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【論文關鍵詞】XML；網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡技術之一，被稱為“第二代web語言”，“一代網(wǎng)絡應用的基石”.自從它被提出來，幾乎得到了業(yè)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(fā)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(tǒng).這正是XML功能強大的主要原因.

XML使用DocumentTypeDefinition(DTD)或XMLSchema來描述數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的表示得以分開.

②互不兼容的系統(tǒng)之間傳遞數(shù)據(jù)有了一種標準化的模式.

③在互聯(lián)網(wǎng)上進行企業(yè)之間的數(shù)據(jù)存儲和共享更加方便.

下面的圖1表示了XML在網(wǎng)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(wǎng)絡基礎設施提出了很高的要求，執(zhí)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(jù)統(tǒng)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(tǒng)計的XML在網(wǎng)絡信息流中所占的比重。

由圖2可知，在網(wǎng)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(jù)統(tǒng)制地位.現(xiàn)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(xiàn)的XML加速技術.除了處理XML數(shù)據(jù)外，XML加速還幫助執(zhí)行安全數(shù)據(jù)交換和提供服務質量(QoS).

3XML網(wǎng)絡應用架構

一臺加速專用設備一般由現(xiàn)成的主板和現(xiàn)成的商用操作系統(tǒng)構成.由于專用設備是為執(zhí)行特定任務而定制的并且可以更高效率地利用操作系統(tǒng)和硬件，因此它們在執(zhí)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(wǎng)絡應用模式的架構圖.

加速專用設備一般部署在數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的主要生產(chǎn)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(shù)據(jù)流可分為輸人或輸出數(shù)據(jù)流.輸人XML加速功能解壓縮、解密、驗證和傳送數(shù)據(jù)來提供QoS.XML專用設備處理HTTP或簡單對象訪問協(xié)議(SOAP)包頭或XML內(nèi)容，并且利用配置信息決定如何轉換、驗證或解壓縮內(nèi)容.輸人負載平衡器被配置為選擇將恰當?shù)臄?shù)據(jù)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(shù)據(jù)被壓縮了.專用設備可被配置為對數(shù)據(jù)解壓縮，從而解脫應用服務器執(zhí)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(nèi)容.當XML內(nèi)容流經(jīng)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(nèi)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(shù)據(jù)的加密和壓縮，它也是通過配置負載平衡器和服務器實現(xiàn)的.專用設備常常可以以線速度運行，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(wǎng)關，解密、認證和批準輸人數(shù)據(jù)流，執(zhí)行輸出數(shù)據(jù)流的加密和簽名.加速也是實現(xiàn)QoS所不可缺少的.為了確保QoS，必須高效率地區(qū)分優(yōu)先級.檢查輸人和輸出XML數(shù)據(jù)并將內(nèi)容及規(guī)則應用于XML數(shù)據(jù)，然后再決定哪臺服務器處理.提供這種區(qū)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(wǎng)絡上.

4小結

XML正在成為數(shù)據(jù)組織和交換的實施標準，大量的XML數(shù)據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)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(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)處理領域起著一種重要的角色.基于XML的應用覆蓋到了內(nèi)容計算(處理和管理系統(tǒng))、分布計算環(huán)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(wǎng)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(wǎng)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(zhí)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.