一種橋接64位與32位程序的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用

劉耕陽 公安部第一研究所

引言

計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展引領(lǐng)著軟硬件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用快速迭代更新，在一些領(lǐng)域中這種更新顯得相對遲緩，從而導(dǎo)致舊有軟件難以在新的環(huán)境中運(yùn)行，民航安檢中的信息系統(tǒng)，便是其中之一。近十年來，全國機(jī)場數(shù)量顯著增長，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化覆蓋，頒證運(yùn)輸機(jī)場從158個增加到238個，機(jī)場密度從每10萬平方公里1.6個增加到2.5個，頒證通用機(jī)場由25個增長到240個，數(shù)量超過運(yùn)輸機(jī)場，全國機(jī)場年旅客吞吐量從4.1億人次增長到12.6億人次。這一系列數(shù)字背后所透露出的是國內(nèi)民航安檢力度及工作強(qiáng)度相較十年前快速增長，使民航安全保障任務(wù)變得極為嚴(yán)峻。對于保障民航空防安全而言，機(jī)場的安檢工作作為一個關(guān)鍵步驟，在民航空防、恐怖事件預(yù)防以及避免安全事故的發(fā)生中具有非常重要的地位。

安檢信息系統(tǒng)作為保證安檢工作有序順利進(jìn)行的重要手段，已被廣泛應(yīng)用于各類大型機(jī)場，其構(gòu)成包括驗(yàn)證工作站、開包工作站、管理員工作站等各類安檢業(yè)務(wù)相關(guān)站點(diǎn)，將這些站點(diǎn)融入同一局域網(wǎng)之中，便構(gòu)成了安檢信息系統(tǒng)，如圖1所示。通過安檢信息系統(tǒng)，可以把旅客信息、行李信息、安檢工作人員信息等多個站點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，高效、安全、集中的存儲，使得安檢信息能夠被有效管理，這對提高安檢工作質(zhì)量與效率、提高機(jī)場信息化建設(shè)具有重要作用。

構(gòu)成安檢信息系統(tǒng)的各類站點(diǎn)通常需要采集各種各樣的外部數(shù)據(jù)以便進(jìn)行分析和處理，因此需要集成多種外設(shè)，這些外設(shè)的生產(chǎn)廠家各異、所生產(chǎn)的設(shè)備型號各異，對于一些使用周期較長的安檢信息系統(tǒng)，現(xiàn)場會依據(jù)實(shí)際情況同時接入不同廠家、不同型號的同類型外設(shè)，這就增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，導(dǎo)致其穩(wěn)定性降低，影響安檢效率與信息反饋。當(dāng)前，安檢信息系統(tǒng)中常見的站點(diǎn)大都是把所有的外設(shè)集成在一個程序上，或者把部分外設(shè)所涉及的模塊獨(dú)立成一個程序，使用兩套設(shè)備。對于前者，程序維護(hù)開銷會隨著外設(shè)數(shù)量及類型的增加而增加，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性下降；對于后者，則會在有限空間內(nèi)放置多余的顯示器、主機(jī)等設(shè)備用于處理相應(yīng)的外設(shè)信息，使本已局促的工作空間變得更加局促。此外，隨著Windows系統(tǒng)的不斷升級，以及安檢業(yè)務(wù)處理對計(jì)算機(jī)硬件性能的要求，Windows 32位系統(tǒng)的處理能力已逐漸不能滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)需求，而由于歷史或現(xiàn)實(shí)原因，部分外設(shè)只支持32位，導(dǎo)致集成這些外設(shè)的站點(diǎn)也只能設(shè)計(jì)成32位程序，這極大限制了安檢信息系統(tǒng)的工作效率以及采用新技術(shù)的能力，導(dǎo)致處理潛在威脅的能力下降，從而帶來一定的安全隱患。

為了既能兼容32位外設(shè)，又能利用64位系統(tǒng)所提供的良好硬件性能，同時能夠集成各種各樣的外設(shè)又不影響安檢信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，筆者提出了一種橋接64位與32位程序的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，這一方法基于Socket技術(shù)，服務(wù)端程序編譯為64位，用于處理安檢信息，客戶端程序編譯為32位，用于集成各種外設(shè)，以獲取外部信息，然后把接收到的外部信息進(jìn)行解析，發(fā)送給服務(wù)端程序。這樣，便可在不增加額外設(shè)備的前提下使用64位系統(tǒng)，同時兼容各種類型的外設(shè)，并且降低系統(tǒng)維護(hù)成本。

一、設(shè)計(jì)方法

橋接64位與32位程序的總體設(shè)計(jì)框圖如圖2所示，系統(tǒng)分為兩個部分，分別是服務(wù)端和客戶端?？蛻舳诉B接各種類型的外設(shè)，用于獲取通過外設(shè)得到的外部信息，然后通過Socket技術(shù)將獲取到的數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)端；服務(wù)端接收到數(shù)據(jù)后，對其進(jìn)行處理并判斷是否滿足相應(yīng)的功能需求，同時，服務(wù)端還會發(fā)送當(dāng)前狀態(tài)給客戶端，避免系統(tǒng)工作流程紊亂。

在編譯的過程中，服務(wù)端編譯為64位，以便更好的利用計(jì)算機(jī)資源，客戶端編譯為32位，用以兼容32位外設(shè)。通過這樣的設(shè)計(jì)，安檢信息系統(tǒng)能夠在兼容性提升的同時，避免外設(shè)故障影響整個系統(tǒng)運(yùn)行，還能避免因外設(shè)頻繁更換而頻繁修改整個系統(tǒng)程序。

基于上述設(shè)計(jì)，橋接64位與32位程序的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的系統(tǒng)架構(gòu)可分為七層，如圖3所示。

第一至三層為客戶端，包含外部信息源層、讀取設(shè)備層和數(shù)據(jù)格式化層三部分內(nèi)容。第四到七層為服務(wù)端，包含信息源層、數(shù)據(jù)處理層、功能應(yīng)用層和反饋結(jié)果層四部分內(nèi)容。接下來，將就設(shè)計(jì)中的每一層進(jìn)行詳細(xì)介紹。

（一）客戶端設(shè)計(jì)

客戶端的主要功能在于獲取外部信息，其數(shù)據(jù)支撐來自于外部信息源層，也即旅客或工作人員出示的證件、票據(jù)或憑證等信息，包括但不限于身份證、護(hù)照、登機(jī)牌、二維碼、指紋信息等，之后通過讀取設(shè)備層的各種相應(yīng)設(shè)備（如身份證閱讀儀、登機(jī)牌閱讀儀等）把上述信息數(shù)字化，最后經(jīng)過數(shù)據(jù)格式化層將這些信息打包成指定的格式發(fā)送到服務(wù)端。

以上流程都是在獲取到外部信息后自動觸發(fā)的，不需要與服務(wù)端進(jìn)行交互。通過這一設(shè)計(jì)，無論現(xiàn)場信息源與外設(shè)如何變化，只要現(xiàn)場能夠提供獲取相應(yīng)信息源的外設(shè)，然后以指定的格式發(fā)送數(shù)據(jù)，就能保障準(zhǔn)確獲取到外部信息。同時，客戶端編譯為32位獨(dú)立運(yùn)行，對32位外設(shè)進(jìn)行兼容，由于是一個獨(dú)立的程序，因此外設(shè)故障引起的程序崩潰并不會影響服務(wù)端的正常工作，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（二）服務(wù)端設(shè)計(jì)

服務(wù)端的主要目的是對外部信息進(jìn)行處理，針對信息的正確性給出一個結(jié)果。這個結(jié)果的依據(jù)來自于信息源，也即整個安檢信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，里面存儲了旅客離港信息、航班信息、行李信息等數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理層解析客戶端發(fā)來的旅客信息，在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲、查詢并比對，再根據(jù)功能應(yīng)用層所需要滿足的功能，一一判斷外部信息是否滿足，最后在反饋結(jié)果層給出結(jié)果。

每當(dāng)接收到客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，服務(wù)端就會判斷該條數(shù)據(jù)的合法性，包括判斷當(dāng)前流程是否應(yīng)收這條數(shù)據(jù)、接收的數(shù)據(jù)格式是否正確，如數(shù)據(jù)不合法，將會給出相應(yīng)提示，指導(dǎo)工作人員規(guī)范操作流程。

由于服務(wù)端的設(shè)計(jì)剝離了外設(shè)，因此其可以獨(dú)立編譯為64位程序，能夠更有效的利用計(jì)算機(jī)提供的硬件資源，重點(diǎn)是能夠和安檢信息系統(tǒng)中的其它64位工作站相互協(xié)作，整體提升安檢系統(tǒng)的運(yùn)行效率。此外，服務(wù)端也會實(shí)時檢測客戶端的運(yùn)行情況，若出現(xiàn)程序崩潰的情況，則會立即重啟，避免無法自動獲取外部信息的情況出現(xiàn)。

二、應(yīng)用案例

驗(yàn)證工作站作為安檢信息系統(tǒng)中典型的外設(shè)站點(diǎn)，需要獲取旅客的票、證、人信息，以驗(yàn)證旅客是否能夠進(jìn)行安檢，集成了包括身份證閱讀儀、護(hù)照閱讀儀、登機(jī)牌閱讀儀、人臉識別模塊等在內(nèi)的多種外設(shè)。這些外設(shè)有的只能用于32位程序，而驗(yàn)證工作站需要設(shè)計(jì)為64位，因此急需解決32位與64位程序兼容性的問題。

根據(jù)上文的設(shè)計(jì)方法，客戶端用于接入驗(yàn)證工作站的各種外設(shè)，編譯為32位，服務(wù)端用于執(zhí)行驗(yàn)證工作站核驗(yàn)旅客身份的功能，最終反饋旅客核驗(yàn)是否成功，編譯為64位?；诖?，在Windows10的64位系統(tǒng)下，采用C#編碼，成功實(shí)現(xiàn)了驗(yàn)證工作站，無需安裝除外設(shè)驅(qū)動之外的其它插件就可正常運(yùn)行。此外，客戶端程序和服務(wù)端程序同時部署在一臺主機(jī)上，通過監(jiān)聽本機(jī)IP 127.0.0.1的高位端口，避免了額外的硬件和網(wǎng)絡(luò)開銷，同時保證Socket通信的時效性。

通過采用客戶端與服務(wù)端的方式，旅客信息獲取與安檢信息處理相分離，因此能夠通過客戶端模擬出旅客信息，將其發(fā)送給服務(wù)端，進(jìn)而進(jìn)行自動測試。在Windows 10的64位系統(tǒng)環(huán)境下，通過于上萬條不間斷的模擬旅客信息進(jìn)行自動化測試，旅客驗(yàn)證信息準(zhǔn)確記錄到數(shù)據(jù)庫，旅客照片和證件照片全部保存，驗(yàn)證結(jié)果反饋正確，工作站運(yùn)行正常，說明采用文中所提出的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)的驗(yàn)證工作站具備可行性。

三、結(jié)語

詳細(xì)介紹了一種橋接64位與32位程序的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，并以機(jī)場安檢信息系統(tǒng)中的驗(yàn)證工作站為例，說明這種設(shè)計(jì)方法的有效性。相較于傳統(tǒng)的把外部信息獲取與安檢信息處理集成一體的設(shè)計(jì)方法，文中所提出的設(shè)計(jì)方法基于Socket技術(shù)，把外部信息獲取從安檢信息處理中獨(dú)立出來，分別編譯為32位和64位程序，保證各自的獨(dú)立性。這樣的設(shè)計(jì)方法使安檢信息系統(tǒng)中的各站點(diǎn)在兼容32位外設(shè)使用的前提下，又能設(shè)計(jì)為64位程序，使之能夠更好的利用計(jì)算機(jī)資源，同時確保這些站點(diǎn)不會因?yàn)橥庠O(shè)的故障而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，保障其平穩(wěn)有效運(yùn)行。每當(dāng)有新的外設(shè)需要接入時，只需將其開發(fā)文件封裝成一個類集成到用于獲取外部信息的客戶端源碼中即可，不需更改作為站點(diǎn)主程序的服務(wù)端程序，降低整個站點(diǎn)的維護(hù)成本。最后，通過模擬上萬人次的旅客安檢，結(jié)果顯示采用文中所提方法設(shè)計(jì)的安檢信息系統(tǒng)組成部分之一的驗(yàn)證工作站運(yùn)行正常，充分說明這一設(shè)計(jì)具有切實(shí)可行性。