探究SOA 的裝備保障信息系統(tǒng)設(shè)計論文
裝備保障能夠為裝備迅速恢復戰(zhàn)斗力創(chuàng)造條件，在目前所倡導的一體化聯(lián)合作戰(zhàn)中具有重要的作用和地位。隨著科技的發(fā)展，在以信息化為主導的軍事變革影響下，我軍武器裝備的信息化程度不斷提高，裝備保障信息化建設(shè)也取得了長足的發(fā)展，開發(fā)了基本上覆蓋各項業(yè)務的裝備管理系統(tǒng)。但是由于需求的不同以及采用的開發(fā)平臺和開發(fā)語言的不同，導致了各個系統(tǒng)之間呈“煙囪式”結(jié)構(gòu)自由發(fā)展，彼此之間的互聯(lián)互通互操作比較困難，這就致使“信息孤島”的出現(xiàn)，這給實現(xiàn)各裝備保障資源的共享與集成造成很大困難。而且隨著裝備的種類數(shù)量越來越多，業(yè)務上的需求變得越來越復雜，若再采用傳統(tǒng)的方式將難以快速地應對需求的變化。如何重用各類信息資源，建立可以應對靈活多變的裝備保障信息系統(tǒng)( Equipment Support Information System，ESIS)成為新軍事變革下的急切需求。因此，現(xiàn)階段部隊裝備保障信息化建設(shè)的瓶頸已經(jīng)轉(zhuǎn)向怎樣把孤立而且分散的各種信息資源充分利用從而消除“信息孤島”的問題上來。要使得裝備保障的業(yè)務模型能夠迅速靈活地應對這些變化，也就是所謂的“隨需而變”，這就對信息化條件下的裝備保障系統(tǒng)的靈活性、重用性、開放性、可組合性等方面提出更為高標準的要求。而面向服務的體系架構(gòu)( Service Oriented Architecture，SOA) 作為一種全新的系統(tǒng)設(shè)計理念和技術(shù)方法體系，其粗粒度、松耦合、平臺無關(guān)性的特點正是解決這一問題的最佳途徑。
1 SOA 及其相關(guān)技術(shù)
1. 1 SOA 概述
SOA 并不是一項技術(shù)，從本質(zhì)上講，它所體現(xiàn)的是一種架構(gòu)思想，是一種新的架構(gòu)組件模型。它將應用程序或者系統(tǒng)封裝成不同的功能單元———“服務”，并通過各個服務之間所定義好的契約和接口聯(lián)系起來。SOA 將服務作為基礎(chǔ)，將業(yè)務驅(qū)動作為核心，其目的是可以靈活滿足不斷變化的業(yè)務需求。SOA 的基本特征包括以下3 個方面:
1) 獨立的功能實體。SOA 將具有不同功能的應用程序封裝成不同的服務，由于各個服務之間的耦合程度低，因此每個服務單元可以獨立地完成不同的功能。
2) 大數(shù)據(jù)低頻率訪問。服務使用者在使用服務提供者所提供的服務時可以只進行一次或者很少的服務調(diào)用，這可以保證服務使用者可以以一致的方式使用此服務。
3) 基于XML 進行消息傳遞。SOA 采用可擴展標記語言( Extensible Markup Language，XML) 作為數(shù)據(jù)定義語言。XML 為Web 服務提供包括服務描述、消息、工作流描述等在內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式�；赬ML 定義的數(shù)據(jù)非常適用于在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，因此已經(jīng)成為在開放環(huán)境下描述數(shù)據(jù)信息的標準技術(shù)。
SOA 的結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建如下: SOA 的體系結(jié)構(gòu)由服務提供者( Service Provider) 、服務代理( Service Broker) 和服務消費者( Service Consumer) 這3 個實體組成。三者之間遵循“發(fā)布( Publish) 、查找( Find) 、綁定( Bind) 和調(diào)用( Invoke) ”的操作規(guī)則。
1. 2 SOA 關(guān)鍵技術(shù)
1) Web Service。Web Service 是由W3C ( World WideWeb Consortium，W3C) 制定開放標準和規(guī)范，它是建立分布式應用程序的一個嶄新平臺。Web Service 是基于XML 的標準，因此可以在不同的網(wǎng)絡(luò)和平臺中進行互聯(lián)互通。作為SOA 重要的實現(xiàn)技術(shù)，它具有較好的封裝性、松耦合性和集成性，已經(jīng)得到了廣泛的應用。為更好地溝通不同的編程語言、平臺以及不同類型的系統(tǒng)，來實現(xiàn)服務之間的互操作性，Web Service 提供了一系列的標準協(xié)議，所應用的協(xié)議包括: 服務描述語言協(xié)議( WSDL)、服務發(fā)布和發(fā)現(xiàn)協(xié)議( UDDI) 、簡單對象訪問協(xié)議( SOAP) 、業(yè)務流程組合協(xié)議( BPEL) 等。它們構(gòu)成了一個互相依賴的協(xié)議棧，下層為上層提供支撐。
2) ESB。企業(yè)服務總線( Enterprise Service Bus，ESB) 是XML、Web Service 等技術(shù)與傳統(tǒng)的中間件技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它基于開放的標準，所提供的是實現(xiàn)SOA 的架構(gòu)模式，能夠有效集成松耦合的服務與應用，為服務提供可靠的、安全的環(huán)境。SOA 中使用ESB 主要用來進行服務的集成，ESB 并不參與業(yè)務邏輯，主要功能有事件管理、路由功能、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換等。若不使用ESB，服務消費者與服務提供者之間的綁定只能是通過接口進行點對點的對接調(diào)用，如果服務量比較大，業(yè)務比較復雜，這將大大增加資源開銷。利用ESB 進行服務的整合可減少接口數(shù)量，提高服務位置的透明化，從而大大提高系統(tǒng)的可擴展性。
2 系統(tǒng)總體需求
ESIS 以滿足裝備保障平時業(yè)務管理、平戰(zhàn)信息轉(zhuǎn)換需要為目標，充分吸收現(xiàn)有的建設(shè)成果，按照改造、繼承與新研發(fā)相結(jié)合的方式，采取“專業(yè)模塊分散，公用構(gòu)件集中”的研制方法，統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)范、標準接口關(guān)系，集成構(gòu)建面向裝備保障，以數(shù)字化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化為主要特征，實現(xiàn)“資源透明可視、信息靈敏感知、業(yè)務融合互動、決策智能輔助”的ESIS，實現(xiàn)裝備保障業(yè)務管理、平戰(zhàn)信息轉(zhuǎn)換，支持裝備保障各項業(yè)務的高效運行和輔助決策需要，為一體化裝備指揮平臺提供數(shù)據(jù)支持。融合裝備保障各專業(yè)、各業(yè)務，為首長科學決策提供輔助工具，為各機關(guān)參謀、助理業(yè)務管理和保障部隊處理提供集成化信息管理手段; 建立標準、規(guī)范、全面的裝備保障信息資源體系，為裝備保障平時業(yè)務管理、戰(zhàn)時指揮提供數(shù)據(jù)支撐; 實現(xiàn)各部隊、軍區(qū)和總部三級之間的信息貫通，各級內(nèi)部業(yè)務間的信息互動，對外建立起規(guī)范化、標準化的信息交互接口。
3 系統(tǒng)設(shè)計
3. 1 系統(tǒng)功能設(shè)計
根據(jù)ESIS 的總體需求，結(jié)合我軍信息化建設(shè)過程中的裝備保障業(yè)務管理與體制特點的關(guān)系，系統(tǒng)建設(shè)要充分考慮總部、軍區(qū)及各部隊裝備部門之間，與司令機關(guān)、政治機關(guān)、后勤機關(guān)等相關(guān)部門之間的裝備保障信息的共享與交換需求; 能夠依托軍用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)戰(zhàn)術(shù)級、戰(zhàn)役級、戰(zhàn)略級三級平臺，實現(xiàn)各層級之間信息的互聯(lián)互通。基于SOA 的'ESIS 依托這三級平臺，在異構(gòu)的環(huán)境中創(chuàng)建分布式的數(shù)據(jù)庫體系，建立數(shù)據(jù)共享中心來實現(xiàn)總部、軍區(qū)和各部隊之間的信息交互; 實現(xiàn)全軍裝備信息的全方位系統(tǒng)化的管理，為各級裝備管理部門提供資源管理、信息服務、輔助決策等功能。
3. 2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
基于SOA 的裝備保障系統(tǒng)架構(gòu)模型參照文獻采用分層設(shè)計的思想，共分為6 層。圖3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計模型
1) 硬件平臺層。該層提供系統(tǒng)運行的基本環(huán)境。依托軍用網(wǎng)絡(luò)，選擇國產(chǎn)計算機等設(shè)備，加裝全軍統(tǒng)一配發(fā)的安全保密設(shè)備，構(gòu)建運行穩(wěn)定、安全可靠的支撐環(huán)境; 按照統(tǒng)一要求選用操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、辦公處理軟件、應用服務器等。
2) 存儲層。該層對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行存儲，可分為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲和文件系統(tǒng)存儲。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要存儲結(jié)構(gòu)化信息，文件系統(tǒng)主要存儲非結(jié)構(gòu)化信息。如果系統(tǒng)運行方式是單機環(huán)境，則采用單機數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或本地文件系統(tǒng)。
3) 資源服務層。該層是本架構(gòu)的關(guān)鍵部分，本架構(gòu)把數(shù)據(jù)信息、程序、服務都抽象為資源。因此資源服務層一方面負責對存儲層存儲的各種結(jié)構(gòu)化信息和非結(jié)構(gòu)化信息進行資源抽象并提供統(tǒng)一訪問接口，供上層使用; 另一方面，對各種語言實現(xiàn)的程序和服務通過統(tǒng)一的方式封裝，提供統(tǒng)一的調(diào)用接口為上層服務提供支撐。
4) 平臺服務層。該層負責構(gòu)建系統(tǒng)基礎(chǔ)核心服務和業(yè)務核心服務。其中基礎(chǔ)服務層通過各種標準服務提供系統(tǒng)運行的支撐環(huán)境，業(yè)務服務層提供系統(tǒng)的業(yè)務組件，供上層組合調(diào)用，實現(xiàn)完成不同業(yè)務的子系統(tǒng)軟件。
5) 接口層。該層分為硬件接口層和軟件接口層。其中硬件接口層抽象信息采集的各種手段，為應用層和平臺服務層提供硬件訪問服務; 軟件接口層提供與其他系統(tǒng)交互的接口。
6) 應用層。該層利用各層提供的服務，根據(jù)裝備保障工作的任務和特點，通過插件、構(gòu)件體系，按業(yè)務進行系統(tǒng)配置形成業(yè)務子系統(tǒng)，提供裝備保障工作所需的業(yè)務管理、控制、分析和輔助決策功能，實現(xiàn)業(yè)務處理。其中資源服務層和平臺服務層為系統(tǒng)的核心部分，構(gòu)成服務器端系統(tǒng)。接口層和應用層提供給用戶與系統(tǒng)的交互界面，構(gòu)成客戶端系統(tǒng)。服務端系統(tǒng)提供了資源存儲、各種服務訪問的接口方法，提供了負載均衡、容錯冗余的機制，保證系統(tǒng)運行的可靠、安全�？蛻舳讼到y(tǒng)提供了客戶端軟件集成的方法、規(guī)則、和運行環(huán)境，保障業(yè)務應用系統(tǒng)按需組裝，實現(xiàn)整個系統(tǒng)單點登錄、資源的控制訪問，實現(xiàn)各種復雜業(yè)務功能。
3. 3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計
由于ESIS 涉及專業(yè)較多，難以全面介紹，因此在這里數(shù)據(jù)庫的設(shè)計以“器材管理子系統(tǒng)”為例進行介紹。按照功能分類數(shù)據(jù)信息可以分為系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、庫存管理數(shù)據(jù)、計劃管理數(shù)據(jù)、舊品器材管理數(shù)據(jù)、統(tǒng)計查詢數(shù)據(jù)、籌措供應管理數(shù)據(jù)等。每種類型的數(shù)據(jù)又可以進行細分，例如統(tǒng)計查詢數(shù)據(jù)可以分為舊品器材收發(fā)明細數(shù)據(jù)、舊品器材收發(fā)單據(jù)、周轉(zhuǎn)器材收發(fā)明細數(shù)據(jù)、周轉(zhuǎn)器材收發(fā)單據(jù)等。其中周轉(zhuǎn)器材收發(fā)單據(jù)數(shù)據(jù)所涉及到的數(shù)據(jù)表
4 基于Java EE 的系統(tǒng)實現(xiàn)
Java EE 是一套API 規(guī)范，它是標準化組件、容器、服務的集合，用于在一個明確的分布式計算系統(tǒng)中創(chuàng)建和部署分布式應用。它是J2EE 的發(fā)展和升級，引入了最新的規(guī)范和技術(shù)，大大簡化了開發(fā)和部署流程。利用Java EE 作為基于SOA 的ESIS 的實現(xiàn)技術(shù)，可充分利用Java EE 的優(yōu)點，簡化服務器端軟件的開發(fā)，并且方便客戶端的調(diào)用�；贘avaEE 實現(xiàn)的ESIS 架構(gòu)圖�；贘ava EE 的ESIS 實現(xiàn)架構(gòu)中可以看出Java EE 體系采用EJB 3.0 或者Spring 進行業(yè)務邏輯的編寫，由于SOA 中的業(yè)務是以服務為基礎(chǔ)的，因此采用Spring 技術(shù)中的無狀態(tài)會話bean 將業(yè)務邏輯層中的各個組件封裝成Web 服務進行注入，使其具有松耦合、高內(nèi)聚的特征; 用Hibernate 進行對象關(guān)系之間的映射，方便開發(fā)人員利用面向?qū)ο蟮闹R解決數(shù)據(jù)存儲問題。利用ESB 作為服務請求和調(diào)用的中介，這使得服務請求者無需直接將請求信息發(fā)送給服務提供者，而是先通過ESB 進行消息的中轉(zhuǎn); 請求消息處理后，ESB 再回傳給服務請求者。而且，在ESB 和控制層之間加了服務調(diào)用層，該層用來調(diào)用服務的具體代碼，服務代碼需要根據(jù)ESB 中所獲取服務描述文件( WSDL) 進行編寫。
5 結(jié)束語
基于SOA 的ESIS 依靠軍隊的多級網(wǎng)絡(luò)體系以及采用ESB 的部署方式，簡單有效地重用和共享了原有的應用程序和資源，解決了當前裝備保障信息化從所存在的各種問題。與其他信息系統(tǒng)相比具有獨特優(yōu)越性。將業(yè)務邏輯與界面實現(xiàn)相分離，使其耦合性降低，提高了系統(tǒng)的健壯性和代碼的可復用性。系統(tǒng)提供了多種服務，集成了許多公用的功能模塊，提高了開發(fā)的效率。解決了“信息孤島”和歷史遺留系統(tǒng)問題，實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，降低了開發(fā)的成本。但是也存在這一些缺點，例如軟件設(shè)計過程較為復雜，包括很多軟件設(shè)計的思想和設(shè)計模式，這對技術(shù)人員的要求較高; 而且開發(fā)語言比較單一，限制了技術(shù)人員的選擇。下一步工作將改進和完善ESIS 的易用性，集成更多的服務降低其開發(fā)難度; 抽象SOA 的基礎(chǔ)架構(gòu)使其滿足更多的應用。
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