weidagang2046的專欄

內容： Jxta 的設計理念 Jxta 的獨立性 Jxta 核心構件 Jxta 協議 基于 Jxta 的系統的屬性 Jxta 如何與 .Net 和 Jini 較量 Jxta 的多功能性 參考資料 關于作者 對本文的評價

Sing Li (westmakaha@yahoo.com)
作家，Wrox 出版社
2001 年 8 月

對等網絡即將來臨了，它承諾要創建一個根本不同的計算世界 — 而且，在某些方面 — 比基于老模式客戶機／服務器的要更好。Jxta 工程是按社區方式運作的，旨在為對等應用構建實用應用程序底層。雖然 Jxta 的參考實現是用 Java 語言寫的，但事實上它對當今現有的任何語言，操作系統（OS）或平臺都會欣然接納 — 而且，更重要的是，對于人們現在想都沒想過的技術，它也做好了準備。在本文，即此系列的第一部分（共 3 部分）中，Java 開發人員兼作者 Sing Li 解釋了支持 Jxta 的基本概念和協議，使您為閱讀后面的文章做好準備。后面這些文章將教您試驗 Jxta shell 并且構建 P2P 應用。請在討論論壇與作者和其他讀者共享您關于本文的心得。

對等（P2P）網絡與傳統的客戶機／服務器或多層服務器網絡不同，對等網絡中的對等機是彼此直接通信的。這種通信無需依賴集中式服務器或資源就可完成。在 P2P 網絡中，通過對等機之間的交互操作就可以完成工作，共享信息。通過創建有潛力展示非常高的可用性和容錯能力的計算資源網絡，P2P 體系結構使真正的分布式計算成為可能。

傳統的客戶機／服務器和多層次體系結構已經是業界的識途老馬，而采用 P2P 體系結構的系統則還只是初生牛犢。Jxta 工程是 Sun 為了向構建跨平臺、跨操作系統（OS）和跨編程語言的 P2P 應用提供實用應用程序底層而發動的突襲。這項工程現在是開放源代碼的，Sun 也參與其中，請參閱參考資料部分以獲取關于 Jxta 社區的信息。

Jxta 的設計理念
Jxta 工程的組件是認真的設計分工的產物。它們為泛型 P2P 網絡提供最小需求，去除了所有特定于策略的邏輯和組件。這樣，就僅剩下幾乎所有的應用程序都能使用的構件要素，不考慮目標用戶和特定實現。在接下來的幾個月和幾年里，Jxta 核心社區的一個主要任務就是確保這種普遍適用性仍然是真實的。您可以爭辯說，P2P 最引人注目的應用程序尚未開發，那么如果 Jxta 把特定于策略或實現的細節嵌入其基礎構造層后就完事的話，那么這些尚未想像到的應用程序就可能永遠不會和這個平臺一起工作。換句話說，Jxta 組件沒有強加一些不必要的策略，也沒有硬性規定特定的應用操作模型，使得簡單地構造 P2P 應用成為可能，也更方便。

Jxta 工程對 Java 平臺的獨立性
在我們討論 Jxta 的核心構件的過程中，您會發現我們沒有提到任何與 Java 技術相關的東西！Sun 已經為 Jxta 提供了初步的 Java 語言實現，但令人驚訝的是，Jxta 工程既不特定于 Java 編程語言，也不特定于 Java 平臺。換句話說，任何人都可以在任何硬件平臺上，用任何操作系統、任何編程語言實現基于 Jxta 的網絡。添加了這種 Jxta 的傳輸不可知特性（您將看到，它甚至不依賴于 TCP/IP），您就有了一個準備著交互操作的 P2P 基礎構造。

互操作性作為一個設計選項
有些人或許會懷疑像 Jxta 那樣普遍適應的規范的生存能力。Jxta 系統可以設計成具有互操作性的 — 但沒有硬性的規則說它們必須以任何有用的形式具備互操作性。換句話說，一個僅僅表面上滿足最小指定的互操作性需求的、不以任何有意義的方式與他人進行交互操作的 Jxta 應用程序仍然是符合 Jxta 規范的。然而，可以預見，P2P 應用和服務病毒蔓延般的增長速度將迫使廠商把互操作性作為他們產品的一個主要特性。這一設計決策的結果就交由開放市場的風雨去檢驗吧。

在其核心處使用 XML
我們很快將更詳細地說明，Jxta 目前使用 XML 作為消息和廣告的格式，這對于使 Jxta 具有互操作性很有幫助。因為 XML 技術的簡單性和普遍可訪問性，軟件幾乎可以創建在任何平臺上以生成并解析 Jxta 消息。

Jxta 核心構件
構成 Jxta 系統的組件與能在很多 P2P 網絡實現中識別出來的組件完全一樣：

• 對等機和對等組
• 服務
• 管道
• 消息
• 廣告

對這些組件中的每一個所做的研究將揭示 P2P 通信在 Jxta 網絡上是如何工作的。

對等機和對等組
毫無疑問，對等網絡是由彼此相互通信的對等機組成的。從根本上說，整個連結著的宇宙就是一個大型 P2P 系統。但由于目前連通性和可用帶寬的限制，把整個因特網當作一個巨型 P2P 網絡來使用是不切實際的。相反，一些劃分是必要的。

物理網絡的邏輯劃分產生了對等機的工作組，P2P 行話稱之為對等組。對等組成員資格的交迭沒有任何約束；換句話說，任何對等機有必要屬于幾個對等組，就可以屬于幾個對等組。Jxta 規范并沒有規定或推薦組織對等組的合適方式。在 Jxta 網絡中，對等組就是共享資源和服務的對等機的集合。您可以很容易地明白，如果這個規范把對等組限制為例如局域網 — 或者甚至是廣域網的一個子集 — 那么，很多要求組成員資格超出這些物理限制的新應用程序的可能性將一概被排除。與 Jxta 的設計理念一致，對等組被規定為盡可能不受限制、盡可能普遍適應。

請注意，對等組的存在要求一些維護成員資格的手段。Jxta 規范又一次只規定了維護組成員資格的最小需求，而沒有指示該怎樣維護。這種組成員資格服務只是核心 Jxta 服務的一部分，但它可以接受很多種形式 — 例如，它可以是數據庫或目錄服務，還可以是基于集中式或分布式實現的。

服務
對等組內的對等機可以共享使用 Jxta 服務。事實上，對等機加入一個組可能主要是為了使用該組內可用的服務。稱為核心服務的一組服務對 Jxta 網絡的基本運轉是必不可少的。我們已經看到了一個核心服務的實例 — 成員資格服務。表 1 展示了 1.0 版 Jxta 規范中包含的核心服務。

表 1. Jxta 服務

服務名稱	描述
管道	對等機之間通信的主要方式；為信息傳輸提供單向、異步的管道的抽象。
成員資格	判斷哪個對等機屬于哪個對等組；處理對等組內對等機的加入和退出。
訪問	一種安全性服務，用于控制對對等組內服務和資源的訪問；對等組的一種安全性管理器。
發現	對等機能用來發現對方、其它對等組的存在、管道、服務等等的一種方式。
解析器（Resolver）	允許對等機通過引用（Jxta 行話稱之為廣告）間接地引用對方，對等組、管道或服務；在運行期間，解析器把引用捆綁到實現上。

Jxta 工程最初的參考實現不提供上面列出的五項之外的任何服務。甚至核心服務中的一些服務，例如處理安全性的訪問服務，也只是實現了非常基礎的方面。現行的 Jxta 社區正在為這些服務中的大多數充實細節，同時也在定義和實現對對等組或許有益的新服務（一般地或特定地）。例如，該社區目前正在進行的新服務包括：

• 監視和計量服務
• 匿名的、安全的金融交易付款服務
• Web 內容和服務的分布式搜索服務

在 Jxta 1.0 規范中，一個運行中的服務實例總是和一個對等機聯系在一起（您可以把它想象成是由一個對等“服務器”主管的）。在一個對等組內，只能有一個服務實例和指定的對等機聯系在一起。這種類型的服務被視為對等服務；如果主管該對等服務的對等機當機了，那么將無法獲得該服務。另一方面，同一服務的多個實例被冗余地安裝在一個對等組內的多個對等機上 — 這被稱為對等組服務。對等組服務是 Jxta 網絡的高可用性和容錯性的關鍵。Jxta 應用的實現者可以自由地把任意 Jxta 服務作為對等服務或對等組服務進行安裝。管道服務，即為對等通信提供邏輯管道抽象的核心 Jxta 服務，常常被作為對等組服務來實現，以確保其總是可用。

管道
正如 Jxta 規范定義，在對等機之間傳輸數據、文件、信息、代碼或多媒體內容的一種方式是通過邏輯管道。Jxta 管道用于在對等機之間發送消息（可帶任意內容）。

一個管道實例，從邏輯上講，是對等組內的一個資源。管道實例的實際實現通常情況下是通過管道服務完成的。與傳統（類似 UNIX 的）的系統不同，Jxta 管道是單向的、異步的。需要雙向通信的兩個對等機將不得不創建兩個獨立的管道實例。也跟傳統機制如 UNIX 管道或 TCP/IP 套接字不同，Jxta 管道的末端可以在不同的時間連接到不同的對等機上，或者根本不連接。在為 P2P 網絡上的服務提供冗余實現方面，只此一個單一概念就是革命性的一步。對等機可以在任一點及時邏輯地“拾起”管道。例如，設想一個想使用拼寫檢查器服務的對等機。它可以連接到一個對等組的拼寫檢查器管道（該管道是被作為冗余對等組服務實現的）上。在這種情況下，只要至少有一個拼寫檢查器的實例還在該對等組內的某個地方運行，該對等機就還能得到服務。

Jxta 1.0 規范提供了兩種一般類型的管道：點對點和廣播（propagate）。

對等機可以使用點對點管道連接到另一個對等機并單向傳輸消息。對等機可以使用廣播管道連接到一個或多個其它對等機并向它們全體傳輸消息。從本質上講，點對點管道是一對一的消息傳輸機制，廣播管道則是一對多的消息傳輸機制。Jxta 社區目前正在多對多消息傳輸機制方面努力；這個機制已經被命名為 Jxta 導線（wire）。

不管是什么類型的管道，通過管道載送的信息塊都稱為 Jxta 消息。那么，這些消息的確切格式是什么樣子呢？

消息
Jxta 消息是通過管道從一個對等機傳送到另一個對等機的數據束。這里，Jxta 規范再一次盡可能地使自己普遍適應，以免不經意間在消息的定義中引入任何依賴于實現的策略。消息被定義為由信封和正文組成的任意大小的束。信封是標準格式，它包括：

• 報頭
• 源端點信息（URI 格式）
• 目的地端點信息（URI 格式）
• 消息摘要（可選的 — 出于安全性目的）

消息正文的長度是任意的，可以包含一個可選的信任狀（出于安全性目的）和內容。

請注意，Jxta 消息的定義非常松散。考慮到我們日常一般都是在可靠的、寬帶的 TCP/IP 網絡上操作，這樣做的必要性并不是立即可以明了的。但 Jxta 消息的格式必須是靈活的、善于適應新環境的，因為它可能要在所有種類的網絡上實現，而不只是在 TCP/IP 上。設想在一個支持 256 字節數據包的不可靠傳輸的網絡（象傳統的基于數據包的無線網絡）上的一個 Jxta 實現，您就會對 Jxta 消息的簡單定義如何使自己適應諸如這樣的不利環境表示贊賞。

為了提供一個標準的、語法上易分析的、通用的編碼機制，Jxta 消息目前采用 XML 文檔格式。Jxta 利用了 XML 的普遍可訪問性和易使用、易編程的特點，這意味著 Jxta 可以用大多數編程語言在大多數平臺上很容易地實現 — 只要 XML 語法分析器和生成庫在那里是可用的。然而，Jxta 本身的設計卻使其消息代碼的編寫不依賴于 XML 的使用。雖然現在不太可能，但 Jxta 社區在規范的未來版本中包含（或要求）基于非 XML 的消息是完全可能的。

廣告
廣告有點像是消息的“堂兄弟”。Jxta 廣告也采用 XML 文檔格式。廣告的內容描述了諸如對等機、對等組、管道或服務等 Jxta 組件實例的屬性。例如，可以訪問另一個對等機的廣告的對等機可以設法直接連到該對等機上；可以訪問一個對等組的廣告的對等機可以通過廣告加入對等組。目前的因特網中與廣告相似的東西是域名和 Web 站點的 DNS 紀錄。Jxta 規范沒有規定如何創建、傳播或銷毀廣告。

互操作性的基礎：Jxta 協議
互操作性的另一個關鍵是這樣一個事實：核心 Jxta 對等交互操作模型被完全表示為在底層網絡上傳輸的一套簡單協議。換句話說，既然協議和消息格式是定義完好的，那么基于 Jxta 的系統間的互操作性完全可以在導線一級上達到。

例如，一個簡單的 PDA（8 位處理器，基于 C 語言編程）就可以是一個運行在基于數據包的無線網絡上的 Jxta 對等機，它可與同一對等組內的各種系統，從 PC 服務器到大型機，進行交互。如果這些對等機共享一個公共網絡（傳送）并正使用 Jxta 協議和消息格式進行通信，這是可以做到的。

Sun 已為 Jxta 提供了初步的 Java 語言實現。Jxta 社區現在擁有這個參考實現。這個參考實現為那些想立刻使用 Jxta 的 Java 程序員把事情變簡單了。而如果您正在非 Java 平臺上實現 Jxta，那么理解這些協議就是非常重要的。表 2 簡要描述了 Jxta 協議的核心集，涵蓋了發現（對等機如何找到對方）、廣告（對等機如何讓別的對等機了解對等組、管道等信息）、通過管道進行的通信和對等組成員資格的處理。下面的所有協議都是建立在傳送器上的 XML 消息交換的基礎上的。同樣地，它們可以用幾乎所有的編程語言在幾乎所有平臺上實現。

表 2. Jxta 核心協議

協議名稱	描述
對等發現協議	用來發現來自對等組內其它對等機的廣告；有助于發現對等機、對等組、管道和服務。
對等解析器協議	對等機用它來向另一個對等機發送搜索查詢以定位對等機、對等組、服務或管道。
對等成員資格協議	對等機用它來加入或退出一個對等組。
對等信息協議	對等機用它來獲得別的對等機的狀態。
管道綁定協議	對等機用它來把自己綁定到管道端點。
端點路由協議	對等機用它來請求有關到另一對等機的路由信息。

Jxta 規范不要求對等機實現上述所有協議。任一特定的對等機只須實現那些實際要用到的協議。

基于 Jxta 的系統的一些有趣的屬性
既然您已經對 Jxta 平臺理論上的構件有了一個基本理解，我們就來討論一下作為 Jxta 設計結果的一些有趣的屬性。

有“電子心跳”的任何東西都可以成為一個 Jxta 對等機
從理論上說，有文本字符串生成能力的最簡設備都可以加入（雖然并不是在每個 P2P 應用中都有必要）到 Jxta 網絡中。這是怎么成為可能的呢？

在 P2P 網絡上，過分簡化的設備需要對等代理人。這個代理人可以代表該簡化設備（或多個簡化設備）執行發現、廣告和通信。代理人的位置可以被硬性固定在簡化設備。這樣，在代理人的幫助下，簡化設備就可以成為 Jxta 網絡上完全合格的對等機。例如，一個被綁在一只海龜身上并以無線方式發送出帶有位置信息的 Jxta 消息的 GPS 定位器，就可以成為 Jxta 網絡上的一個對等機。

不確定拓撲結構的網絡中的順序
典型 Jxta 網絡另一個迷人的方面是它固有的不確定的拓撲／響應結構。計算機用戶通常都習慣于本質上確定的、同步的計算機系統，并認為這是一種標準結構。例如，當我們的瀏覽器發出 Web 頁面的 一個 URL 請求時，我們期望輸出立刻就會出現。我們還期望世界上的每個人都可以使用同一個 URL 從同一個 Web 服務器檢索同一個頁面。

在 Jxta 世界里，一個特定的資源請求不會在幾分鐘、幾小時或甚至幾天內返回；事實上，它可能根本就不會返回。另外，請求同一資源的世界各地的人們很可能得到的是來自完全不同的服務器的資源副本。這就引起了一個問題：不確定性系統有什么好處呢？

來自 grassroots 軟件革命的靈感
我們只要看看象 Napster 和 Gnutella 這樣的流行 P2P 系統就可以找到答案。下面是它們的一些額外的優勢特征（它們使同步性和確定性的喪失變得值得）：

• 內容的高可用性。 對等機可以從多個服務器上獲取內容，理想情況下可從附近開機運行著的一臺服務器上獲得。原始源對等機不必為每一個資源請求服務；事實上，它甚至可以不開機運行。
  
  
• 網絡帶寬的最優化使用。 現今 Web 上典型的局部流量集中導致的擁塞不會影響 P2P 網絡。
  
  
• 更低的內容分發成本。 P2P 網絡能吸納內容并復制它以使它易于存取。
  
  
• 來自網絡中各個節點的計算能力的均衡。 通過異步操作，您可以同時發出許多資源或服務請求，然后讓網絡為您完成這些工作。
  
  
• 無限的可伸縮性。 一個設計良好的 P2P 應用可以在不影響可伸縮性限制的情況下橫越整個已知的連接著的宇宙；而這在任何集中式模式中是完全不可能的。

在完美的 Jxta 世界中，我們將在不確定性網絡上執行異步請求。您覺得這個概念古怪嗎？

讓我們用一個示例來闡明。設想一個在基于 Jxta 的 P2P 網絡上運行的基于網絡的音樂請求服務。對等機提交了幾個對音樂文件的請求并在一段時間后核查對等組中的音樂請求服務是否找到了這些文件。當我們在一段時間后去核查音樂請求服務時，所請求的一些文件已經被找到，但其它的卻無法定位。服務對那些文件的響應是：音樂的選擇和可用性在不斷地變化；請稍后重試您的請求。這是一個可接受的不確定的結果：雖然服務未能找到一個文件，但如果我們稍后再次提交同一個請求，那個文件或許就是可用的了，因為主管我們想要的那個文件的對等機這時或許在線了。

當放到這樣一個具體的上下文中的時候，不確定性網絡的概念看起來就不再那么陌生了。事實上，我們多數人大概都會接受并使用這樣一個音樂請求服務。我們中的一些人甚至愿意為這樣的自動代理支付一點費用，這種代理會持續監視所選文件的可用性，然后為我們取來并存儲它們的副本。這是 P2P 計算的巨大魅力之一：均衡并共享全世界的所有連接著的資源的能力 — 但愿是以有秩序的和文明的方式。

該講的都講完了，但最先幾個在商業上取得突破的 Jxta/P2P 應用大概還是會因把確定性和同步性作為它們的主要特征而引以為豪。這是一個必要的過渡，因為用戶的習慣和市場取向不會在一夜之間改變 — 如果沒有強制原因的話將來不會改變。新的 P2P 模型將慢慢地浮現，起先可能會是以混合的形式出現。一個當前示例：基于邊緣傳播（edge-propagation-based）的網絡高速緩存技術，比如 Akamai，是目前確定性的、集中式的 Web 上的規范。這些技術用 P2P 風格的概念在集中式服務器的世界里實現優化的內容傳送。

社會影響和棘手的知識產權問題
我們先前使用的短語 — 有秩序的和文明的 — 是前沿計算和當代社會學的交匯處。事實上，短語“有秩序的和文明的”在不同的文化圈里可有不同的解釋，或者甚至在單個文化圈的不同環境中也有不同解釋。這已經在版權敏感的知識產權（IP）管理的世界里引起了激烈的爭議和辯論。由于有關集團的優勢以及內容分發上根深蒂固的市場慣例，這一爭論不會很快平息。

在大眾和商業新聞中已經寫了很多。Sun 不在其 Jxta 實現中規定策略的決定使得它可以自由地前進并掃除了這些爭論 — 把責任放在了那些在內容分發上率先采用 Jxta 技術的先鋒們的肩上。然而，在這個舞臺上， Jxta 技術基于社區的發展使它有潛力全局控制 IP（知識產權）所有者和公眾之間的良好平衡。開放的 Jxta 社區可以作為一個論壇，IP（知識產權）所有者和技術專家可在此論壇解決它們之間的分歧。

透視 Jxta：它如何與 .Net 和 Jini 較量
自從 Jxta 被介紹后，它已經被拿來和每個可想象得到的網絡技術進行比較。即使是有名望的商業雜志也不經意地忽略了這一創新，因為它顯然不和主要競爭對手大肆宣傳的旗艦產品較量。Jxta 工程是一只獨一無二“怪獸” — 在討論它的時候不會有任何現成的參照物。因此，必須獨立地對它進行評價。

要確信，Jxta 基于 XML 的消息傳遞與微軟（Microsoft）的 .Net 和 SOAP 技術是類似的。但這種比較的基礎比較薄弱。隨著越來越多的第三方協議使用了 XML，很顯然只用 XML 作為消息格式對于實際的網絡技術并不能說明什么。把高級別的、策略豐富的、基礎構造基于 Web 服務的 .Net 與本質上低級別的、基本的、策略中立的 Jxta 相比是件毫無意義的事。

Jxta 工程和 Jini 工程也是根本不同的。它們倆在較高級別的交互作用方面有一些類似的地方，都能夠實現網絡上真正的分布式計算。然而，類似處也在那里嘎然而止。因為真正的分布式計算仍只是未來的一個設想，所以很容易低估 Jxta 和 Jini 工程之間的區別 — 盡管事實是我們在比較更多已建立的客戶機／服務器或多層服務器技術的實現時不會做同樣的事。

兩者在戰略上的明顯不同是：Jxta 在一開始就是以完全互操作性技術（任何平臺，任何編程語言，任何廠商）的面貌出現的。Sun 是唯一投身于該社區的公司。Jini 是以 Java 為中心的技術，作為一種戰略，Sun 將把它集成并應用在將來提供的產品中。Sun 將對 Jini 的發展保持一定程度的控制。

沒有 Java 平臺（代碼的靈活性，RMI 等等）的支持，Jini 的實用性將受到限制；另一方面，Jxta 則完全獨立于 Java 的裝飾。從另一個角度看：Sun 僅僅定位在促進 Jxta 的成長，而 Sun 和 Jini 的成長之間則是有著較多的利害關系。隨著時間的推移，Jini 將成為 Jxta 的“愈發內向的堂兄弟”；它將作為啟用的嵌入技術被應用、部署到許多產品中。Jxta 的命運，在另一方面，將取決于參與此項技術的開放社區的成員們的熱情和創造力。

Jxta 的多功能性
由于提供基礎機制而不規定策略，Jxta 基礎對于很多 P2P 應用都是可用的和有價值的。下面是另外三個普通的個案研究：

• 對等機上的用戶搜索并共享對等組內的文件、信息和內容
• 對等機加入到對等組以使用只在此特定對等組內才可用的特定服務
• 對等組內對等機間以及通過網關穿越對等組的即時消息傳遞系統

當然，可能的應用是無窮無盡的，其中的很多還有待開發或甚至有待構思。在后面的文章中，我們將安裝 Jxta 并試驗它的命令行 shell，創建該 shell 的定制擴展，為 Jxta 網絡設計 P2P 應用。

參考資料

• 參加本文的討論論壇。
  
  
• 官方的 Jxta 社區位于 Jxta.org。您可在這里找到最新的規范、文檔、源代碼和二進制文件。
  
  
• 如果您對了解基于 Jini 的技術的更多詳細信息有興趣，請查閱 Sing Li 寫的 Professional Jini。
  
  
• 另一個早期采納者的對等工作組已經建成。這個組的戰略會是什么，它與 Jxta 的關系又會是什么，這一點還不清楚。
  
  
• Todd Sundsted 寫的 developerWorks 每月專欄 — 對等計算的實際應用，提供了關于 P2P 概念的抽象觀點和用他自己的 P2P 應用框架進行的實用的學習經驗。
  
  
• 要了解一個可與之替換的開放源代碼的系統，請查看 Freenet 工程。
  
  
• 來自 IBM 的高級對等網絡（APPN）提供了強伸縮性、高可用性、安全的網絡解決方案。
  
  
• IBM 的 Magstar 對等虛擬磁帶服務器被設計用來提高數據的可用性及改善您的災難恢復基礎構造。
  
  
• 在 developerWorks Java 技術專區查找更多 Java 參考資料。

關于作者 Sing Li 是 Professional Jini 的作者，也是 Wrox 出版社的其他許多書籍的作者。 他定期為技術雜志投稿，同時還是 P2P 革命的積極推動者。Sing 是一位咨詢專家和自由撰稿人，可通過 westmakaha@yahoo.com 與他聯系。