华为鸿蒙系统HarmonyOS学习之十五：总线技术概念学习

  提起总线技术，了解计算机原理的人，都会马上想起ISA总线、LOCAL BUS 总线、PCI总线等一系列的概念，在PC的286、386的时代，那时候提起这些概念的人，牛哄哄的程度不亚于现在动不动就是区块链、大数据、AI智能化的小鲜肉。现在再提起总线技术，已经远远不是PC时代的概念，已经在服务（webservice）、网络技术层面上，赋予新的内涵。

一、计算机总线

  总线英文名叫Bus，你猜的没错也是公共汽车的意思。总线是一个非常广泛的概念，在传统计算机硬件体系中应用的非常广泛。

   总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。

计算机硬件总线结构

在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。

传统总线的典型特征：

• 即插即用
• 高带宽
• 低时延
• 高可靠
• 标准

二、企业服务总线 ESB

企业级应用架构的发展经历了以下几个阶段：

1. 独立应用系统
2. EAI 阶段
3. SOA 阶段

独立应用阶段

20 世纪 60 到 70 年代，企业应用处于独立应用系统阶段，当时的企业应用是一种用来替代重复性劳动的简单设计，其目的是用计算机代替孤立的，体力性质的工作环节，将相关联的企业信息或数据管理起来。这些系统大部分是独立的系统——有独立的数据库、应用服务器、用户界面。因此有时候这类应用也叫“竖井型”的应用。

但是，随着业务和信息的不断扩展，独立应用系统渐渐不能满足企业对 IT 的需求，表现在大量的信息冗余，因为在建立一个新的应用的时候需要重新建立一套数据库；功能的重新设计，相似的功能存在于多个系统中；例如，客户信息在一个公司中可能有多个拷贝分别存在于多个数据库中，不同时期建立的应用系统所使用的技术也会不同。对于获取客户资料这样的功能，必然存在于多个系统中，而且在不同的系统中其实现方式可能是 Java/J2EE、Delphi、C/C++。

EAI 阶段

20 世纪 80 到 90 年代，一些公司或集成商意识到应用集成的价值和必要性。EAI 是一种将多个不同平台、用不同方案建立的异构的应用集成的一种技术和方法。它的目标包括以下几个方面：各个分离的系统间的相互通讯，消除信息孤岛，实现信息的共享。从功能的角度来看，EAI 包括信息接收、转换、翻译、路由、传播和业务流程管理。从架构上看有两种方式：Hub/Spoke 方式和 Bus 方式。

图 1 所示的 Hub/Spoke 结构使用一个中心代理（Hub）和多个适配器（Spoke）将 Hub 和应用连接起来。适配器负责将应用的数据格式转换成 Hub 可以理解的格式，Hub 将数据再转换成目标系统可以理解的格式，并执行消息的路由。Hub/Spoke 方式的弊端在于只有一个代理中心，当连接的应用种类增加或者消息量增大时，代理中心的性能将成为整个系统的瓶颈，在可扩展性方面也存在着一定的问题。

**图 1 . Hub/Spoke 结构的 EAI 集成 **
 

图 2 所示的 Bus 结构使用一个中心总线，应用程序通过 Adapter 将消息发送给总线，总线负责消息的路由，接受方的应用程序也有自己的 Adapter 来转换接受到的消息。Bus 结构和 Hub/Spoke 结构的最大区别在于在 Bus 结构中，Adapter 位于应用程序中，而 Hub/Spoke 结构中，Adapter 由 Hub 来统一管理。这样在 Bus 结构中，加入一个新的应用变得很简单，可扩展性得到了很大的提高，但是应用程序方的负担加重了。

**图 2. Bus 结构的 EAI 集成 **
 

SOA 阶段

SOA 将应用资源看成一个个独立的，自包含并良好定义的服务，通过这些服务的组装，编排可以产生新的应用。每一个服务可以完成一个独立业务功能，并且不依赖于业务上下文或者其他服务的状态。服务的定义是标准的且被广泛支持的，比如 Web Service。在 SOA 的架构中，人们都用标准的方式来封装自己的服务，使得任何一个客户端程序都可以容易的和后台系统实施连接。而 ESB 是 SOA 架构中的一个核心基石，在几乎所有的 SOA 架构中，都将 ESB 放在核心的位置。

ESB 产品些特征：

1. 连接性

ESB 必须提供一种支持服务交互的桥梁，它必须支持多协议 (protocol) 之间的连接。不仅要提供对消息和面向事件的中间件的支持，还要提供和现有 EAI 技术的连接。连接性是 ESB 不可缺少的特征之一。

1. 服务交互

服务交互可以理解为 ESB 的一个目的之一，ESB 作为 SOA 架构的核心，必然要支持服务的交互，要在服务的请求者和提供者架起一个坚实的桥梁，让服务的请求者和提供者只需要关心各自的业务逻辑，而不需要在发布和消费服务的环节花很大力气。服务交互也是 ESB 的必备特征。

1. 集成

集成的概念是对于系统而言的，ESB 不仅要能集成那些很容易封装服务的系统，也要集成不能方便地封装服务的系统，例如 SAP, ERP, CRM, Siebel 等 EAI 系统、遗留系统。集成也是 ESB 的核心特征之一。

1. 消息处理

在集成的过程中，必须要面对的是消息处理，在不同的应用系统中，消息的描述格式是不一样的。在集成环境中，必须要提供一种统一的格式来处理系统间的交互。

1. 管理

对于一个具有 ESB 特征的产品，管理也是一个重要的方面。例如，当一个服务从一个地址切换到另一个地址，在结构等不发生任何改变的时候，ESB 产品应该提供一个方便的途径适应这种改变。

1. QoS

对于服务交互来说，QoS 也是一个重要的特征，比如针对不同的服务请求者提供不同质量的服务响应。有些服务的请求需要在事务中完成，有些服务的交互需要保证其可靠性。一个 ESB 产品应该提供给开发者定义 QoS 的接口。

1. 安全

安全的必要性不言而喻，系统和系统之间的交互必然需要认证，授权，加密，签名等安全性。一个优秀的 ESB 产品应该提供可靠的，可灵活配置的安全支持。

三、分布式软总线

分布式软总线技术是基于华为多年的通信技术积累，参考计算机硬件总线，在1+8+N设备间搭建一条“无形”的总线，具备自发现、自组网、高带宽低时延的特点。
简单解释一下什么是1+8+N： 

1指的是手机 

8代表车机、音箱、耳机、手表/手环、平板、大屏、PC、AR/VR 

N泛指其他IOT设备

鸿蒙OS分布式软总线

全场景设备间可以基于软总线完成设备虚拟化、跨设备服务调用、多屏协同、文件分享等分布式业务。

分布式软总线的典型特征：

• 自动发现/即连即用
• 高带宽
• 低时延
• 高可靠
• 开放/标准

从上面三种总线技术层面上，我们可以看出有以下的几个方面的变化：

• 不再局限于线路板层面的硬件技术，不再单纯依赖线路板技术、网络、无线传输媒介也是覆盖的范围。
• 赋予网络服务的概念层面概念，涉及硬件、软件等领域。
• 不再局限单一设备上，可以跨平台、跨区域、跨网络。