基于SOA的戰(zhàn)略裝備器材保障信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 東，吳龍濤

(裝甲兵工程學(xué)院 信息工程系，北京 100072)

裝備器材保障擔(dān)負(fù)著為裝備恢復(fù)戰(zhàn)斗能力創(chuàng)造條件的重任，在信息化條件下的一體化聯(lián)合作戰(zhàn)中具有重要地位和作用［1］。目前，各級(jí)裝備器材管理部門(mén)基本建成了獨(dú)立運(yùn)行的、覆蓋單項(xiàng)業(yè)務(wù)的管理信息系統(tǒng)，用于裝備保障業(yè)務(wù)的管理，提高了管理水平和工作效率，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略級(jí)裝備器材保障信息資源的集成和共享。特別是隨著裝備器材種類(lèi)越來(lái)越多，業(yè)務(wù)需求日益復(fù)雜，原有手段難以靈活、快速地響應(yīng)需求變更;現(xiàn)有信息系統(tǒng)沒(méi)有統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，難以實(shí)現(xiàn)信息綜合和共享，彼此形成了的“信息孤島”［2］。

近幾年，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(SOA)以其松耦合、粗粒度、平臺(tái)無(wú)關(guān)性、業(yè)務(wù)敏捷性等特點(diǎn)成為軟件體系結(jié)構(gòu)新的發(fā)展階段［3］。在傳統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)無(wú)法滿(mǎn)足裝備器材保障信息化需求的情況下，基于SOA 開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略級(jí)裝備器材保障信息系統(tǒng)可以快速靈活地應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)變化，并在維持現(xiàn)有系統(tǒng)的前提下破除“信息孤島”，實(shí)現(xiàn)資源共享。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(Service Oriented Architecture，SOA)

面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(SOA)［4］是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同組件單元(稱(chēng)為服務(wù))通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的借口和契約聯(lián)系起來(lái)。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義，它獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。

SOA 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)松耦合、粗粒度服務(wù)進(jìn)行分布式部署，所有服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)、位置和傳輸協(xié)議對(duì)調(diào)用者來(lái)說(shuō)都是透明的，服務(wù)調(diào)用者根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求進(jìn)行重組和使用。通過(guò)業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)服務(wù)，服務(wù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，SOA 讓系統(tǒng)變得更有彈性。

1.2 Web 服務(wù)(Web Services)

Web 服務(wù)是建立可互操作的分布式應(yīng)用程序的新平臺(tái)。作為重要的SOA 實(shí)現(xiàn)技術(shù)，Web 服務(wù)(Web Services)已得到廣泛應(yīng)用。Web 服務(wù)通過(guò)URL 識(shí)別，并通過(guò)XML 語(yǔ)言進(jìn)行定義、描述和發(fā)現(xiàn)，具有完好的封裝性、松耦合性和高度的可集成能力［5］。

Web 服務(wù)具有良好的封裝性、松耦合、為實(shí)現(xiàn)服務(wù)互操作性，Web 服務(wù)平臺(tái)提供了一套標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，用于溝通不同的平臺(tái)、編程語(yǔ)言和組件模型中的不同的類(lèi)型系統(tǒng)。參考W3C 提議的Web Services 互操作性疊層，將Web Services 的各種典型操作和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成一個(gè)技術(shù)間相互依賴(lài)的協(xié)議棧，如圖1 所示，上層功能必須依靠下層的支持。

圖1 Web 服務(wù)協(xié)議棧

1.3 企業(yè)服務(wù)總線(Enterprise Service Bus，ESB)

企業(yè)服務(wù)總線(ESB)［6］提供了一種實(shí)現(xiàn)SOA 的基礎(chǔ)架構(gòu)模式。ESB 是傳統(tǒng)中間件技術(shù)與XML，Web 服務(wù)等技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它提供了一種在松耦合的服務(wù)和應(yīng)用之間標(biāo)準(zhǔn)的集成方式，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境中的服務(wù)、消息以及基于事件的交互。

ESB 在SOA 中負(fù)責(zé)幫助服務(wù)的集成，而不參與業(yè)務(wù)邏輯，它的功能:在服務(wù)與服務(wù)之間路由消息;在請(qǐng)求者與服務(wù)者之間轉(zhuǎn)換傳輸協(xié)議;在請(qǐng)求者與服務(wù)者之間轉(zhuǎn)換消息格式;處理來(lái)自于各種異構(gòu)源的業(yè)務(wù)事件;保證服務(wù)質(zhì)量(安全、可靠和交互處理)。

如果沒(méi)有ESB，服務(wù)的請(qǐng)求者和服務(wù)的提供者之間必須要通過(guò)接口建立顯式的點(diǎn)到點(diǎn)的調(diào)用，這在擁有大量服務(wù)和復(fù)雜業(yè)務(wù)的大型系統(tǒng)中是不堪設(shè)想的。使用ESB 作為大型系統(tǒng)中整合應(yīng)用和服務(wù)的一個(gè)靈活的基礎(chǔ)架構(gòu)，可以大大減少接口的數(shù)量，降低系統(tǒng)復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)服務(wù)位置的透明化，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，使得SOA 更為強(qiáng)大。圖2 為引入ESB前后服務(wù)調(diào)用的對(duì)比示意圖。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)

根據(jù)裝備器材保障信息化建設(shè)的要求，結(jié)合我軍裝備器材保障體制特點(diǎn)和業(yè)務(wù)管理關(guān)系，裝備器材保障信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)采用開(kāi)放互聯(lián)的多層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，依托軍網(wǎng)搭建戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)總部機(jī)關(guān)、軍區(qū)機(jī)關(guān)、各部隊(duì)單位以及各級(jí)倉(cāng)庫(kù)之間的互聯(lián)互通［7］。

圖2 ESB 對(duì)SOA 的改進(jìn)

基于SOA 的戰(zhàn)略裝備器材保障信息系統(tǒng)的總體功能是依托三級(jí)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)［8］，在異構(gòu)環(huán)境下，建立分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，形成一個(gè)共享數(shù)據(jù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)總部機(jī)關(guān)、軍區(qū)機(jī)關(guān)、各級(jí)部隊(duì)、倉(cāng)庫(kù)之間的雙向信息溝通，將器材籌措、儲(chǔ)存、供應(yīng)、戰(zhàn)時(shí)保障等環(huán)節(jié)連成一個(gè)閉環(huán)信息流，實(shí)現(xiàn)全軍裝備器材信息的全系統(tǒng)、全過(guò)程、全方位的管理，并為各級(jí)部門(mén)提供信息管理和服務(wù)，以及輔助決策支持的功能。系統(tǒng)的總體功能見(jiàn)圖3。

圖3 系統(tǒng)功能示意圖

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)面向業(yè)務(wù)不同，基于SOA 的戰(zhàn)略裝備器材保障信息系統(tǒng)可以細(xì)化為器材網(wǎng)絡(luò)管理、器材資源管理、決策支持等子系統(tǒng)［9］;根據(jù)面向用戶(hù)不同，系統(tǒng)又可劃分為戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)等三級(jí)信息系統(tǒng)。如圖4 所示，系統(tǒng)充分考慮裝備器材保障的特點(diǎn)和系統(tǒng)的靈活性、兼容性、可移植性及可擴(kuò)展性，對(duì)于各級(jí)信息系統(tǒng)，利用組件化軟件開(kāi)發(fā)模式，設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)管理、訂貨合同、器材分配等若干粗粒度的服務(wù)組件，并發(fā)布到ESB 中。不同業(yè)務(wù)部門(mén)根據(jù)業(yè)務(wù)管理內(nèi)容和特點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，從ESB 中選擇相應(yīng)的服務(wù)組件進(jìn)行組裝，從而滿(mǎn)足不同的業(yè)務(wù)管理需要。

圖4 基于SOA 的裝備器材保障信息系統(tǒng)架構(gòu)

為了更好地實(shí)現(xiàn)各級(jí)信息系統(tǒng)之間的服務(wù)共享和服務(wù)權(quán)限控制，采用聯(lián)合ESB 是一個(gè)很好的解決方案:不同部隊(duì)單位、軍區(qū)機(jī)關(guān)在各自網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)內(nèi)使用單獨(dú)的ESB，通過(guò)軍網(wǎng)實(shí)現(xiàn)ESB 的互聯(lián)。上級(jí)單位的ESB 與下級(jí)單位的ESB 是主-從關(guān)系，主ESB 控制參與者可以訪問(wèn)哪些內(nèi)容。圖5 為聯(lián)合ESB 部署模式。

圖5 聯(lián)合ESB 在系統(tǒng)中的部署模式

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 基于J2EE 的系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)

J2EE 是一種來(lái)簡(jiǎn)化企業(yè)解決方案的開(kāi)發(fā)、部署和管理相關(guān)的復(fù)雜問(wèn)題的體系結(jié)構(gòu)［10］。J2EE 為搭建具有可伸縮性、靈活性、易維護(hù)型的商務(wù)系統(tǒng)提供了良好的機(jī)制。結(jié)合J2EE 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)基于SOA 的戰(zhàn)略裝備器材保障信息系統(tǒng)架構(gòu)，如圖6。由于J2EE 技術(shù)當(dāng)前應(yīng)用廣泛，這個(gè)架構(gòu)應(yīng)該具有典型意義的，而且它也是嚴(yán)格遵循了SOA 特性。

圖6 基于J2EE 實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)架構(gòu)

J2EE 體系中，通常采用EJB 組件或Spring 來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯層，而在SOA 系統(tǒng)中業(yè)務(wù)是基于服務(wù)的，于是采用把業(yè)務(wù)邏輯層的組件包裝成Web Service 的方式，使用Web Service 作為SOA 的服務(wù)提供者，由無(wú)狀態(tài)會(huì)話(huà)bean 生成，通常是粗粒度的，對(duì)應(yīng)企業(yè)的業(yè)務(wù)邏輯。同時(shí)，使用企業(yè)服務(wù)總線(ESB)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)SOA 中的服務(wù)中介，服務(wù)請(qǐng)求不用直接發(fā)送到服務(wù)提供者，而是先送到服務(wù)總線，由服務(wù)總線將請(qǐng)求消息轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)提供者，得到返回消息后，服務(wù)總線再轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)請(qǐng)求者。并且，在J2EE 體系的控制層之下添加了一個(gè)服務(wù)調(diào)用層，用來(lái)封裝對(duì)服務(wù)的具體調(diào)用代碼，編寫(xiě)服務(wù)調(diào)用代碼時(shí)需要從服務(wù)總線獲得服務(wù)的WSDL 描述文件，然后根據(jù)此文件進(jìn)行編寫(xiě)。

3.2 ESB 選擇［11］

目前，已有不同的廠商推出了自己的ESB 產(chǎn)品，但是這些產(chǎn)品的體系結(jié)構(gòu)各異，所具有的功能和實(shí)現(xiàn)的程度也不盡相同，所以在進(jìn)行大型復(fù)雜系統(tǒng)的SOA 應(yīng)用構(gòu)建時(shí)，就要選擇一個(gè)適合的產(chǎn)品。BEA 發(fā)布的Aqua Logic Service Bus(ALSB)可以運(yùn)行在Windows，Linux 和Solaris 等不同操作系統(tǒng)上。ALSB 是完全的現(xiàn)代ESB，它提供了智能的消息代理、動(dòng)態(tài)傳送和轉(zhuǎn)換，所有這些都支持與服務(wù)生命周期管理功能(包括服務(wù)注冊(cè)、監(jiān)控和定義閾值的服務(wù)水平協(xié)議(Server Level Agreement，SLA)實(shí)施)集成的異構(gòu)服務(wù)端點(diǎn)。

3.3 系統(tǒng)特色

基于SOA 的戰(zhàn)略裝備器材保障信息系統(tǒng)，依托部隊(duì)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)體系，采用聯(lián)合ESB 部署模式，能夠有效解決當(dāng)前裝備器材保障信息化中存在的諸多問(wèn)題。相比當(dāng)前部隊(duì)大多信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下特色［12］:

1)連通“信息孤島”，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間的互操作。SOA 架構(gòu)中，使用不同操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、技術(shù)平臺(tái)的系統(tǒng)借助ESB 可以互相訪問(wèn)，總部可以無(wú)障礙的獲取各軍區(qū)、各部隊(duì)的器材保障信息;

2)靈活、快速地響應(yīng)業(yè)務(wù)需求變更。SOA 從現(xiàn)有的服務(wù)中組合新的服務(wù)的能力為靈活、快速地響應(yīng)器材保障業(yè)務(wù)的需求變更提供了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì);

3)充分利用現(xiàn)有的資產(chǎn)。通過(guò)將現(xiàn)有的IT 資產(chǎn)按照Web 服務(wù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)包裝為服務(wù)，各部門(mén)可以繼續(xù)使用已有系統(tǒng)，而不必推倒重建;

4)增加重用，減少成本。通過(guò)以松耦合的方式公開(kāi)業(yè)務(wù)服務(wù)，各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)要求更輕松地使用和組合服務(wù)。這意味著資源副本的減少、重用可能性增加。

5)支持服務(wù)的“即插即用”，系統(tǒng)擴(kuò)展易于實(shí)現(xiàn)。因?yàn)榉?wù)之間的松耦合特性，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，只需要將新開(kāi)發(fā)的服務(wù)發(fā)布到ESB 中，就可以被各業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合部隊(duì)裝備器材保障的特點(diǎn)和現(xiàn)狀，提出了基于SOA的戰(zhàn)略裝備器材保障信息系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。架構(gòu)結(jié)合了SOA、Web Service、ESB 等主流技術(shù)，并以J2EE 技術(shù)描述了系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)格遵循了SOA 的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。在下一步工作中，要對(duì)ESB 的一些深層機(jī)制，如路由、格式轉(zhuǎn)換等方面進(jìn)行深層研究;探討基于ESB 的SOA 架構(gòu)的安全性問(wèn)題;擴(kuò)展SOA 架構(gòu)，使其能面向不同的技術(shù)、協(xié)議、應(yīng)用。

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