JavaCAPS集成解决方案：集中式与分布式架构解析

# Java CAPS集成解决方案：集中式与分布式架构解析 ## 1. 集成解决方案概述 典型的集成解决方案将多个外部系统相互连接，在处理消息时执行丰富化、转换、审计等活动。集成解决方案所需执行工作的复杂性以及所使用的企业应用集成（EAI）工具集的架构，在很大程度上决定了所涉及的离散组件数量。而组件数量又决定了解决方案架构师可采用的可扩展性和弹性选项。可扩展性和弹性是EAI架构重要的非功能性目标。 ### 1.1 Java CAPS EAI解决方案基础组件 Java CAPS EAI解决方案的基础组件是集成服务器。Java CAPS 5.1.x集成服务器开箱即用的是Sun Application Server 8.0平台版。由于Java CAPS企业应用符合Java EE标准，因此可以部署到多个其他应用服务器，包括Sun Application Server 8.2企业版和BEA WebLogic 9.1。 ### 1.2 Java CAPS集成解决方案结构 Java CAPS集成解决方案是Java EE应用的集合，以企业应用存档（EAR）文件的形式外部呈现，EAR文件是自包含的功能单元。每个Java EE应用（即EAR文件）会完整部署到一个集成服务器，不能跨多个服务器部署。如果有必要且能避免或解决潜在的外部资源冲突，同一个EAR文件可以同时部署到多个集成服务器。因此，EAR文件是可在物理资源间分布的最小单元。 ### 1.3 EAR文件生成过程 在Java CAPS中，EAR文件是开发人员创建部署配置文件、将组件分配到逻辑主机容器并构建最终集成解决方案项目的结果。在EAI解决方案中，使用多少Java CAPS逻辑主机和部署配置文件，以及将哪些组件分配到每个逻辑主机的每个部署配置文件，这些决策对分布粒度、可扩展性以及潜在的弹性影响最为关键。 ## 2. Java CAPS EAI解决方案特性 ### 2.1 事件驱动机制 Java CAPS EAI解决方案通常是事件驱动的。外部事件触发组件从外部系统接收消息或在外部环境中轮询消息。Java协作或eInsight业务流程会使用JCA适配器（eWays）以及JMS客户端等其他端点。eWays不能与使用它们的Java协作定义（JCDs）或业务流程分离。划分Java CAPS EAI解决方案为单独部署的逻辑断点是JMS目的地。因为每个JMS目的地名称在其部署的JMS消息服务器中是全局唯一的，所以只要两个连接映射部署到同一个消息服务器，包含名为queueA的JMS目的地的连接映射和另一个包含名为queueA的JMS目的地对象的连接映射，就会引用同一个JMS目的地。 ### 2.2 集中式与分布式架构 - **集中式架构**：通过将EAI解决方案的所有组件通过单个部署配置文件部署到单个逻辑主机，解决方案架构师创建了一个集中式EAI基础设施，即传统的中心辐射型模型。如果解决方案规模较小且无需考虑弹性问题，这种模型是完全可行的。由于J2EE环境固有的多线程特性，与传统的中心辐射型解决方案相比，这种解决方案在单个集成服务器内具有更强的可扩展性。 - **分布式架构**：如果需要将组件分布到多个平台以实现负载均衡、弹性或可扩展性，则解决方案必须设计为由多个企业应用（在单独的EAR文件中）组成，每个企业应用实现整体解决方案的特定部分。解决方案组件将使用JMS基础设施或其他分布式通信模型（如Web服务）交换消息。 ### 2.3 不同类型解决方案的拆分难度 - **基于eGate的解决方案**：在严格基于eGate的解决方案中，业务功能完全通过Java协作实现，将解决方案拆分为可部署组件相对容易。企业架构师只需选择一系列使用公共JMS目的地与其他组件通信的组件，并通过一个或多个连接映射和一个或多个部署配置文件将它们分配到多个集成服务器和消息服务器。 - **基于eInsight业务流程的解决方案**：在大多数业务功能通过eInsight业务流程实现的解决方案中，重构任务更具挑战性。分布式架构必须在业务流程设计之前或同时进行设计。原因很简单：每个业务流程是一个不可分割的单个组件，会完整部署在单个集成服务器中。解决方案分布的要求与业务流程完整性和可见性的要求之间通常存在冲突。架构师必须仔细权衡实现完整、大型业务流程的好处与组件故障成本和性能影响。相反，出于性能或容错原因拆分流程会导致整体完整流程可见性的丧失。 ## 3. 可扩展性和弹性设计 ### 3.1 可扩展性和弹性的定义 可扩展性是系统通过复制组件来处理不断增加工作量的能力。弹性是系统在出现故障时继续运行的能力。 ### 3.2 设计考虑因素 虽然J2EE平台、应用服务器、JMS和硬件平台本身具备可扩展性和弹性特性，但解决方案的可扩展性和弹性必须从一开始就进行架构设计，以充分利用这些固有特性，并在缺乏这些特性的地方添加明确的功能。促进可扩展性和弹性的基本方法之一是将解决方案分解为更小的单元，以便进行分布和复制。解决方案的可扩展性和弹性要求最初会决定分解决策，但这些决策必须考虑工具集的能力和物理环境。 ### 3.3 解决方案分解依据 Java CAPS解决方案的分解取决于解决方案的性质。严格基于eGate的解决方案通常会在JMS目的地处进行拆分，JMS目的地是逻辑断点。严格基于eInsight的解决方案可能没有太多JMS目的地，因此可能需要将大型业务流程明确拆分为多个较小的流程，以满足弹性和可扩展性要求。 ### 3.4 JMS目的地用于负载均衡和可扩展性 将大型解决方案以JMS目的地为逻辑断点拆分为组件，为利用JMS进行负载均衡和可扩展性提供了机会。JMS队列可以有多个竞争消费者，即从同一队列接收消息的组件，只要有消息，每个组件都会获取一条。当解决方案中从特定队列接收消息的组件被复制并将多个副本部署到多个集成服务器时，就形成了基于JMS目的地的负载均衡配置。在这种配置中，JMS消息服务器是单点故障，因此虽然可以通过这种方式满足可扩展性要求，但无法解决弹性问题。为了解决弹性问题，JMS消息服务器必须以集群配置部署，并且JMS后备存储部署到集群共享存储，或者需要基于JMS网格的容错JMS解决方案。 以下是Java CAPS EAI解决方案组件部署的简单mermaid流程图： ```mermaid graph LR classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px; classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px; A([开始]):::startend --> B(创建部署配置文件):::process B --> C(分配组件到逻辑主机容器):::process C --> D(构建集成解决方案项目):::process D --> E{是否有资源冲突?}:::decision E -->|否| F(生成EAR文件):::process E -->|是| G(解决资源冲突):::process G --> F F --> H(部署EAR文件到集成服务器):::process H --> I([结束]):::startend ``` ### 4. Java CAPS架构历史演变 #### 4.1 早期EAI工具（Hub - and - Spokes模型） 早期的企业应用集成（EAI）工具，如STC（早期名为SeeBeyond）的产品，采用了中心辐射型（Hub - and - Spokes）的EAI模型。一个中央消息代理提供所有的转换和管理功能。这种实现方式虽然在管理、部署和维护方面相对容易，但存在弹性和可扩展性的局限性。单个服务器是单点故障，所需吞吐量越高，就需要更强大的硬件平台。并且通常不支持多线程，因此消息代理无法利用硬件平台的多处理能力（如果有的话）。当需求超出硬件能力时，需要在不同的硬件平台上进行多次部署，可能还需要某种形式的消息桥接。每个eWay适配器和消息代理作为独立进程部署。 #### 4.2 分布式EAI工具 后来的SeeBeyond EAI套件完全采用分布式架构。eWay适配器具备内置的转换能力，并且有独立的转换组件（业务对象代理）。所有这些功能和组件通过底层的队列基础设施连接在一起，并使用传输控制协议（TCP）与队列基础设施、管理和控制仪表盘进行通信。每个eWay适配器和业务对象代理（BOB）都是独立进程，因此可以部署在任何支持的机器上，而不受其他组件部署位置的影响。解决方案可以通过提升高端机器的性能、添加多个低端机器或两者结合的方式进行扩展。如果一台机器上有多个独立进程，在硬件具备多处理能力的情况下可以加以利用。 然而，EAI解决方案包含多个独立进程并不总是优势。每个进程都有自己的硬件资源分配需求，进程的创建和销毁在机器资源方面的成本比单个进程内线程的创建和销毁更高。与多个并发进程执行相关的上下文切换和分页操作也很耗费资源。 #### 4.3 基于Java EE的最新平台 最新版本的SeeBeyond ICAN和Sun SeeBeyond Java CAPS平台基于Java EE。它们都使用Java EE应用服务器容器来部署集成组件，这些组件以企业Java Bean（EJBs）的形式实现，从而利用容器服务、资源池、多线程和其他早期产品所没有的优化功能。 EAI产品的架构极大地影响了可以使用的集成风格以及可扩展性和弹性的实现方式。同时，待集成的外部应用程序的能力也对可使用的集成风格和集成解决方案所需的Java CAPS组件产生重大影响。 ### 5. Java CAPS解决方案的上下文环境 #### 5.1 与外部系统的交互 集成解决方案在更广泛的企业基础设施环境中运行，并与其中的各个组件进行交互。这个环境由解决方案所连接的外部系统定义，并且影响着可以实现的交互和接口。虽然集成解决方案内部可能会发生各种活动，但它所处理的消息通常来自一个或多个外部系统，并通常发往一个或多个外部系统。 Java CAPS提供了众多符合JCA标准的适配器（eWays），用于与外部系统进行交互。这些适配器包括针对主要ERP系统（如SAP或PeopleSoft）的预打包适配器，以及用于与技术基础设施（如支持FTP、SFTP和本地文件系统访问的TCP/IP eWay或批处理eWays）交互的通用适配器。 随着Web服务的广泛部署和应用程序对Web服务的支持，Web服务调用正成为与系统交互的一种公认方式。Java CAPS既可以调用也可以消费Web服务，作为与外部系统集成的手段。eInsight业务流程管理器实际上是一个BPEL4WS实现，非常适合进行Web服务编排和开发复合应用程序。从Java CAPS 5.1版本开始，Java协作也可以作为Web服务公开，并且从5.1.3版本开始，内置支持Java协作调用Web服务，无需借助第三方解决方案（如Axis框架）。 #### 5.2 与JMS和其他信息资源的集成 市场上有多个供应商提供的JMS实现，它们既可以作为独立的消息解决方案，也可以作为套件的一部分。Java CAPS套件可以通过直接支持（例如，对于IBM WebSphere MQ JMS实现）、第三方提供的JMS API库或特定供应商的eWays与这些JMS解决方案进行交互。 通过其他通用和专业的eWay适配器，Java CAPS还支持与其他信息资源的集成，如Oracle、Sybase或DB2数据库、COM/DCOM、TCP/IP HL7或HTTP/S。 最终，Java CAPS解决方案可以与任何支持标准消息交换机制或有Java或C/C++应用程序编程接口（API）库的技术基础设施进行交互。 #### 5.3 集成与管理功能 Java CAPS提供集成部署以及基于JMX的运行时监控和管理功能。企业可能要求应用集成解决方案还能与企业资产管理和运营监控环境进行集成。该套件可以通过简单网络管理协议（SNMP）陷阱或其他相关产品支持的机制，向IBM Tivoli或CA Unicenter等企业资产管理解决方案提供信息。从套件的角度来看，这些系统也可以被视为外部系统。 ### 6. Java CAPS架构详细解析 #### 6.1 设计时环境 Java CAPS 5.1将设计时环境和运行时环境完全分离。设计时环境由存储库服务器和企业设计器集成开发环境（IDE）组成。 存储库存储所有设计时工件，包括已安装的组件和作为集成解决方案一部分开发的自定义组件。存储库服务器支持多种操作系统，如Solaris、Windows和Linux。 企业设计器是基于NetBeans的IDE，是开发工具，包含用于所有可能构成Java CAPS解决方案一部分的工件的集成编辑器。所有Java协作、eInsight业务流程、连接映射、部署配置文件、环境组件和Java CAPS套件其他元素支持的其他对象都是使用企业设计器进行设计的。通过存储库，企业设计器支持功能齐全的版本控制系统，提供分支和标记等功能。 需要注意的是，截至Java CAPS 5.1.3版本，企业设计器（eDesigner）仅支持Windows操作系统平台。在构建Web服务实现时，Java CAPS安装过程中可选择安装的通用目录、发现和集成（UDDI）注册表，可在应用程序构建时用于发布有关Web服务实现的信息，包括Web服务描述语言（WSDL）接口规范的位置。 开发人员认证信息和外部系统配置信息可以选择存储在基于轻量级目录访问协议（LDAP）的目录中。在设计时，对象类型定义（OTD）向导可能会访问外部系统（如关系数据库或业务应用程序），以根据它们维护的元数据创建OTD，但这些外部系统在架构图中未显示。 开发过程的结果是一个企业应用程序，可以使用eDesigner或命令行构建工具进行构建。构建过程的输出，即企业应用程序存档（EAR）文件，可以使用多种方法部署到运行时执行环境。方法的选择在一定程度上取决于开发人员，部分取决于目标应用服务器，还部分取决于企业的发布管理策略。 #### 6.2 运行时环境 运行时环境由多个组件组成，这些组件可以部署在多个物理机器上。逻辑主机（这个名称是产品上一版本的遗留名称）大致对应于应用服务器实例，它由一个应用服务器实例和一个可选的JMS消息服务器实例组成。 EAR文件部署到应用服务器，应用服务器提供Java EE容器预期的所有运行时服务。JMS消息服务器是企业应用程序之间传递消息的消息基础设施。截至Java CAPS 5.1.3版本，支持将Java CAPS企业应用程序部署到的目标应用服务器容器包括Sun SeeBeyond集成服务器5.1（是Sun Application Server 8.0平台版的一个版本）、Sun Application Server 8.2企业版和BEA WebLogic应用服务器9.1。 可以使用多个JMS消息服务器实现作为消息基础设施，包括默认的Sun SeeBeyond IQ管理器、Sun消息队列、Sun JMS网格5.1.3和IBM WebSphere MQ 6.0。 每个支持的应用服务器都有自己的（通常是基于Web的）配置应用程序。Sun SeeBeyond集成服务器提供一个集成服务器管理控制台，该控制台大致基于Sun Application Server 8.0管理控制台应用程序。这个控制台允许配置Sun SeeBeyond集成服务器和Sun SeeBeyond IQ管理器（JMS消息服务器）。 运行时配置信息可以通过以下两种方式之一或同时提供给企业应用程序：在设计时，eWay适配器和其他可配置组件可以提供固定的配置信息，企业存档将这些信息嵌入到各种描述符中，并在运行时使用。也可以使用基于LDAP的目录服务器存储配置信息，配置属性嵌入指向包含配置值的目录条目的LDAP引用。在激活时，当应用服务器启动应用程序时，LDAP引用会解析为实际值，并用于组件配置。但需要注意的是，截至Java CAPS 5.1.3版本，使用LDAP存储配置信息时仅支持字符串值，像端口号等需要数字条目的配置属性无法从LDAP引用，并且所有配置条目以明文形式存储在LDAP目录中。 Java CAPS及其企业应用程序支持Java管理扩展（JMX）。Java CAPS通过企业管理器基础设施提供对运行时环境的监控和管理。与之前的版本不同，Java CAPS企业管理器是一个独立的管理代理，直接与应用服务器、JMS消息服务器和运行时解决方案组件进行通信，无需访问设计时组件（如存储库，而ICAN 5.0版本需要访问存储库）。 企业管理器的基于Web的界面可用于动态添加要监控和管理的集成服务器和应用服务器。可以通过企业管理器管理和监控Sun SeeBeyond IQ管理器。其他JMS消息服务器实现也集成到了监控和管理界面中，但可能存在一些限制。Sun JMS网格除了集成到企业管理器监控基础设施中，还提供自己的配置、管理和监控基础设施。Sun消息队列实现通常通过与其集成的Sun应用服务器的同一界面进行管理。 以下是Java CAPS架构中设计时和运行时环境组件的关系表格： | 环境类型 | 主要组件 | 功能描述 | | ---- | ---- | ---- | | 设计时环境 | 存储库服务器 | 存储所有设计时工件，支持多操作系统 | | | 企业设计器（IDE） | 用于设计Java CAPS解决方案的各种工件，支持版本控制 | | | UDDI注册表（可选） | 发布Web服务实现信息 | | | LDAP目录（可选） | 存储开发人员认证和外部系统配置信息 | | 运行时环境 | 逻辑主机（应用服务器实例 + 可选JMS消息服务器实例） | 部署EAR文件，提供运行时服务和消息基础设施 | | | 多个JMS消息服务器实现 | 作为消息传递的基础设施 | | | 应用服务器配置应用程序 | 配置应用服务器和JMS消息服务器 | | | LDAP目录（可选） | 提供运行时配置信息 | | | 企业管理器 | 监控和管理运行时环境 | 以下是Java CAPS架构中设计时到运行时流程的mermaid流程图： ```mermaid graph LR classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px; classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px; A([设计时开始]):::startend --> B(使用企业设计器设计工件):::process B --> C(存储工件到存储库):::process C --> D(可选择配置UDDI和LDAP):::process D --> E(构建企业应用生成EAR文件):::process E --> F(选择部署方法):::process F --> G(部署EAR文件到逻辑主机):::process G --> H(运行时配置信息加载):::process H --> I(企业管理器监控和管理):::process I --> J([运行时结束]):::startend ``` 综上所述，Java CAPS在集成解决方案领域提供了丰富的功能和灵活的架构，但在实际应用中，需要根据具体的业务需求、技术环境和性能要求，综合考虑架构设计、组件配置和部署方式等因素，以实现最佳的可扩展性和弹性。 ### 7. 集成风格与Java CAPS组件的关联 #### 7.1 主要集成风格 常见的集成风格包括文件传输、数据库共享、远程过程调用、消息传递和服务编排等。这些集成风格在不同的业务场景和技术环境中发挥着重要作用。 - **文件传输**：通过文件的交换来实现系统间的数据共享，适用于数据量较大且对实时性要求不高的场景。 - **数据库共享**：多个系统直接访问和操作同一个数据库，实现数据的实时同步和共享，但需要解决数据一致性和并发访问的问题。 - **远程过程调用**：允许一个系统调用另一个系统中的过程或函数，就像调用本地过程一样，常用于分布式系统中不同组件之间的交互。 - **消息传递**：通过消息队列等机制在系统间传递消息，实现异步通信和松耦合，提高系统的可扩展性和容错性。 - **服务编排**：将多个服务组合在一起，形成一个新的业务流程，以满足复杂的业务需求。 #### 7.2 Java CAPS组件的支持 Java CAPS提供了一系列组件来支持不同的集成风格。例如，eWay适配器可以用于实现文件传输、数据库连接等功能；JMS消息服务器支持消息传递；eInsight业务流程管理器可用于服务编排。以下是不同集成风格与Java CAPS组件的对应关系表格： | 集成风格 | Java CAPS组件 | | ---- | ---- | | 文件传输 | 支持FTP、SFTP和本地文件系统访问的eWay适配器 | | 数据库共享 | 针对Oracle、Sybase、DB2等数据库的eWay适配器 | | 远程过程调用 | 可通过相关的网络协议和接口实现 | | 消息传递 | JMS消息服务器（如Sun SeeBeyond IQ管理器、Sun Message Queue等） | | 服务编排 | eInsight业务流程管理器（BPEL4WS实现） | ### 8. 解决方案开发阶段 #### 8.1 设计阶段 在设计阶段，主要使用企业设计器进行解决方案的规划和设计。开发人员需要确定集成的需求和目标，选择合适的集成风格和Java CAPS组件。具体步骤如下： 1. 需求分析：了解业务需求，确定需要集成的外部系统和数据。 2. 架构设计：设计Java CAPS解决方案的整体架构，包括逻辑主机、部署配置文件等。 3. 组件选择：根据集成风格和需求，选择合适的eWay适配器、JMS消息服务器等组件。 4. 工件设计：使用企业设计器设计Java协作、eInsight业务流程、连接映射等工件。 #### 8.2 开发阶段 开发阶段主要是根据设计阶段的规划，使用企业设计器或命令行工具进行代码开发和项目构建。具体步骤如下： 1. 代码实现：根据设计文档，实现Java CAPS解决方案的各个组件和业务逻辑。 2. 项目构建：使用企业设计器或命令行工具构建企业应用程序，生成EAR文件。 3. 测试：对开发的解决方案进行单元测试、集成测试等，确保其功能的正确性和稳定性。 #### 8.3 部署阶段 部署阶段是将开发好的EAR文件部署到运行时环境中。具体步骤如下： 1. 选择部署方法：根据开发人员、目标应用服务器和企业发布管理策略，选择合适的部署方法。 2. 部署EAR文件：将EAR文件部署到逻辑主机的应用服务器中。 3. 配置运行时环境：通过LDAP目录或其他方式配置运行时环境，确保解决方案能够正常运行。 #### 8.4 监控和管理阶段 在解决方案运行过程中，需要对其进行监控和管理，以确保其性能和稳定性。具体步骤如下： 1. 监控：使用Java CAPS企业管理器监控应用服务器、JMS消息服务器和运行时解决方案组件的状态和性能。 2. 管理：通过企业管理器的Web界面进行动态配置和管理，如添加或删除集成服务器、调整组件参数等。 3. 故障处理：及时发现和处理运行过程中出现的故障，确保解决方案的持续运行。 以下是Java CAPS解决方案开发阶段的mermaid流程图： ```mermaid graph LR classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px; classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A([开始]):::startend --> B(设计阶段):::process B --> C(开发阶段):::process C --> D(部署阶段):::process D --> E(监控和管理阶段):::process E --> F([结束]):::startend ``` ### 9. 总结与建议 #### 9.1 总结 Java CAPS提供了一套全面的企业应用集成解决方案，具有丰富的组件和灵活的架构。其设计时和运行时环境的分离，以及对多种集成风格的支持，使得开发人员能够根据不同的业务需求和技术环境进行定制化开发。同时，通过合理的架构设计和组件配置，可以实现解决方案的可扩展性和弹性。 #### 9.2 建议 - **架构设计**：在进行架构设计时，要充分考虑可扩展性和弹性的需求，合理划分组件和部署配置文件。对于大型解决方案，可以采用分布式架构，将组件分布到多个平台上。 - **组件选择**：根据具体的集成需求，选择合适的Java CAPS组件。例如，对于需要高并发处理的场景，可以选择支持多线程的组件；对于需要消息传递的场景，选择合适的JMS消息服务器。 - **配置管理**：使用LDAP目录存储配置信息可以提高灵活性，但要注意其支持的数据类型和安全性。在配置时，要确保所有配置信息的准确性和一致性。 - **监控和管理**：建立完善的监控和管理机制，及时发现和处理运行过程中出现的问题。定期对系统进行性能评估和优化，以提高系统的稳定性和性能。 总之，Java CAPS在企业应用集成领域具有很大的优势，但在实际应用中需要根据具体情况进行合理的设计和配置，以充分发挥其功能。