網(wǎng)絡遠程教育應用DCOM技術在遠程教育中實現(xiàn)組件化的網(wǎng)絡虛擬實驗室探討

網(wǎng)絡遠程教育應用DCOM技術在遠程教育中實現(xiàn)組件化的網(wǎng)絡虛擬實驗室探討摘要：為了使虛擬實驗室適合遠程網(wǎng)絡教學的需要，使它能夠在網(wǎng)絡上工作，利用DCOM技術以C/S方式實現(xiàn)了組件化的虛擬實驗室。將模擬計算部分作為服務器端，界面輸入/輸出作為客戶端。在多用戶的情況下DCOM沒有提供分布式策略，則利用調度對象來平衡負載，從而引入分布式處理方式。關鍵詞：遠程教育；DCOM；虛擬實驗室；客戶／服務器（C/S）Abstract:Inordertomakethevirtuallaboratoryforteachingtheneedforlong-distancenetworktoenableittoworkonthenetwork,theuseofDCOMtechnologytoC/Sachievedthecomponentsofthevirtuallaboratory.Thesimulationaspartoftheserver-side,theinterfaceI/Oasaclient.Inmanycases,usersdidnotprovideDCOMDistributedstrategy,theuseoftargetedschedulingtobalancetheload,sotheintroductionofdistributedprocessingway.Keywords:distanceeducation;DCOM;virtuallaboratory;client/server(C/S)前言隨著Internet的不斷擴大，日益增多的計算機正在連接到互聯(lián)網(wǎng)上，以共享資源。于是遠程教育作為一種新的教育模式被提上了議事日程，現(xiàn)代計算機技術和網(wǎng)絡技術為遠程教育的發(fā)展提供了強有力的技術保障。尤其是WWW瀏覽器技術和數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展，使得教學活動不再受地域和時間上的限制，利用Internet就能進行實時或非實時的教與學，從而實現(xiàn)了跨越時空的學習。然而，大學實驗室里許多實驗課，在遠程教育的網(wǎng)上學習中將會有許多困難。如何在網(wǎng)絡課件中解決好這個問題，對于進一步辦好遠程教育是具有重要實際意義的。本文利用DCOM(DistributedComponentObjectModule)技術，將單機板的虛擬電路實驗系統(tǒng)升級為網(wǎng)絡版的虛擬電路實驗系統(tǒng)。虛擬電路實驗系統(tǒng)是一個用于仿真電子線路實驗的軟件。用戶通過界面在計算機屏幕上選用各種元器件搭建電路，測試波形，得到實驗數(shù)據(jù)等結果，以模擬真實實驗的方式使用戶掌握有關電路方面的知識。從功能上講，虛擬實驗室系統(tǒng)分為兩個模塊：一個是仿真計算部分，它是整個系統(tǒng)的核心部分，負責輸入數(shù)據(jù)的處理、大量的模擬計2分布式組件對象模型(DCOM)COM給軟件開發(fā)帶來了極大的便利。但是，在網(wǎng)絡環(huán)境下，單機上的組件重用和進程透明性已不能滿足需要，COM必須擴展。Microsoft的DCOM便是COM在網(wǎng)絡環(huán)境下的無縫擴展，DCOM能夠支持在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，甚至在Internet上與不同計算機的對象之間的通信。使用DCOM，應用程序可以在位置上達到分布性，從而滿足客戶和應用的需求。DCOM隱藏了網(wǎng)絡通信的細節(jié)，在可以利用的網(wǎng)絡協(xié)議的支持下，組件或客戶無需關心對方組件的位置，便可以進行通信。因此DCOM具有協(xié)議無關性。在網(wǎng)絡環(huán)境下，組件之間的通信不像在COM的進程內或進程間的LPC(LocalProcedureCall)，而是以RPC(RemoteProcedureCall)來完成的?？蛻襞cCOM對象必須通過Proxy和Stub來進行通信。Proxy工作在客戶進程中，Stub工作在服務器進程中。此外，DCOM提供了所有在網(wǎng)絡上工作的軟件都應有的特殊性與安全性。3COM／DCOM在網(wǎng)絡虛擬實驗室中的應用從程序設計的角度來看，COM／DCOM的結構是這樣的：對象是構建組件的基本元素，而服務器為組件提供進程內／外的服務，提供了組件工作的場所。對象是一個自包含的結構，提供一定的功能，它不能直接被客戶使用，客戶必須通過接口訪問它。對象必須通過接口來表現(xiàn)自己的功能，甚至對象的創(chuàng)建都不能由客戶直接完成，對象的創(chuàng)建必須借助一個特殊的對象，即類廠來完成。對于客戶，它可以是一個組件對象也可以是一個支持COM的普通程序。它通過COMAPI來調用類廠創(chuàng)建對象，并增加引用計數(shù)，來決定對象的生存期。這樣COM庫和COM服務器會在適當?shù)臅r候卸載。雖然C++對象和COM對象有本質的區(qū)別，但是它們在二進制一級的構造上有一定的相似性，C++對象和COM對象都使用VTable。而且，C++的對象描述能力使它很容易創(chuàng)建COM。因此C++是實現(xiàn)COM的最佳選擇。VisualC++在COM編程方面提供了兩種方式：一種是MFC(MicrosoftFoundationClass)；一種是ATL(ActiveTemplateLibrary)。MFC是以嵌套類的方式來實現(xiàn)COM的；ATL大量地使用于模板，采用多重繼承的方式來實現(xiàn)COM。但不管是MFC還是ATL，都為開發(fā)軟件提供了極大的方便，很多的處理都由MFC提供，比如引用計數(shù)、服務器鎖計數(shù)、類廠等。盡管MFC和ATL都能實現(xiàn)COM，但MFC是一種開發(fā)完全應用程序的有效手段。相比之下，ATL是專為COM設計的。所以，ATL更適合創(chuàng)建快速小型化的COM組件。3.1服務器在本文設計的網(wǎng)絡虛擬實驗室系統(tǒng)中，將模擬計算部分作為服務器。對于單用戶服務器的情況，可以使用STA(SingleThreadApartment)線程模型。在這種情況下，分作為一個COM對象。對于在這個組件來說，它至少應該提供一個Simulator對象、一個Isimulate接口和兩種方法。interfaceIDatdT’:IUnknown{HRESULTInputData([in]...);HRESULTOutputData([out]...);…};這個對象是一個可連接對象。在模擬算法完成之后，它必須向用戶發(fā)出通知。而用戶程序內置了一個接收器?？蛻羰褂肐nputData()向服務器傳送采集的數(shù)據(jù)，服務器在處理數(shù)據(jù)完成之后，客戶通過OutputData()取得處理結果。對于多用戶服務器，實際上只要簡單地在這個COM組件中加入注冊表信息，或者用CoCreatelnst9nEX()，以主機信息為參數(shù)就可以在指定主機上創(chuàng)建對象，利用DCOM進行通信。位置透明性使客戶很容易使用DCOM。如果為客戶指定相應的主機(即服務器)，客戶就可以創(chuàng)建并使用對象。3.2多用戶服務器的負載平衡在多用戶的情況下，當用戶的數(shù)量達到一定程度的時候，多個用戶在主機上創(chuàng)建的對象實例會使服務器的壓力增大，從而造成服務器性能的下降，影響服務質量。當然，可以使用多個服務器來提供服務，人工地平衡多個服務器上的負載，但這將給維護帶來極大的困難。一旦用戶群動態(tài)地變化，服務器的負載平衡將被打破。顯然，這種沒有任何分布式策略的分布式COM(DCOM)是不夠的。雖然DCOM提供了位置透明性，但是沒有提供分布式的策略，分布式策略需要軟件開發(fā)者來提供。因此，提供負載平衡是DCOM組件開發(fā)的一個重要任務。為了平衡多個服務器的負載，建立了如下圖所示的系統(tǒng)結構。對于模擬計算的COM對象，為了避免多次重復地創(chuàng)建和釋放，本文采用了服務對象。服務對象是已創(chuàng)建的COM對象實例。該系統(tǒng)中還引入了簡單的調度對象。調度對象是一個中間對象，它以STA(單線程Apartment)方式工作。調度對象負責建立服務對象Simulator，維護主機列表COSERVERINFOServer[N]、對象列表ISimulate*pISimulate[N]和對象狀態(tài)列表IntState[N]。主機列表保存主機名字，對象列表存放對象接口指針，狀態(tài)列表是一個對象的狀態(tài)值。對于對象來講，它有三種狀態(tài)：(1)未創(chuàng)建或創(chuàng)建失??；(2)忙；(3)閑。三個列表都以全局變量的形式出現(xiàn)。由于使用了STA，可以不必考慮對象的同步問題。但是，多個同類對象訪問全局變量仍然可能造成對象在線程上的安全問題。因此，本文使用臨界區(qū)(CriticalSection)來同步。此外，調度對象是一個可連接對象，它必須與服務對象通信并獲得服務對象的狀態(tài)。調度對象負責在主機列表指定的主機上創(chuàng)建服務對象，并初始化。所有的客戶在需要服務的時候應向調度對象發(fā)出請求。當有客戶向調度對象請求服務時，調度對象檢索主機列表、對象列表和狀態(tài)列表，在選定主機上查詢并檢查對象的有效性，獲取服務對象接口指針，并返回給客戶，然后客戶與服務對象通信。根據(jù)COM的特性，此時客戶和服務對象之間的通信是直接進行的，不經(jīng)過調度對象。調度對象根據(jù)什么原則來獲取某個主機上的對象是一個策略上的問題，實際應用中必須考慮主機的負載平衡。對于復雜的系統(tǒng)，這種策略可能相當?shù)膹碗s。然而，為了簡單起見，本文采用了以執(zhí)行任務的對象在主機上的數(shù)量多少作為平衡負載的標準。在客戶使用完畢對象后，對象激發(fā)一個調度對象事件，調度對象負責將對象狀態(tài)復位。因此，調度對象是一個可連接對象，實現(xiàn)了一個接收器，接收來自服務對象的事件。此外，調度對象還負責將服務對象卸載。應該看到調度對象的引入增加了網(wǎng)絡通信量，但對于采用分布式策略的系統(tǒng)來說是必要的。實際上調度對象很大程度上起到了目錄服務的作用。如果必要的話，調度對象加上適當?shù)哪K可以作為一個簡單的中間管理模塊，比如控制用戶登錄、限制用戶數(shù)量等。3.3客戶客戶控制著虛擬實驗室數(shù)據(jù)的采集和輸出表現(xiàn)，它將直接面對用戶。對于客戶來講，它只需要在數(shù)據(jù)處理的時候，在執(zhí)行調度的主機上創(chuàng)建調度對象，本文來自范文中國網(wǎng)。調度對象負責返回可用的服務對象?？蛻魧?shù)據(jù)交給服務對象來處理，并取得輸出值。在客戶與服務對象通信的過程中，客戶還必須接收來自服務對象激發(fā)的事件，所以客戶必須內置接收器。4結束語本文使用了調度對象來實現(xiàn)負載的平衡，采用的平衡策略是以運行在主機上的對象數(shù)目作為衡量負載的標準，這對于簡