任務(wù)驅(qū)動(dòng)的服務(wù)化資源集成平臺(tái)技術(shù)研究?

王國(guó)剛

（北京市豐臺(tái)區(qū)小屯路18號(hào) 北京 100071）

1 引言

世界軍事戰(zhàn)略環(huán)境的變化，特別是信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)各國(guó)軍事的建設(shè)都提出了新的要求。一體化聯(lián)合作戰(zhàn)中分域聯(lián)合、跨域協(xié)同等多種應(yīng)用場(chǎng)景要求戰(zhàn)場(chǎng)信息資源要能夠柔性組織、智能調(diào)度，走融合式發(fā)展之路，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)靈活的戰(zhàn)場(chǎng)資源保障，提升協(xié)同作戰(zhàn)的精準(zhǔn)性和智能性。這就迫切要求我軍必須以增強(qiáng)打贏信息化條件下戰(zhàn)爭(zhēng)的能力為核心，加快發(fā)展應(yīng)對(duì)多種安全威脅、完成多樣化任務(wù)的能力，客觀上要求作戰(zhàn)部隊(duì)以復(fù)雜多變的作戰(zhàn)任務(wù)為中心及時(shí)規(guī)劃，動(dòng)態(tài)集成服務(wù)資源，構(gòu)建基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的信息資源集成平臺(tái)［1］。

2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)資源集成平臺(tái)框架設(shè)計(jì)

戰(zhàn)場(chǎng)信息系統(tǒng)動(dòng)態(tài)集成平臺(tái)針對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)信息系統(tǒng)快速動(dòng)態(tài)集成各類服務(wù)資源的需求［2］，形成一個(gè)對(duì)各類服務(wù)資源的部署、發(fā)現(xiàn)、匹配、調(diào)度、動(dòng)態(tài)集成的管理環(huán)境［3］?；诜?wù)化封裝技術(shù)［4］，將現(xiàn)有軟件形式轉(zhuǎn)換為封裝好的服務(wù)，提高軟件集成的靈活性；并以此為基礎(chǔ)，開(kāi)展基于信息的服務(wù)動(dòng)態(tài)組合［5］研究，形成可根據(jù)不同的任務(wù)需求和使命任務(wù)，靈活對(duì)現(xiàn)有服務(wù)進(jìn)行組裝和流程編排［6］的能力，保證作戰(zhàn)平臺(tái)能夠更好地適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)變化，遂行多種作戰(zhàn)任務(wù)。

2.1 嵌入式服務(wù)總線設(shè)計(jì)

服務(wù)構(gòu)件總線為服務(wù)構(gòu)件運(yùn)行時(shí)提供統(tǒng)一的運(yùn)行上下文環(huán)境［7］。針對(duì)作戰(zhàn)業(yè)務(wù)嵌入式、高實(shí)時(shí)性和高可靠性的要求，本文提出在ORB核心基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)的構(gòu)件運(yùn)行平臺(tái)的技術(shù)方案，將大量的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)中的通用操作（如對(duì)象的注冊(cè)、定位、激活、請(qǐng)求的分發(fā)，消息的分段，錯(cuò)誤處理，調(diào)用參數(shù)的打包和解包等）封裝起來(lái)，提供給應(yīng)用程序獨(dú)立于平臺(tái)的模型和抽象，從而解決軍事應(yīng)用系統(tǒng)跨平臺(tái)［8］、開(kāi)發(fā)集成規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。同時(shí)采用數(shù)據(jù)發(fā)布/訂閱機(jī)制，具有較好的異步消息處理能力，能提高軍事應(yīng)用系統(tǒng)信息響應(yīng)的反應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的松耦合和互操作。

2.2 服務(wù)支撐工具

針對(duì)嵌入式服務(wù)總線中集成運(yùn)行的服務(wù)，提供服務(wù)構(gòu)件集成開(kāi)發(fā)工具作為工具支持。包括服務(wù)構(gòu)件開(kāi)發(fā)環(huán)境和服務(wù)構(gòu)件運(yùn)行管理環(huán)境兩部分［9］。服務(wù)構(gòu)件開(kāi)發(fā)環(huán)境為服務(wù)構(gòu)件的建模與組裝生命周期［10］提供支持，主要完成服務(wù)構(gòu)件的設(shè)計(jì)、代碼框架生成、構(gòu)件實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用組裝。服務(wù)構(gòu)件運(yùn)行管理環(huán)境為應(yīng)用部署、服務(wù)構(gòu)件的加載與卸載、運(yùn)行監(jiān)控等生命周期提供支持，主要完成應(yīng)用的部署、運(yùn)行與監(jiān)控［11］。二者為作戰(zhàn)應(yīng)用軟件從設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、集成、部署、運(yùn)行、監(jiān)控和維護(hù)的完整生命周期過(guò)程管理提供基礎(chǔ)環(huán)境和工具支持。

3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)資源集成平臺(tái)框架實(shí)現(xiàn)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)的服務(wù)化資源集成框架為上層應(yīng)用系統(tǒng)提供基礎(chǔ)服務(wù)支撐，實(shí)現(xiàn)各類服務(wù)資源的發(fā)現(xiàn)、匹配、動(dòng)態(tài)集成［12］。由信息基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)管理支撐層、服務(wù)總線層、應(yīng)用邏輯層、典型應(yīng)用系統(tǒng)層組成。

3.1 服務(wù)管理支撐層

為實(shí)現(xiàn)服務(wù)資源組配，完成靈活多變的作戰(zhàn)任務(wù)，本文提供了一系列構(gòu)件服務(wù)集成管理環(huán)境對(duì)服務(wù)的運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的共享和協(xié)作，是任務(wù)驅(qū)動(dòng)的服務(wù)運(yùn)行實(shí)體可重用和靈活組裝配置的支撐環(huán)境。新的任務(wù)從設(shè)計(jì)開(kāi)始，采用服務(wù)開(kāi)發(fā)工具設(shè)計(jì)完成服務(wù)，將任務(wù)中所需的構(gòu)件和服務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，并將構(gòu)件運(yùn)行實(shí)體存入構(gòu)件庫(kù)中。構(gòu)件庫(kù)中的構(gòu)件和服務(wù)通過(guò)積累可以成為組配任務(wù)實(shí)現(xiàn)的零件，對(duì)于靈活多變的作戰(zhàn)任務(wù)，就可以根據(jù)需要將構(gòu)件庫(kù)中的服務(wù)構(gòu)件提取出來(lái)在集成和部署環(huán)境中進(jìn)行組裝并部署到對(duì)應(yīng)的物理節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，完成集成和部署后搭建完成新任務(wù)需求，并通過(guò)服務(wù)運(yùn)行監(jiān)控工具了解任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)。

3.2 嵌入式服務(wù)總線

服務(wù)總線是服務(wù)運(yùn)行環(huán)境，運(yùn)行環(huán)境建立于ORB核心基礎(chǔ)上，ORB內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了分布式應(yīng)用計(jì)算的對(duì)象化，即以對(duì)象的形式來(lái)進(jìn)行透明的遠(yuǎn)程訪問(wèn)，但缺乏構(gòu)件級(jí)別的運(yùn)行管理支持。構(gòu)件是一種自我描述、自包含的軟件單元，主要包括容器、節(jié)點(diǎn)管理服務(wù)、域管理服務(wù)、服務(wù)注冊(cè)管理中心、服務(wù)管理引擎等。

圖1 戰(zhàn)場(chǎng)信息系統(tǒng)的服務(wù)資源集成平臺(tái)框架

容器實(shí)際上是構(gòu)件應(yīng)用服務(wù)器框架，用于實(shí)現(xiàn)構(gòu)件實(shí)例的激活與撤銷以及資源使用的優(yōu)化等，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，只需定義基本構(gòu)件的業(yè)務(wù)邏輯和將基本構(gòu)件“裝入”容器，即可完成完整的服務(wù)器端分布式應(yīng)用，極大地簡(jiǎn)化了用戶的開(kāi)發(fā)過(guò)程。

直接管理本節(jié)點(diǎn)上的構(gòu)件實(shí)例并向構(gòu)件提供本地通用的公共服務(wù)。它維護(hù)本節(jié)點(diǎn)的可用構(gòu)件列表，根據(jù)域管理服務(wù)的指令進(jìn)行本地構(gòu)件的啟動(dòng)、停止操作，并向域管理服務(wù)報(bào)告本節(jié)點(diǎn)的構(gòu)件運(yùn)行狀況。

域管理服務(wù)直接管理節(jié)點(diǎn)，從每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)管理服務(wù)上收集構(gòu)件的運(yùn)行信息，擁有當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中所有構(gòu)件的全局信息。它充當(dāng)構(gòu)件管理的協(xié)調(diào)者和仲裁者。域管理服務(wù)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只能存在一個(gè)，為了實(shí)現(xiàn)分布式容錯(cuò)管理，域管理服務(wù)本身可由某個(gè)節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)管理服務(wù)升級(jí)而來(lái)的，當(dāng)充當(dāng)全局管理器的節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)選舉算法從其它可用節(jié)點(diǎn)中選舉新的域管理器。

服務(wù)注冊(cè)管理中心，是保障服務(wù)可靠性和提高自動(dòng)化管理的重要機(jī)制，包括自發(fā)現(xiàn)、自組織和自監(jiān)控技術(shù)，通過(guò)服務(wù)注冊(cè)中心管理，能自發(fā)現(xiàn)查詢并獲取新的可用服務(wù)資源，自組織是通過(guò)重新整合在服務(wù)注冊(cè)中心現(xiàn)有服務(wù)資源，自監(jiān)控是收集已注冊(cè)的服務(wù)資源狀態(tài)信息并進(jìn)行預(yù)測(cè)。這樣在任務(wù)驅(qū)動(dòng)變化時(shí)，對(duì)服務(wù)組合的要求相應(yīng)變化，服務(wù)注冊(cè)中心能松耦合服務(wù)，為任務(wù)驅(qū)動(dòng)提供支撐。

3.3 應(yīng)用邏輯層

基于任務(wù)分解，將系統(tǒng)任務(wù)并由一系列與特定業(yè)務(wù)相關(guān)的通用和專用構(gòu)件集組成，形成實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)單元，在服務(wù)調(diào)用通過(guò)引擎的牽引，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的執(zhí)行。面向任務(wù)的戰(zhàn)場(chǎng)服務(wù)資源的獲得，首先需要對(duì)任務(wù)進(jìn)行分解，作戰(zhàn)任務(wù)是實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)目標(biāo)需要完成的具體使命，確定任務(wù)中各個(gè)步驟和服務(wù)映射關(guān)系，通過(guò)應(yīng)用邏輯層，實(shí)現(xiàn)服務(wù)資源的重構(gòu)滿足作戰(zhàn)需求的最大化。應(yīng)用邏輯層中的任務(wù)實(shí)現(xiàn)通過(guò)將任務(wù)與之對(duì)應(yīng)的服務(wù)進(jìn)行映射，并將每個(gè)服務(wù)用時(shí)間軸或前后依賴關(guān)系的方式串聯(lián)起來(lái)。作戰(zhàn)任務(wù)分解將主要是根據(jù)服務(wù)資源的不同“刻面”對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)進(jìn)行分解，最終的目的是得到任務(wù)使命的服務(wù)全集，，任務(wù)的描述成為了作戰(zhàn)任務(wù)流程中的各個(gè)步驟，通過(guò)服務(wù)的集合，并確保任務(wù)分解的基本粒子對(duì)OODA環(huán)中戰(zhàn)場(chǎng)全域覆蓋。

對(duì)于作戰(zhàn)任務(wù)M來(lái)說(shuō)，是指在一定戰(zhàn)場(chǎng)空間和時(shí)間條件下，為達(dá)成特定的作戰(zhàn)目標(biāo)，而進(jìn)行的一系列相互關(guān)聯(lián)的作戰(zhàn)行動(dòng)的有序集合。假定M={TA1，TA2，…，TAn}是某一作戰(zhàn)任務(wù)中業(yè)務(wù)活動(dòng)的集合，下面對(duì)業(yè)務(wù)活動(dòng)間的各種邏輯關(guān)系描述如下：

·通過(guò)分解，我們將使命任務(wù)m可以分解為M={TA1，TA2，…，TAn}

· 順序關(guān)系（⊕）：對(duì)于?TAi，TAj∈TA(i，j=1，2，…，n且i≠j)，存在順序關(guān)系⊕(TAi，TAj)，表示只有當(dāng)業(yè)務(wù)活動(dòng)TAi結(jié)束后，業(yè)務(wù)活動(dòng)TAj才能開(kāi)始執(zhí)行。

· 并發(fā)關(guān)系（∪）：對(duì)于?TA'={TAi+1，…，TAi+m}?TA且m≥2 ，TAi∈TA 且TAi?TA'(i=1，…，n)，存在并發(fā)關(guān)系 ∪(TAi，TAj)，表示作戰(zhàn)任務(wù)TAi執(zhí)行完成后，能夠使集合TA'中的所有業(yè)務(wù)活動(dòng)都能執(zhí)行。

·ti為基本服務(wù)。

·Tn為子任務(wù)集。

· M為使命任務(wù)。

任務(wù)分解的目的是支持更好地完成所賦予的任務(wù)，首先提出一系列的業(yè)務(wù)活動(dòng)及活動(dòng)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系（包括先后順序、串并行關(guān)系等），通過(guò)形式化表達(dá)，經(jīng)過(guò)關(guān)系間的推理驗(yàn)證，確保任務(wù)和服務(wù)的全面覆蓋，如圖2所示。

圖2 任務(wù)活動(dòng)劃分示例圖

其中：

通過(guò)演化計(jì)算來(lái)保證在分解過(guò)程中的任務(wù)集合能覆蓋到M所含的所有子任務(wù)，任務(wù)要素包括系統(tǒng)功能的組成、功能間的關(guān)聯(lián)關(guān)系、功能與系統(tǒng)資源的映射關(guān)系等都得到滿足。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)的服務(wù)資源管控平臺(tái)，首先將任務(wù)分解，抽象出任務(wù)中的服務(wù)，并采用形式化表達(dá)，確保任務(wù)所關(guān)聯(lián)的服務(wù)信息完整，通過(guò)框架中的服務(wù)管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)封裝，形成具有強(qiáng)自治、松耦合、可復(fù)用以及開(kāi)放性等特點(diǎn)的各類功能服務(wù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)的動(dòng)態(tài)組合，實(shí)現(xiàn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)的服務(wù)資源集成，提供面向服務(wù)的靈活應(yīng)用與共享，為構(gòu)建典型應(yīng)用系統(tǒng)提供功能服務(wù)支持。

4 結(jié)語(yǔ)

多樣化任務(wù)的客觀情況要求戰(zhàn)場(chǎng)信息系統(tǒng)具有較高的敏捷性和適應(yīng)性，能快速重構(gòu)以適應(yīng)任務(wù)類型和任務(wù)角色的變化。隨著戰(zhàn)場(chǎng)信息系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大和任務(wù)的多樣化，對(duì)其用常規(guī)方法進(jìn)行優(yōu)化和擴(kuò)展越來(lái)越困難，服務(wù)化是實(shí)現(xiàn)軍事信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為中心的重要手段，也是現(xiàn)階段軍事信息系統(tǒng)技術(shù)體制發(fā)展的核心和關(guān)鍵，服務(wù)化技術(shù)可使戰(zhàn)場(chǎng)信息系統(tǒng)適應(yīng)這種變化，使之可以方便、快速地根據(jù)一定的重構(gòu)機(jī)制重新組織系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)完成多樣化任務(wù)的服務(wù)能力。本文為解決戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)復(fù)雜多變的問(wèn)題，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了服務(wù)資源的集成平臺(tái)，確保多節(jié)點(diǎn)多平臺(tái)信息系統(tǒng)服務(wù)集成的時(shí)效性、準(zhǔn)確性及可靠性，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)體系綜合能力的躍升，適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)多任務(wù)的作戰(zhàn)能力。