劉崢嶸

(廣東茂名幼兒師范專科學(xué)校，理學(xué)院, 廣東，茂名 525000)

0 引言

實時分布對象是一種分布式主動對象，其包含了分布式主動對象的兩方面特征，一種是該對象與客戶端同時運行于不同的地址空間，另一種是它主動定義了公開的調(diào)用接口，可以實時接收多種用戶請求，并向其提供相應(yīng)的服務(wù)。實時分布的本質(zhì)是實時并行，而要實現(xiàn)實時并行就需要對分布式對象控制編程，最理想狀態(tài)下的實時分布對象編程方法應(yīng)該具有并行分布式高水平的編程風格，實時分布對象編程是解決并行軟件互操作問題的一種編程技術(shù)，通過編程對實時分布對象開發(fā)出具有良好分布式效果的軟件。但是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，實時分布對象編程方法也是五花八門，比如基于CORBA實時分布對象編程方法、基于YUO實時分布對象編程方法、基于Java實時分布對象編程方法等，以上提出的編程方法由于編程過程較復(fù)雜，沒有完全達到理想的效果，開發(fā)出來的軟件質(zhì)量較差，傳統(tǒng)編程方法還不能夠完全滿足應(yīng)用需求，為此本文想要運用模糊數(shù)學(xué)理論設(shè)計出一種新的實時分布對象編程方法[1]。20世紀70年代美國紐約大學(xué)控制論專家Zaduh L.A教授在一篇開創(chuàng)性論文中提出了模糊數(shù)學(xué)概念，它標志著模糊數(shù)學(xué)理論的誕生，后來隨著模糊數(shù)學(xué)理論的飛速發(fā)展，模糊數(shù)學(xué)理論被應(yīng)用到了多個領(lǐng)域中。本文利用模糊數(shù)據(jù)理論計算出實時分布對象，形成一種基于模糊數(shù)學(xué)理論的實時分布對象編程方法，并且通過與傳統(tǒng)編程方法進行對比實驗，來檢驗本文設(shè)計方法是否能滿足應(yīng)用需求和為實時分布對象編程提供理論依據(jù)。

1 基于模糊數(shù)學(xué)理論的實時分布對象編程方法

為了實時分布對象編程，本文設(shè)計的方法主要是以模糊數(shù)學(xué)作為理論指導(dǎo)，利用模糊數(shù)學(xué)理論組建C++或者Java類庫結(jié)構(gòu)來開發(fā)應(yīng)用程序接口，以此代替?zhèn)鹘y(tǒng)的計算機語言編輯器，用于高精度的實時分布對象編程。最終編程的實時分布對象要滿足以下設(shè)計需求：具有過去、現(xiàn)在、將來的時間基準；能夠?qū)崟r統(tǒng)一遠程或者本地用戶終端發(fā)出的服務(wù)請求；能夠具有從分布對象方法請求到結(jié)果返回的時限定義功能；具有時間觸發(fā)行為；執(zhí)行分布式的對象方法；實時的對象方法請求。根據(jù)以上實時分布對象功能需求，首先通過創(chuàng)建全局時間資源為計算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中的實時并行對象提供時間資源，然后引入實時分布軟件的構(gòu)件來執(zhí)行并行方法，通過構(gòu)造合理的組件參數(shù)來實現(xiàn)傳輸和處理大參數(shù)集的多消息交換，通過創(chuàng)建實時對象服務(wù)請求API提供到達服務(wù)實時分布對象方法的存取路徑，最后通過并行通道的構(gòu)建實現(xiàn)了實時分布對象的編程。圖1為基于模糊數(shù)學(xué)理論的實時分布對象編程流程圖。

圖1 基于模糊數(shù)學(xué)理論的實時分布對象編程流程圖

1.1 創(chuàng)建全局時間資源

為了產(chǎn)生有效的可并行的實時對象，首先必須創(chuàng)建全局時間資源，全局時間資源是為計算出網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中實時并行對象提供時間資源[2]。常用的創(chuàng)建全局時間資源的方法有絕對時間方法和相對時間方法，由于實時分布對象必須要通過編碼“NOW”來獲得并行對象的實時時間值，并且這個實時時間值還必須要與統(tǒng)一協(xié)調(diào)時間的當前數(shù)值相一致，如果不能滿足這個條件，當不同地理位置的分布式對象都保留著不同的時間資源時，就無法達到實時分布對象的要求，并且相互作用下的分布對象將會導(dǎo)致不可預(yù)測的后果[3]。由于絕對時間方法創(chuàng)建的全局時間資源效果較差，所以此次采用相對時間方法來創(chuàng)建全局時間資源。首先以分布式網(wǎng)絡(luò)中分布對象的起始時間為基準，即DSD-start-time，以ms作為并行對象所經(jīng)歷的相對時間值，根據(jù)分布式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點證實屬于初始分布節(jié)點配置的所有并行節(jié)點已經(jīng)做好準備，然后向所有初始分布對象部署DSD-start-time，當DSD-start-time都部署完畢后，所有部署完畢的并行對象開始執(zhí)行各自的程序部分，以此實現(xiàn)了全局時間資源的創(chuàng)建。

1.2 引入實時分布軟件

傳統(tǒng)編程方法開發(fā)的對象屬于非分布式的消極對象，不具備適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)配置實時動態(tài)轉(zhuǎn)變的能力，導(dǎo)致無法滿足相對復(fù)雜的分布式網(wǎng)絡(luò)程序需求[4]。所以本文引入實時分布軟件，實現(xiàn)實時分布對象在分布式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間動態(tài)地移動。在分布式網(wǎng)絡(luò)中，每個實時分布對象和它的服務(wù)方法都要具有唯一的、合法的對象名稱。為了避免或減少使用符號名來調(diào)用服務(wù)方法帶來的網(wǎng)絡(luò)開銷，當一個實時分布對象用符號名被具體聲明時，比如“ RHO2” ，這個對象的每一個服務(wù)方法的符號名都會被注冊到運行引擎上[5]。假設(shè)這個實時對象只有一個服務(wù)方法，則注冊名只能為“RHO1” ，此時在每個潛在的客戶實時分布對象終端節(jié)點上創(chuàng)建一個相對應(yīng)的RHO1門對象，當RHO1門對象被具體聲明時，對應(yīng)的服務(wù)方法的符號名作為實時分布對象的參數(shù)，因此客戶終端只能利用符號名來調(diào)用服務(wù)方法，而不使用其門對象，以此實現(xiàn)實時分布對象在分布式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間動態(tài)地移動。

1.3 構(gòu)造組件參數(shù)

構(gòu)造組件參數(shù)其實就是通過語言編程定義實時分布對象服務(wù)方法的參數(shù)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)構(gòu)建組件參數(shù)的方法是通過語言編輯器完成的，語言編輯器雖然操作簡單，但是構(gòu)造的組件參數(shù)會與實時分布對象的服務(wù)方法不符，所以本文通過把所有服務(wù)方法的參數(shù)打包成一個結(jié)構(gòu)體變量，實時分布對象執(zhí)行引擎把指針指向參數(shù)結(jié)構(gòu)體變量，將參數(shù)結(jié)構(gòu)體變量轉(zhuǎn)化為消息上傳到分布式網(wǎng)絡(luò)中進行傳輸，以此完成組件參數(shù)的構(gòu)造[6]。這種方法能夠保證參數(shù)在分布式網(wǎng)絡(luò)上的傳輸與處理大參數(shù)集的多消息交換。

1.4 創(chuàng)建實時對象服務(wù)請求API

任何實時分布對象語言都必須提供多種類型的服務(wù)請求，所以需要創(chuàng)建實時對象服務(wù)請求API，API是實時分布對象的接口，通過該接口來實現(xiàn)實時分布對象服務(wù)請求的調(diào)用[7]。實施對象服務(wù)請求API的創(chuàng)建可以運用門對象方法來實現(xiàn)，門對象可以提供服務(wù)方法的存取路徑，為了簡化實時分布對象服務(wù)請求的調(diào)用，可以將分布式對象服務(wù)請求的調(diào)用操作作為CLASS類[8]。當實時分布對象調(diào)用一個服務(wù)方法后，客戶終端等待直到服務(wù)方法返回結(jié)果消息，為了實現(xiàn)這個過程，本文以模糊數(shù)學(xué)理論為理論依據(jù)，創(chuàng)建了一個模糊數(shù)學(xué)編碼來實現(xiàn)實時分布對象服務(wù)請求的調(diào)用，圖2為模糊數(shù)學(xué)編碼圖。

圖2 模糊數(shù)學(xué)編碼

在圖2中，Blockingsr1給定的最后時間期限的類型是ms，可以說明該全局時間資源為相對時間，Blockingsr2給定的最后時間期限的類型也是ms，表明為相對時間，說明該編碼的計算過程滿足上文所建立的全局時間資源要求[9]。 通過模糊數(shù)學(xué)編碼使實時分布對象的服務(wù)請求能夠在最后期限之前返回到客戶終端，以此實現(xiàn)實時對象服務(wù)請求API的創(chuàng)建。

1.5 構(gòu)建并行通道

最后需要構(gòu)建一個并行通道，使實時分布對象的服務(wù)請求能夠在分布式網(wǎng)絡(luò)中順暢地流通。為了并行通道也能滿足實時分布對象遠程服務(wù)方法的請求，本文使用數(shù)據(jù)成員的邏輯消息并行通道進行交換服務(wù)方法[10]。在并行通道設(shè)計時，首先構(gòu)建2個RMMC結(jié)構(gòu)的存取門，這2個存取門可以被注明為多個遠程協(xié)作的實時分布對象的數(shù)據(jù)成員， 當數(shù)據(jù)成員通過存取門發(fā)布服務(wù)方式請求時，服務(wù)請求將會被直接傳遞到實時分布對象執(zhí)行引擎的緩沖區(qū)中，通過執(zhí)行引擎去執(zhí)行，當請求執(zhí)行完畢后，剩下的數(shù)據(jù)成員會以同樣的方式陸續(xù)進行交換。該并行通道能夠更有效率地實現(xiàn)實時分布對象服務(wù)方法的調(diào)用，以此實現(xiàn)基于模糊數(shù)學(xué)理論的實時分布對象編程[11]。

2 對比實驗

上文運用模糊數(shù)學(xué)理論設(shè)計了一個實時分布對象編程方法，為了證明該方法能夠滿足實時分布對象的編程需求，將其與傳統(tǒng)方法進行對比實驗，檢驗基于模糊數(shù)學(xué)理論的實時分布對象編程方法的有效性。下表為此次實驗環(huán)境參數(shù)表。

使用2種方法對實時分布對象進行編程，向?qū)崟r分布對象發(fā)布700個服務(wù)請求，對比實時分布對象的服務(wù)請求執(zhí)行率。圖3為服務(wù)請求執(zhí)行率。

表1 實驗環(huán)境參數(shù)表

圖3 服務(wù)請求執(zhí)行率

從圖3中可以看出，使用本文設(shè)計的方法編程的實時分布對象對服務(wù)請求的平均執(zhí)行率為87%，而傳統(tǒng)方法編程的實時分布對象對服務(wù)請求的執(zhí)行率平均為56%。說明此次設(shè)計的編程方法可以更好地滿足服務(wù)請求的高效性。

3 總結(jié)

本文將模糊數(shù)學(xué)理論應(yīng)用到實時分布對象編程中，形成了一種新的編程方法，雖然在該方面取得了一定的研究成果，但是由于研究時間較短，該方法還存在一些不足之處，今后還需要對該方法進行深入研究。