基于MEF的機(jī)場安檢系統(tǒng)外部接口平臺的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

羅桂林++李偉++張勇

摘要：針對安檢系統(tǒng)各子系統(tǒng)與外部系統(tǒng)交互信息的接口方式不同，但其交互的消息格式均遵循一定的消息規(guī)范協(xié)議，且安檢各子系統(tǒng)處理消息邏輯也基本相同的特點(diǎn)，本文提出了機(jī)場安檢系統(tǒng)外部接口平臺的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，該平臺實(shí)現(xiàn)了基于.NET 2.0的輕量級MEF的編程框架，支持動態(tài)拓展和裝載不同接口訪問器，實(shí)現(xiàn)不同接口方式下的消息交互，解決安檢系統(tǒng)與外部系統(tǒng)有多種接口方式維護(hù)不同接口程序問題。實(shí)踐表明，該平臺能夠兼容Socket、MQ、Web Services等不同接口方式，實(shí)現(xiàn)安檢各子系統(tǒng)同外部系統(tǒng)信息交互。

關(guān)鍵詞：機(jī)場安檢系統(tǒng)；統(tǒng)一接口平臺；MEF；消息類型中間件；開放式編程

中圖分類號：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）10-0138-03

1 引言

安檢系統(tǒng)包括機(jī)場柜臺式分層管理系統(tǒng)、機(jī)場主帶式分層管理系統(tǒng)、機(jī)場管理信息系統(tǒng)等子系統(tǒng)，為機(jī)場安檢提供全線解決方案，是民航機(jī)場關(guān)鍵系統(tǒng)之一。它的主要功能是對旅客托運(yùn)行李和隨身行李進(jìn)行安全檢查，以保障民用航空器及其所載人員、財產(chǎn)的安全。安檢各子系統(tǒng)不是單獨(dú)孤立地運(yùn)行，它與離港系統(tǒng)（DCS）、信息管理系統(tǒng)（SMIS）、行李處理系統(tǒng)（BHS）等外部系統(tǒng)交互必要的信息，如旅客信息、行李信息、行李安檢信息[1]等。

安檢各子系統(tǒng)與外部系統(tǒng)均有接口，每種接口方式均有相應(yīng)的接口網(wǎng)關(guān)程序，以完成必要消息的交互。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與升級，安檢各子系統(tǒng)與外部系統(tǒng)接口出現(xiàn)不同的技術(shù)形態(tài)，使得安檢系統(tǒng)接口程序版本得不到有效控制，而多種接口模式給系統(tǒng)的維護(hù)也帶來了復(fù)雜性[1]。

如圖1所示，以DCS為例，DCS可通過Socket、MQ、Web Services等方式向安檢各子系統(tǒng)提供離港旅客信息、行李信息。一方面，一旦DCS系統(tǒng)出現(xiàn)新的接口技術(shù)形態(tài)，這將使得研發(fā)人員重新開發(fā)新的接口軟件，延長了系統(tǒng)開發(fā)生命周期；另一方面，程序版本未得到有效控制，也會增加安檢系統(tǒng)運(yùn)維的工作量。

分析發(fā)現(xiàn)，安檢各子系統(tǒng)雖然與外部系統(tǒng)交互信息的接口方式不同，但其交互的消息格式均遵循一定的消息規(guī)范協(xié)議，處理消息邏輯也基本相同。為此，本文研究與設(shè)計的安檢系統(tǒng)外部接口消息平臺目標(biāo)之一就是構(gòu)建一個與接口方式無關(guān)的消息處理平臺。

2 MEF框架概述

接口平臺保持相對獨(dú)立，避免直接依賴外部系統(tǒng)具體接口方式。微軟可拓展MEF框架，即Managed Extensibility Framework，為解決接口平臺與具體接口方式之間的直接依賴提供了技術(shù)方案。

MEF是用于創(chuàng)建輕量、可擴(kuò)展應(yīng)用程序的庫，是.NET 4.0的組成部分。MEF不僅讓應(yīng)用程序在無需配置的前提下發(fā)現(xiàn)和擴(kuò)展協(xié)定組件，還可以讓開發(fā)人員得以輕松地封裝代碼并避免脆弱的緊密依賴性。MEF核心概念如下[2，5]：

（1）Export（導(dǎo)出）組件、模塊、服務(wù)、插件，它向容器中的其它部件提供的功能和服務(wù)等。（2）Import（導(dǎo)入）是組件、服務(wù)、插件等接入系統(tǒng)的窗口，MEF支持若干導(dǎo)入類型，其中包括動態(tài)導(dǎo)入、延遲導(dǎo)入、必備導(dǎo)入和可選導(dǎo)入。（3）Contract（協(xié)定）是Export和Import的一種約定，只有Contract相匹配的Import和Export部件才能組裝成功。

3 接口平臺研究與設(shè)計

針對安檢各子系統(tǒng)與外部系統(tǒng)之間處理的消息遵循一定消息規(guī)范以及處理消息邏輯也基本相同的特點(diǎn)，接口平臺規(guī)范了各子系統(tǒng)消息處理流程；針對安檢各子系統(tǒng)與外部系統(tǒng)存在不同的接口方式，不同接口方式是由不同接口訪問器實(shí)現(xiàn)；而接口平臺則是參照MEF導(dǎo)出、導(dǎo)入和協(xié)定等概念設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于.NET 2.0輕量級MEF框架（EasyMEF）的接口訪問器動態(tài)裝載器，用于動態(tài)加載訪問外部系統(tǒng)的接口訪問器。不同于基于.NET 4.0框架下的MEF，EasyMEF是基于.NET 2.0設(shè)計的，可適用于XP，具有較強(qiáng)適用性。

根據(jù)實(shí)際需求，本文設(shè)計了Socket、MQ、Web Services等不同接口方式的訪問器組件（導(dǎo)出功能），動態(tài)裝載器執(zhí)行EasyMEF框架協(xié)定將這些接口訪問器組件導(dǎo)入到接口平臺（導(dǎo)入功能）。這樣徹底避免接口平臺與外部系統(tǒng)的直接依賴，實(shí)現(xiàn)了不同接口方式的接口訪問器“即插即用”[4]。

圖2為安檢系統(tǒng)外部接口平臺框架設(shè)計圖，其中包括內(nèi)核模塊、接口訪問器動態(tài)裝載器和接口訪問器等三大模塊。

3.1 內(nèi)核模塊

內(nèi)核模塊包括了安檢系統(tǒng)對象模型庫，消息類型中間件以及消息處理器。收到消息后，首先是消息解析，其次識別存儲安檢子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，最后完成消息存儲。

（1） 安檢系統(tǒng)對象模型庫：構(gòu)建消息平臺消息解析后的對象庫，并在對象庫的基礎(chǔ)上，采用特性技術(shù)，根據(jù)不同安檢子系統(tǒng)，定義子系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表字段名。（2） 消息類型中間件[3，6]：消息類型中間件實(shí)現(xiàn)進(jìn)程內(nèi)，不同線程間共享消息。該模塊的主要作用是解耦接口訪問器和消息處理器之間的直接依賴。消息解析后，形成消息對象（Message Object），將消息對象按照消息類型存入消息中間件，供消息處理器異步讀取和處理。（3）消息處理器：該模塊按消息類型，從消息中間件中讀取消息。采用反射技術(shù)，讀取消息對象中字段在各子系統(tǒng)映射的數(shù)據(jù)庫表字段，動態(tài)生成并執(zhí)行SQL命令，從而實(shí)現(xiàn)將接口訪問器所接收的消息存儲至安檢系統(tǒng)各子系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫。

3.2 接口訪問器動態(tài)裝載器

該模塊實(shí)現(xiàn)了MEF功能的導(dǎo)出功能和導(dǎo)入功能之間的協(xié)定，其主要功能是用于動態(tài)識別和裝載接口訪問器。

3.3 接口訪問器

在EasyMEF框架下，不同接口方式，需實(shí)現(xiàn)不同接口訪問器，以完成消息的接收與發(fā)送。此外，接口訪問器具有一定自治管理能力，還實(shí)現(xiàn)了接口消息統(tǒng)計和處理性能計數(shù)，接口故障診斷、報警與故障恢復(fù)等功能。endprint

這樣設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)在于，安檢系統(tǒng)接口平臺與外部系統(tǒng)有新的接口方式需求時，只需按照編程規(guī)范實(shí)現(xiàn)接口訪問器并導(dǎo)入接口平臺便可實(shí)現(xiàn)與外部系統(tǒng)接口，而無需重新編寫新的接口網(wǎng)關(guān)程序，也無需重新編譯接口平臺。

4 接口平臺實(shí)現(xiàn)

本文設(shè)計的接口平臺能動態(tài)裝載不同接口訪問器，實(shí)現(xiàn)與外部系統(tǒng)交互消息。同時，制定了接口訪問器編程規(guī)范，一旦與外部系統(tǒng)出現(xiàn)新的接口方式，可參照規(guī)范實(shí)現(xiàn)新接口方式的訪問器。接口訪問器收到外部系統(tǒng)消息后，以事件的機(jī)制通知平臺處理；平臺解析消息后，將消息存入消息中間件，最后消息處理器讀取中間件消息，將消息存儲至安檢各子系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫。

4.1 接口消息規(guī)范

安檢系統(tǒng)與外部各系統(tǒng)交互的消息均參照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范協(xié)議， 交互相同格式規(guī)范的消息。例如，與DCS交互的BSM報文參照IATA《Recommended Practice 1745：Baggage Services Message》，與SMIS、BHS交互的消息也均遵循標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范協(xié)議。

4.2 接口訪問器動態(tài)裝載器編程規(guī)范

為了使接口平臺能動態(tài)裝載不同接口訪問器，本文制定了接口訪問器裝載器與接口訪問器之間的編程規(guī)范，并開放了接口訪問器接入接口平臺準(zhǔn)則。只有實(shí)現(xiàn)了該編程規(guī)范的接口訪問器，才能接入接口平臺。

設(shè)計與實(shí)現(xiàn)接口訪問器時，必須聲明EasyMEF特性，并實(shí)現(xiàn)IAccess接口以完成接口訪問器與接口訪問器動態(tài)裝載器之間的功能協(xié)定。其中，IAccess接口要求接口訪問器實(shí)現(xiàn)連接外部系統(tǒng)方法和斷開方法、啟動和終止數(shù)據(jù)接收服務(wù)方法、開放消息通知中心等；ICounter要求接口訪問器實(shí)現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)接收統(tǒng)計和報文處理統(tǒng)計功能。

例如，實(shí)現(xiàn)IBM MQ Sphere Series 6.0的離港系統(tǒng)接口訪問器可聲明如下：

接口訪問器以DLL組件的形式存放于接口平臺指定目錄下。接口訪問器動態(tài)裝載器讀取指定目錄下的DLL文件，運(yùn)用反射和特性技術(shù)識別DLL組件中的接口訪問器。若接口訪問器定義了EasyMEF特性并實(shí)現(xiàn)了IAccess接口，裝載器便將接口訪問器實(shí)例化和初始化，調(diào)用IAccess接口中的Connect方法訪問啟動連接外部系統(tǒng)，調(diào)用Start方法訪問啟動數(shù)據(jù)接收服務(wù)。接口訪問器自治功能實(shí)現(xiàn)故障診斷和故障恢復(fù)，并通過消息通知中心，將故障診斷報警消息和故障恢復(fù)告知接口平臺。實(shí)現(xiàn)接口訪問器裝載器算法如圖4所示。

4.3 安檢系統(tǒng)對象模型庫

消息處理器讀取消息類型中間件消息，將接口訪問器收到的消息寫入機(jī)場分層管理系統(tǒng)、機(jī)場信息管理系統(tǒng)等安檢各子系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫。平臺消息模塊解析消息后，生成安檢系統(tǒng)消息對象。消息對象中的每個字段定義了與安檢應(yīng)用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表字段的映射關(guān)系。如行李碼的IATA字段，安檢系統(tǒng)對象模型庫定義如圖5所示。

4.4 消息類型中間件

接口訪問器獲取外部系統(tǒng)消息后，以事件的機(jī)制通知接口平臺。接口平臺進(jìn)行消息解析后，獲取消息類型，將消息存入消息類型中間件。本文實(shí)現(xiàn)的消息中間件，封裝了NET提供的Queue類，實(shí)現(xiàn)了基于消息類型的隊(duì)列管理器，其基本功能以隊(duì)列名為關(guān)鍵詞對隊(duì)列存儲，每隊(duì)列都有自己的存儲類型標(biāo)簽。例如，解析BSM報文后，將BSM報文存入行李信息類型隊(duì)列。

4.5 消息處理器

消息處理器設(shè)計思想是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的歸一化（One Business Mode）處理，采用泛型定義業(yè)務(wù)邏輯的能處理的消息類型，按照業(yè)務(wù)邏輯能夠處理消息類型獲取消息中間件中的消息，參照業(yè)務(wù)邏輯操縱的安檢子系統(tǒng)類型，運(yùn)用反射技術(shù)讀取消息對象特性定義數(shù)據(jù)庫字段類型，并組合生成SELECT命令、UPDATE命令和INSERT命令，最后完成數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)的增、刪、改、查操作。

5 接口平臺應(yīng)用

目前，安檢系統(tǒng)接口平臺已初步推廣使用，較好地實(shí)現(xiàn)安檢系統(tǒng)與外部接口數(shù)據(jù)交互，滿足安檢各子系統(tǒng)需求和應(yīng)用。在西安咸陽國際機(jī)場T1航站樓，接口平臺實(shí)現(xiàn)了與安檢信息管理系統(tǒng)接口（Socket方式）；在虹橋國際機(jī)場T1航站樓，該接口平臺實(shí)現(xiàn)安檢信息管理系統(tǒng)與轉(zhuǎn)報平臺接口（IBM MQ 9.0方式）、與預(yù)安檢閘機(jī)接口（File Share方式）以及與虹橋T2航站樓安檢信息管理系統(tǒng)接口（DB Share方式）；在武漢機(jī)場T3航站樓，接口平臺分別實(shí)現(xiàn)安檢主帶式分層管理系統(tǒng)和安檢柜臺式分層管理系統(tǒng)與離港系統(tǒng)的接口（Web Services方式）。

6 結(jié)語

本文設(shè)計與實(shí)現(xiàn)了基于MEF的機(jī)場安檢系統(tǒng)外部接口平臺。接口平臺支持以Socket、MQ、Web Services等不同的接口方式以插件方式接入平臺，并且提供了開放式接口訪問器編程規(guī)范接入新的接口方式，從而有效地縮短了安檢系統(tǒng)接口軟件開發(fā)周期，解決了安檢系統(tǒng)接口程序版本控制問題，進(jìn)一步減輕了系統(tǒng)運(yùn)維工作量。

參考文獻(xiàn)

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