基于SOA的鐵水聯(lián)運(yùn)信息共享平臺(tái)架構(gòu)的研究

韓 謙 上海鐵路局信息技術(shù)所

1 引言

目前，鐵道部、交通部在鐵水聯(lián)運(yùn)方面已經(jīng)開展了很好的合作，并取得了明顯的效果。在煤炭、進(jìn)口鐵礦石、糧食等重點(diǎn)物質(zhì)的運(yùn)輸中鐵水聯(lián)運(yùn)發(fā)揮了重要的作用。由于鐵路、港口碼頭屬于不同的運(yùn)輸體系，在信息共享、信息交互方面嚴(yán)重滯后。在不同運(yùn)輸行業(yè)間缺乏由信息技術(shù)支撐的有效協(xié)同，對(duì)鐵水聯(lián)運(yùn)已經(jīng)造成了一定的阻礙。同時(shí)與鐵道部和交通部簽署的《關(guān)于共同推進(jìn)鐵水聯(lián)運(yùn)發(fā)展合作協(xié)議》中"加快鐵水聯(lián)運(yùn)信息化建設(shè)，推進(jìn)信息共享。建立實(shí)時(shí)共享的公共信息平臺(tái)，積極推動(dòng)鐵水聯(lián)運(yùn)口岸監(jiān)管便利化"的相關(guān)要求也不相適應(yīng)。針對(duì)上述的問(wèn)題有效的解決方法是在既有的鐵路、港口碼頭內(nèi)部信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)在技術(shù)層面上搭建基礎(chǔ)性鐵水信息共享平臺(tái)，以面向服務(wù)架構(gòu)（Service Oriented Architecture，SOA）思想為理論指導(dǎo)，對(duì)各運(yùn)輸體內(nèi)部的業(yè)務(wù)功能及運(yùn)輸生產(chǎn)數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的傳輸模式和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行封裝，使此平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)獨(dú)立于原有信息系統(tǒng)的邏輯層。將所有與鐵水聯(lián)運(yùn)有關(guān)的環(huán)節(jié)--鐵路、港口、碼頭、船公司等信息系統(tǒng)連接起來(lái)，使得運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)方，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)就可以完成請(qǐng)車、交易、訂艙、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)仁掷m(xù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車、集裝箱、貨物在鐵路、港口碼頭、海上等的追蹤，實(shí)現(xiàn)更好的為貨主服務(wù)，進(jìn)而提供“門到門”的現(xiàn)代物流服務(wù)。另外通過(guò)此平臺(tái)鐵路相關(guān)部門可以及時(shí)準(zhǔn)確的獲得港口、碼頭、船公司等運(yùn)輸企業(yè)有關(guān)車、貨物等方面的信息，對(duì)控制貨物在港口、碼頭的停留時(shí)間；降低鐵路運(yùn)輸空駛率；提高調(diào)度效率等方面提供了必要的技術(shù)手段。以期達(dá)到不斷滿足鐵路聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸生產(chǎn)要求的最終目的。

2 面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）核心理論與技術(shù)

2.1 SOA概述

面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）是一種應(yīng)用程序體系架構(gòu)，在這種體系架構(gòu)中，所有的功能都定義成獨(dú)立的服務(wù)，這些服務(wù)帶有定義明確的可調(diào)用接口，采用已定義好的順序調(diào)用這些服務(wù)來(lái)形成業(yè)務(wù)流程。

2.2 SOA服務(wù)模型

面向服務(wù)的體系架構(gòu)中共有3種角色，他們分別是服務(wù)提供者、服務(wù)消費(fèi)者和服務(wù)注冊(cè)中心。其中服務(wù)提供者負(fù)責(zé)服務(wù)功能的具體實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)注冊(cè)服務(wù)操作將其所提供的服務(wù)發(fā)布到服務(wù)注冊(cè)中心，當(dāng)接受到服務(wù)消費(fèi)者的服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，執(zhí)行所請(qǐng)求的服務(wù)。服務(wù)消費(fèi)者則是服務(wù)執(zhí)行的發(fā)起者，首先需要到服務(wù)注冊(cè)中心查找符合條件的服務(wù)，然后根據(jù)服務(wù)信息進(jìn)行服務(wù)綁定/調(diào)用，以獲得需要的功能。而服務(wù)注冊(cè)中心則用來(lái)提供服務(wù)提供者注冊(cè)服務(wù)、提供對(duì)服務(wù)的分類和查找功能，以便服務(wù)消費(fèi)者發(fā)現(xiàn)服務(wù)，其架構(gòu)模型（如圖1所示）。

圖1 SOA架構(gòu)模型

SOA中的每個(gè)實(shí)體都扮演著服務(wù)提供者、服務(wù)請(qǐng)求者和服務(wù)注冊(cè)中心這三種角色中的某一種或多種，在這些角色之間使用以下三種操作：發(fā)布（Publish）。為了使服務(wù)可訪問(wèn)，服務(wù)提供者需要發(fā)布服務(wù)描述以使服務(wù)請(qǐng)求者可以發(fā)現(xiàn)和調(diào)用。查找（Find）。服務(wù)請(qǐng)求者定位服務(wù)，方法是查詢服務(wù)注冊(cè)中心來(lái)找到滿足其標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)。綁定（Bind）。在檢索完服務(wù)描述之后，服務(wù)請(qǐng)求者根據(jù)服務(wù)描述中的信息來(lái)調(diào)用服務(wù)。

3 基于SOA的鐵水聯(lián)運(yùn)信息共享平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

鐵水聯(lián)運(yùn)信息共享平臺(tái)將是鐵路貨運(yùn)系統(tǒng)對(duì)外服務(wù)的一個(gè)窗口，是鐵路信息和港口信息交換的平臺(tái)，是鐵路與廣大貨主溝通的橋梁。同時(shí)鐵路和港口企業(yè)展開聯(lián)合物流，有利于各企業(yè)的信息流通，提高整個(gè)鐵路物流服務(wù)質(zhì)量。其主要內(nèi)容包括：客戶服務(wù)、訂單服務(wù)、貨物服務(wù)、倉(cāng)儲(chǔ)服務(wù)、追蹤服務(wù)等。本文將以鐵路現(xiàn)有的信息系統(tǒng)和港口碼頭的信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用SOA技術(shù)，在不改變現(xiàn)有信息系統(tǒng)的前提下，在安全允許的范圍內(nèi)充分利用鐵路和港口的信息數(shù)據(jù)并開發(fā)必要的功能來(lái)進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.1 基于SOA的鐵水聯(lián)運(yùn)信息共享平臺(tái)總體架構(gòu)

基于SOA的鐵水聯(lián)運(yùn)信息共享平臺(tái)總體架構(gòu)見圖2。

圖2 基于SOA的鐵水聯(lián)運(yùn)信息共享平臺(tái)總體架

該架構(gòu)分為表示層（UI）、服務(wù)發(fā)布層（Web Sevices）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（DAL）四層，各層的功能如下：

表示層：實(shí)現(xiàn)用戶交互界面，例如Web瀏覽器、Windows界面等。該層是面向用戶的一層，通過(guò)提供用戶交互界面，接受用戶交互，判斷界面數(shù)據(jù)的有效性，該層被設(shè)計(jì)成有狀態(tài)模式。

服務(wù)發(fā)布層：將業(yè)務(wù)邏輯層中的各種細(xì)粒度服務(wù)通過(guò)聚合封裝成易用的粗粒度服務(wù)，通過(guò)Web Sevices發(fā)布各種粗粒度服務(wù)，以接受上層表示層調(diào)用，主要包括客戶管理服務(wù)、訂單管理服務(wù)、貨物管理服務(wù)、倉(cāng)儲(chǔ)管理服務(wù)、追蹤管理服務(wù)、經(jīng)由計(jì)算、運(yùn)費(fèi)計(jì)算等，此外還有一些延伸服務(wù)。該層是面向服務(wù)的一層，通過(guò)該層實(shí)現(xiàn)SOA架構(gòu)的服務(wù)發(fā)布功能。

業(yè)務(wù)邏輯層：將各種業(yè)務(wù)邏輯封裝成相互獨(dú)立的細(xì)粒度服務(wù)，以接受上層粗粒度服務(wù)的調(diào)用。例如，追蹤服務(wù)包括船舶追蹤、貨車車輛追蹤、貨物狀態(tài)追蹤、貨票查詢。此外，該層管理著對(duì)事務(wù)和異常的處理，以及連接的操作。該層被設(shè)計(jì)成無(wú)狀態(tài)面向服務(wù)的模式，通過(guò)該層實(shí)現(xiàn)SOA架構(gòu)的服務(wù)功能。

數(shù)據(jù)訪問(wèn)層：該層使用數(shù)據(jù)邏輯訪問(wèn)組件從鐵路信息系統(tǒng)和港口信息系統(tǒng)的相關(guān)庫(kù)中定時(shí)提取所需的數(shù)據(jù)，在中間數(shù)據(jù)庫(kù)中建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)其中，便于從中檢索數(shù)據(jù)并將實(shí)體數(shù)據(jù)保存回中間數(shù)據(jù)庫(kù)中。由于鐵路信息系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)以及港口信息系統(tǒng)間都是物理隔離的。在此采用鐵道部的安全傳輸方案可以很安全、有效的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸。

3.2 基于SOA的鐵水聯(lián)運(yùn)信息共享平臺(tái)的特色

（1）通過(guò)設(shè)立服務(wù)層強(qiáng)化了表示層和業(yè)務(wù)層的聯(lián)系，簡(jiǎn)化了對(duì)業(yè)務(wù)對(duì)象的操作，提高了系統(tǒng)的相應(yīng)效率。從圖2中可以看出，在表示層和業(yè)務(wù)層之間有一個(gè)服務(wù)層。在典型的面向?qū)ο竽Ｐ偷娜龑蛹軜?gòu)中由于表示層直接調(diào)用業(yè)務(wù)對(duì)象，這就加強(qiáng)了二者的耦合并且需要在層與層直接進(jìn)行大量的調(diào)用。加入服務(wù)層之后，表示層不再直接操作業(yè)務(wù)對(duì)象，而是通過(guò)服務(wù)去訪問(wèn)他們，業(yè)務(wù)對(duì)象駐留在類庫(kù)里，由服務(wù)將它們加載到內(nèi)存中，此時(shí)，因?yàn)榉?wù)層和業(yè)務(wù)層都處在同一流程中，對(duì)業(yè)務(wù)對(duì)象的操作就變得很容易了。

（2）SOA中的服務(wù)可以獨(dú)立編寫，也可以重置原有孤立的應(yīng)用程序中的功能模塊，而后者正好體現(xiàn)了SOA整合現(xiàn)有系統(tǒng)的強(qiáng)大的功能?？梢酝ㄟ^(guò)將現(xiàn)有鐵路信息系統(tǒng)和港口碼頭信息系統(tǒng)中的部分模塊發(fā)布為服務(wù)以供其他模塊共享應(yīng)用，及業(yè)務(wù)邏輯層的細(xì)粒度服務(wù)。比如貨票信息系統(tǒng)中提供的貨票查詢服務(wù)可以通過(guò)細(xì)粒度服務(wù)發(fā)布為整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供貨票查詢服務(wù)，而無(wú)需在每個(gè)應(yīng)用模塊中重復(fù)開發(fā)該功能。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

參照鐵水聯(lián)運(yùn)信息共享平臺(tái)架構(gòu)，以追蹤服務(wù)粗粒度為例來(lái)說(shuō)明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的思路.追蹤服務(wù)包括三個(gè)細(xì)粒度服務(wù)：鐵路列車追蹤查詢、貨票查詢、船舶追蹤查詢、貨物狀態(tài)查詢，其中，前兩個(gè)服務(wù)可以分別重用鐵路信息系統(tǒng)中的貨車追蹤服務(wù)和貨票信息服務(wù)，第三個(gè)服務(wù)重用港口信息系統(tǒng)中船舶調(diào)度系統(tǒng)中船舶追蹤查詢服務(wù)，第四個(gè)服務(wù)則需要從頭開發(fā)。

用戶通過(guò)交互頁(yè)面輸入貨物追蹤查詢條件（訂單號(hào)、貨票號(hào)、收發(fā)貨人等中的一個(gè)或幾個(gè)），將查詢請(qǐng)求提交給門戶系統(tǒng)，門戶系統(tǒng)調(diào)用鐵路貨物追蹤服務(wù)和港口船舶追蹤服務(wù)，在頁(yè)面上返回貨物當(dāng)前位置、狀態(tài)等信息，如貨物可能出在國(guó)鐵中的位置或處在海上的需幾天到達(dá)碼頭或處在碼頭的堆場(chǎng)的什么位置，同時(shí)可以顯示該貨物的相關(guān)歷史軌跡。

根據(jù)用戶輸入的查詢條件，先進(jìn)行貨物狀態(tài)查詢（收貨、發(fā)貨、運(yùn)貨、到貨、取貨），若是運(yùn)貨狀態(tài)，則需要進(jìn)行貨物追蹤。如果此貨物在鐵路站，此時(shí)利用貨票管理信息系統(tǒng)找到運(yùn)載該貨物的車號(hào)，進(jìn)而以車號(hào)為條件利用鐵路AITS系統(tǒng)的車輛追蹤功能查詢；如果此貨物在港口方，此時(shí)利用港口貨物管理信息系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)單找到集裝箱號(hào)或散裝船號(hào)進(jìn)而通過(guò)船舶調(diào)度系統(tǒng)查詢貨物的位置。將貨票查詢功能轉(zhuǎn)化為服務(wù)的過(guò)程可以描述為：

采用的開發(fā)工具是WSAD，可以根據(jù)Bean創(chuàng)建Web服務(wù)，并使用Bean中的消息自動(dòng)生成WSDL文件，描述所創(chuàng)建的Web服務(wù)，使用SOAP分析HTTP的數(shù)據(jù)等。

在TMIS系統(tǒng)中的有個(gè)FreightTicketInfo類保存有貨票信息，啟動(dòng)WSDL中的Web服務(wù)向?qū)ueryFreightTicket－Info封裝成Web服務(wù)，啟動(dòng)Web服務(wù)資源管理器將此Web服務(wù)發(fā)布到UDDI注冊(cè)中心將要生成的Web服務(wù)直接發(fā)布出去。

在生成Web服務(wù)后，WSAD會(huì)自動(dòng)生成一系列的WSDL文檔，WSDL文檔以被作為描述Web服務(wù)的通用方法。在編碼和生成Web服務(wù)之后，就可以將它發(fā)布出去。

最后一步就是客戶端使用所發(fā)布的Web服務(wù)。首先，讀取關(guān)于貨票查詢Web服務(wù)的WSDL并為客戶端生成代理，然后客戶端就可以通過(guò)RPC使用代理來(lái)查詢貨票信息。

編碼、生成、發(fā)布和調(diào)用已經(jīng)完整地構(gòu)成了一個(gè)Web服務(wù)開發(fā)的全過(guò)程。

5 結(jié)束語(yǔ)

將SOA架構(gòu)應(yīng)用到鐵水聯(lián)運(yùn)信息共享平臺(tái)建設(shè)中，可以快速、方便的重構(gòu)鐵路信息系統(tǒng)和港口信息系統(tǒng)的應(yīng)用，從而極大地提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率，減少其開發(fā)和維護(hù)成本；通過(guò)其層次結(jié)構(gòu)和大量可復(fù)用的Web服務(wù)組件，使得鐵水聯(lián)運(yùn)信息共享平臺(tái)有較大的適應(yīng)性。接下來(lái)，將重點(diǎn)在安全認(rèn)證、粗細(xì)粒度服務(wù)的劃分、數(shù)據(jù)庫(kù)操作優(yōu)化等方面作進(jìn)一步的研究，以使SOA在鐵水聯(lián)運(yùn)信息平臺(tái)中的應(yīng)用更加完善，為提高鐵路貨運(yùn)的服務(wù)質(zhì)量，加強(qiáng)做大鐵水聯(lián)運(yùn)物流市場(chǎng)，增強(qiáng)鐵路貨運(yùn)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力方面做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。