本文關(guān)鍵詞：小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)雜志，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)雜志》2016年第一期

摘要:

隨著信息通信技術(shù)的興起，融合通信服務(wù)器中間件的重要性越來(lái)越凸顯．通過(guò)“中間件”技術(shù)，在融合通信服務(wù)器基礎(chǔ)上打造一個(gè)對(duì)外的中間件平臺(tái)即融合通信服務(wù)器中間件，不僅屏蔽了融合通信服務(wù)器內(nèi)部的復(fù)雜性，還對(duì)外提供了一套符合互聯(lián)網(wǎng)規(guī)范的開(kāi)放的簡(jiǎn)潔的應(yīng)用程序接口．通過(guò)對(duì)融合通信服務(wù)器中間件的背景研究，提出融合通信服務(wù)器中間件的分層架構(gòu)，闡述了一些重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部模塊的實(shí)現(xiàn)，完成外部消息格式的定義．最后通過(guò)功能和性能測(cè)試，證明了融合通信服務(wù)器中間件的可用性．

關(guān)鍵詞:

ICT;融合通信;CTI;中間件

1引言

CTI(ComputerTelephonyIntegration)即計(jì)算機(jī)電話集成，是傳統(tǒng)的語(yǔ)音通信與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，是連接通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)的樞紐［1］．大多數(shù)企業(yè)經(jīng)過(guò)近幾年的信息化建設(shè)，已擁有較完善的IT(InformationTechnology)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的IT系統(tǒng)以局域網(wǎng)或Internet為載體，需要辦公人員有PC終端并連接上網(wǎng)才能發(fā)揮作用．而CT(CommunicationTechnolo-gy)系統(tǒng)雖然可以提供有效的通信方式，但不能與企業(yè)的業(yè)務(wù)緊密關(guān)聯(lián)．通過(guò)對(duì)多個(gè)企業(yè)的IT系統(tǒng)進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)移動(dòng)信息化的實(shí)現(xiàn)過(guò)程里很多工作都是共性的，如對(duì)基本通信協(xié)議的開(kāi)發(fā)、同運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的連接、通信業(yè)務(wù)邏輯解析、IT系統(tǒng)對(duì)接等，而定制工作主要集中在業(yè)務(wù)流程的實(shí)現(xiàn)．如今的電信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)正在互相滲透融合，ICT(Informa-tionandCommunicationTechnology)代表著這種發(fā)展與融合的趨勢(shì)．ICT信息通信技術(shù)，它是信息技術(shù)和通信技術(shù)相融合而形成的一個(gè)新的范疇［2］，ICT平臺(tái)的概念全面準(zhǔn)確地反映支撐現(xiàn)代信息社會(huì)發(fā)展的方向．融合開(kāi)放的ICT綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)，吸收了傳統(tǒng)智能網(wǎng)的特點(diǎn)以及軟交換“業(yè)務(wù)與控制分離”，最終將完全融合CTI平臺(tái)［3］．ICT融合通信服務(wù)器便是一種代表著ICT融合的載體，在其基礎(chǔ)上打造的ICT融合通信服務(wù)器中間件提供了一套符合互聯(lián)網(wǎng)規(guī)范的開(kāi)放API(ApplicationProgrammingInter-face)接口．ICT融合通信服務(wù)器中間件向互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放了ICT融合通信服務(wù)器的基礎(chǔ)通信能力，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的融合與應(yīng)用的混搭(Mhup)．同時(shí)，通過(guò)建立良好的商業(yè)模式，吸引互聯(lián)網(wǎng)SP(ServiceProvider)入駐，讓SP自己開(kāi)發(fā)適合市場(chǎng)的“殺手級(jí)應(yīng)用”．

2中間件技術(shù)的介紹

中間件(Middleware)是提供系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間連接的軟件，以便于軟件各部件之間的溝通，特別是應(yīng)用軟件對(duì)于系統(tǒng)軟件的集中的邏輯．在現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用框架如Web服務(wù)、面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)等中應(yīng)用比較廣泛［4］．早期內(nèi)部服務(wù)器和外部應(yīng)用客戶端是一種緊耦合的集成模式，內(nèi)部服務(wù)器直接提供對(duì)外API，應(yīng)用客戶端通過(guò)這些接口的調(diào)用直接操縱內(nèi)部服務(wù)器．在這種集成模式下，存在著許多問(wèn)題:程序可移植性差、安全性差、穩(wěn)定性差．可以在內(nèi)部服務(wù)器和外部應(yīng)用客戶端之間添加連接軟件中間件，通過(guò)中間件間接提供給外部應(yīng)用客戶端統(tǒng)一的規(guī)范的簡(jiǎn)潔的API，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境的通訊，屏蔽了異構(gòu)系統(tǒng)中復(fù)雜的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示．這樣實(shí)現(xiàn)了內(nèi)服務(wù)器專用接口對(duì)于上層應(yīng)用客戶端的透明，在不改變中間件對(duì)外API的條件下可隨意更改中間件的具體實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用客戶端幾乎不需任何修改還可復(fù)用．這樣對(duì)于SP而言可以專注于應(yīng)用客戶端的開(kāi)發(fā)，而不必過(guò)于關(guān)注內(nèi)部服務(wù)器端的變化，從而保護(hù)了企業(yè)在應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)中重大投資成本［5，6］．

3ICT融合通信服務(wù)器中的中間件

ICT融合通信服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示，采用總線結(jié)構(gòu)，各個(gè)組件分別掛在消息隊(duì)列總線上，各個(gè)服務(wù)組件高內(nèi)聚，低耦合，不會(huì)相互調(diào)用．所有模塊之間不發(fā)生直接的交互，所有消息的收發(fā)都通過(guò)消息隊(duì)列總線，消息隊(duì)列總線負(fù)責(zé)消息的接收以及將該消息推送到對(duì)應(yīng)的目標(biāo)組件上．這種結(jié)構(gòu)易維護(hù)性和易擴(kuò)展性是顯而易見(jiàn)的，如果要添加新的模塊，不需要考慮它與其他模塊之間交互而要寫眾多的接口，只需要將其掛到總線上即可．ICT融合通信服務(wù)器是一個(gè)整體系統(tǒng)，里面包含多個(gè)服務(wù)組件進(jìn)程，不同的服務(wù)組件提供不同的基本服務(wù)接口．外部應(yīng)用客戶端可以使用這些基本服務(wù)接口或者多個(gè)基本服務(wù)接口的組合完成復(fù)雜業(yè)務(wù)．ICT中間融合通信服務(wù)器中間件是二者之間的連接軟件，其設(shè)計(jì)的核心思想就是定義通信服務(wù)接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)4．3)，每種基本服務(wù)接口對(duì)應(yīng)的是一種規(guī)定好外部消息格式，應(yīng)用客戶端需要什么服務(wù)就向ICT融合通信服務(wù)器中間件發(fā)送特定外部請(qǐng)求，其作為中間代理者收到外部請(qǐng)求，按照預(yù)先設(shè)定路由規(guī)則(見(jiàn)4．2．2)，，適配到不同內(nèi)部組件解析器完成消息處理，將外部消息轉(zhuǎn)化成內(nèi)部組件可識(shí)別格式，發(fā)送到服務(wù)組件并由其提供相應(yīng)的服務(wù)，并將收到響應(yīng)消息按原路發(fā)回給應(yīng)用客戶端．

4ICT融合通信服務(wù)器中間件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

ICT融合通信服務(wù)器中間件與傳統(tǒng)CTI中間件相比:實(shí)現(xiàn)代價(jià)小，其主要提供CTI中間件最基本服務(wù)，以及其他額外功能會(huì)議控制，通信錄設(shè)置查詢，業(yè)務(wù)設(shè)置查詢等，整合各種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力，采用統(tǒng)一消息調(diào)用的方式向應(yīng)用開(kāi)放，通過(guò)靈活組合各種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力開(kāi)發(fā)多樣化業(yè)務(wù)應(yīng)用;采用Linux下Epoll方法實(shí)現(xiàn)對(duì)TCP的Socket端口監(jiān)控管理，完全可以滿足外部多客戶端的并發(fā)、長(zhǎng)短連接的需求．內(nèi)部采用緩沖區(qū)鏈表有效緩存大量高并發(fā)消息．這樣有效保證性能的穩(wěn)定性和可靠性;具有一定先進(jìn)性，ICT融合通信服務(wù)器中間件的架構(gòu)設(shè)計(jì)有效考慮項(xiàng)目現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景，其主要從分層、模塊化、可擴(kuò)展等方面考慮組織軟件架構(gòu)，分成三層:IO抽象層、消息路由層、消息適配層．ICT融合通信服務(wù)器中間件的架構(gòu)如圖3所示．

4．1ICT融合通信中間件的架構(gòu)設(shè)計(jì)TCP輸入輸出，對(duì)外IO，主要完成對(duì)外多應(yīng)用客戶端的IO，包括消息的接收與發(fā)送．MQ輸入輸出，對(duì)內(nèi)IO，主要完成對(duì)內(nèi)消息隊(duì)列的IO，包括消息的接收與發(fā)送．IO抽象層，對(duì)外IO、對(duì)內(nèi)IO的抽象，便于IO接口擴(kuò)展．消息路由層，根據(jù)路由配置信息，將消息分發(fā)到不同的解析器上．消息適配層，為上層路由選擇層提供了一個(gè)統(tǒng)一的接口，根據(jù)收到的消息的類型不同適配到不同解析器．解析器，將收到外部消息處理成內(nèi)部組件的可識(shí)別的消息格式，或者是將收到內(nèi)部消息處理成外部應(yīng)用客戶端可識(shí)別的消息格式．

4．2實(shí)現(xiàn)采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，并將ICT融合通信服務(wù)器中間件實(shí)現(xiàn)為一個(gè)服務(wù)端的應(yīng)用程序．

4．2．1緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)ICT融合通信服務(wù)器中間件運(yùn)行過(guò)程中需要處理成千上萬(wàn)的消息，為了達(dá)到減少IO開(kāi)銷、增大并發(fā)、臨時(shí)存儲(chǔ)的目的，需要在ICT融合通信服務(wù)器中間件中定義緩沖區(qū)．下面定義了四個(gè)消息緩沖區(qū):TCP接收緩沖區(qū)、TCP發(fā)送緩沖區(qū)、MQ輸出緩沖區(qū)、MQ輸入緩沖區(qū)．TCP接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)structTcpＲecvData，各字段的定義見(jiàn)下頁(yè)表1．T_LIST_ENTＲY(TcpＲecvBuf)list是一個(gè)宏定義，代表本結(jié)構(gòu)的鏈表即TCP接收緩沖區(qū)．應(yīng)用客戶端向ICT融合通信服務(wù)器中間件發(fā)送請(qǐng)求，ICT融合通信服務(wù)器中間件將接收到所有客戶端的請(qǐng)求消息依次放入TCP輸入緩沖區(qū)．TCP發(fā)送緩沖區(qū)、MQ輸出緩沖區(qū)、MQ輸入緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)類同TCP發(fā)送緩沖區(qū)，不再贅述．TCP發(fā)送緩沖區(qū)中存放的是ICT融合通信服務(wù)器中間件已經(jīng)處理完成的響應(yīng)或事件消息，即將要發(fā)送到對(duì)應(yīng)的應(yīng)用客戶端．MQ輸出緩沖區(qū)存放的是ICT融合通信服務(wù)器中間件解析處理完成的請(qǐng)求消息，即將要發(fā)送到消息隊(duì)列上，由消息隊(duì)列發(fā)送到對(duì)應(yīng)組件去處理．MQ輸入緩沖區(qū)存放的是ICT融合通信服務(wù)器中間件定時(shí)從消息隊(duì)列接收各個(gè)組件的消息．

4．2．2消息路由器這里參考消息隊(duì)列總線中路由模式的實(shí)現(xiàn)，不同解析器可訂閱自己想要的消息類型，采用靜態(tài)配置文件配置，并針對(duì)每一種消息類型配置一條消息路由，如圖4所示．對(duì)收到一條消息(這條消息既可能來(lái)自外部應(yīng)用客戶端的請(qǐng)求，也可能來(lái)自內(nèi)部的消息隊(duì)列總線)，根據(jù)配置文件可選擇發(fā)送到多個(gè)解析器，或只選擇發(fā)送到一個(gè)解析器，或選擇直接丟棄．在配置文件/etc/ict_mid_router．conf中，［INTEＲPＲETEＲ］下定義各解析器在MK串中的固定位置，如IN-TEＲ1:1表示解析器IN-TEＲ1在MK串中第一個(gè)位置．［MESSAGE］下定義了每個(gè)類型消息關(guān)于解析器MK串，0表示發(fā)送到該解析器，1表示不發(fā)送．例如:MSGTYPE1=＞0000000000000000代表MS-GTYPE1類型的消息丟棄;MSGTYPE2=＞1100000000000000代表MSGTYPE2類型的消息發(fā)送到第一個(gè)位置解析器IN-TEＲ1及第二個(gè)位置解析器INTEＲ2．路由信息的初始化在ICT融合通信服務(wù)器中間件應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)將路由表信息以鏈表結(jié)構(gòu)形式加載到內(nèi)存中，程序運(yùn)行后，之后會(huì)一直保存在內(nèi)存中．

4．2．3消息適配器不同解析器對(duì)應(yīng)著不同入口函數(shù)，將所有解析器入口數(shù)再次封裝包裹，這樣為上層路由選擇層提供了一個(gè)統(tǒng)一的函數(shù)接口，如圖5所示．消息隊(duì)列上增加一個(gè)與ICT融合通信服務(wù)器中間件交互的組件，并且這個(gè)組件需要對(duì)外開(kāi)放服務(wù)功能，那么只需在ICT融合通信服務(wù)器中間件內(nèi)部增加一個(gè)對(duì)應(yīng)的消息解析器即可，這樣便于擴(kuò)展組件，而不用修改ICT融合通信服務(wù)器中間件上層結(jié)構(gòu)．

4．2．4消息解析器因?yàn)橥獠繎?yīng)用客戶端以及掛在消息隊(duì)列上各組件需要的消息格式不同，對(duì)應(yīng)了各個(gè)不同的語(yǔ)法環(huán)境．消息解析器主要是對(duì)收到的消息進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)化成特定語(yǔ)法壞境中的可識(shí)別的消息格式．這里消息其實(shí)就是一連串的字符串，消息的處理其實(shí)就是對(duì)字符串的處理，將其轉(zhuǎn)換成特殊格式的字符串．以Agent解析器為例見(jiàn)圖6．Agent解析器是ICT融合通信服務(wù)器中間件內(nèi)部的一個(gè)解析器，其對(duì)應(yīng)著掛在消息隊(duì)列上的Agent組件．消息由外向內(nèi)處理過(guò)程:Agent解析器將收到外部應(yīng)用客戶端的請(qǐng)求消息轉(zhuǎn)換為Agent組件可識(shí)別的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)命令，最后由消息隊(duì)列發(fā)送到Agent組件．消息由內(nèi)向外處理過(guò)程:Agent解析器將收到Agent組件響應(yīng)或事件消息轉(zhuǎn)換成外部應(yīng)用客戶端可識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，最終發(fā)往外部應(yīng)用客戶端．

4．3外部消息格式的定義外部消息格式描述的是外部應(yīng)用客戶端與ICT融合通信服務(wù)器中間件之間怎樣交互．公開(kāi)的通訊協(xié)議有兩種，一種是基于XML文檔格式的，比較直觀，表現(xiàn)力強(qiáng)，容易擴(kuò)展，但數(shù)據(jù)量大，傳輸效率低．另一種是基于二進(jìn)制格式的，不直觀，但傳輸效率高．客戶端與服務(wù)端連接都需要認(rèn)證，安全性有一定保證．客戶端每發(fā)一條消息都有成功或失敗的回應(yīng)，可靠性比較高．ICT融合通信服務(wù)器中間件與外部應(yīng)用客戶端采用TCP連接下的C/S模式，其基于基于二進(jìn)制格式的，外部消息格式定義如下頁(yè)圖7所示．每條消息數(shù)據(jù)頭、數(shù)據(jù)體、數(shù)據(jù)尾組成．?dāng)?shù)據(jù)頭以0xFE開(kāi)頭，長(zhǎng)度固定為1B，數(shù)據(jù)尾以0xEE結(jié)尾，長(zhǎng)度固定為1B．?dāng)?shù)據(jù)體長(zhǎng)度不固定，采用類AMI(teriskManagerInterface)的消息格式，由一個(gè)或多個(gè)字段組成，每個(gè)字段包含一個(gè)字段名和字段值，字段名和字段值之間以“:”分隔，字段之間以“;”分隔，字段名不區(qū)分大小寫．?dāng)?shù)據(jù)體第一個(gè)字段的字段名必須是Action、Ｒesponse、E-vent三者中的一個(gè)，不區(qū)分大小寫，對(duì)應(yīng)的字段值稱為消息名字．第一個(gè)字段名是Action，表示請(qǐng)求消息，外部應(yīng)用客戶端想要做什么，將該請(qǐng)求消息發(fā)往ICT融合通信服務(wù)器中間件．第一個(gè)字段名是Ｒesponse，表示響應(yīng)消息，與請(qǐng)求消息是一一對(duì)應(yīng)的，ICT融合通信服務(wù)器中間件收到請(qǐng)求消息的處理后給出處理結(jié)果，將該響應(yīng)消息發(fā)往外部應(yīng)用客戶端．第一個(gè)字段名是Event，表示事件消息，ICT融合通信服務(wù)器中間件主動(dòng)上報(bào)給外部應(yīng)用客戶端的消息，例如Media服務(wù)器發(fā)出分機(jī)注冊(cè)事件、分機(jī)狀態(tài)事件等．外部應(yīng)用客戶端開(kāi)發(fā)只需關(guān)心的是其與ICT融合通信服務(wù)器中間件交互的外部消息格式．ICT融合通信服務(wù)器中間件需要給出一份穩(wěn)定的、完整的、清晰的外部消息格式說(shuō)明文檔，包括所有消息以及消息中各字段名與字段值說(shuō)明．外部應(yīng)用客戶端按照給定文檔發(fā)送請(qǐng)求消息，解析收到的響應(yīng)消息和事件消息．

5測(cè)試

TCP＆UDP測(cè)試工具:運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及數(shù)據(jù)包測(cè)試和調(diào)試工具，主要用于在網(wǎng)絡(luò)通訊程序開(kāi)發(fā)時(shí)，測(cè)試TCP或UDP通訊連接和測(cè)試數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送情況，通過(guò)直觀友好的界面實(shí)時(shí)展示發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)．

5．1功能測(cè)試ICT中間件應(yīng)用程序測(cè)試完成的功能主要有:①連接登錄類:登錄認(rèn)證、注銷、超時(shí)斷開(kāi)．②CTI呼叫控制類:發(fā)起呼叫、掛機(jī)、呼叫搶答、呼叫保持和恢復(fù)、肓轉(zhuǎn)、呼叫轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移拉回、監(jiān)聽(tīng)、強(qiáng)插、廣播、查詢分機(jī)狀態(tài)、話務(wù)員示忙/示閑及狀態(tài)查詢．③會(huì)議類:召開(kāi)立即會(huì)議、邀請(qǐng)加入會(huì)議、禁止成員發(fā)言、禁止成員聽(tīng)、踢出會(huì)議、查詢會(huì)議、關(guān)閉會(huì)議．④補(bǔ)充業(yè)務(wù)查詢、刪除、設(shè)置類:呼叫限制、鬧鐘、免打擾、呼叫前轉(zhuǎn)、黑白名單、語(yǔ)音信箱、振鈴組等等．⑤通訊錄類:查詢通訊錄．

5．2性能測(cè)試使用TCP＆UDP測(cè)試工具模擬應(yīng)用客戶端，向作為服務(wù)端的中間件應(yīng)用程序發(fā)送呼叫請(qǐng)求消息．利用linux中top命令，查看中間件應(yīng)用程序進(jìn)程占用資源見(jiàn)表2．TCP＆UDP測(cè)試工具配置選擇自動(dòng)發(fā)送，發(fā)送時(shí)間間隔選擇分別為0．01ms、0．1ms、10ms、1ms．發(fā)送消息為:(Action:MakeCall;Ext:3002;Caller:3002;Called:3001;)可以看出隨著客戶端發(fā)送消息量增多，內(nèi)存占用量基本不變，但是CPU占用量明顯增多．所以下步工作主要是研究如何解放CPU，減少CPU的使用量．

6結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)融合通信服務(wù)器中間件的背景研究，設(shè)計(jì)了融合通信服務(wù)器中間件分層架構(gòu)，充分考慮了其擴(kuò)展性，闡述了一些重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部模塊的實(shí)現(xiàn)，完成外部消息的格式的定義．最后使用TCP＆UDP測(cè)試工具模擬應(yīng)用客戶端，通過(guò)功能和性能測(cè)試，說(shuō)明了融合通信服務(wù)器中間件的可用性．目前該融合通信服務(wù)器中間件組件已在項(xiàng)目中使用，運(yùn)行良好，可以滿足系統(tǒng)需求．后續(xù)還需進(jìn)一步開(kāi)發(fā)完善融合通信服務(wù)器中間件功能，配合消息隊(duì)列總線上其它各組件進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試，以及成千上萬(wàn)消息高并發(fā)處理的性能優(yōu)化和改進(jìn)．

參考文獻(xiàn):

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作者：林滸 牛慶華 楊海波 單位：中國(guó)科學(xué)院 沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)

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