电子商品交易系统关键问题研究

摘要
电子商品交易系统因具体应用领域的不同，在具体设计与实现时面临着不同的问题。全球信息基础设施委员会（GIIC）电子商务委员会报告草案中对电子商务定义如下：“电子商务是运用电子通信作为手段的经济活动，通过这种方式人们可以对带有经济价值的产品和服务进行宣传、购买和结算。这种交易的方式不受地理位置、资金多少或零售渠道的所有权影响，企业、公司、政府组织、各种社会团体、一般公民都能自由参加广泛的经济活动，其中包括农业、林业、渔业、工业、私营和政府的服务业。电子商务能使产品在世界范围内交易并向消费者提供多种多样的选择。”随着电子交易重要性不断地凸现以及相应软、硬件性能价格比不断地提高，电子交易在现代社会中迅速普及。然而传统的 C/S 模式却越来越无法适应电子商务的这种发展趋势，因为这种模式本身有着许多致命的缺点，例如：服务器端负担过重、系统拓展性差、安装和维护费用高昂、通信效率较低，安全性较弱等。为了克服这些缺点，促进电子商品交易系统的发展，系统采用了 C/S/S 的结构，即客户机/通信服务器/应用服务器三层结构。中间件技术是此结构中最关键的技术，同时也是三层结构系统中的一个显著特点。电子商品交易系统的实时、安全、可靠、异构平台等特点和要求都在本文设计实现的中间件中得到了体现。
本文在实现一个满足实时、安全、可靠、异构平台的中间件之前，对中间件的设计进行了性能评价，评估了一些具体技术在中间件中的效果。在以往对中间件的性能评价中，主要的方法是用真实的或者模拟的实验数据来验证中间件是否具有满足系统要求的效率和性能，但是这些方法由于受各种其他因素的影响而缺乏稳定性和针对性，而且需要大量相关代码的支持，这就增加了中间件设计的成本。为了解决这个问题，本文中运用图形化的数学建模工具 Petri 网对中间件进行了数学建模并进一步评价了中间件的性能，从而在理论的高度上证明了中间件对提高交易系统性能的重要性，为中间件的进一步设计和配置提供了理论依据。
负载共享技术是扩展系统容量提高系统性能的一种重要技术，在大型的电子商品交易系统中，服务器要为数量巨大并且随时可能增加的客户群提供实时、安全、可靠、高效的服务，因此服务器需要很高的性能和良好的扩展性。但是，单台服务器有其先天的不足，首先它缺乏可扩展性，其次它有过高的性价比，另外它还不能重复利用资源造成浪费。单台服务器无法解决这些问题最终导致服务器成为系统性能瓶颈，为了克服服务器瓶颈问题本文提出了一种适合电子商品交易系统特点的多台服务器集群技术。在研究了集群中最新的基于 CPU-MEM 的负载共享策略的基础上，考虑到电子商品交易系统的具体特点，我们提出了一种新的调度策略 RR-MMMCS，并且用模拟实验的方法证明了 CPU-MEM负载共享策略和 RR-MMMCS 调度策略在集群共享交易系统上有很好的性能和优良的稳定性，从而为电子交易系统在集群上的扩展提供了依据。
关键词:电子商品交易系统、中间件、Petri 网、负载共享、基于 CPU-MEM 负载共享算
法、变异系数、RR-MMMCS
目录
第一章绪论 ...............................................  1
1.1 课题背景 .................................................  1
1.2 存在的问题 ...............................................  2
1.3 本文的研究内容 ...........................................  3
1.4 本文的章节安排 ...........................................  4
第二章电子商品交易系统及其中间件技术  .........................  5
2.1 电子商品交易系统及其中间件技术概述  ........................  5
2.1.1 中间件的概念及特点  ................................  6
2.1.2 中间件的分类  ......................................  6
2.2 国内外中间件技术研究及应用现状  ............................  8
2.3 电子交易系统中中间件所采用的关键技术  ......................  8
2.3.1 通信技术  ..........................................  8
2.3.2 网络安全技术  .....................................  10
第三章交易中间件的数学建模及性能评价  .........................  13
3.1 PETRI 网及其应用现状  ......................................  13
3.2 PETRI 网对中间件的数学建模  ................................  15
3.3 性能分析及评价  ..........................................  19
第四章电子商品交易系统的设计与实现  ...........................  26
4.1 电子商品交易系统的体系结构  ...............................  26
4.2 电子商品交易系统中间件的设计与实现  .......................  27
4.2.1 中间件体系结构  ...................................  27
4.2.2 中间件的通信机制  .................................  27
4.2.3 中间件的安全服务  .................................  29
4.3 交易引擎 ................................................  30
第五章应用实例 ..............................................  34
5.1 通信进程与客户端以及应用进程间的通信  .....................  34
5.2 应用层协议设计 ..........................................  34
5.3 模拟实验及数据分析  .......................................  35
第六章应用对重负载系统的适应-负载共享技术  ....................  37
6.1 集群中的负载共享技术概述  .................................  37
6.2 基于 CPU-MEM 的负载共享策略  ...............................  38
6.3 CPU-MEM 负载共享策略和 RR-MMMCS 调度策略对性能影响  ........  40
6.3.1 RR-MMMCS ........................................  40
6.3.2 性能影响 ........................................  42
6.4 工作负载及其变异系数对性能的影响 ........................  46
第七章结束语  ................................................  50
7.1 结论  ....................................................  50
7.2 进一步工作及展望.........................................  50
致谢  .....................................................  51
参考文献  .....................................................  52
附录.攻读硕士学位期间发表学术论文  .............................  55