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(fù)戰(zhàn)斗力創(chuàng)造條件，在目前所倡導(dǎo)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(dǎo)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(wù)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(dǎo)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(wù)上的需求變得越來越復(fù)雜，若再采用傳統(tǒng)的方式將難以快速地應(yīng)對需求的變化。如何重用各類信息資源，建立可以應(yīng)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(wù)模型能夠迅速靈活地應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)的要求。而面向服務(wù)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(yīng)用程序或者系統(tǒng)封裝成不同的功能單元———“服務(wù)”，并通過各個服務(wù)之間所定義好的契約和接口聯(lián)系起來。SOA 將服務(wù)作為基礎(chǔ)，將業(yè)務(wù)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(wù)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(yīng)用程序封裝成不同的服務(wù)，由于各個服務(wù)之間的耦合程度低，因此每個服務(wù)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(wù)使用者在使用服務(wù)提供者所提供的服務(wù)時可以只進(jìn)行一次或者很少的服務(wù)調(diào)用，這可以保證服務(wù)使用者可以以一致的方式使用此服務(wù)。
3) 基于XML 進(jìn)行消息傳遞。SOA 采用可擴(kuò)展標(biāo)記語言( Extensible Markup Language，XML) 作為數(shù)據(jù)定義語言。XML 為Web 服務(wù)提供包括服務(wù)描述、消息、工作流描述等在內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式。基于XML 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(biāo)準(zhǔn)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(wù)提供者( Service Provider) 、服務(wù)代理( Service Broker) 和服務(wù)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(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，它是建立分布式應(yīng)用程序的一個嶄新平臺。Web Service 是基于XML 的標(biāo)準(zhǔn)，因此可以在不同的網(wǎng)絡(luò)和平臺中進(jìn)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(yīng)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(wù)之間的互操作性，Web Service 提供了一系列的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，所應(yīng)用的協(xié)議包括: 服務(wù)描述語言協(xié)議( WSDL)、服務(wù)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(wù)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(wù)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(biāo)準(zhǔn)，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(wù)與應(yīng)用，為服務(wù)提供可靠的、安全的環(huán)境。SOA 中使用ESB 主要用來進(jìn)行服務(wù)的集成，ESB 并不參與業(yè)務(wù)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(wù)消費者與服務(wù)提供者之間的綁定只能是通過接口進(jìn)行點對點的對接調(diào)用，如果服務(wù)量比較大，業(yè)務(wù)比較復(fù)雜，這將大大增加資源開銷。利用ESB 進(jìn)行服務(wù)的整合可減少接口數(shù)量，提高服務(wù)位置的透明化，從而大大提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。
2 系統(tǒng)總體需求
ESIS 以滿足裝備保障平時業(yè)務(wù)管理、平戰(zhàn)信息轉(zhuǎn)換需要為目標(biāo)，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(biāo)準(zhǔn)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(wù)融合互動、決策智能輔助”的ESIS，實現(xiàn)裝備保障業(yè)務(wù)管理、平戰(zhàn)信息轉(zhuǎn)換，支持裝備保障各項業(yè)務(wù)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(wù)，為首長科學(xué)決策提供輔助工具，為各機(jī)關(guān)參謀、助理業(yè)務(wù)管理和保障部隊處理提供集成化信息管理手段; 建立標(biāo)準(zhǔn)、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(wù)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(wù)間的信息互動，對外建立起規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)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(wù)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(jī)關(guān)、政治機(jī)關(guān)、后勤機(jī)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�；赟OA 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(wù)、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(xiàn)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(jī)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(yīng)用服務(wù)器等。
2) 存儲層。該層對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)環(huán)境，則采用單機(jī)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或本地文件系統(tǒng)。
3) 資源服務(wù)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(wù)都抽象為資源。因此資源服務(wù)層一方面負(fù)責(zé)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(jìn)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(wù)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(wù)提供支撐。
4) 平臺服務(wù)層。該層負(fù)責(zé)構(gòu)建系統(tǒng)基礎(chǔ)核心服務(wù)和業(yè)務(wù)核心服務(wù)。其中基礎(chǔ)服務(wù)層通過各種標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)提供系統(tǒng)運行的支撐環(huán)境，業(yè)務(wù)服務(wù)層提供系統(tǒng)的業(yè)務(wù)組件，供上層組合調(diào)用，實現(xiàn)完成不同業(yè)務(wù)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(yīng)用層和平臺服務(wù)層提供硬件訪問服務(wù); 軟件接口層提供與其他系統(tǒng)交互的接口。
6) 應(yīng)用層。該層利用各層提供的服務(wù)，根據(jù)裝備保障工作的任務(wù)和特點，通過插件、構(gòu)件體系，按業(yè)務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)配置形成業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，提供裝備保障工作所需的業(yè)務(wù)管理、控制、分析和輔助決策功能，實現(xiàn)業(yè)務(wù)處理。其中資源服務(wù)層和平臺服務(wù)層為系統(tǒng)的核心部分，構(gòu)成服務(wù)器端系統(tǒng)。接口層和應(yīng)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(wù)端系統(tǒng)提供了資源存儲、各種服務(wù)訪問的接口方法，提供了負(fù)載均衡、容錯冗余的機(jī)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(wù)應(yīng)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(fù)雜業(yè)務(wù)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(jìn)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(yīng)管理數(shù)據(jù)等。每種類型的數(shù)據(jù)又可以進(jìn)行細(xì)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(xì)數(shù)據(jù)、舊品器材收發(fā)單據(jù)、周轉(zhuǎn)器材收發(fā)明細(xì)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(biāo)準(zhǔn)化組件、容器、服務(wù)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(yīng)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(wù)器端軟件的開發(fā)，并且方便客戶端的調(diào)用。基于JavaEE 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(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯的編寫，由于SOA 中的業(yè)務(wù)是以服務(wù)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(wù)邏輯層中的各個組件封裝成Web 服務(wù)進(jìn)行注入，使其具有松耦合、高內(nèi)聚的特征; 用Hibernate 進(jìn)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(wù)請求和調(diào)用的中介，這使得服務(wù)請求者無需直接將請求信息發(fā)送給服務(wù)提供者，而是先通過ESB 進(jìn)行消息的中轉(zhuǎn); 請求消息處理后，ESB 再回傳給服務(wù)請求者。而且，在ESB 和控制層之間加了服務(wù)調(diào)用層，該層用來調(diào)用服務(wù)的具體代碼，服務(wù)代碼需要根據(jù)ESB 中所獲取服務(wù)描述文件( WSDL) 進(jìn)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(yīng)用程序和資源，解決了當(dāng)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(wù)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(fù)用性。系統(tǒng)提供了多種服務(wù)，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(fù)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(jìn)和完善ESIS 的易用性，集成更多的服務(wù)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(yīng)用。
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