基于SOA的戰略裝備器材保障信息系統設計

李 東，吳龍濤

(裝甲兵工程學院 信息工程系，北京 100072)

裝備器材保障擔負著為裝備恢復戰斗能力創造條件的重任，在信息化條件下的一體化聯合作戰中具有重要地位和作用［1］。目前，各級裝備器材管理部門基本建成了獨立運行的、覆蓋單項業務的管理信息系統，用于裝備保障業務的管理，提高了管理水平和工作效率，但無法實現戰略級裝備器材保障信息資源的集成和共享。特別是隨著裝備器材種類越來越多，業務需求日益復雜，原有手段難以靈活、快速地響應需求變更;現有信息系統沒有統一的體系結構、數據和技術標準，難以實現信息綜合和共享，彼此形成了的“信息孤島”［2］。

近幾年，面向服務的體系結構(SOA)以其松耦合、粗粒度、平臺無關性、業務敏捷性等特點成為軟件體系結構新的發展階段［3］。在傳統軟件體系結構無法滿足裝備器材保障信息化需求的情況下，基于SOA 開發戰略級裝備器材保障信息系統可以快速靈活地應對業務變化，并在維持現有系統的前提下破除“信息孤島”，實現資源共享。

1 相關技術

1.1 面向服務的體系結構(Service Oriented Architecture，SOA)

面向服務的體系結構(SOA)［4］是一個組件模型，它將應用程序的不同組件單元(稱為服務)通過這些服務之間定義良好的借口和契約聯系起來。接口是采用中立的方式進行定義，它獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言。

SOA 通過網絡對松耦合、粗粒度服務進行分布式部署，所有服務的具體實現、位置和傳輸協議對調用者來說都是透明的，服務調用者根據不同業務需求進行重組和使用。通過業務驅動服務，服務驅動技術，SOA 讓系統變得更有彈性。

1.2 Web 服務(Web Services)

Web 服務是建立可互操作的分布式應用程序的新平臺。作為重要的SOA 實現技術，Web 服務(Web Services)已得到廣泛應用。Web 服務通過URL 識別，并通過XML 語言進行定義、描述和發現，具有完好的封裝性、松耦合性和高度的可集成能力［5］。

Web 服務具有良好的封裝性、松耦合、為實現服務互操作性，Web 服務平臺提供了一套標準的協議，用于溝通不同的平臺、編程語言和組件模型中的不同的類型系統。參考W3C 提議的Web Services 互操作性疊層，將Web Services 的各種典型操作和技術標準構成一個技術間相互依賴的協議棧，如圖1 所示，上層功能必須依靠下層的支持。

圖1 Web 服務協議棧

1.3 企業服務總線(Enterprise Service Bus，ESB)

企業服務總線(ESB)［6］提供了一種實現SOA 的基礎架構模式。ESB 是傳統中間件技術與XML，Web 服務等技術結合的產物，它提供了一種在松耦合的服務和應用之間標準的集成方式，實現異構環境中的服務、消息以及基于事件的交互。

ESB 在SOA 中負責幫助服務的集成，而不參與業務邏輯，它的功能:在服務與服務之間路由消息;在請求者與服務者之間轉換傳輸協議;在請求者與服務者之間轉換消息格式;處理來自于各種異構源的業務事件;保證服務質量(安全、可靠和交互處理)。

如果沒有ESB，服務的請求者和服務的提供者之間必須要通過接口建立顯式的點到點的調用，這在擁有大量服務和復雜業務的大型系統中是不堪設想的。使用ESB 作為大型系統中整合應用和服務的一個靈活的基礎架構，可以大大減少接口的數量，降低系統復雜度，實現服務位置的透明化，提高系統的可擴展性，使得SOA 更為強大。圖2 為引入ESB前后服務調用的對比示意圖。

2 系統設計

2.1 系統總體功能設計

根據裝備器材保障信息化建設的要求，結合我軍裝備器材保障體制特點和業務管理關系，裝備器材保障信息化網絡平臺采用開放互聯的多層網絡拓撲結構，依托軍網搭建戰略、戰役、戰術三級網絡平臺，實現總部機關、軍區機關、各部隊單位以及各級倉庫之間的互聯互通［7］。

圖2 ESB 對SOA 的改進

基于SOA 的戰略裝備器材保障信息系統的總體功能是依托三級網絡平臺［8］，在異構環境下，建立分布式數據庫，形成一個共享數據環境，實現總部機關、軍區機關、各級部隊、倉庫之間的雙向信息溝通，將器材籌措、儲存、供應、戰時保障等環節連成一個閉環信息流，實現全軍裝備器材信息的全系統、全過程、全方位的管理，并為各級部門提供信息管理和服務，以及輔助決策支持的功能。系統的總體功能見圖3。

圖3 系統功能示意圖

2.2 系統架構設計

根據面向業務不同，基于SOA 的戰略裝備器材保障信息系統可以細化為器材網絡管理、器材資源管理、決策支持等子系統［9］;根據面向用戶不同，系統又可劃分為戰略、戰役、戰術等三級信息系統。如圖4 所示，系統充分考慮裝備器材保障的特點和系統的靈活性、兼容性、可移植性及可擴展性，對于各級信息系統，利用組件化軟件開發模式，設計經費管理、訂貨合同、器材分配等若干粗粒度的服務組件，并發布到ESB 中。不同業務部門根據業務管理內容和特點，通過網絡平臺，從ESB 中選擇相應的服務組件進行組裝，從而滿足不同的業務管理需要。

圖4 基于SOA 的裝備器材保障信息系統架構

為了更好地實現各級信息系統之間的服務共享和服務權限控制，采用聯合ESB 是一個很好的解決方案:不同部隊單位、軍區機關在各自網絡拓撲結構內使用單獨的ESB，通過軍網實現ESB 的互聯。上級單位的ESB 與下級單位的ESB 是主-從關系，主ESB 控制參與者可以訪問哪些內容。圖5 為聯合ESB 部署模式。

圖5 聯合ESB 在系統中的部署模式

3 系統實現

3.1 基于J2EE 的系統架構實現

J2EE 是一種來簡化企業解決方案的開發、部署和管理相關的復雜問題的體系結構［10］。J2EE 為搭建具有可伸縮性、靈活性、易維護型的商務系統提供了良好的機制。結合J2EE 技術，可以實現基于SOA 的戰略裝備器材保障信息系統架構，如圖6。由于J2EE 技術當前應用廣泛，這個架構應該具有典型意義的，而且它也是嚴格遵循了SOA 特性。

圖6 基于J2EE 實現的系統架構

J2EE 體系中，通常采用EJB 組件或Spring 來實現業務邏輯層，而在SOA 系統中業務是基于服務的，于是采用把業務邏輯層的組件包裝成Web Service 的方式，使用Web Service 作為SOA 的服務提供者，由無狀態會話bean 生成，通常是粗粒度的，對應企業的業務邏輯。同時，使用企業服務總線(ESB)技術來實現SOA 中的服務中介，服務請求不用直接發送到服務提供者，而是先送到服務總線，由服務總線將請求消息轉發給服務提供者，得到返回消息后，服務總線再轉發給服務請求者。并且，在J2EE 體系的控制層之下添加了一個服務調用層，用來封裝對服務的具體調用代碼，編寫服務調用代碼時需要從服務總線獲得服務的WSDL 描述文件，然后根據此文件進行編寫。

3.2 ESB 選擇［11］

目前，已有不同的廠商推出了自己的ESB 產品，但是這些產品的體系結構各異，所具有的功能和實現的程度也不盡相同，所以在進行大型復雜系統的SOA 應用構建時，就要選擇一個適合的產品。BEA 發布的Aqua Logic Service Bus(ALSB)可以運行在Windows，Linux 和Solaris 等不同操作系統上。ALSB 是完全的現代ESB，它提供了智能的消息代理、動態傳送和轉換，所有這些都支持與服務生命周期管理功能(包括服務注冊、監控和定義閾值的服務水平協議(Server Level Agreement，SLA)實施)集成的異構服務端點。

3.3 系統特色

基于SOA 的戰略裝備器材保障信息系統，依托部隊三級網絡體系，采用聯合ESB 部署模式，能夠有效解決當前裝備器材保障信息化中存在的諸多問題。相比當前部隊大多信息系統，該系統具有以下特色［12］:

1)連通“信息孤島”，實現異構系統之間的互操作。SOA 架構中，使用不同操作系統、數據庫、技術平臺的系統借助ESB 可以互相訪問，總部可以無障礙的獲取各軍區、各部隊的器材保障信息;

2)靈活、快速地響應業務需求變更。SOA 從現有的服務中組合新的服務的能力為靈活、快速地響應器材保障業務的需求變更提供了獨特的優勢;

3)充分利用現有的資產。通過將現有的IT 資產按照Web 服務協議標準包裝為服務，各部門可以繼續使用已有系統，而不必推倒重建;

4)增加重用，減少成本。通過以松耦合的方式公開業務服務，各業務子系統可以根據業務要求更輕松地使用和組合服務。這意味著資源副本的減少、重用可能性增加。

5)支持服務的“即插即用”，系統擴展易于實現。因為服務之間的松耦合特性，在對系統進行擴展時，只需要將新開發的服務發布到ESB 中，就可以被各業務系統調用。

4 結束語

結合部隊裝備器材保障的特點和現狀，提出了基于SOA的戰略裝備器材保障信息系統的架構設計。架構結合了SOA、Web Service、ESB 等主流技術，并以J2EE 技術描述了系統架構實現，嚴格遵循了SOA 的實現標準。在下一步工作中，要對ESB 的一些深層機制，如路由、格式轉換等方面進行深層研究;探討基于ESB 的SOA 架構的安全性問題;擴展SOA 架構，使其能面向不同的技術、協議、應用。

［1］王鐵寧，楊學強，徐宗昌，等.裝備器材保障信息化建設研究［J］.物流科技，2004，27(103):17-19.

［2］楊學強，黃俊.裝備保障信息化建設概論［M］.北京:國防工業出版社，2011.

［3］王紫瑤，南俊杰.SOA 核心技術及應用［M］.北京:電子工業出版社，2008.

［4］李丹.基于企業服務總線的SOA 研究與應用［D］.大連:大連理工大學，2008.

［5］黃威，邵偉民.基于Web Services 的商業智能系統研究與設計［J］. 計算機工程與設計，2009，30(11):2702-2706.

［6］BOBBY W.Why do developers need an Enterprise Service Bus?［EB/OL］.［2005 -08 -26］.http://www -128.ibm.com/developerworks/webservices/library/ws-whyesb/.

［7］劉立恒.基于SOA 的商業智能平臺的研究與設計［J］.計算機工程，2008，34(3):75-80.

［8］王鐵寧.戰略裝甲裝備器材保障工程［M］.北京:兵器工業出版社，2006.

［9］陳文偉.數據倉庫與數據挖掘教程［M］.北京:清華大學出版社，2006.

［10］李剛.經典Java EE 企業應用實戰［M］.北京:電子工業出版社，2012.

［11］袁學民.基于ESB 的SOA 架構技術的研究與應用［D］.成都:西南交通大學，2008.

［12］ZENG S，HUANG S.X，FAN Y.S.Service-Oriented Enterprise Network Performance Analysis［J］. Tsinghua Science and Technology，2009，14(4):492-503.