量级的机制.同时还需要使用一定的传输协议对SOAP消息进行绑定,包括SMTP、HTTP和FTP,最常用的是HTTP协议.为了方便有效地使用嵌入式WebServices,需要提供WebServices相关的描述文件(WSDL).WSDL是一个用来描述WebServices和说明如何与WebServices通信的XML语言规范.针对每个WebServices来说,WSDL文件是由开发者提供的一个说明文档,它对WebServices的位置、协议和接口进行详细的说明.有了WSDL文件就知道如何访问一个WebServices,并可以通过工具生成相应的代理类,从而降低客户端的程序复杂性.图1显示了构建一个嵌入式WebServices所需要的层体系结构模型.图2展示了引入WebServices后使用代理类对嵌入式设备的的访问模型.客户应用程序通过嵌入式设备所提供的服务描述(WSDL)生成代理类,然后通过代理类向嵌入式设备中的WebServices发出请求,WebServices根据请求条件进行相关的功能逻辑处理后,把结果反应给客户应用程序.同时嵌入式设备也可以通过同样的方式访问网络上的WebServices,从而得到相关的数据和服务.通过WebServices,嵌入式设备之间及与其它设备间信息可以采用一.图2 嵌入设备的访问模型Fig.2 RemoteCallingModel图1 嵌入式WebServices的层体系结构模型Fig.1 LayeredArchitectureModel68闽江学院学报第31卷2 基于WindowsCE的嵌入式WebServices构建方案2.1 基于gSoap构建嵌入式WebServicesgSoap是支持纯C/C++语言的开源嵌入式WebServices软件开发工具,它具有轻量、稳定、易用、高效、反应速度、动态数据维护与开发等优点,在工业上得到广泛的研究和应用.gSOAP生成C/C++的RPC代码,对WebServices形成高效的具体架构解析器.对使用者来讲,提供了一个全面和透明的SOAP/XML数据绑定解决方案.图3描述了使用gSoap开发嵌入式WebServices的一般流程,实线部分表示服务端的开发流程,虚线部分表示客户端的开发流程.[4]图3 gSoap开发一般流程Fig.3 DevelopmentbygSoap在gSoap开发包中,有两个重要的文件:wsdl2h.exe根据WSDL生成C/C++头文件;soapcpp2.exe根据头文件自动生成调用远程SOAP服务的客户端存根代码和提供SOAP服务的框架代码,另外还会从头文件生成WSDL文件.一般情况下,使用gSoap开发嵌入式WebServices服务(服务端)时,首先使用soapcpp2.exe操作表示服务功能接口的C/C++头文件,生成相关的服务端框架文件和数据类型序列化文件等;然后在项目工程中加入生成的文件,并编写相应服务功能实现代码;最后经过编译下载运行后,嵌入式设备就成为提供WebServices的服务体.如果要在嵌入式设备上通过网络访问网络中的WebServiecs,即作为客户端,则首先需要远程WebServiecs的服务描述文件(WSDL)或服务功能接口的C/C++头文件.对于WSDL文件,则通过wsdl2h.exe使用生成相应的C/C++头文件.然后使用soapcpp2.exe操作头文件,生成相关的客户端存根文件和数据类型序列化文件等,其中包括WebServices访问代理文件.在构建的客户端工程中加入这些文件,并使用代理或直接编写访问远程服务程序.使用gSoap开发嵌入式应用内存消耗小,通讯开销也较小.gSoap运行时库包括一个嵌入式HTTPWebServer和XML解析器,分成了各为40k的两部分[5],整个运行时库需要大约150k内存空间.第2期王建兴,等:基于WindowsCE构建嵌入式WebServices692.2 基于自定义SOAP消息处理的嵌入式WebServices构建对于简单的一些应用或一些特定要求的应用,在满足基本的TCP/IP网络通信的情况下,可以通过自定义构建适用的HTTP服务器单元和SOAP/XML服务器单元来构建嵌入式WebServices应用.HTTP服务器主要工作包括:HTTP内容的解析、实现SOAP消息到HT2TP内容的封装和分解、通过GET方式实现WSDL文档传输支持等.SOAP/XML服务器单元主要工作包括:SOAP内容的分析处理、固定一些数据类型的序列化与反序列化、构建请求或响应的SOAP消息包等.SOAP消息是由一个SOAPEn2velope、一个可选的SOAP图4 基于Socket的服务端运行流程Fig.4 ProcedurebasedonsocketHeader和一个SOAPBody组成的XML文档.考虑到嵌入式设备的内存和处理能力有限两个方面,对SOAP文档的采用拉模型进行解析.拉模型采用只前进、无缓存解析策略.对应于具体应用、具体格式、具体类型的嵌入式XML应用,采用拉模型只处理有用的信息,对无关的信息实行过滤机制,因而能够大大提高处理速度.我们在实验中采用面向连接的Socket编程实现对嵌入式WebServices的调用.图4展示了服务端的执行流程.在服务端通过Socket对网络进行侦听,如果在指定的端口有服务请求,则建立连接并接收传递过来的数据.接着调用自定义的HTTP服务器单元解析出SOAP消息内容,然后调用自定义的SOAP服务器单元提取出请求的命令、参数.根据所得到的命令及参数调用相应的服务功能函数,获取函数运行的结果.接下来对结果再次调用SOAP服务器单元生成响应的SOAP消息,然后通过HTTP服务器单元加上HTTP消息头进行消息封装.对封装得到的HTTP数据包以字符串类型发送给请求客户端.2.3 基于ATL/COM编程模型的嵌入式WebServices构建上面的两种方法不仅可以应用WindowsCE平台,也可以应用于其它嵌入式操作系统,因而是构建嵌入式WebServices通用的方法.这些方法由于强调通用性,没有突出与嵌入式操作系统的结合,因而不能充分利用嵌入式操作系统的优势.因此基于WindowsCE构建嵌入式WebServices最好方法是采用Windows编程模型.它的优势是一方面能够在功能实现上调用Windows组件功能提高性能;二是与操作系统保持相同的数据类型定义和语法结构,不需要进行相应的转换;三是能够在编程环境中保持一致的程序风格等.这些优势保证了能够快速、高效地方法构建高质量、高稳定性、高可靠性和高性能的嵌入式系统应用.采用Windows编程模型的一种方式是应用ATL构建具有应用功能的COM组件,并把此COM组件发布了成为WebServices.采用上述想法构建嵌入式WebServices的主要步骤是:1定制适合运行要求的WindowsCE操作系统并发布;o导出软件开发包(SDK)供程序开发使用;?构建表示服务功能实体的ATL/COM组件;?根据COM组件生成相应的WSDL和WSML文件;?在WindowsCE设备上布署ATL/COM组件文件、c.70闽江学院学报第31卷写到嵌入式设备上的WindowsCE必须包括下列组件:HTTPDServer、COM(inprocess)和SOAPServer.如果使用ATL来构建COM组件,则还需要导入ActiveTemplateLibrary(ATL)组件.在导入SOAPServer组件过程中会自动导入HTTPDServer和XML/HTTP两个组件.加入这些组件大约需要500k空间.在步骤?中,使用Wsdlstb_ce.exe命令对步骤?中生成的COM组件生成对应的WSDL和WSML文件.WSDL文件中描述了WebServices内容,WSML文件则将这些服务转换成实际运行的COM组件.在步骤?中把文件布署到嵌入式设备中\windows\www\wwwpub文件夹中,同时需要使用WindowsCE中的regsvr32对COM组件的DLL文件进行注册.经过前面的5个步骤,嵌入式设备已成为WebServices服务端.作为能够访问WebServices的客户端嵌入式设备只需要完成步骤1.3 实验与总结实验硬件部分选用广州朗成电子有限公司的AT2440EVB2II开发板,此开发板集成了S3CMHzCPU、64MSDRAM、2MNORFLASH和64MNANDFLASH,具有一个100Mbps以太网接口,采用DavicomDM9000AE芯片.操作系统采用WindowsCE5.0,平台定制软件为PlatformBuilder5.0.开发环境采用VisualStdio.NET2005,开发语言采用VC++.WebServices功能为简单的四则运算.在局域网内对上述3种方案从以下几个方面进行实验:1从嵌入式设备访问嵌入式设备;o从PC机访问嵌入式设备;?从嵌入式设备访问PC机.实验表明上面的方法在WindowsCE平台下都是可行的.通过PlatformBuilder的RemoteCallProfiler工具定性分析了3种方案的效率与资源占用情况.3种方案定性比较情况如表1所示.从上表可以说明3种方案基本上都具有存储资源消耗小和通讯开销小等特点,从成熟应用的角度出发,在硬件条件满足要求的情况下,应尽可能使用gSoap或ATL/COM方式开发.正如在3.3所讲的,在WindowsCE平台开发WebServices选用ATL/COM方式能够高效构建高质量的应用.本文只提出了3种简单可行方案,对嵌入式系统构建WebServices还有许多问题值得深入研究,例如内存开销如何更加合理、如何引入数据交换语法及语义、如何在SOA体系中发布服务等.这些都是今后要进一步研究的工作.参考文献:[1]DanielS,MarcoA,SchahramD.WebServicesonembeddeddevices[J].InternationalJournalofWebInformationSystems,):45-50.[2]许佑骏,王力生.嵌入式Service系统应用研究[J].计算机应用研究,0-102.[3]IsaiadisS,GetovV.Dyamicserviceaggregationinheterogeneousgrids[C]//ProceedingsoftheCoreGRIDInstituteofGridSys2tems,Tools,andEnvironmentsWorkshop,Heraklion,2007.[4]EngelenRA.ThegSOAPToolkitforSOAPWebServicesandXML2basedapplications[J].Nature,5-648.[5]华斌,左岗.基于轻量级XMLWeb服务的代码生成技术[J].实验科学与技术,2006,12(增刊):75-78.项目WSDLSOAPTools平台无关XML解析Socket缓存对象序列化内存消耗通讯开销开发难度表1 3种方案的定性比较Tab.1 MethodsanalysisgSOAP支持部分完善一般提供有支持小快较易自定义SOAP部分小部分没有好自定义自定义自定义很小快难ATL/COM支持全部完善差提供有支持较小(三者最大)快易(责任编辑:唐诚j)包含各类专业文献、应用写作文书、外语学习资料、生活休闲娱乐、中学教育、专业论文、幼儿教育、小学教育、高等教育、行业资料、各类资格考试、文学作品欣赏、73基于WindowsCE构建嵌入式WebServices等内容。
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