CORBA规范、实现及其在CIMS中的应用
(来源：http://info.863cims.net/)
谢俊清，兑继英，汪 芸，顾冠群
(东南大学计算机科学与工程系，江苏 南京 210096)
摘要：CORBA规范作为面向对象分布式处理的主流标准之一，正日趋完善和成熟，并在各领域得到了广泛的应用。介绍了CORBA2.0规范的内容，论述了自行开发的遵循CORBA2.0规范的ORBUS系统的实现技术，描述了COM/CORBA互操作的实现机制，最后简要说明了CORBA系统在CIMS环境中的运用。
关键词：CORBA；IDL编译器；界面仓库；IIOP；COM/CORBA互操作
中图分类号：TH166 文献标识码：A
在企业的分布式计算环境中，异构性是一个十分明显的特点。一个典型的企业内部网络包括大型主机、UNIX工作站和PC机，各种机器所采用的操作系统和网络通信协议也是千差万别。在这样的异构环境下，一方面，实现信息和软件资源的共享是一项极大的挑战，而一个开放的标准则是解决此类问题的关键。另一方面，对应用软件的可扩展性和可重用性的要求，使得面向对象的分析、设计和编程技术得到了广泛的运用。在这两方面因素的驱动下，分布对象计算(Distributed
Object Computing,DOC)技术和标准的研究和制定就成了当前的一个热点。
OMG组织制定的CORBA(通用对象请求代理)标准目前已经成为分布对象计算技术的一个重要标 准，它与Microsoft的COM/DCOM标准、Sun公司的Java
RMI/Java Beans标准一起形成了这一 领域的主流。OMG组织从1989年建立至今，CORBA规范经历了1.0、1.1、1.2版本，并且产生
了现在的2.0版本的规范。它日益走向成熟，并得到了大约800余家厂商和机构的支持。
“面向CIMS的并行工程集成框架关键技术”课题是国家863重大攻关项目，它的目标是通过 遵从CORBA 2.0规范的企业层框架，实现不同的领域层框架(机械领域框架、电子领域框
架和经营领域框架)之间不同应用系统的信息和过程的集成，以达到尽可能并行地进行产品的 开发设计和制造管理。ORBUS系统是课题组研制的遵循CORBA
2.0规范的企业层框架系统，它 是整个集成框架正常运转的重要支撑。
1 CORBA标准简介
OMG组织定义了对象管理体系结构(OMA)作为分布在异构环境中的对象之间交互的参考 模型。OMA由五个部分组成：对象请求代理(ORB)、对象服务、通用设施、域接口和应用接口
。ORB实现客户和服务对象之间的通信交互，而其它四个部分则是构架于ORB之上适用于不同 场合的部件。CORBA标准就是针对对象请求代理系统制定的规范，它的组成形式如图1所示。
CORBA 2.0规范的主要内容包括：ORB核心、对象适配器、OMG界面描述语言(IDL)、IDL语言 到具体编程语言的映射、桩和架构、动态调用接口和动态架构接口、界面仓库以及ORB间的
互操作。它们的作用可简述如下：
ORB核心提供了对象请求和回答的通信机制，使CORBA应用的开发者无需关心具体通 信细节，而把注意力集中到实际的应用程序逻辑中去。
对象适配器介于ORB核心和对象实现之间，负责服务对象的注册、对象引用的创建和解释 、服务进程的激活和去活、服务对象的激活和去活以及客户请求的分发。由于对象适配器的
存在，使得ORB核心尽可能地简单，从而提高ORB核心的稳定性和效率。在CORBA规范中，定 义了“基本对象适配器”(BOA)作为实现对象适配器的通用标准。
OMG IDL语言提供了一组类似于C++的语法，供CORBA应用的开发者描述服务对象的界面。O MG IDL语言只具有描述性，而不具有可执行性。CORBA规范中因此定义了OMG
IDL语言到具体编 程语言的映射，目前的映射包括了C、C++、SmallTalk、Ada95和Java等。
通过IDL编译器，用户的IDL描述文件将生成对应编程语言的桩和架构程序。桩程序负责把 用户的请求进行编码，发送到对象实现端，并对接收到的处理结果进行解码，把结果或异常
信息返回给用户；架构程序对用户请求进行解码，定位所要求的对象的方法，执行该方法并 把 执行结果或异常信息编码后发送回客户。这样的方式通常称为“静态调用方式”(SII)。
对应于SII方式，CORBA还提供了动态调用方式。在动态调用方式下，用户往往预先不知道 服务对象的界面信息。用户首先通过查询或者其它手段获得服务对象的界面描述信
息，然后自行调用ORB的方法来构造用户请求并发送到对象实现方。在对象实现方也有一种 相类似的动态分发用户请求的机制，称为动态架构接口。动态方式一般是在编制网关之类
的 不确定信息较多的应用时使用。另外，使用动态方式比静态方式更加灵活，譬如，在动态方 式下，用户可以选择使用异步的调用方式。
在动态方式下，用户需要查询相应的服务对象的界面描述信息(在静态的方式下，这些信 息是由IDL文件来描述的)。这些信息由一个称为界面仓库的CORBA部件来提供，界面仓库通
常是以IDL描述文件为输入，将界面描述信息进行处理后存放在文件、数据库或者其它形式 的存储部件中，并提供一组标准的调用接口供用户查询使用。
CORBA 2.0规范相对于前一版本的一个最大的特色，就是增加了针对不同厂商ORB系统之间 的 互操作的规范。这主要是由于以前版本的规范都没有对ORB间进行通信的数据格式和协议进
行规定，从而导致不同的实现采用了不同的通信格式而无法相互通信。CORBA 2.0中定义了G IOP(通用ORB间通信协议)，它对数据编码的格式、传输消息的格式和对运输协议的要求都
作出了详细的规定。由于GIOP是一个抽象的协议，它必须映射到具体的运输协议或机制中去 ，目前CORBA中支持GIOP到TCP/IP协议(称为IIOP)和DCE的两种映射。
在此后的CORBA 2.0的修订版本中，还增加了Microsoft公司的分布对象计算模型COM/OLE Au tomation标准之间的互操作的规范，使CORBA的可扩展性得到了进一步的提高。
2 ORBUS系统的实现
ORBUS是东南大学计算机网络研究室开发的遵从CORBA 2.0规范的系统。该系统所支持的 操作系统包括Solaris
2.5.1和Windows NT4.0，它所支持的编程语言为C++。ORBUS系统的主 要部件包括ORB系统、IDL编译器、界面仓库以及IIOP系统，它目前只支持静态调用的模式。
2.1 ORB系统的实现
ORB的实现从结构上可以划分成两部分：ORB守护服务进程和C++类库。ORB守护服务进 程负责执行ORB核心和BOA的所有工作，这些工作可以参见第一部分中关于“ORB核心”和“
对象适配器”的介绍。ORB系统的这些操作都通过C++类库中的ORB和BOA类方法的形式，提供 给客户程序和对象实现程序使用。
C++类库需要实现CORBA规范中的伪对象类（pseudo object）和辅助支持类。伪对象类 与IDL对象类不同。IDL对象类由IDL语言描述并需要向BOA和ORB核心登记和管理，而且IDL对
象类都继承基类CORBAObject；而伪对象类尽管也可以由IDL语言描述，但是，它不需要向 BOA和ORB核心登记，也不需要继承CORBAObject类。这些伪对象类包括Environment、NameVal
ue、NVList、Request、ServerRequest、Context、Princial、TypeCode、BOA和ORB。辅助支
持类包括了IDL基类CORBAObject、异常处理类Exception等。
2.2 IDL/C++编译器的实现
IDL编译器从IDL描述文件生成C++语言的客户端桩和服务器端架构的代码。客户桩建立 了对象实现在客户程序中的映射对象，起到代理的作用；服务器点架构主要是一
个循环判别——分枝处理逻辑，它根据所接收到的客户请求中的方法名和参数调用该方法， 并返回处理结果和异常信息。 ORBUS中的IDL/C++编译器所生成的C++语言的IDL
桩和IDL架构的形式，遵从CORBA规范 中I DL－C++映射部分的规定。因为IDL编译器生成的桩和架构的处理过程都需要调用ORB系统的C
++类库中的方法，因此，IDL编译器产生的桩和架构与ORB实现是息息相关的。客户程序、ID L桩和客户端C++类库通过编译连接生成客户可执行代码，而对象实现程序、IDL架构和服
务器端C++类库，通过编译连接生成对象实现可执行代码。
另外，IDL编译器还必须把IDL描述文件分析所产生的IDL说明元素（如Module、Interfa ce和Constant等），按照一定的层次关系传送到界面仓库进行存储，以便动态调用接口查询。
2.3 界面仓库的实现
界面仓库中存放着类型定义对象（TDO），其中包括界面定义对象（IDO）。对外提供TD O的存取和浏览服务是界面仓库的两大基本功能，其主要目的是为CORBA对象的动态调用和OR
B间互操作提供类型信息支持。
界面仓库实现的核心目标是在网络环境下处理TDO的分布和（或）复制，在不丧失性 能的前提下，保证伸缩和扩展性。界面仓库中TDO存放采用树状结构。虽然基于二维表格的
关系数据库也提供数据存取功能，却不适宜用来描述界面仓库，所以目前一般的CORBA系统 实现，都是以普通的树状文件系统为基础实现界面仓库，这种方案缺乏对TDO分布管理的有
效 支持。OODB是一种理想模型，它突破了关系数据库数据建模的局限性，不仅可以实现TDO网 络复制和管理，还能获得较高的访问能力和负载平衡。然而OODB目前仍处在理论研究阶段，
缺乏成熟技术，况且实现和运行成本过高。因此，ORBUS的界面仓库的实现采用一种融合面 向对象的Web技术和CORBA技术的实现方案，并称之为HIRE方式。
在HIRE方式中，界面仓库的存储部分使用Jigsaw来实现，Jigsaw是W3论坛的一个用Ja va语言实现增强的Web服务器。HIRE的方案轻量化、灵活、可扩展，是一种介于文件系统
和OODB之间的优选方案，一方面它使每个TDO都作为Java Class的一个实例，TDO的存取 可以利用HTTP协议操作实现；另一方面，由于对象界面定义的继承依赖和Web超媒体链接类似，
因此通过建立URI和TDO的RepositoryID的一一对应，可以方便地提供HIRE仓库的浏览服务 (如图2)。
2.4 IIOP系统的实现
为了实现ORB之间的互操作，ORBUS系统中实现了GIOP协议在TCP/IP协议上的映射——IIOP 协议。IIOP的实现应包括如下功能：①数据的编码与解码，即公共数据表示(CDR)；②客户
方的网络连接管理和消息收发功能;③服务方的网络连接管理和消息收发功能;④客户方与代 理对象的交互；⑤服务方与真正对象的交互。
在IIOP系统中，实现了四个类：CDR类、NetworkTrans类、ClientBridge类、ServerBri
dge类。CDR类的主要功能是实现IDL数据类型与二进制流之间的相互转换，以进行网络传 输。CDR类提供了对于任意数据类型的来回转换，以及转换过程中涉及的字节顺序和字节边
界的处理。NetworkTrans类负责与网络相关的各项功能，主要分为网络连接管理和网络数据传 递两部分。连接管理负责在开始通讯时与对方建立连接，当通讯结束时关闭相应的连接；
网络数据传送部分主要是利用前述连接发送接收GIOP消息。ClientBridge类的主要功能是取 客户方请求，然后将请求发往服务方，并接收服务方发回的结果。ClientBridge类利用Netw
orkTrans类的服务将请求发送给服务方。ServerBridge类主要功能是接收客户方发来的请求， 并根据请求的类型进行相应的处理，再将处理结果返回给客户方半桥。
另外，还有一个与IIOP相关的内容，就是PROXY类，即代理对象类。其功能是作为远地对 象在本地的一个代理，通过DSI接口接受请求，然后将请求交给ClientBridge类，从而将请
求发往服务方，并接收服务方发回的结果。 在ORBUS系统中，各个组成部件之间的相互关系可以由图3来表示。
3 COM/CORBA互操作实现机制研究
在最近的CORBA 2.0标准的修订版本中，增加了“COM/CORBA互操作”的规定。由于Micr osoft的COM（DCOM）是Windows操作系统中的（分布）对象计算模型，因此提供使不同对象
计算模型中的对象能够互相尽可能透明地访问机制就变得十分重要。要做到这一点，可最 大程度地集成在Windows平台上采用COM标准开发的应用系统，而不必按照CORBA标准重新进
行开发。
在COM/CORBA互操作规范中，互操作的实现是通过CORBA在COM环境下的视图（View）和CO M在CORBA环境下的视图来实现的。其中，CORBA在COM环境下的视图代表了CORBA对象的实体
和接口，它有一个视图接口（View Interface），提供类似于COM中定义的接口用来向COM 客户提供服务。视图接口接收来自COM系统下客户的请求，通过桥将它转换为对CORBA对象的
请求，并将这个请求发送给CORBA对象，桥接收CORBA对象对请求的处理结果，将其转换为CO M的格式返回给视图，再由视图返回给COM客户。和上述方法一样，CORBA环境下的客户对COM
环境下的服务器的访问，通过COM在CORBA环境下的视图和桥来实现。另外，由于两种模型在 界面定义、界面继承方式和对象生命周期管理方面存在相当大的差异，互操作规范中还定义了
针对这几个方面的映射机制。
由于ORBUS系统中已经实现了IDL编译器，COM/CORBA互操作可以在IDL编译器的基础上按 照下面的方式实现：当对象服务器在CORBA端、客户在COM端时，针对每一个IDL描述文
件生成一个桩提供给COM用户，并生成一个架构以开发CORBA对象服务器；当对象服务器在CO M端、客户在CORBA端时，可以编译IDL描述文件生成一个桩提供给CORBA用户，并生成一
个构架以开发COM对象服务器。由于这种实现方式是针对每一个对象服务界面描述进行的， 因此，可以称为特定于界面（interface-specific）的方式。
4 CORBA系统在CIMS中的应用
在CIMS环境下，应用通常是分布的，应用之间需要交换信息和数据，例如CAD和CAM之 间，CAD、CAM和MRP
II之间，甚至是不同的CAD应用之间都会发生数据的交互。分布式应用的开 发，尤其是面向对象的分布式应用的开发，对于系统开发者而言是极具挑战性的。CORBA、C
OM/OLE Automation和JavaBeans是目前针对此类应用的主要分布对象计算模型和支持系统 。一般来说，如果所开发的应用只面向Windows平台（Windows
3.x/95/NT），那么使用COM 是最佳的选择；如果所开发的应用完全是使用Java语言编制的，那么就应该采用JavaBeans
的方案。但是，如果所开发的应用需要集成异构的平台，那么无疑应该选择CORBA。通过C ORBA系统的支持，分布应用的开发者可以采用不同的语言、操作系统和硬件平台来开发面向
对象的分布式应用。当然，首要的条件是存在支持该种平台、操作系统和语言的CORBA系统 。
利用CORBA系统进行分布对象应用的开发具有下面三个特点：①开发代价小、效 率高。系统开发者只需要编写描述服务对象接口的IDL语言文件并安装描述文件，实现服务
对象的功能即完成了全部的任务。其它的相关代码或者是由IDL编译器自动创建，或者是由ORB 类库提供，应用程序员并不需要编写例如网络通信、数据编码/解码、名址映射和安全管理
的程序代码，从而可以把工作重点放到服务对象实现的过程中去。②通过CORBA系统的 支持，一个服务对象可以透明地被分布在本地和网络上的客户所调用，扩大了服务对象的使
用范围，为分布的客户所共享。③CORBA系统作为“软件总线”，可以为服务对象提供“ 即插即用”的功能，而且当对象实现改进或升级时，只要接口保持不变，客户代码无需作任
何改动。
在CIMS的应用环境之下，CORBA系统的另一个十分重要的作用是集成已有的应用系统，这样 的应用系统通常称为“遗留系统”（Legacy
System）。“面向CIMS的并行工程集成框架关 键技术”课题就是一个很好的例子。各个领域框架的应用系统，例如，机械领域的Pro
Engi neer、电子领域的Mentor Graphics等等，需要通过CORBA系统集成到一起实现信息的交互和
共享。集成的关键在于对遗留系统的封装和包裹（wrap），经过包裹，遗留系统就能够 以OMG IDL的形式提供给用户，从而和新开发的面向对象的分布式应用同样处理。包裹
的形式视不同的遗留系统而不同，对于能够提供用户调用接口的遗留系统，只要利用原有 的调用来构造新的界面（必要时需要进行一定的扩充）即可；而对于比较封闭的遗留系统，
集成的难度就大得多了，通常是利用文件作为中介来集成。不过，目前CAD、CAM和MRP II 的系统厂商在发展过程中也在逐步使自身的应用系统更加开放，向用户提供更灵活的控制手
段，完全封闭的系统已经十分少见了，从而使集成工作也变得相对简单。
5 结束语
从前面的论述可以看出，CORBA系统作为分布对象处理的主流标准之一，在很多领域具 有很大的应用价值和前景，尤其是在象CIMS这样的异构特征非常明显的环境中。但是，CORBA系
统只提供了分布对象间通信的基本机制，其它涉及分布对象应用和管理的工作，都在OMG组 织制定的“对象服务”和“通用设施”的规范中进行定义和规定。因此，只有在CORBA系统的
基础上实现了必要的对象服务和通用设施，例如，名录服务、对象生命周期服务、事件服务 和事务服务等等，才能为面向对象的分布式应用的开发者和系统集成人员，提供更加便利和
有效的工具和手段。
另外，传统的CORBA实现对于实时控制、实时仿真和多媒体通信等应用的支持是不充分的， 因此，针对此类应用，实时CORBA系统也许是必要的选择了
参考文献：
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manual［M］.1994.8 .
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［4］ Otte R, Patrick P, Roy M. Understanding CORBA［M］. Prentice-Hall
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［5］ 863/CIMS主题并行工程集成框架关键技术项目总体组.面向CIMS并行工程集成框架 关键技术总体设计报告［R］.1997.4.
CORBA SPECIFICATION， IMPLEMENTATION AND APPLICATION
IN CIMS ENVI RONMENT
XIE Jun-qing，DUI Ji-ying，WANG Yun，GU Guan-qun
(Computer Science and Engineering Department, Southeast Universit
y,Nanjing 210096，China)
Abstract：CORBA specification is one of the major distributed
obj ect computing standard. It has become becomes comprehensive
and mature and has been applied i n many fields. This article
first introduces the content of CORBA specification, then
it describes the technology involved in the ORBUS system,
which is an implementation of CORB A 2.0 standard, and the
mechanism to implement COM/CORBA interoperability. Final ly,
this article presents the application of CORBA system in CIMS
environment.
Key words：CORBA；IDL compiler；interface repository； IIOP；COM/
CORBA interoperability