SyncML Client實(shí)現(xiàn)研究

移動通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了移動計算和通信設(shè)備的流行，人們開始使用越來越多而且是各種各樣的移動終端設(shè)備進(jìn)行通信，處理和存儲各種數(shù)據(jù)和信息。眾多的終端設(shè)備使得不同設(shè)備間相同的數(shù)據(jù)和信息常常處于不一致的狀態(tài)，這就需要進(jìn)行移動數(shù)據(jù)同步。在當(dāng)前的移動數(shù)據(jù)同步領(lǐng)域，存在著眾多互不兼容的不同廠商各自的數(shù)據(jù)同步標(biāo)準(zhǔn)，給最終用戶、設(shè)備制造商、應(yīng)用程序開發(fā)商和服務(wù)提供商帶來了很多的問題。針對這種混亂的狀況，制定一個統(tǒng)一的通用數(shù)范必須能夠在任何一種網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議之上和任意的數(shù)據(jù)設(shè)備之間同步任何一種協(xié)議所定義的數(shù)據(jù)和信息。

1 SyncML簡介
SyncML數(shù)據(jù)同步規(guī)范〔1-6〕是由數(shù)據(jù)同步論壇組織一SyncML發(fā)起組(SyncML Initiative)一制定的一個通用數(shù)據(jù)同步標(biāo)準(zhǔn)。由于SyncML數(shù)據(jù)同步規(guī)范是由國際上眾多的包括Ericsson、IBM、Lotus、Matsushita、Motorola、Nokia、Openwave和Starfish在內(nèi)的眾多公司，根據(jù)通用數(shù)據(jù)同步規(guī)范的要求共同制定完成的，所以該規(guī)范目前已經(jīng)成為一個被廣泛接受的工業(yè)界通用的同步
協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。國際電信聯(lián)盟已認(rèn)可其為下一代移動通信標(biāo)準(zhǔn)的組成部分。
SyncML數(shù)據(jù)同步規(guī)范主要包括3個部分，即SyncML同步協(xié)議(SyncML Sync Protoc01)、SyncML表示協(xié)議(SyncML Representation Protoc01)和SyncML的傳輸方式綁定(目前僅包括SyncML HTTP Binding、SyncML OBEXBinding和SyncML WSP Binding)。SyncML同步協(xié)議主要定義了數(shù)據(jù)同步操作的會話流程、會話過程中的數(shù)據(jù)交互過程、同步雙方的握手過程及數(shù)據(jù)同步的類型等SYncML表示協(xié)議主要定義了同步所支持的數(shù)據(jù)類型、命令格式以及在各種網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)腟YncML消息格式。SyncML消息可以在任何一種有線和無線的網(wǎng)絡(luò)上傳輸，在SYncML協(xié)議的傳輸方式綁定中定義了在HTT P(HyperText Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議)、WSP(Wireless Session Protocol，無線會話協(xié)議)、OBEX(Object Exchange Protocol，對象交換協(xié)議)三種協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)鏈接上傳輸SyncML消息的方式。這三種傳輸協(xié)議基本上涵蓋了所有的遠(yuǎn)程和短程連接。

在SyncML同步協(xié)議中，定義了SyncML客戶端和SyncML服務(wù)器端之間消息的交互過程，包括同步雙方數(shù)據(jù)標(biāo)識符的定義及映射、數(shù)據(jù)庫修改數(shù)據(jù)時的安全措施等。定義的數(shù)據(jù)同步類型包括雙向同步(two-way wync)、慢同步(slow syne)、客戶端發(fā)起單向同步(one-way sync from client only)、客戶端發(fā)起刷新同步(refresh sync from client only)、服務(wù)器端發(fā)起單向同步(one-way sync from server only)、服務(wù)器端發(fā)起刷新同步(refresh syne from server only)、服務(wù)器端請求同步(server alerted sync)等。圖1說明了SyncML客戶端和服務(wù)器端同步時的消息交互情況，其中移動電話作為SyncML同步的客戶端, 一臺網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器作為SyncML同步的服務(wù)器端。移動電話發(fā)送包含數(shù)據(jù)修改信息的SyncML消息給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器， 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器根據(jù)SyncML消息中的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種同步操作， 同步服務(wù)器中存儲的數(shù)據(jù)， 然后把修改結(jié)果信息回應(yīng)給移動電話。

2 SRTK分析
為了方便SyncML數(shù)據(jù)同步規(guī)范的推廣和實(shí)現(xiàn)， 同時也為了驗(yàn)證sYncML數(shù)據(jù)同步規(guī)范的可實(shí)現(xiàn)性，SyncML發(fā)起組發(fā)布了一個開放源碼的SyncML參考實(shí)現(xiàn)―SyncML參考工具包。該工具包用C語言進(jìn)行開發(fā)，包含一個綜合的C庫，用于創(chuàng)建、發(fā)送、接收和解析SyncML消息。SRTK是一個比較成熟的產(chǎn)品。 可以在Windows平臺和Linux平臺上編譯。此外，它還為EPOC平臺和Palm平臺預(yù)留了接口。它支持XML和WBXML編碼，支持HTTP(用于Web上的同步)、WSP(在WAP上使用)和0BEX(在IrDA或藍(lán)牙上使用)傳輸。目前，SyncML參考工具包是在SourceForge（http：//sourceforge.nct／）上托管的，項(xiàng)目名稱為SyncML C T00lkit，最新版本為4.3版(發(fā)布于2003年10月27日)。
2.1 SRTK總體結(jié)構(gòu)
SyncML參考工具包的外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。SyncML Reference Implementation(即SyncML參考工具包)通過一系列應(yīng)用編程接口為上層應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)同步服務(wù)，上層應(yīng)用程序通過傳輸處理接口使用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊完成數(shù)據(jù)收發(fā)工作。應(yīng)用層除了使用下層提供的API外，還必須向下層的網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊和SRTK提供一系列的回調(diào)函數(shù)，以完成錯誤處理、同步命令處理及SyncML消息分片傳輸?shù)裙δ堋?/P>

由于SRTK主要實(shí)現(xiàn)的是SyncML消息的創(chuàng)建、解析及相關(guān)事務(wù)處理等功能，其本身并不具備網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)功能，故上層應(yīng)用程序需要利用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)傳輸來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步功能。在SRTK的實(shí)際開發(fā)中，為了方便在SyncML參考工具包的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)同步應(yīng)用程序的開發(fā)，SyncML發(fā)起組在編寫SRTK的同時，也實(shí)現(xiàn)了能夠進(jìn)行HTTP、WSP和0BEX傳輸?shù)耐ㄐ殴ぞ甙?Communication Toolkit)，并與SyncML工具包一起發(fā)布。
SyncML參考工具包的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)主要分為三層，分別為SyncML核心層、SyncML插件層和SyncML基本庫層。SyncML核心層主要實(shí)現(xiàn)供應(yīng)用層調(diào)用的SyncML參考實(shí)現(xiàn)接口。這一層獨(dú)立于具體的系統(tǒng)平臺， 主要包括三個部分：SyncML事務(wù)管理模塊， 主要負(fù)責(zé)同步事務(wù)管理， 包括多同步的協(xié)調(diào)、工作區(qū)緩存的訪IN控制和同步收發(fā)模式的切換等；SyncML命令生成模塊，主要負(fù)責(zé)生成SYncML同步消息， 僅用于同步發(fā)送模式；SyncML命令處理模塊，主要負(fù)責(zé)解析收到的SyncML同步消息并調(diào)用應(yīng)用層提供的回調(diào)函數(shù)完成相應(yīng)的同步操作，僅用于同步接收模式。中間的SyncML插件層主要實(shí)現(xiàn)一系列供SyncML核心層調(diào)用的下層功能，主要包括兩個部分， 即SyncML工作區(qū)管理模塊(負(fù)責(zé)用于存放svncML消息的工作區(qū)緩存的分配和回收工作)和SyncML編解碼模塊(負(fù)責(zé)XML或WBXML格式的SyncML消息的編碼或解析工作)。在SyncML參考工具包中，該層根據(jù)具體的運(yùn)行平臺進(jìn)行了一定程度的優(yōu)化。由于其被設(shè)計成插件層，所以它允許同時有多個SyncML工作區(qū)管理模塊或SyncML編解碼模塊存在，實(shí)際的同步實(shí)現(xiàn)可以根據(jù)不同情況調(diào)用不同的插件。最下一層是SyncML基本庫層，主要實(shí)現(xiàn)底層的諸如存儲管理、字符串處理等功能。這一層的主要作用是增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)的可移植性。
2.2 SRTK同步模式
根據(jù)SyncML同步角色的差異，SyncML參考工具包分別工作于兩種不同的模式：當(dāng)SyncML同步軟件作為同步消息的發(fā)起者時，SyncML參考工具包工作于同步發(fā)送模式，此時SyncML命令處理模塊處于不工作狀態(tài)；當(dāng)SyncML同步軟件作為同步消息的接收者時，SyncML參考工具包工作于同步接收模式，此時SyncML命令生成模塊處于不工作狀態(tài)。
2.2.1 同步發(fā)送模式
當(dāng)需要發(fā)起SyncML同步(客戶端)或回應(yīng)對方的SyncML同步(服務(wù)器端)時，SyncML事務(wù)管理模塊將使SRTK工作于同步發(fā)送模式。首先，應(yīng)用程序調(diào)用smllnitlnstane()，創(chuàng)建一個SyncMI同步事務(wù)(同時為其分配工作區(qū)緩存)，必要的情況下可以調(diào)用SyncSetSeesion Options()，設(shè)置同步事務(wù)的參數(shù)。當(dāng)事務(wù)被成功創(chuàng)建之后，應(yīng)用程序就可以調(diào)用smlStarMessage()，開始創(chuàng)建同步消息文檔。當(dāng)應(yīng)用程序完成相關(guān)同步命令后，調(diào)用接口smlEndMessage()，結(jié)束同步消息文檔的創(chuàng)建工作。在這兩個接口調(diào)用之間，應(yīng)用程序可以根據(jù)不同的同步操作命令調(diào)用不同的接口，向同步消息文檔中添加同步命令信息。當(dāng)應(yīng)用程序完成同步消息文檔的創(chuàng)建工作以后， 應(yīng)用程序就可以調(diào)用smILockReadButffer()鎖定工作區(qū)緩存，同時獲取生成的同步消息文檔。之后，就可以調(diào)用網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的xptSendData()發(fā)送同步消息，發(fā)送完成后應(yīng)用程序必須調(diào)用smlUnlockReadBuffer()，將工作區(qū)緩存解鎖并釋放工作區(qū)緩存。最后，應(yīng)用程序調(diào)用smlTerminatelnstance()，結(jié)束同步事務(wù)。
2.2.2同步接收模式
當(dāng)需要接收對方的SyncML同步回應(yīng)(客戶端)或接收對方發(fā)起的SyncML同步(服務(wù)器端)時，SyncMI事務(wù)管理模塊將使SRTK工作于同步接收模式。首先，應(yīng)用程序調(diào)用smllnitlnstance()創(chuàng)建一個SyncMI同步事務(wù)(同時為其分配工作區(qū)緩存)。必要的情況下可以調(diào)用SyncSetSeesionOptions()，設(shè)置同步事務(wù)的參數(shù)。當(dāng)事務(wù)被成功創(chuàng)建之后，應(yīng)用程序就可以調(diào)用smlLockWrite Buffer()鎖定工作區(qū)緩存，同時利用接口xptReceiveData()接收同步消息文檔并保存到工作區(qū)緩存中。當(dāng)應(yīng)用程序完成同步消息文檔的接收后調(diào)用接口smlUnlockWrIte Buffer()將文檔交給SRTK進(jìn)行處理。當(dāng)SRTK收到同步消息文檔后，將調(diào)用smlProcessData()進(jìn)行處理。該接口調(diào)用下層模塊解析同步消息文檔，并根據(jù)解析結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的命令處理回調(diào)函數(shù)完成相應(yīng)的同步操作。最后，應(yīng)用程序調(diào)用smlTerminatelnstance()結(jié)束同步事務(wù)。

3 SyncML CIient實(shí)現(xiàn)
鑒于大多數(shù)移動終端設(shè)備處理能力和存儲能力有限與移動通信網(wǎng)絡(luò)窄帶寬、長延時、高成本和不可靠等特點(diǎn)，一般只能在移動終端設(shè)備上實(shí)現(xiàn)輕量級的SyncML Client軟件，而且由于移動終端市場的激烈競爭，軟件開發(fā)的成本和上市時間等因素已成為相當(dāng)敏感的指標(biāo)。SyncML參考工具包由于其權(quán)威性、精簡性、良好的可移植性、開放源碼及可以免費(fèi)使用等特點(diǎn)，成為目前移動終端設(shè)備上SyncML Client實(shí)現(xiàn)的首選。
3.1 SyncMt CIilent設(shè)計
SyncML參考工具包作為開放源碼的官方實(shí)現(xiàn)，為進(jìn)一步開發(fā)SyncML同步軟件提供了良好的起點(diǎn)，但僅僅SyncML參考工具包顯然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。本文在SyncML參考工具包的基礎(chǔ)上，研究和實(shí)現(xiàn)了工作于移動終端上的SyncMI Client軟件。
鑒于移動終端平臺的多樣性，本軟件可能會被作為獨(dú)立的模塊移植到不同的硬件平臺和軟件平臺上，因此本軟件在設(shè)計上盡可能地考慮軟件的移植性。為達(dá)到這一目的，本軟件系統(tǒng)采用了分層的設(shè)計思想，一方面盡可能地將SyncML數(shù)據(jù)同步的主要實(shí)現(xiàn)邏輯封裝起來，實(shí)現(xiàn)其平臺的無關(guān)性，另一方面，分別將對上和對下的與特定軟硬件環(huán)境相關(guān)的部分獨(dú)立出來構(gòu)成SyncML同步用戶接口層和平臺適配層。這樣，在需要進(jìn)行軟件移植時，開發(fā)人員只需根據(jù)特定的軟硬件環(huán)境實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的SyncML同步用戶接口層和平臺適配層，從而在最大程度上保證了移植的方便性和快捷性。除此之外，考慮到移動終端及移動通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際狀況，在設(shè)計中也充分考慮了嵌入式軟件開發(fā)的要求，力爭使系統(tǒng)具有低存儲需求、低時間開銷、高可靠性、高靈活1生、高互操作性和完備的功能實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。
圖3為移動終端SyncML Cllent軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。SyncML同步用戶接口是軟件的人機(jī)交互界面，它向用戶提供了啟動、中止、配置數(shù)據(jù)同步的接口，同時用戶也能通過該接口實(shí)時獲取同步的狀態(tài)信息和結(jié)果信息。SyncML同步管理器是整個同步軟件的核心。它根據(jù)上層的相關(guān)配置信息和命令信息，分析日志管理模塊記錄的同步對象信息，讀取數(shù)據(jù)庫中相關(guān)同步對象數(shù)據(jù)并調(diào)用SyncML參考工具包生成同步消息，最后調(diào)用通信會話管理模塊的API發(fā)送同步消息。除此之外，它還接收通信會話管理模塊收到的同步消息，調(diào)用SyncML參考工具包進(jìn)行解析，然后根據(jù)解析結(jié)果調(diào)用數(shù)據(jù)庫接口修改同步對象信息，同時同步修改日志信息，最后向上層的SyncML同步用戶接口匯報同步的結(jié)果信息。通信會話管理模塊負(fù)責(zé)同步軟件和SyncML服務(wù)器之間的協(xié)議交互和消息收發(fā)，同時管理本地的會話信息和事務(wù)切換工作，相當(dāng)于SyncML發(fā)起組隨SyncML參考工具包一起發(fā)布的通信工具包。SyncML參考工具包負(fù)責(zé)同步消息的生成和解析工作。日志管理模塊負(fù)責(zé)記錄同步對象的修改信息，為實(shí)現(xiàn)與SyncML服務(wù)器的快速同步提供依據(jù)。數(shù)據(jù)庫接口實(shí)現(xiàn)同步對象的存取和修改等操作。平臺適配層為上述模塊提供必要的系統(tǒng)軟硬件平臺信息。

3.2 SyncML CIient實(shí)現(xiàn)
按照上面的設(shè)計方案，我們基于通用的智能手機(jī)軟硬件平臺實(shí)現(xiàn)了SyneML Client軟件。在實(shí)際的智能手機(jī)軟硬件平臺選擇上，基于成本和實(shí)際系統(tǒng)需求的考慮，選用了以Epson Slc33209為核心的硬件平臺和以Epson ROS33操作系統(tǒng)為核心的軟件平臺。開發(fā)工具選用了Microsoft Visual C++6和Epson系列編譯、鏈接、下載和調(diào)試工具。在下層通信協(xié)議的選擇上，我們實(shí)現(xiàn)了HTTP和WSP傳輸協(xié)議。
在實(shí)際的SyncMI Client實(shí)現(xiàn)中，本軟件主要是用于個人信息管(Personal Information Management，PIM)軟件的信息同步。具體地說就是同步移動終端和遠(yuǎn)端服務(wù)器上的通訊錄和日程安排信息。其中通訊錄信息的編碼格式遵循vCard2.1和vCard 3.O標(biāo)準(zhǔn)，日程安排信息的編碼格式遵循vCanlendar 1.O和iCanlendar 2.0標(biāo)準(zhǔn)。
為了保證最大程度上的互操作性，使得SyncML Cli_ent軟件能夠與任何符合SyncML數(shù)據(jù)同步規(guī)范的服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)同步操作，我們嚴(yán)格按照SyncML數(shù)據(jù)同步規(guī)范1.1.1版本的一致性要求進(jìn)行軟件的開發(fā)工作。開發(fā)出的SyncML Client軟件功能包括：支持雙向同步、慢同步和服務(wù)器端請求同步三種同步類型；支持SyncML表示協(xié)議中所要求的所有同步客戶端元素類型；支持XML和WBXML兩種格式的同步信息編解碼功能；支持兩種安全認(rèn)證方式，即基本認(rèn)證方式和MD5摘要認(rèn)證方式；支持將大的同步數(shù)據(jù)包拆分成多個網(wǎng)絡(luò)消息發(fā)送的機(jī)制和Large Objects模式；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫級的同步錨(Strnc Anchors)；支持終端同時和多個服務(wù)器同步，本地保留多份同步日志信息(最多可同時保存5份同步日志信息)支持用于電子名片交換的vCard 2.1規(guī)范和vCard3.0規(guī)范；支持用于日歷及行程信息交換的vCalendar l.0規(guī)范和iCalendar 2.0規(guī)范；支持HTTP和WSP傳輸協(xié)議.
軟件開發(fā)過程的一個主要難點(diǎn)是軟件的后期測試平臺的構(gòu)建。當(dāng)前國內(nèi)開通的SyncML服務(wù)器很少，相關(guān)運(yùn)營商的SyncML服務(wù)資料十分匱乏，給軟件的測試帶來了相當(dāng)?shù)睦щy。在實(shí)際測試中，我們通過構(gòu)建自己的SyncML服務(wù)器和測試環(huán)境克服了這一方面的困難。我們運(yùn)用Nexthaus SyncJe(tm)Personal Servel，Outlook Edi-tion作為遠(yuǎn)端的SyncML同步服務(wù)器，同時通過WildPackets EtherPeek NX for Windows分析相應(yīng)的同步消息，從而能夠在實(shí)際的移動網(wǎng)絡(luò)中測試SyncML Cli_ent軟件。

結(jié)語
隨著移動計算的日益普及，人們對于移動數(shù)據(jù)同步的需求正在不斷地增強(qiáng)，在一些領(lǐng)先的移動終端制造商的產(chǎn)品中已經(jīng)出現(xiàn)SyncMI的蹤影。SyncML參考工具包作為SyncML發(fā)起組提供的官方參考實(shí)現(xiàn)，其很大程度上加快了SyncML同步軟件的開發(fā)和普及。雖然在一定程度上由于其擁有大量API且不友好的開發(fā)文檔，入門比較困難，但對于長期的SyncMl同步軟件開發(fā)而言，SyncML參考工具包已成為一個相當(dāng)好的選擇。