解析ML的網絡應用架構透視論文

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【論文關鍵詞】XML；網絡架構；硬件加速

【論文摘要】由于XML的靈活性和自我描述復雜性，在基于web的服務器應用中往往會消耗大部分服務器處理能力．本文提出一種采用專用硬件加速XML處理速度的網絡架構，可以極大地減少服務器解析Xml的負擔．

1XML簡介

XML,extensiblemarkuplanguage(可擴展標識語言)，是當代最熱門的網絡技術之一，被稱為“第二代web語言”，“一代網絡應用的基石”.自從它被提出來，幾乎得到了業界所有大公司的支持，絲毫不遜于當年HTML被提出來的熱度.

XML是1986年國際標準組織(ISO)公布的一個名為“標準通用標識語言”(standardgeneralizedmark-uplanguage,sgml)的子集.它是由成立于1994年10月的W3C(worldwidewebconsoutium)所開發研制的.1998年2月，W3C正式公布了XML的recommendation1.0版語法標準.XML掌握了SGML的擴展性，文件自我描述特性，以及強大的文件結構化功能，但卻摒除了SGML過于龐大復雜以及不易普及化的缺點.XML和SGML一樣，是一種”元語言”(meta一language).換言之，XML是一樣用來定義其他語言的語法系統.這正是XML功能強大的主要原因.

XML使用DocumentTypeDefinition(DTD)或XMLSchema來描述數據結構.它具有自我描述的特性，例如XMLSchema本身就是XML.XML的上述特性使得:

①數據和數據的表示得以分開.

②互不兼容的系統之間傳遞數據有了一種標準化的模式.

③在互聯網上進行企業之間的數據存儲和共享更加方便.

下面的圖1表示了XML在網絡應用中的作用

2阻礙XML應用的瓶頸

XML正在成為Web服務的通用語言.但是，XML的靈活性對網絡基礎設施提出了很高的要求，執行轉換、壓縮和XMLWeb服務安全等CPU密集型任務可消耗多達80%的服務器處理能力.據統計，由于XML的自我描述復雜性，計算機處理描述相同信息量的XML文檔要比相應二進制文檔多消耗25倍的計算資源.圖2顯示了結構化信息進展組織(OrganizationfortheAdvancementofStructuredInformationStandards)統計的XML在網絡信息流中所占的比重。

由圖2可知，在網絡傳輸世界中，XML正在逐漸得到廣泛的應用.在今后幾年中將超過所有其他種類的信息流，占據統制地位.現今，XML加速作為一種為應用服務器以降低XML處理負荷的關鍵技術問世了，尤其是以硬件的專用設備面目出現的XML加速技術.除了處理XML數據外，XML加速還幫助執行安全數據交換和提供服務質量(QoS).

3XML網絡應用架構

一臺加速專用設備一般由現成的主板和現成的商用操作系統構成.由于專用設備是為執行特定任務而定制的并且可以更高效率地利用操作系統和硬件，因此它們在執行XML的解析、驗證、轉換和壓縮時，比應用服務器速度更快.圖3給出了這種XML網絡應用模式的架構圖.

加速專用設備一般部署在數據中心的三層架構中.它們一般安裝在防火墻背后，處在負載平衡器與應用服務器或一臺同時具有應用服務器和Web服務器功能的設備之間.負載平衡器同在Web服務器或應用服務器之間分配負載一樣，在加速專用設備之間分配負載.應用服務器是XML數據的主要生產者和消費者，因而從這些專用設備提供的加速中受益最大.XML數據流可分為輸人或輸出數據流.輸人XML加速功能解壓縮、解密、驗證和傳送數據來提供QoS.XML專用設備處理HTTP或簡單對象訪問協議(SOAP)包頭或XML內容，并且利用配置信息決定如何轉換、驗證或解壓縮內容.輸人負載平衡器被配置為選擇將恰當的數據傳送到加速專用設備上.例如，從負載平衡器到應用服務器的傳送途中的附HTTP包頭告訴專用設備數據被壓縮了.專用設備可被配置為對數據解壓縮，從而解脫應用服務器執行占用大量CPU資源的解壓縮功能的負擔.同樣，在處理輸出傳輸流時，專用設備被配置為轉換從應用服務器到負載平衡器途中的內容.當XML內容流經專用設備時，文檔中或配置中的格式表單引用被解析并被應用于文檔，以將XML內容轉換為HTML、無線標記語言(WML)或其他類型的XML.

此外，XML專用設備可以加快XML數據的加密和壓縮，它也是通過配置負載平衡器和服務器實現的.專用設備常?？梢砸跃€速度運行，而這是應用服務器所達不到的.負責部署XM''''安全性的設計人員遇到了滿足XML安全要求的管理與處理問題.XML專用設備可作為安全網關，解密、認證和批準輸人數據流，執行輸出數據流的加密和簽名.加速也是實現QoS所不可缺少的.為了確保QoS，必須高效率地區分優先級.檢查輸人和輸出XML數據并將內容及規則應用于XML數據，然后再決定哪臺服務器處理.提供這種區分傳輸流的途徑是必須的.XML加速專用設備將許多需要大量CPU資源的功能從應用服務器轉移到網絡上.

4小結

XML正在成為數據組織和交換的實施標準，大量的XML數據已經出現在Web上，同時，XML作為一種基礎技術在知識管理、通信管理和數據傳送、數據處理領域起著一種重要的角色.基于XML的應用覆蓋到了內容計算(處理和管理系統)、分布計算環境下的應用、半結構化信息處理、移動計算平臺和XML存儲等方面.采用專用硬件加速XML處理速度的網絡架構，將許多需要大量CPU資源的功能從應用服務器轉移到網絡上，極大地減少了服務器解析XML的負擔，顯著的提高了在執行XML的解析、驗證、轉換、加密和壓縮時的速度，從而提供了比應用服務器速度更高效、更安全的服務能力.