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基于SOA的RFID中间件方案
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2017-11-01
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无线射频识别RFID（Radio Frequency Identification）技术近年来得到了快速的发展，目前已进入商业化应用阶段。
企业实施RFID方案的最终目的是将RFID产生的海量信息为业务所用。这就需要解决企业现有的业务系统如何与RFID系统接口的问题，包括连接RFID设备、处理RFID数据、将其转换成业务信息等。为了避免因标签种类变化、系统业务逻辑改变而需要重新编写业务信息的情况，需要将RFID硬件模块的连接控制、中间数据处理与上层应用软件分开，因此引入了RFID中间件的概念。
此外，利用SOA系统具有可扩展性高、可维护性好的特点，以便为用户提供灵活的维护服务，还引入了面向服务体系架构SOA（Service Oriented Architecutures）。
基于上述分析，本文提出了一种基于SOA的RFID中间件方案。该方案可把各个应用RFID技术的功能抽象成服务，应用基于J2EE构建方法，综合应用JMX、JMS、Struts等技术。企业应用系统通过请求服务的方式来获取RFID中间件提供的服务。用XML进行数据传输，并提供Web Service接口。
1 技术基础
1.1 RFID中间件
RFID中间件是实现RFID硬件设备与应用系统之间数据传输、过滤、数据格式转换的一种中间程序，将RFID阅读器读取的各种数据信息，经过中间件提取、解密、过滤、格式转换、导入企业的管理信息系统，并通过应用系统反映在程序界面上，供操作者浏览、选择、修改、查询。中间件技术也降低了应用开发的难度，使开发者不需要直接面对底层架构，而是通过中间件进行调用。
RFID中间件是一种消息导向的软件中间件，信息是以消息的形式从一个程序模块传递到另一个或多个程序模块。消息可以非同步的方式传送，所以传送者不必等待回应。RFID中间件是在企业应用原有的中间件发展的基础上，结合自身应用特性进一步扩展并深化了中间件的应用，使得RFID应用系统的开发变得更容易，提高了软件的可移植性，增强了系统的可维护性和可靠性，所以它的架构设计解决方案是RFID应用的一项极为重要的核心技术［1］。
目前提供RFID中间件平台的厂商主要有IBM、Oracle、Microsoft、SAP、Sun公司。对于这些厂商，RFID中间件只是其现有软件的扩展，其RFID产品可以迅速方便地与各自现有的软件产品线集成在一起。但缺点是其产品对该厂商其他软件产品的依赖性比较大。
1.2 面向服务的体系结构SOA
面向服务的体系结构是一种技术架构风格，它代表了一种开放的、敏捷的、可扩展的、可组合的架构［2］，定义了服务提供者和消费者之间的松散耦合关系。其业务敏捷的特点，帮助企业把业务变得更加灵活，能够适时、快速地响应变化。SOA的核心概念就是服务［3］，其基本结构如图1所示。其中包含服务的3个基本角色：服务提供者、服务请求者和服务注册。在这些角色之间使用了3种操作：服务发布、服务发现和服务绑定。作为SOA的一种实现技术，Web Services提供了基于XML的标准接口，具有完好的封装性、松散的耦合性、协议规范的标准性以及高度的可集成性等特点，能够良好地满足SOA应用模式的需求。
1.3 JMX和JMS
Java管理扩展JMX（Java Management Extensions）是一个为应用程序、设备、系统等植入管理功能的框架。在JMX规范中，管理组件是一个能代表管理资源的Java对象，遵从一定的设计模式，实现该规范定义的特定的接口。该定义保证了所有的管理组件以一种标准的方式来表示被管理资源。管理接口就是被管理资源暴露出的一些信息，通过对这些信息的修改能够控制被管理资源。管理接口包括：能被接触的属性值、能够执行的操作、能发出的通知事件等［4］。
JMS（Java Message Service）是访问企业消息系统的标准API，定义了Java中访问消息中间件的接口，但JMS只是接口，并没有给予实现，实现JMS接口的消息中间件称为JMS提供者（JMS Provider）。在JMS框架中运转的方法如下：
（1）得到1个JNDI初始化上下文（Context）。
（2）根据上下文以查找1个连接工厂。
（3）从连接工厂得到1个连接（Connect）。
（4）通过连接以建立1个会话（Session）。
（5）查找目的地（Topic/Queue）。
（6）根据会话以及目的地以建立消息制造者（TopicPublisher/QueueSender）和消费者（TopicSubscrib-er/QueueReceiver）。
2 基于SOA的RFID中间件架构
利用SOA松耦合、面向业务的特点，结合RFID中间件实现的应用系统集成的方案可提供丰富的接口，能够帮助实现对RFID设备的管理以及对数据的处理，简化了对底层设备应用的支持，避免了对底层设备的低级别接口的处理。利用Web Service技术实现RFID中间件与企业系统的集成，完成两者的松耦合集成。
基于SOA的RFID中间件架构，其基础架构层分为设备管理层、事件处理层和服务接口层，并通过Web Service技术包装了每1层相应的功能，且进行了具体实现。本文重点介绍该RFID中间件架构中的基础架构的3个功能层［5］。这3个层次有着明确的功能划分和层间的交互接口。RFID中间件架构如图2所示。
企业实施RFID方案的最终目的是将RFID产生的海量信息为业务所用。这就需要解决企业现有的业务系统如何与RFID系统接口的问题，包括连接RFID设备、处理RFID数据、将其转换成业务信息等。为了避免因标签种类变化、系统业务逻辑改变而需要重新编写业务信息的情况，需要将RFID硬件模块的连接控制、中间数据处理与上层应用软件分开，因此引入了RFID中间件的概念。
此外，利用SOA系统具有可扩展性高、可维护性好的特点，以便为用户提供灵活的维护服务，还引入了面向服务体系架构SOA（Service Oriented Architecutures）。
基于上述分析，本文提出了一种基于SOA的RFID中间件方案。该方案可把各个应用RFID技术的功能抽象成服务，应用基于J2EE构建方法，综合应用JMX、JMS、Struts等技术。企业应用系统通过请求服务的方式来获取RFID中间件提供的服务。用XML进行数据传输，并提供Web Service接口。
1 技术基础
1.1 RFID中间件
RFID中间件是实现RFID硬件设备与应用系统之间数据传输、过滤、数据格式转换的一种中间程序，将RFID阅读器读取的各种数据信息，经过中间件提取、解密、过滤、格式转换、导入企业的管理信息系统，并通过应用系统反映在程序界面上，供操作者浏览、选择、修改、查询。中间件技术也降低了应用开发的难度，使开发者不需要直接面对底层架构，而是通过中间件进行调用。
RFID中间件是一种消息导向的软件中间件，信息是以消息的形式从一个程序模块传递到另一个或多个程序模块。消息可以非同步的方式传送，所以传送者不必等待回应。RFID中间件是在企业应用原有的中间件发展的基础上，结合自身应用特性进一步扩展并深化了中间件的应用，使得RFID应用系统的开发变得更容易，提高了软件的可移植性，增强了系统的可维护性和可靠性，所以它的架构设计解决方案是RFID应用的一项极为重要的核心技术［1］。
目前提供RFID中间件平台的厂商主要有IBM、Oracle、Microsoft、SAP、Sun公司。对于这些厂商，RFID中间件只是其现有软件的扩展，其RFID产品可以迅速方便地与各自现有的软件产品线集成在一起。但缺点是其产品对该厂商其他软件产品的依赖性比较大。
1.2 面向服务的体系结构SOA
面向服务的体系结构是一种技术架构风格，它代表了一种开放的、敏捷的、可扩展的、可组合的架构［2］，定义了服务提供者和消费者之间的松散耦合关系。其业务敏捷的特点，帮助企业把业务变得更加灵活，能够适时、快速地响应变化。SOA的核心概念就是服务［3］，其基本结构如图1所示。其中包含服务的3个基本角色：服务提供者、服务请求者和服务注册。在这些角色之间使用了3种操作：服务发布、服务发现和服务绑定。作为SOA的一种实现技术，Web Services提供了基于XML的标准接口，具有完好的封装性、松散的耦合性、协议规范的标准性以及高度的可集成性等特点，能够良好地满足SOA应用模式的需求。
1.3 JMX和JMS
Java管理扩展JMX（Java Management Extensions）是一个为应用程序、设备、系统等植入管理功能的框架。在JMX规范中，管理组件是一个能代表管理资源的Java对象，遵从一定的设计模式，实现该规范定义的特定的接口。该定义保证了所有的管理组件以一种标准的方式来表示被管理资源。管理接口就是被管理资源暴露出的一些信息，通过对这些信息的修改能够控制被管理资源。管理接口包括：能被接触的属性值、能够执行的操作、能发出的通知事件等［4］。
JMS（Java Message Service）是访问企业消息系统的标准API，定义了Java中访问消息中间件的接口，但JMS只是接口，并没有给予实现，实现JMS接口的消息中间件称为JMS提供者（JMS Provider）。在JMS框架中运转的方法如下：
（1）得到1个JNDI初始化上下文（Context）。
（2）根据上下文以查找1个连接工厂。
（3）从连接工厂得到1个连接（Connect）。
（4）通过连接以建立1个会话（Session）。
（5）查找目的地（Topic/Queue）。
（6）根据会话以及目的地以建立消息制造者（TopicPublisher/QueueSender）和消费者（TopicSubscrib-er/QueueReceiver）。
2 基于SOA的RFID中间件架构
利用SOA松耦合、面向业务的特点，结合RFID中间件实现的应用系统集成的方案可提供丰富的接口，能够帮助实现对RFID设备的管理以及对数据的处理，简化了对底层设备应用的支持，避免了对底层设备的低级别接口的处理。利用Web Service技术实现RFID中间件与企业系统的集成，完成两者的松耦合集成。
基于SOA的RFID中间件架构，其基础架构层分为设备管理层、事件处理层和服务接口层，并通过Web Service技术包装了每1层相应的功能，且进行了具体实现。本文重点介绍该RFID中间件架构中的基础架构的3个功能层［5］。这3个层次有着明确的功能划分和层间的交互接口。RFID中间件架构如图2所示。
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