摘要：基于組件的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)通過(guò)混合語(yǔ)言編程及松散數(shù)據(jù)耦合機(jī)制，能充分發(fā)揮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)展示的特性，具有良好的開(kāi)放性能，也是Web應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建發(fā)展的主流方向。本文結(jié)合項(xiàng)目開(kāi)發(fā)實(shí)際，對(duì)基于Fortran核心計(jì)算組件的Web應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)、組件設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)耦合等方面設(shè)計(jì)思想進(jìn)行了系統(tǒng)介紹，并對(duì)組件編譯與數(shù)據(jù)耦合等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路進(jìn)行詳細(xì)論述，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，以期對(duì)同類開(kāi)發(fā)具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞： Web計(jì)算； 應(yīng)用平臺(tái)； 組件； 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)

中圖分類號(hào)： TP391

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)： 2095-2163（2016）06-0065-03

0引言

作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方式，基于網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的Web計(jì)算（Web Computing）是對(duì)分布式計(jì)算的一種延伸與拓展，而正因其劃時(shí)代性的出現(xiàn)才使得分布式計(jì)算最終延展到Internet之上，由此則成為現(xiàn)代Web計(jì)算的發(fā)生與演變基礎(chǔ)。成千上萬(wàn)的個(gè)人計(jì)算機(jī)通過(guò)該款技術(shù)模式達(dá)到互通互訪，以提供高效且廉價(jià)的計(jì)算。然而，在大型軟件的生命過(guò)程中，新需求必將不斷涌現(xiàn)，甚至某些需求還會(huì)對(duì)原系統(tǒng)造成重大沖擊。如何解決這些大型軟件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程的通用難題，長(zhǎng)期以來(lái)就始終作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與焦點(diǎn)而倍受各方矚目。針對(duì)這些問(wèn)題，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，研究表明可以采用軟件分層設(shè)計(jì)策略，并且逐步實(shí)現(xiàn)從組件化過(guò)渡到服務(wù)化。具體地，組件服務(wù)就是軟組件對(duì)象模型（COM）和事務(wù)服務(wù)器（MTS）的智能升級(jí)新進(jìn)展。組件服務(wù)能夠開(kāi)發(fā)執(zhí)行許多原來(lái)必須由開(kāi)發(fā)人員通過(guò)編程處理的資源管理任務(wù)，例如，線程安全和分配，通過(guò)提供線程池、對(duì)象池和運(yùn)行時(shí)對(duì)象激活，就可以自動(dòng)地使應(yīng)用程序具有更好的可伸縮性。COM+還通過(guò)提供對(duì)事務(wù)的支持，甚至是跨越網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)，來(lái)成功保證數(shù)據(jù)的完整性。

Fortran在由IBM公司設(shè)計(jì)規(guī)劃之初，即是以科學(xué)計(jì)算為目的，同時(shí)也全面考慮到了針對(duì)科學(xué)計(jì)算而進(jìn)行優(yōu)化，也就是只要對(duì)于一個(gè)具體問(wèn)題的數(shù)學(xué)求解過(guò)程構(gòu)建形成了明晰的概念，再將其交由Fortran語(yǔ)言調(diào)制運(yùn)行就已具備了高度現(xiàn)實(shí)可行性。大量的經(jīng)驗(yàn)證明了，無(wú)論是運(yùn)用經(jīng)典的串行機(jī)還是并行矢量機(jī)，在執(zhí)行同一個(gè)科學(xué)計(jì)算任務(wù)時(shí)，F(xiàn)ortran代碼都表現(xiàn)出了最高的運(yùn)行速度和運(yùn)行效率，基于此，本文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，研究擬將Fortran計(jì)算優(yōu)勢(shì)與現(xiàn)行Web服務(wù)平臺(tái)結(jié)合，以提供更加廣泛而快捷的Web計(jì)算，并在計(jì)算最優(yōu)化與應(yīng)用最大化間尋找最佳平衡，其研究成果必將具備可觀應(yīng)用價(jià)值與一定借鑒意義。

[JP3][BT4]1基于Fortran組件的Web計(jì)算服務(wù)體系構(gòu)建流程[JP]

基于Fortran組件的Web計(jì)算服務(wù)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)采用了“三層兩接口模式”，主要包括：計(jì)算數(shù)據(jù)層、計(jì)算組件層和Web計(jì)算應(yīng)用層及數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口、組件訪問(wèn)接口。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

由圖1可見(jiàn)，Web計(jì)算服務(wù)體系結(jié)構(gòu)由下至上3個(gè)層級(jí)的對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)功能可做如下闡釋分析：

1）計(jì)算數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)是計(jì)算服務(wù)的基礎(chǔ)。通過(guò)引進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)及文件方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，一般在服務(wù)器上采用集中或群集模式設(shè)計(jì)存儲(chǔ)；

2）計(jì)算組件層。采用組件技術(shù)，協(xié)同數(shù)據(jù)計(jì)算與處理功能進(jìn)行封裝，并形成組件庫(kù)；

3）Web計(jì)算應(yīng)用層。獲取計(jì)算組件層的數(shù)據(jù)計(jì)算與處理結(jié)果，通過(guò)合適的方式進(jìn)行描述表示，并提供用戶與計(jì)算機(jī)間的交互，將用戶的信息反饋給計(jì)算組件層實(shí)現(xiàn)交互處理。

在此基礎(chǔ)上，探討可得平臺(tái)數(shù)據(jù)計(jì)算處理流程分述如下：

1）用戶通過(guò)B/S模式向Web計(jì)算應(yīng)用層的應(yīng)用程序提交計(jì)算申請(qǐng)；

2）Web計(jì)算應(yīng)用層將數(shù)據(jù)規(guī)范化，并通過(guò)組件訪問(wèn)接口傳入到計(jì)算控件庫(kù)；

3）計(jì)算組件層中的功能函數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算或處理的功能需求，通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，從計(jì)算數(shù)據(jù)層中提取數(shù)據(jù)，再利用本身的數(shù)據(jù)處理功能完成數(shù)據(jù)的計(jì)算與處理；

4）計(jì)算組件層再將計(jì)算的結(jié)果反饋給Web計(jì)算應(yīng)用層，通過(guò)適合的方式展現(xiàn)給用戶。

[BT4]2體系結(jié)構(gòu)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

[BT5]2.1模塊流程設(shè)計(jì)

根據(jù)Web計(jì)算服務(wù)體系框架設(shè)計(jì)，將計(jì)算功能模塊化，由Fortran計(jì)算模塊在后臺(tái)專業(yè)執(zhí)行實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的數(shù)據(jù)計(jì)算與處理功能，并通過(guò)輸入/輸出接口與前臺(tái)用戶提供實(shí)時(shí)交互。模塊化流程設(shè)計(jì)如圖2所示。

[PS李建2.EPS；S*2；X*2，BP#]

[HT6H][ST6HZ][WT6HZ][JZ]圖2預(yù)測(cè)模塊的Web計(jì)算模型

[JZ]Fig. 2Web computing model of prediction module

[HT5”SS][ST5”BZ][WT5”BZ]

[BT5]2.2接口設(shè)計(jì)

在項(xiàng)目研發(fā)實(shí)踐中，重點(diǎn)是通過(guò)接口函數(shù)來(lái)保證模塊間的數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)的。接口函數(shù)定義則依據(jù)Fortran2003的ISO_C_BANGDING 特性而定制編寫。Fortran子過(guò)程的接口參數(shù)中，應(yīng)將字符串聲明為單個(gè)字符的數(shù)組，與C保持兼容，并傳遞字符數(shù)組長(zhǎng)度（即字符串的長(zhǎng)度）。設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵代碼如下：

FUNCTION mult（srcPath，srcLen， descPath，descLen，remark） BIND（C， name=foomult）

INTEGER，VALUE ：： srcLen，descLen

character，dimension（srcLen）：： srcPath

character，dimension（descLen）：：descPath

integer：：mult

mult = a * b

END FUNCTION

函數(shù)中，對(duì)接口參數(shù)的功能定義解析可分別作出如下論述：

1）接口為5個(gè)參數(shù)；

2）接口的第1、2個(gè)參數(shù)解決輸入文件的問(wèn)題。具體地，第1個(gè)參數(shù)傳遞的是一個(gè)含路徑的文件名，如：/路徑/in.txt；第2個(gè)參數(shù)為第1個(gè)參數(shù)的長(zhǎng)度，在第1個(gè)參數(shù)文件/路徑/in.txt中的內(nèi)容組織如下：

/路徑/參數(shù)文件1.txt

/路徑/參數(shù)文件2.txt

.。。。。。（根據(jù)各自的需要自行定義）

輸入數(shù)據(jù)的路徑1

輸入數(shù)據(jù)的路徑2

.。。。。。（根據(jù)各自的需要自行定義）

輸出數(shù)據(jù)的路徑

3）第3、4個(gè)參數(shù)為輸出數(shù)據(jù)的文件。相應(yīng)地，第3個(gè)參數(shù)傳遞的是一個(gè)含路徑的文件名，文件的命名規(guī)則為：用戶名日期時(shí)間.txt，第4個(gè)參數(shù)則為第3個(gè)參數(shù)的長(zhǎng)度。例如：第3個(gè)參數(shù)為： /路徑/zhangsan20101020121120.txt，所在的文件為空文件，不寫入具體內(nèi)容，對(duì)模塊編程者寫入要輸出的數(shù)據(jù)文件路徑和名字。調(diào)用時(shí)設(shè)定寫入的輸出數(shù)據(jù)文件名的方法為：從第1個(gè)參數(shù)文件in.txt中取出輸出數(shù)據(jù)的路徑，從第3個(gè)參數(shù)取出文件名zhangsan20101020121120，再根據(jù)各自的文件性質(zhì)添加后綴，構(gòu)成含路徑的輸出文件。此時(shí)，在前例基礎(chǔ)上可得（以輸出數(shù)據(jù)的后綴是.grd為例）：

/輸出數(shù)據(jù)的路徑/ zhangsan20101020121120.grd

算法中如果有數(shù)據(jù)輸出，則寫入該文件“/輸出數(shù)據(jù)的路徑/ zhangsan20101020121120.grd”，同時(shí)將“/輸出數(shù)據(jù)的路徑/ zhangsan20101020121120.grd”字符串信息內(nèi)容寫入第3個(gè)參數(shù)的文件中。如果在輸出數(shù)據(jù)的結(jié)果中有多個(gè)文件生成，則采用的文件命名方法是：

/輸出數(shù)據(jù)的路徑/ zhangsan20101020121120_001.grd

/輸出數(shù)據(jù)的路徑/ zhangsan20101020121120_002.grd

……（根據(jù)各自的需要依次往下定義）

將生成的數(shù)據(jù)依次寫入以上文件，同時(shí)將以上字符串寫入第3個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的文件中。

4）接口返回參數(shù)類型為integer；

5）BIND（C， name=foomult） 是其他語(yǔ)言調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的算法名稱（只改變foomult 這個(gè)算法名稱，其他不變）。

[BT5]2.3計(jì)算模塊調(diào)用

在java/c中，通過(guò)接口程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)Fortran計(jì)算模塊dll的調(diào)用。

#include

#include

int main（int argc，char **argv）

{

char infile＼[200＼]=" fszhq_parameter.txt"；//輸入?yún)?shù)文件

intinlen，outlen，remark；

char outfile＼[200＼]=" guest20110324.txt"；//輸出參數(shù)文件

remark=0；

fszhqpredict（infile，strlen（infile），outfile，strlen（outfile），remark）； //調(diào)用的計(jì)算模塊

return 0；

}

[BT5]2.4體系實(shí)現(xiàn)及展望

數(shù)據(jù)的分布性、開(kāi)發(fā)平臺(tái)的異構(gòu)性、Web后臺(tái)技術(shù)的多樣性及業(yè)務(wù)邏輯定義和數(shù)據(jù)屬性描述的不一致性阻礙了電子商務(wù)的效果規(guī)模的優(yōu)化完善。電子商務(wù)不僅僅是解決在線支付eCommerce的理想策略，對(duì)企業(yè)而言則更是實(shí)現(xiàn)企業(yè)在線采購(gòu)、計(jì)劃、生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、分銷和客戶服務(wù)為主的eBusiness有效技術(shù)手段及首選方案。隨著企業(yè)越來(lái)越多的應(yīng)用向網(wǎng)上轉(zhuǎn)移，服務(wù)整合將革新下一代電子商務(wù)的模式。而面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)已然設(shè)計(jì)規(guī)劃了建立基于服務(wù)的動(dòng)態(tài)綁定、松散耦合系統(tǒng)的基本準(zhǔn)則。

隨著Internet和Web 技術(shù)的不斷發(fā)展，不同組織之間數(shù)據(jù)的交互越來(lái)越多，業(yè)務(wù)互聯(lián)互通的需求也越來(lái)越多。但是目前各個(gè)組織所使用的系統(tǒng)往往是采用不同的平臺(tái)和技術(shù)構(gòu)建的，在這些異構(gòu)的系統(tǒng)之間很難實(shí)現(xiàn)資源的共享。

通過(guò)模塊化，分層結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建，該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間的資源共享。該平臺(tái)由一個(gè)資源共享中心和若干個(gè)資源共享代理組成。其中的資源共享中心負(fù)責(zé)資源的集中管理。

3結(jié)束語(yǔ)

Fortran作為一種功能強(qiáng)大的計(jì)算語(yǔ)言在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，但該語(yǔ)言在數(shù)據(jù)接口方面的欠缺不足卻嚴(yán)重制約了其在更大范圍內(nèi)的研究實(shí)現(xiàn)。通過(guò)基于分層組件設(shè)計(jì)的方法，可以充分利用Fortran本身的優(yōu)勢(shì)，并通過(guò)松散耦合方式較好地處理了與其它語(yǔ)言間的關(guān)系。本文作為Fortran組件式多語(yǔ)言混合應(yīng)用編程的階段性成果，對(duì)基于Fortran的Web計(jì)算應(yīng)用平臺(tái)的構(gòu)建體系及流程給出了設(shè)計(jì)描述，并對(duì)此組件平臺(tái)中的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)生成機(jī)制、CGI接口處理機(jī)制、分層接口處理等方面進(jìn)行了闡述分析 ，重在支持解決Fortran多語(yǔ)言編程中需處理的關(guān)鍵問(wèn)題，以期對(duì)同類開(kāi)發(fā)能夠提供有益的借鑒作用。

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