面向海上戰(zhàn)術(shù)云的信息資源服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)?

（中國艦船研究院 北京 100101）

1 引言

隨著多云、移動云、邊緣云等云基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)的發(fā)展，云架構(gòu)正支撐向戰(zhàn)術(shù)前沿延伸應(yīng)用［1］。前沿部署的、可發(fā)現(xiàn)的戰(zhàn)術(shù)云可以托管在車輛等戰(zhàn)術(shù)移動平臺上，為邊緣設(shè)備提供高度響應(yīng)的云服務(wù)、提供基礎(chǔ)設(shè)施來卸載計(jì)算任務(wù)，并為應(yīng)用提供數(shù)據(jù)暫存與分級、執(zhí)行數(shù)據(jù)收集和過濾［2］。2014年，美國海軍研究局提出了數(shù)據(jù)集中的海軍戰(zhàn)術(shù)云概念，通過位于戰(zhàn)術(shù)邊緣的云進(jìn)行實(shí)時(shí)任務(wù)規(guī)劃和執(zhí)行，提高海戰(zhàn)場的數(shù)據(jù)采集、處理、分析能力，從根本上提高海軍作戰(zhàn)效能［3］。將云計(jì)算技術(shù)和海上戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)結(jié)合，形成海上戰(zhàn)術(shù)云，支持岸海一體化、機(jī)固一體化集成接入，支持在實(shí)際戰(zhàn)術(shù)行動中實(shí)現(xiàn)對岸基、海上、空中、水下等各類平臺的資源服務(wù)有機(jī)集成、靈活調(diào)度，具備根據(jù)戰(zhàn)術(shù)需求靈活重組、高可用抗毀、按需共享、高效協(xié)同，提供戰(zhàn)術(shù)信息服務(wù)支撐能力，能夠解決前沿作戰(zhàn)信息服務(wù)的“最后一公里”問題。

戰(zhàn)場信息和數(shù)據(jù)共享是網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的重要特征，各戰(zhàn)場節(jié)點(diǎn)對于數(shù)據(jù)信息在實(shí)時(shí)性、持久性、可靠性和優(yōu)先級等方面均有不同要求，此外，由于戰(zhàn)場環(huán)境的特殊性，使得各節(jié)點(diǎn)的組成總處于動態(tài)變化中［4］。隨著多元化跨域應(yīng)用、移動應(yīng)用及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等發(fā)展需求，傳統(tǒng)以數(shù)據(jù)中心為核心的單一云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，正在向多云、邊緣計(jì)算、移動云、異構(gòu)云等融合演化發(fā)展，面向各類應(yīng)用場景提供計(jì)算資源協(xié)同運(yùn)用，支撐移動平臺、物聯(lián)網(wǎng)終端等集成接入，為海上戰(zhàn)術(shù)云構(gòu)建提供可參考的技術(shù)路線與基礎(chǔ)。目前，在多云、移動云及邊緣計(jì)算環(huán)境下，通過消息中間件等信息服務(wù)實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用解耦、異步消息、流量銷鋒、消息通訊等處理場景，屏蔽了網(wǎng)絡(luò)硬件平臺的差異性和操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的異構(gòu)性，為分布式應(yīng)用系統(tǒng)提供了透明的通信服務(wù)，確保了分布式環(huán)境下可靠、高效、便捷的跨平臺信息傳輸［5］。

本文重點(diǎn)圍繞海上戰(zhàn)術(shù)云信息服務(wù)體系化構(gòu)建，在充分借鑒多云計(jì)算、邊緣計(jì)算、消息中間件等技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出海上戰(zhàn)術(shù)云信息資源服務(wù)架構(gòu)，并重點(diǎn)研究戰(zhàn)術(shù)云環(huán)境下信息總線構(gòu)建、信息資源調(diào)度管理、信息服務(wù)高可用集群、信息共享訪問等關(guān)鍵技術(shù)，支撐海上戰(zhàn)術(shù)云信息服務(wù)實(shí)現(xiàn)，并通過典型場景對海上戰(zhàn)術(shù)云信息服務(wù)進(jìn)行組織運(yùn)用驗(yàn)證。

2 海上戰(zhàn)術(shù)云信息資源服務(wù)架構(gòu)

2.1 海上戰(zhàn)術(shù)云節(jié)點(diǎn)組織

海上戰(zhàn)術(shù)云涵蓋范圍包括岸基云節(jié)點(diǎn)、海上移動平臺、空中平臺、水下平臺等多元化平臺節(jié)點(diǎn)，整體形成“云—邊—端”三級組織架構(gòu)［6］，如圖1所示。

圖1 海上戰(zhàn)術(shù)云組織架構(gòu)

云骨干節(jié)點(diǎn)：由編隊(duì)指揮艦、海上預(yù)警機(jī)、航母、岸基指揮所等戰(zhàn)術(shù)行動核心指揮平臺節(jié)點(diǎn)組成，依托艦載云、機(jī)載云和岸基云數(shù)據(jù)中心等多云環(huán)境，在邏輯層面形成戰(zhàn)術(shù)云骨干節(jié)點(diǎn)，支持對海上戰(zhàn)術(shù)行動提供完備的作戰(zhàn)資源服務(wù)及數(shù)據(jù)全集承載，為各類作戰(zhàn)活動提供全局信息資源池和服務(wù)。

云邊緣節(jié)點(diǎn)：由單艦艇平臺、作戰(zhàn)飛機(jī)平臺等節(jié)點(diǎn)組成，是位于戰(zhàn)術(shù)前沿的艦載云，支持將平臺內(nèi)各類探測感知終端、指控終端、無人設(shè)備等資源引接到戰(zhàn)術(shù)云體系中，支持與云節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算服務(wù)協(xié)同調(diào)度。

端設(shè)備：由平臺內(nèi)部各類探測感知終端、指控終端等平臺內(nèi)端設(shè)備，以及無人機(jī)、無人艇、UUV等小型平臺設(shè)備組成，是戰(zhàn)術(shù)云終端資源構(gòu)成。

2.2 信息資源服務(wù)架構(gòu)

海上戰(zhàn)術(shù)云面向海上作戰(zhàn)空間移動平臺戰(zhàn)術(shù)級作戰(zhàn)需求，以艦載、艇載、機(jī)載等平臺內(nèi)計(jì)算服務(wù)資源為主體，以岸基數(shù)據(jù)中心為支撐，提供無線信道下跨平臺協(xié)同信息資源服務(wù)，支持移動平臺間服務(wù)即插即用、靈活組配，確保信息快速按需共享。如圖2所示，海上戰(zhàn)術(shù)云信息資源服務(wù)整體分為資源層、服務(wù)層和應(yīng)用層［7］。

圖2 信息資源服務(wù)架構(gòu)

1）資源層

資源層由戰(zhàn)術(shù)云各類平臺內(nèi)各類資源組成，包括系統(tǒng)資源池和作戰(zhàn)資源池。系統(tǒng)資源包括分布在各個(gè)平臺的計(jì)算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)資源和通信資源，作戰(zhàn)資源池包括各平臺傳感器、電子對抗、武器、指揮控制等系統(tǒng)所提供的應(yīng)用服務(wù)資源。

2）服務(wù)層

服務(wù)層包括基礎(chǔ)資源服務(wù)以及協(xié)同支撐服務(wù)組成。其中，基礎(chǔ)資源服務(wù)提供平臺內(nèi)基礎(chǔ)服務(wù)支撐；協(xié)同支撐服務(wù)重點(diǎn)建立戰(zhàn)術(shù)云節(jié)點(diǎn)間信息服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，支持跨平臺間戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用服務(wù)協(xié)同、數(shù)據(jù)信息協(xié)同等支撐。

基礎(chǔ)資源服務(wù)提供節(jié)點(diǎn)內(nèi)資源虛擬化及基礎(chǔ)資源支撐管理服務(wù)。在虛擬化資源池的基礎(chǔ)上，支持節(jié)點(diǎn)內(nèi)計(jì)算存儲服務(wù)、安全運(yùn)維服務(wù)，對資源進(jìn)行監(jiān)控并實(shí)現(xiàn)調(diào)度管理，實(shí)現(xiàn)信息接入、信息傳輸管理，支持底層信息交換。

協(xié)同支撐服務(wù)主要實(shí)現(xiàn)對戰(zhàn)術(shù)云跨平臺信息資源的集成支撐，主要包括信息服務(wù)總線、節(jié)點(diǎn)控制管理服務(wù)、服務(wù)支撐環(huán)境、數(shù)據(jù)支撐環(huán)境等組成。信息服務(wù)總線提供有線無線融合的消息通信基礎(chǔ)環(huán)境，為戰(zhàn)術(shù)云信息資源服務(wù)集成提供基礎(chǔ)信息交換通道，同時(shí)支持對信息的傳輸、組織、內(nèi)容、集群、路由等方面的管理功能。節(jié)點(diǎn)控制管理服務(wù)實(shí)現(xiàn)跨平臺的信息資源集成管理，形成分布式資源目錄，對各節(jié)點(diǎn)的信息資源進(jìn)行分布式注冊和訪問，并進(jìn)行統(tǒng)一的節(jié)點(diǎn)組織管理和資源按需調(diào)度。服務(wù)支撐環(huán)境提供服務(wù)實(shí)例的生命周期支撐和管理功能，支持軟件開發(fā)、發(fā)布、部署、運(yùn)行等。數(shù)據(jù)支撐環(huán)境提供節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理功能，支持大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)檢索。

3）應(yīng)用層

應(yīng)用層面向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用，在協(xié)同支撐服務(wù)的基礎(chǔ)上，提供支撐戰(zhàn)術(shù)行動的指揮控制、態(tài)勢感知、武器控制等應(yīng)用服務(wù)，支持海上作戰(zhàn)任務(wù)。

資源層以及基礎(chǔ)資源服務(wù)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對戰(zhàn)術(shù)云各節(jié)點(diǎn)資源進(jìn)行虛擬化、服務(wù)化；協(xié)同支撐服務(wù)及戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)將分布式各類資源服務(wù)進(jìn)行有效集成，形成戰(zhàn)術(shù)云分布式全局資源服務(wù)，構(gòu)成戰(zhàn)術(shù)云協(xié)同共享交互環(huán)境。

3 信息服務(wù)總線構(gòu)建技術(shù)

信息服務(wù)總線借鑒RabbitMQ、ActiveMQ等消息中間件（MOM）技術(shù)思路，結(jié)合有線無線通信手段，形成分布式信息交換基礎(chǔ)支撐。對于戰(zhàn)術(shù)云節(jié)點(diǎn)，支持將各類節(jié)點(diǎn)內(nèi)應(yīng)用端、小型無人平臺節(jié)點(diǎn)終端等接入，建立信息綁定、信息交換、信息路由等系列處理環(huán)節(jié)，提供信息服務(wù)總線整體支撐，支持點(diǎn)對點(diǎn)、組播/廣播、發(fā)布訂閱等基礎(chǔ)支撐方式。信息服務(wù)總線構(gòu)建如圖3所示。

圖3 信息服務(wù)總線

在物理層面，代理服務(wù)器用于提供和維護(hù)消息傳遞的路線，保證數(shù)據(jù)能夠依照定義的方式從消息生產(chǎn)者傳遞到消費(fèi)者。

戰(zhàn)術(shù)云信息服務(wù)總線支持多種有線無線的客戶端接入方式，能夠?yàn)楦黝悜?yīng)用客戶端提供消息服務(wù)，包括為小型應(yīng)用及無人平臺提供輕量級的無線通信支持，兼容MQTT、CoAP等協(xié)議［8］；為節(jié)點(diǎn)平臺內(nèi)部的一些應(yīng)用提供實(shí)時(shí)通信支持，包含HTTP/REST調(diào)用等方式；為外部平臺接入及內(nèi)部應(yīng)用提供異步通信支持，包括支持JMS、AMQP等協(xié)議［9］；同時(shí)，為其他固有的大型應(yīng)用系統(tǒng)提供企業(yè)服務(wù)總線接入方式。

信息服務(wù)總線的資源層可以劃分為交換層和綁定層［10］。交換層主要由主題構(gòu)成，對傳入的信息進(jìn)行高效處理和組織劃分，決定消息的路由，實(shí)現(xiàn)信息交換；綁定層主要由消息隊(duì)列構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)主題與隊(duì)列、消息與接收客戶端的綁定，根據(jù)路由信息將各個(gè)主題的消息傳遞到指定隊(duì)列，接受客戶端從綁定的隊(duì)列中依次取出消息進(jìn)行處理。

在邏輯層面，信息服務(wù)總線支持多種消息傳輸方式，包括點(diǎn)對點(diǎn)模式、組播/廣播模式和發(fā)布/訂閱模式，能夠?qū)崿F(xiàn)消息的一對一、一對多、多對多傳輸。針對信息的不同應(yīng)用場景，提供靈活路由、按需調(diào)整傳遞范圍及傳輸效率的支持。

4 信息服務(wù)高可用集群技術(shù)

在戰(zhàn)術(shù)云的實(shí)際應(yīng)用場景中，需要部署多個(gè)消息代理服務(wù)器以實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)的高可用性、保證消息的傳遞效率。目前，消息代理服務(wù)器的高可用組織模式包括集群模式、主從模式和代理網(wǎng)絡(luò)模式三種。

4.1 集群模式

集群模式將多個(gè)消息服務(wù)器節(jié)點(diǎn)連接在一起，形成一個(gè)單一的邏輯代理，可用來提供高可用性和增加吞吐量。消息服務(wù)器集群為對等結(jié)構(gòu)，所有節(jié)點(diǎn)都是相等的對等點(diǎn)，沒有特殊節(jié)點(diǎn)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障或重啟不會對使用造成影響。

消息服務(wù)器操作所需的所有數(shù)據(jù)和狀態(tài)都會被自動復(fù)制到集群的所有節(jié)點(diǎn)中，同步內(nèi)容包括主題、用戶、權(quán)限等。集群中的隊(duì)列較為特殊，在默認(rèn)情況下位于單個(gè)節(jié)點(diǎn)上，但是對連接到集群中的任何節(jié)點(diǎn)的客戶端都是可見的，并且可以從所有節(jié)點(diǎn)訪問。

集群模式的優(yōu)點(diǎn)是在所有模式中性能最高，缺點(diǎn)是在單個(gè)節(jié)點(diǎn)故障期間，未被消費(fèi)的消息可能會丟失，或消息的實(shí)時(shí)性將會受到影響。消息丟失問題可以使用消息持久化方法來解決，通過同步刷盤保證消息不會丟失；通過將隊(duì)列鏡像分布在集群中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，使得在某節(jié)點(diǎn)故障時(shí)消息仍然能夠被消費(fèi)，保證實(shí)時(shí)性［11］。

隊(duì)列鏡像允許跨多個(gè)集群節(jié)點(diǎn)復(fù)制隊(duì)列內(nèi)容，集群隊(duì)列因此提高了可用性。每個(gè)鏡像隊(duì)列由一個(gè)主隊(duì)列和一個(gè)或多個(gè)鏡像組成。主隊(duì)列托管在一個(gè)主節(jié)點(diǎn)上，每個(gè)隊(duì)列都有自己的主節(jié)點(diǎn)。無論用戶連接到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)，都與主隊(duì)列連接在一起，對給定隊(duì)列的所有操作（包括入隊(duì)發(fā)布、向消費(fèi)者傳遞消息、跟蹤消費(fèi)者的確認(rèn)信息等）首先應(yīng)用于隊(duì)列的主節(jié)點(diǎn)，然后傳播到鏡像。發(fā)布到隊(duì)列的消息被復(fù)制到所有的鏡像，而鏡像則會刪除在主隊(duì)列上已被確認(rèn)的消息。如果承載隊(duì)列主隊(duì)列的節(jié)點(diǎn)失敗，則同步程度最高的鏡像將被提升為新的主隊(duì)列。隊(duì)列通過策略啟用鏡像，并且策略可以隨時(shí)改變和應(yīng)用。鏡像策略有三種模式，分別是鏡像到所有節(jié)點(diǎn)、設(shè)置鏡像數(shù)量限制以及鏡像到列出的節(jié)點(diǎn)。

集群的組成可以動態(tài)地改變，集群形成方式包括靜態(tài)配置方式和動態(tài)發(fā)現(xiàn)方式兩類。靜態(tài)配置方式使用手動編輯配置文件列出集群節(jié)點(diǎn)；動態(tài)發(fā)現(xiàn)方式采用對等發(fā)現(xiàn)方法，可以借助其它工具，如基于DNS的發(fā)現(xiàn)、使用AWS（EC2）實(shí)例發(fā)現(xiàn)、使用Kubernetes發(fā)現(xiàn)、基于Consul的發(fā)現(xiàn)、基于etcd的發(fā)現(xiàn)等方式。所有的對等發(fā)現(xiàn)機(jī)制都假設(shè)新加入的節(jié)點(diǎn)能夠與集群中的對等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系，并成功地與它們進(jìn)行身份驗(yàn)證。

4.2 主從模式

獨(dú)立消息代理服務(wù)器可能帶來的問題是，消息只由一個(gè)物理代理所擁有，如果該代理發(fā)生故障，只有在配置了消息持久化并且等待代理重新啟動后，才能進(jìn)行消費(fèi)，而如果消息沒有持久化，則通常會丟失消息。

主從模式使得每個(gè)主代理節(jié)點(diǎn)都有至少一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，消息使用同步或異步的方式復(fù)制到從節(jié)點(diǎn)上。主節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行讀寫操作，而從節(jié)點(diǎn)只能進(jìn)行消息讀取。如果主節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，將會立即故障轉(zhuǎn)移到從節(jié)點(diǎn)。

這種模式能夠在主節(jié)點(diǎn)故障的情況下保證消息的實(shí)時(shí)性，在同步雙寫的模式下避免消息丟失；與多主代理組成的集群相比，多主多從的消息代理集群性能幾乎不受影響。存在的問題是，使用異步復(fù)制的同步方式仍然有可能導(dǎo)致消息丟失；同步雙寫方式則會導(dǎo)致發(fā)送單個(gè)消息的往返時(shí)延會略長，性能將會有所下降［12］。

在一些消息中間件中，主從模式精簡為通道方式，不再是實(shí)現(xiàn)主代理節(jié)點(diǎn)所有內(nèi)容的備份，而是只實(shí)現(xiàn)某些關(guān)鍵主題或隊(duì)列的備份，提高性能。通道方式能夠可靠地、持續(xù)地將消息從一個(gè)代理或集群中的源（主題或隊(duì)列）轉(zhuǎn)移到另一個(gè)代理或集群中的目標(biāo)（主題或隊(duì)列）?？梢酝ㄟ^指定每個(gè)通道的多個(gè)源和/或目標(biāo)URI來確保通道可以在源或目標(biāo)集群的不同節(jié)點(diǎn)上故障轉(zhuǎn)移。

其主要優(yōu)勢在于：1）松耦合，在不同的管理域中，通道可以在代理或集群之間移動消息，它們可能有不同的用戶和虛擬主機(jī)、運(yùn)行在不同版本上、甚至可能是不同的代理產(chǎn)品；2）廣域網(wǎng)友好，通道插件使用客戶端連接來在代理之間進(jìn)行通信，并且設(shè)計(jì)為能夠容忍斷斷續(xù)續(xù)的連接，而不會有消息丟失；3）高度可裁減；4）支持多種協(xié)議。

4.3 代理網(wǎng)絡(luò)模式

將多個(gè)消息代理服務(wù)器連接成代理網(wǎng)絡(luò)，基于客戶端數(shù)量和需求運(yùn)行任意數(shù)量的消息代理并組成任意網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不僅可以避免單點(diǎn)故障，還能夠?yàn)榇笮拖⑾到y(tǒng)提供極大的可伸縮性。

消息客戶端可以連接到任何代理，并進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移。代理網(wǎng)絡(luò)提供消息的存儲與轉(zhuǎn)發(fā)功能，能夠?qū)⑾纳a(chǎn)者較多的代理傳遞到消費(fèi)能力更強(qiáng)的代理，實(shí)現(xiàn)分布式主題和隊(duì)列。代理網(wǎng)絡(luò)連接默認(rèn)為單向的，也可以實(shí)現(xiàn)雙向連接。

這種模式的優(yōu)勢在于：1）節(jié)點(diǎn)或集群的松耦合，可以在不同的管理域之間傳輸代理（或集群）之間的消息；2）廣域網(wǎng)友好，并且能夠容忍斷斷續(xù)續(xù)的連接；3）特殊性，代理可以包含網(wǎng)絡(luò)連接內(nèi)容的和僅限本地的內(nèi)容；4）具有連接節(jié)點(diǎn)數(shù)的可伸縮性，聯(lián)合不需要n個(gè)代理之間的O（n2）連接，可以更好地?cái)U(kuò)展；5）可以靈活實(shí)現(xiàn)各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如完整雙向圖、扇出和環(huán)。

在一些消息中間件中，代理網(wǎng)絡(luò)可以劃分為聯(lián)合連接，允許一個(gè)代理或集群上的主題或隊(duì)列接收來自一個(gè)或多個(gè)代理或集群的主題或隊(duì)列上的消息。聯(lián)合包括聯(lián)合發(fā)布和聯(lián)合隊(duì)列兩類。

1）聯(lián)合發(fā)布通過一種單向點(diǎn)對點(diǎn)鏈接互相連接。如圖4所示，發(fā)布到上游交換的消息被復(fù)制到下游，可以將上游發(fā)布的消息復(fù)制并路由到本地隊(duì)列。

2）聯(lián)合隊(duì)列提供了一種方法來平衡單個(gè)隊(duì)列在節(jié)點(diǎn)或集群上的負(fù)載，能夠比單個(gè)隊(duì)列具有更高的容量。如圖5所示，聯(lián)合隊(duì)列允許本地消費(fèi)者從上游隊(duì)列接收消息，消息將在聯(lián)合隊(duì)列之間移動任意次數(shù)，以跟隨消費(fèi)者移動到空閑消費(fèi)能力所在的位置。如果消息在到達(dá)聯(lián)合交換后不會被路由到隊(duì)列，那么它將不會在第一時(shí)間被轉(zhuǎn)發(fā)，以確保消息只在需要時(shí)在聯(lián)合隊(duì)列之間傳輸。

圖4 聯(lián)合發(fā)布

圖5 聯(lián)合隊(duì)列

1）使用聯(lián)合需要配置兩項(xiàng)內(nèi)容：

2）上游或上游集：定義到其他節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合連接；

策略：用于匹配一個(gè)或多個(gè)主題、隊(duì)列，并將單個(gè)上游或上游集應(yīng)用于這些對象。

集群可以像單個(gè)代理一樣使用聯(lián)合鏈接在一起。如果集群為下游：在集群任意節(jié)點(diǎn)上定義的策略和參數(shù)，將應(yīng)用于所有節(jié)點(diǎn)；聯(lián)合發(fā)布鏈接將從下游集群中的任何節(jié)點(diǎn)開始，并能夠故障轉(zhuǎn)移；隊(duì)列聯(lián)合鏈接將從與下游隊(duì)列相同的節(jié)點(diǎn)開始，如果下游隊(duì)列被鏡像，將從與主節(jié)點(diǎn)相同的節(jié)點(diǎn)開始，并且如果現(xiàn)有主節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行時(shí)崩潰或停止，將在與新的主節(jié)點(diǎn)相同的節(jié)點(diǎn)上重新創(chuàng)建。如果集群為上游：可以在單個(gè)上游指定多個(gè)URI，聯(lián)合鏈接過程將在每次嘗試連接時(shí)隨機(jī)選擇其中一個(gè)URI。

5 典型戰(zhàn)術(shù)云組織應(yīng)用

戰(zhàn)術(shù)云信息服務(wù)總線組織應(yīng)用如圖6所示。每個(gè)骨干云節(jié)點(diǎn)內(nèi)部包括兩個(gè)集群，分別為全局集群和本地集群。全局集群用于與其他外部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交換，數(shù)據(jù)共享；本地集群用于收集和處理本地傳感器和應(yīng)用的消息，管理本地資源。兩個(gè)集群通過代理網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行信息交換。集群內(nèi)部的消息代理服務(wù)器采用主從模式，形成多主多備集群，最大程度保證信息服務(wù)的高可用性和容災(zāi)能力。

圖6 戰(zhàn)術(shù)云組織應(yīng)用

在各骨干云節(jié)點(diǎn)的全局集群之間建立雙向代理網(wǎng)絡(luò)連接，目的是集群內(nèi)的信息資源可以隨時(shí)匹配上游進(jìn)行信息交互共享，形成一體化信息資源池及全局?jǐn)?shù)據(jù)支撐服務(wù)。邊緣云節(jié)點(diǎn)與附近的骨干云節(jié)點(diǎn)動態(tài)建立代理網(wǎng)絡(luò)連接，支持邊緣作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)與編隊(duì)中心及時(shí)進(jìn)行信息共享及數(shù)據(jù)交換，接收指揮控制消息。無人機(jī)、無人艇等資源受限的端節(jié)點(diǎn)作為消息客戶端，按需與邊緣云消息集群或骨干云消息集群建立連接，處理計(jì)算存儲任務(wù)，接收行動控制消息。

圖7 戰(zhàn)術(shù)云信息服務(wù)總線應(yīng)用

戰(zhàn)術(shù)云節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的信息服務(wù)總線應(yīng)用如圖7所示。在各集群內(nèi)部按照所需功能如指揮決策、態(tài)勢感知、作戰(zhàn)行動等劃分主題，為每個(gè)接收客戶端分配隊(duì)列資源并按需綁定相關(guān)主題。節(jié)點(diǎn)內(nèi)各作戰(zhàn)資源、作戰(zhàn)系統(tǒng)應(yīng)用與云資源的監(jiān)控服務(wù)作為消息客戶端，與本地消息集群中的主題建立訂閱/發(fā)布關(guān)系、與隊(duì)列建立綁定關(guān)系。同時(shí)，為保證一些作戰(zhàn)指揮信息的實(shí)時(shí)性與安全性，允許節(jié)點(diǎn)內(nèi)的各作戰(zhàn)系統(tǒng)與各類作戰(zhàn)資源進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)連接；允許外部端節(jié)點(diǎn)消息客戶端進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)連接。為及時(shí)發(fā)布告警信息并保證各類消息客戶端能夠及時(shí)接收并響應(yīng)，支持探測資源、電子對抗資源、各作戰(zhàn)系統(tǒng)以及外部邊緣節(jié)點(diǎn)客戶端進(jìn)行消息廣播。

6 結(jié)語

海上作戰(zhàn)環(huán)境節(jié)點(diǎn)組織靈活多變、網(wǎng)絡(luò)帶寬受限、信息類型多樣，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享方法，難以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)信息系統(tǒng)之間的互操作，阻礙了數(shù)據(jù)信息在海戰(zhàn)場各單位間的共享程度。本文基于邊緣計(jì)算、云計(jì)算等技術(shù)，圍繞海上戰(zhàn)術(shù)云信息服務(wù)體系化構(gòu)建，提出了“云—邊—端”三層組織結(jié)構(gòu)，對海上移動平臺節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組織劃分；設(shè)計(jì)了海上戰(zhàn)術(shù)云信息資源服務(wù)架構(gòu)，為信息服務(wù)提供高效可靠的支撐環(huán)境，支持分布式移動節(jié)點(diǎn)間信息服務(wù)即插即用、靈活組配，確保信息快速按需共享；基于消息中間件技術(shù)進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)云信息服務(wù)總線構(gòu)建設(shè)計(jì)，形成分布式信息交換基礎(chǔ)支撐，支持各種有線無線通信接入；重點(diǎn)研究了信息服務(wù)高可用集群技術(shù)，通過劃分三種不同的信息服務(wù)器節(jié)點(diǎn)組織模式，實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)的按需調(diào)度、容災(zāi)備份、抗毀接替；最后對戰(zhàn)術(shù)云信息資源服務(wù)的典型組織應(yīng)用場景進(jìn)行了演示。

海上戰(zhàn)術(shù)云是基于聯(lián)合作戰(zhàn)的網(wǎng)絡(luò)信息體系面向海上作戰(zhàn)的落地與延伸，海上戰(zhàn)術(shù)云的信息資源服務(wù)架構(gòu)具有“靈活解耦、跨域融入、一體化調(diào)度、全分布式共享、健壯抗毀、柔性應(yīng)變”等特征，對于未來海上戰(zhàn)術(shù)云的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用具有參考和借鑒意義，能夠?yàn)橐惑w化作戰(zhàn)提供支持。今后的研究工作將集中在海上戰(zhàn)術(shù)云演示驗(yàn)證環(huán)境搭建、資源協(xié)同調(diào)度設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、戰(zhàn)術(shù)云信息服務(wù)與微服務(wù)的結(jié)合等方面。