JMX和JMS技術在RFID中間件設計的應用-設計應用

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RFID是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預。作為條形碼的無線版本，RFID技術具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、讀取距離大、標簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等特點，其應用將給零售、物流等產業(yè)帶來革命性變化。

RFID技術具有很多突出的優(yōu)點：實現(xiàn)了無源和免接觸操作，應用便利，無機械磨損，壽命長，機具無直接對終用戶開放的物理接口，能更好地保證機具的安全性；數(shù)據(jù)安全方面除標簽的密碼保護外，數(shù)據(jù)部分可用一些算法實現(xiàn)安全管理，如DES、RSA、DSA、MD5等，讀寫機具與卡之間也可相互，實現(xiàn)安全通信和存儲；總體成本一直處于下降之中，越來越接近接觸式IC卡的成本，甚至更低，為其大量應用奠定了基礎。

面向服務的體系結構（Service-OrientedArchitecture,SOA）是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元（稱為服務）通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。它將幫助企業(yè)系統(tǒng)架構者以更迅速、更可靠、更具重用性架構整個業(yè)務系統(tǒng)。較之以往，以SOA架構的系統(tǒng)能夠更加從容地面對業(yè)務的急劇變化。

基于上述分析，本文提出了一種基于SOA的RFID中間件方案。該方案可把各個應用RFID技術的功能抽象成服務，應用基于J2EE構建方法，綜合應用JMX、JMS、Struts等技術。企業(yè)應用系統(tǒng)通過請求服務的方式來獲取RFID中間件提供的服務。用XML進行數(shù)據(jù)傳輸，并提供WebService接口。

1技術基礎

1.1RFID中間件

RFID中間件是一種面向消息的中間件（Message-OrientedMiddleware,MOM），信息（Information）是以消息（Message）的形式，從一個程序傳送到另一個或多個程序。信息可以以異步（Asynchronous）的方式傳送，所以傳送者不必等待回應。面向消息的中間件包含的功能不僅是傳遞（Passing）信息，還必須包括解譯數(shù)據(jù)、安全性、數(shù)據(jù)廣播、錯誤恢復、定位網(wǎng)絡資源、找出符合成本的路徑、消息與要求的優(yōu)先次序以及延伸的除錯工具等服務。

RFID中間件扮演RFID標簽和應用程序之間的中介角色，從應用程序端使用中間件所提供一組通用的應用程序接口（API），即能連到RFID讀寫器，讀取RFID標簽數(shù)據(jù)。這樣一來，即使存儲RFID標簽情報的數(shù)據(jù)庫軟件或后端應用程序增加或改由其他軟件取代，或者讀寫RFID讀寫器種類增加等情況發(fā)生時，應用端不需修改也能處理，省去多對多連接的維護復雜性問題。

目前提供RFID中間件平臺的廠商主要有IBM、Oracle、Microsoft、SAP、Sun公司。對于這些廠商，RFID中間件只是其現(xiàn)有軟件的擴展，其RFID產品可以迅速方便地與各自現(xiàn)有的軟件產品線集成在一起。但缺點是其產品對該廠商其他軟件產品的依賴性比較大。

1.2面向服務的體系結構SOA

面向服務的體系結構是一種技術架構風格，它代表了一種開放的、敏捷的、可擴展的、可組合的架構[2],定義了服務提供者和消費者之間的松散耦合關系。其業(yè)務敏捷的特點，幫助企業(yè)把業(yè)務變得更加靈活，能夠適時、快速地響應變化。SOA的概念就是服務[3],其基本結構如圖1所示。其中包含服務的3個基本角色：服務提供者、服務請求者和服務注冊。在這些角色之間使用了3種操作：服務發(fā)布、服務發(fā)現(xiàn)和服務綁定。作為SOA的一種實現(xiàn)技術，WebServices提供了基于XML的標準接口，具有完好的封裝性、松散的耦合性、協(xié)議規(guī)范的標準性以及高度的可集成性等特點，能夠良好地滿足SOA應用模式的需求。

1.3JMX和JMS

JMX（JavaManagementExtensions,即Java管理擴展）是一個為應用程序、設備、系統(tǒng)等植入管理功能的框架。JMX可以跨越一系列異構操作系統(tǒng)平臺、系統(tǒng)體系結構和網(wǎng)絡傳輸協(xié)議，靈活的開發(fā)無縫集成的系統(tǒng)、網(wǎng)絡和服務管理應用。在JMX規(guī)范中，管理組件是一個能代表管理資源的Java對象，遵從一定的設計模式，實現(xiàn)該規(guī)范定義的特定的接口。該定義保證了所有的管理組件以一種標準的方式來表示被管理資源。管理接口就是被管理資源暴露出的一些信息，通過對這些信息的修改能夠控制被管理資源。管理接口包括：能被接觸的屬性值、能夠執(zhí)行的操作、能發(fā)出的通知事件等[4].

JMS（JavaMessagingService）是Java平臺上有關面向消息中間件的技術規(guī)范，它便于消息系統(tǒng)中的Java應用程序進行消息交換，并且通過提供標準的產生、發(fā)送、接收消息的接口簡化企業(yè)應用的開發(fā)，翻譯為Java消息服務。在JMS框架中運轉的方法如下：

（1）得到1個JNDI初始化上下文（Context）。

（2）根據(jù)上下文以查找1個連接工廠。

（3）從連接工廠得到1個連接（Connect）。

（4）通過連接以建立1個會話（Session）。

（5）查找目的地（Topic/Queue）。

（6）根據(jù)會話以及目的地以建立消息制造者（TopicPub

lisher/QueueSender）和消費者（TopicSubscrib-er/QueueReceiver）。

2基于SOA的RFID中間件架構

利用SOA松耦合、面向業(yè)務的特點，結合RFID中間件實現(xiàn)的應用系統(tǒng)集成的方案可提供豐富的接口，能夠幫助實現(xiàn)對RFID設備的管理以及對數(shù)據(jù)的處理，簡化了對底層設備應用的支持，避免了對底層設備的低級別接口的處理。利用WebService技術實現(xiàn)RFID中間件與企業(yè)系統(tǒng)的集成，完成兩者的松耦合集成。

基于SOA的RFID中間件架構，其基礎架構層分為設備管理層、事件處理層和服務接口層，并通過WebService技術包裝了每1層相應的功能，且進行了具體實現(xiàn)。本文重點介紹該RFID中間件架構中的基礎架構的3個功能層[5].這3個層次有著明確的功能劃分和層間的交互接口。RFID中間件架構如圖2所示。

中間件設計包括RFID設備管理組件和事件過程管理組件。RFID設備管理組件是分布式的代理，負責第1級的事件過濾；設備管理包括設備詢問器，對每1個閱讀器和傳感器設備，代理必須互相作用。過程管理組件是通過RFID事件下的過濾，把事件放置到交易環(huán)境中，然后發(fā)布應用層事件ALE.

2.1設備管理層

設備管理層位于架構的層，直接與閱讀器交互，實現(xiàn)的主要功能包括：

（1）采集射頻卡上的數(shù)據(jù)。

（2）對于來自不同類型的閱讀器的數(shù)據(jù)進行適配處理，得到統(tǒng)一的、格式化的數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)校驗。

（3）將校驗無誤的數(shù)據(jù)按照用戶定義的協(xié)議進行封包，并將消息包發(fā)送到事件處理層的消息系統(tǒng)。

依據(jù)其實現(xiàn)的功能，分別針對射頻卡閱讀器模塊、閱讀器接口、數(shù)據(jù)校驗和數(shù)據(jù)打包4個方面進行研究和開發(fā)。閱讀器模塊是根據(jù)硬件供應商提供的規(guī)范進行編碼實現(xiàn)的；閱讀器接口主要解決將來自協(xié)議格式的數(shù)據(jù)轉化為系統(tǒng)所需要的EPC碼；數(shù)據(jù)校驗采用CRC校驗；數(shù)據(jù)打包先依據(jù)獲取的卡片編碼中"數(shù)據(jù)分類"內容，判斷出該標簽數(shù)據(jù)屬于哪種類型，然后按照這種數(shù)據(jù)類型將標簽數(shù)據(jù)封裝成相應的消息包。

由于每個ALE閱讀器事件流可能來自多個物理設備配置表，因此設備管理器為每個設備表創(chuàng)建1個詢問器，并通知詢問器哪種傳感器被綁定到指定的閱讀器上。詢問器發(fā)送傳感器事件流到設備管理器，設備管理器將1個或多個傳感器事件流構造成閱讀器事件。設備管理器把初步處理的閱讀器事件發(fā)送到ALE服務器。

詢問器代理：1個設備管理器的配置由它管理的設備和它要咨詢的詢問器組成，然后與它所對應的設備管理器交互。每個設備概要表由物理設備屬性和詢問器配置組成。物理設備屬性是被命名過的傳感器。

事件信息空間：事件信息空間類似于公共的容錯事件信息經(jīng)紀人。它支持異步接收來自設備管理器的事件、ALE事件以及其他來自事件過程管理的配置需求。事件信息空間同時提供一個存儲轉發(fā)機制，確保重要的事件在中斷的網(wǎng)絡或其他組件失效的情況下不丟失[5].

在系統(tǒng)中，將每個閱讀器模塊的遠程方法調用封裝為1個管理組件（MBean）作為JMX服務器的實例注冊到JMX服務器中。通過JMX框架對閱讀器進行監(jiān)控和管理，使RFID中間件系統(tǒng)能提供管理、監(jiān)控閱讀器的功能。本部分描述為閱讀器管理組件添加時間服務，以達到定時控制閱讀器的目的。

2.2事件處理層

在RFID系統(tǒng)中，一方面是各種應用程序以不同的方式頻繁地從RFID系統(tǒng)中取得數(shù)據(jù)；另一方面卻是有限的網(wǎng)絡帶寬，其存在的矛盾，使其有必要設計1套消息傳遞系統(tǒng)，使設備管理層產生的事件能夠傳遞到消息系統(tǒng)中，由事件管理過程進行處理，然后把數(shù)據(jù)傳遞到相關的應用系統(tǒng)。在這種模式下，閱讀器不必關心哪個應用系統(tǒng)需要什么數(shù)據(jù)。同時，應用程序也不需要維護與各個閱讀器之間的網(wǎng)絡通道，僅需要將需求發(fā)送到消息系統(tǒng)中即可。由此，設計出的消息系統(tǒng)應具有如下功能：（1）數(shù)據(jù)緩存功能；（2）基于內容的路由功能；（3）數(shù)據(jù)分類存儲功能[6].

下面將描述創(chuàng)建一個MBean來實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)處理節(jié)點。消息組件可以按照MBean來部署。消息處理組件執(zhí)行功能：從源隊列中獲取消息，對消息執(zhí)行處理，然后將結果消息放置到目標隊列。消息處理UML圖如圖3所示。

JBossMQ是通過xml文件jbossmq-destinations-service.xml進行配置的。以下是獲得JBOSSJNDI初始化上下文（Context）的代碼：

Hashtableprops=newHashtable（）；

props.put（Context.INITIALCONTEXTFACTORY,"erfaces.NamingContextFactory"）；

props.put（Context.PROVIDERURL,ip+":1099"）；

props.put（"java.naming.rmi.security.manager","yes"）；

props.put（Context.URLPKGPREFIXES,"org.jboss.naming"）；

Contextcontext=newInitialContext（props）；

來自消息系統(tǒng)的消息以臨時XML文件的形式和磁盤文件方式保存，供數(shù)據(jù)接口使用。消息系統(tǒng)完成消息緩存、分類整合、路由轉發(fā)、臨時存放等操作[4].

事件過程管理EPM（EventProcessManagment）由ALE服務、配置管理、復雜事件過程以及交易規(guī)則執(zhí)行組成，對EVP的訪問能通過HTTP、JMS以及網(wǎng)絡服務接口實現(xiàn)。

EPM登記/訂閱其感興趣的事件，當在信息空間中有事件發(fā)生時，即會通知EPM,一旦接收到這些事件，隨后會應用復雜事件處理（過濾器），結合交易規(guī)則對這些事件進行處理。另一種情況下是：外部的客戶端（如EPC-IS）已經(jīng)注冊接收ALE,這些過濾后的事件會被發(fā)送到ALE客戶端指定的位置。

2.3服務接口層

來自事件處理層的數(shù)據(jù)終是分類的XML文件。同一類型的數(shù)據(jù)以XML文件的形式保存，并提供給相應的1個或多個應用程序使用。而服務接口層主要是對這些數(shù)據(jù)進行過濾、入庫操作，并提供訪問相應數(shù)據(jù)庫的服務接口。具體操作如下：

（1）將存放在磁盤上的XML文件進行批量入庫操作，當XML數(shù)據(jù)量達到一定數(shù)量時，啟動數(shù)據(jù)入庫功能模塊，將XML數(shù)據(jù)移植到各種數(shù)據(jù)庫中。

（2）在數(shù)據(jù)移植前將重復的數(shù)據(jù)過濾掉。

（3）為企業(yè)內部和企業(yè)外部訪問數(shù)據(jù)庫提供WebServices接口。

其中，數(shù)據(jù)過濾過程是在處理臨時存放的XML文件的過程中完成的。方法是：將同一個卡號的多條記錄按照讀入的時間戳進行比較，若相鄰記錄的時間戳差值小于用戶定義的閾值，則認為重復讀取發(fā)生，剔出后1條記錄。依次類推，剔出掉所有冗余數(shù)據(jù)。利用WebServices技術將對數(shù)據(jù)庫的訪問以服務的形式發(fā)布，供企業(yè)內部應用程序和企業(yè)合作伙伴調用[2].以數(shù)據(jù)過濾為例，其代碼如下：

for（inti=1;irowcount;i++）

{span=EndTime.Subtract（StartTime）；

spantiIDe=sPan.Seconds;//相鄰記錄的時間戳之差

if（spantime=0.002）

{subtime[i]=i;}

//若相鄰時間戳差值小于2ms,

//標記第2條記錄為冗余數(shù)據(jù)

elsesubtime[i]=0;}

for（intj=1;jrowcount;j++）//刪除冗余記錄

{if（subtime[j].ToString（）！="0"）

{ds.Tables[0].Rows[j].Delete（）；j=j-1;

rowcount=rowcount11;}

}

以下是服務接口層向應用系統(tǒng)發(fā)送SOAP響應，返回處理結果的部分代碼[7].

reportxmlns=""

processprocInsID="503"givenID="231"givenName="

ShipOut"

eventeventType="report_tag_event"

headerProductQuantityMatchSuccess

/header

statussuccess/status

tagList

tagID="00110011"detectTime="2022-11-01T13:13:

00.110+08:00"/

/tagList

3RFID中間件的實現(xiàn)及測試

RIFD中間件系統(tǒng)開發(fā)工具采用Eclipse3.2,應用服務器軟件采用JBOSS4.0,Web容器為Tomcat5.5.此外，服務器端采用了基于Struts的MVC多層次結構框架，數(shù)據(jù)服務層則采用MySQL5.0數(shù)據(jù)