对象请求代理

对象之间建立客户端关系的中间件

对象请求代理（ORB，Object Request Broker）是对象之间建立客户端/服务端（Client/Server）关系的中间件。使用ORB，客户可以透明地调用一个服务对象上的方法，这个服务对象可以在本地，也可以在通过网络连接的其他机器上。ORB截获这一调用，同时负责查找实现服务的对象并向其传递参数、调用方法并返回最终结果。客户并不知道服务对象位于什么地方、它的编程语言和操作系统是什么，也不知道不属于对象接口的其他系统部分。这样，ORB在异构分布环境下为不同机器上的应用提供了互操作性，并无缝地集成了多种对象系统。

定义

对象请求处理是在对象间建立客户/服务器联系的一种中间件。

中间件概述

中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。

中间件位于客户机/ 服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通讯。是连接两个独立应用程序或独立系统的软件。相连接的系统，即使它们具有不同的接口，但通过中间件相互之间仍能交换信息。执行中间件的一个关键途径是信息传递。通过中间件，应用程序可以工作于多平台或 OS 环境，能满足大量应用的需要运行于多种硬件和OS平台支持分布计算，提供跨网络、硬件和OS平台的透明性的应用或服务的交互支持标准的协议支持标准的接口。

功能

对象请求代理(ORB)是对象总线，它在CORBA规范中处于核心地位，定义异构环境下对象透明地发送请求和接收响应的基本机制，是建立对象之间client/server关系的中间件。ORB使得对象可以透明地向其他对象发出请求或接受其他对象的响应，这些对象可以位于本地也可以位于远程机器。ORB拦截请求调用，并负责找到可以实现请求的对象、传送参数、调用相应的方法、返回结果等。client对象并不知道同server对象通讯、激活或存储server对象的机制，也不必知道server对象位于何处、它是用何种语言实现的、使用什么操作系统或其他不属于对象接口的系统成分。

作用

它的作用在于提供一个通信框架，透明地在异构的分布计算环境中传递对象请求。CORBA规范包括了ORB的所有标准接口。1991年推出的CORBA 1.1 定义了接口描述语言OMG IDL和支持Client/Server对象在具体的ORB上进行互操作的API。CORBA 2.0 规范描述的是不同厂商提供的ORB之间的互操作。值得指出的是client和server角色只是用来协调对象之间的相互作用，根据相应的场合，ORB上的对象可以是client，也可以是server，甚至兼有两者。当对象发出一个请求时，它是处于client角色；当它在接收请求时，它就处于server角色。大部分的对象都是既扮演client角色又扮演server角色。另外由于ORB负责对象请求的传送和server的管理，client和server之间并不直接连接，因此，与RPC所支持的单纯的Client/Server结构相比，ORB可以支持更加复杂的结构。

请求代理体系结构

公共对象请求代理体系结构（Common Object Request Broker Architecture，也称通用对象请求代理体系结构），是由OMG组织制订的一种标准的面向对象应用程序体系规范。或者说 CORBA体系结构是对象管理组织（OMG）为解决分布式处理环境(DCE)中，硬件和软件系统的互连而提出的一种解决方案；OMG组织是一个国际性的非盈利组织，其职责是为应用开发提供一个公共框架，制订工业指南和对象管理规范，加快对象技术的发展。

OMG组织成立后不久就制订了OMA(Object Management Architecture，对象管理体系结构)参考模型，该模型描述了OMG规范所遵循的概念化的基础结构。OMA由对象请求代理ORB、对象服务、公共设施、域接口和应用接口这几个部分组成，其核心部分是对象请求代理ORB（Object Request Broker）。对象服务是为使用和实现对象而提供的基本服务集合；公共设施是向终端用户应用程序提供的一组共享服务接口；域接口是为应用领域服务而提供的接口；应用接口是由开发商提供的产品，用于它们的接口，不属于OMG标准的内容。ORB提供了一种机制，通过这种机制，对象可以透明的发出请求和接收响应。分布的、可以互操作的对象可以利用ORB构造可以互操作的应用。

CORBA标准由物件管理组织（OMG）设立并进行控制，CORBA定议了一系列API，通信协议，和物件/服务信息模型用于使得异质应用程序能够互相操作，这些应用程序用不同的程序语言编写，运行在不同的平台上。CORBA因此为定义明确的物件提供了平台和位置的透明性，这些物件是分布式计算平台的基础。

通常来说，CORBA把用其他语言开发的程序码和关于该程序码能力和如何调用该程序码的资讯包到一个套装(package)中，包成套装的物件则可以在网络上被其他程序(或CORBA物件)调用。在这个意义上来讲，CORBA可以被看作是一个机器可读的文件档格式，类似于标头档(header)，但是具有相当多的资讯。

CORBA使用一种接口定义语言用于刻画物件将呈现出来的接口。CORBA又规定了从IDL到特定程序语言，如C++或Java，实现的映射。这个映射精确的描述了CORBA资料类型是如何被用户端和服务器端实现的。标准映射的有Ada、C、C++、Smalltalk、Java、以及Python。还有一些非标准的映射，为Perl和Tcl的映射由这些语言写的ORB实现。

对象请求代理这个结构不需要作为组件单独实现，它由接口定义。任何提供正确接口的ORB实现都是可被接受的。接口可分为以下几大类：

1.对于所有ORB实现均相同的接口；

2. 指定于特定对象类型的操作；

3. 指定于对象实现的特定形式的操作；

不同的ORB可以采用不同的实现策略，加上IDL编译器，库和不同的对象适配器，这一切提供了一系列对客户的服务和对具有不同属性对象的实现。可以存在多个ORB实现，它们有不同的名称和不同的实现方法与调用方法，对于客户而言，客户可以同时访问由不同ORB实现管理的对象，当几个ORB共同工作时，它们必须能够区别它们各自的对象名（也就是对象参考），客户不管区别只管使用。ORB内核是ORB的一部分，它提供了对象的基本命名和请求通信机制。CORBA设计得可以支持不同的对象机制，它是通过在ORB内核上建立ORB来完成这一点的。

一个对象的客户可以访问此对象参考，并对对象进行操作。客户不清楚对象的内部结构，它只知道对象的接口和执行操作所需要的时间和空间等资源。虽然我们可以把客户想象为一个调用对象的进程，但是我们也不要忘记了对象也可以调用另外对象的服务。客户看到的ORB接口和人观念中的接口有差不多，这就为编程提供了帮助。客户不需要对代码进行改变就可以通过ORB实现功能，对象适配器只能由ORB或对象实现调用。

对象实现提供了对象的表现形式。通常实现由另一对象提供或由相应的软件提供，当然也可以自己编程实现。在某些情况下，对象的主要功能是非对象实体产生作用。在CORBA中可以支持对象的不同实现。通常，对象实现不依赖于ORB或客户请求，对象实现可以通过选择对象适配器选择和ORB相关服务来选择接口。

对象参考是需要在ORB内指定的信息，客户和对象实现相应于语言映射有对象参考的一个透明定义，这样就把实现的表示与参考隔离开了。两个ORB实现可能在选择对象参考表示时是不同的。所有的ORB必须提供相对于对象参考一致的语言映射，这使得程序能够独立于ORB对对象参考进行访问。

概述

在开发传统的Client/Server应用时，开发者使用他们自己设计的或一个公认的标准来定义用于设备之间通信的协议。协议的定义依赖于实现语言、网络传输和许多其他因素，而ORB的出现简化了这一过程。使用ORB时，协议是使用接口定义语言（IDL，InterfaceDefinitionLanguage）定义的，而IDL是独立于语言的。并且ORB提供很强的灵活性，它使程序员选择最适合的操作系统、执行环境，甚至系统各个组件也可以采用不同的编程语言实现。更重要的是，它允许现有组件的集成。在一个基于ORB的解决方案中，开发者可以使用与创建新对象一样的IDL，并对遗留系统进行建模，他们创建“包装”代码以在标准化的软件总线与遗留系统接口之间传递信息。

ORB的结构

图1所示为一个客户端向对象实现（ObjectImplementation）发送一个请求。客户端是操作对象的一个实体，对象实体是实现对象的代码和数据。ORB负责根据一个请求来定位一个对象，安排对象实现准备接受请求，与请求的数据通信。客户端的接口与对象的位置、实现对象的语言及其他不在对象接口反映出来的方面完全无关。

客户端使用动态调用接口（DynamicInvocationInterface）或接口存根（OMGIDLStub）来发出请求。由于某种原因，客户端也可以直接与ORB联系。对象实现使用对接口进行接口语言映射生成的框架文件（Skeleton）或动态框架Skeleton的方式接受请求。对象实现也可以调用对象适配器（ObjectAdapter）和ORB。

可以用两种方法来定义对象接口。第一种方法是用对象描述语言（OMGInterfaceDefinitionLanguage）来定义接口。该语言根据可能对对象进行的操作和这些操作使用的参数来定义对象类型。第二种方法是把接口放入接口库服务（InterfaceRepositoryService）中；该服务把接口中的元素描述成一个对象。任何能实现ORB的软件中，接口描述语言（可能根据文档的内容而改变）和接口库具有相同的作用。一个客户端要使用对象引用（ObjectReference）来完成请求，它必须知道对象的类型及具体的操作。

图1 通过ORB传递请求

使用桩（Stub）和动态调用接口发出的请求具有相同的语义，信息的接收者不能分辨出该请求是使用哪种方法来传递的。ORB确定适当的实现代码、传递参数，通过接口框架或动态框架把控制传给对象实现，如图2所示。每一个接口和对象适配器使用不同的框架文件。为了完成请求，对象实现可能通过对象适配器使用来自ORB的服务。当完成请求后，控制和输出结果返回给客户端。

图2客户端访问对象实现的过程

公共对象请求代理体系结构（CORBA）

为了解决分布式计算环境（DCE，DistributedComputingEnvironment）中不同硬件设备和软件系统的互联、增强网络间软件的互操作性、解决传统分布式计算模式中的不足等问题，对象管理组织（OMG）提出了公共对象请求代理体系结构（CORBA），以增强软件系统间的互操作能力，使构造灵活的分布式应用系统成为可能。

CORBA规范使得面向对象的软件在分布、异构环境下实现可重用、可移植和互操作。主要包括以下几个方面的特点。

（1）CORBA采用面向对象的软件开发方法，对应用对象实现内部细节的完整封装，保留对象方法的对外接口定义。CORBA使用OMGIDL定义接口，并可以映射到各种编程语言，包括C、C++、Java、python和SmallTalk等。一个接口对应于一个支持继承的类，类的方法在接口中只需声明，不需要说明接口实现方法。以WiMAX为例，OMGIDL的描述如下。所需的接口包括天线控制、加扰、信道编码、交织、数字调制、OFDM、OFDM解调、数字解调、信道解码和解扰。

moduleWiMAX

{

interfaceAntennaControl

{

booleansetRxAntenna（inANTENNAant）;

booleansetTxAntenna（inANTENNAant）;

};

interfacerandomization

{

…

}

…

};

（2）CORBA使用中间件作为事务代理，处理分布式应用中客户端（Client）向服务方的对象访问请求。中间件在CORBA中就是ORB，相当于CORBA中的软总线，其结构如图3所示。

图3 ORB软总线

客户与服务对象的完全分开，客户不需要了解服务对象的实现过程以及具体位置，只需要传递参数通过ORB调用服务端程序，并通过ORB获得服务端返回值。

CORBA在软件无线电系统中的作用

软件无线电不仅需要硬件模块化，也需要软件模块化。由于缺乏标准的应用级的软件到软件的应用编程接口（API），缺乏对存储器、缓存空间与处理资源的量化，软件重用度低，花费大，研制周期长，因而需要把软件按功能分成模块，各模块功能与接口有清楚的定义。软件无线电论坛根据API来进行区分各个模块，采用CORBA来构建整个系统。CORBA技术能够无缝地共享应用数据，它提供了一种软总线。利用接口定义语言（Java语言是一个子集），每一个软件包被提供一个信息传输接口到ORB，对象用CORBA接口来实现插拔。

在软件无线电中使用CORBA到底有什么好处呢？这是一个很有意思的话题，事实上，构建一个软件无线电的体系架构现在有很多种方法，但是这并不意味着对于如何构建软件无线电的体系架构的研究已经很完善。恰恰相反，所有的这些方法或者理论都没有给出一个一般意义上的软件无线电系统的构建方法。比如，现在有的公司已经开发了软件无线电接收机，但是人们很难或者几乎不可能把它所构建的系统搬到另一个软件无线电系统上去（即使最简单的开发一个与之对应的软件发射机），因为系统构建更多是基于处理过程的。而CORBA的引入正是力图解决这个问题，它并不是为了解决某一个具体的问题而提出的，而是一开始就被赋予了构建一般意义上的抽象的软件无线电系统的使命。而研究认为，CORBA能够完成这样的一个使命。首先，CORBA是开放式的、独立于厂商、用于网络上计算机应用的底层结构。任何厂家、计算机、操作系统、编程语言及网络环境下的基于CORBA的应用均使用IIOP标准协议，所以任何基于CORBA的应用均能协同工作。其次，在小型的Client/Server模式的应用系统中使用CORBA，能给系统提供可靠的、标准的底层结构，可以使用CORBA来构建、运行在不同平台上的、用不同编程语言实现的客户端及服务器端的应用程序。此外，由于CORBA的容错机制的存在，使用CORBA来制作基于对象模型的服务器端的应用系统时，使每一个对象同时在两个或多个服务器上运行，当其中的一个出现故障时，系统能自动切换到另一个服务器。这样既能保证服务器会拥有很高的稳定性，又能实现系统的负载均衡。考虑到当前的负载及以后可能达到的负载情况，可以选择ORB，它可以在多个服务器之间实现负载均衡。它是基于OMG可移动对象适配器的，当系统负载较重时（比如运行基于Web的应用），可以更充分地利用系统的硬件资源。

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