一種橋接64位與32位程序的系統設計方法及應用

劉耕陽 公安部第一研究所

引言

計算機技術的快速發展引領著軟硬件的設計與應用快速迭代更新，在一些領域中這種更新顯得相對遲緩，從而導致舊有軟件難以在新的環境中運行，民航安檢中的信息系統，便是其中之一。近十年來，全國機場數量顯著增長，實現網絡化覆蓋，頒證運輸機場從158個增加到238個，機場密度從每10萬平方公里1.6個增加到2.5個，頒證通用機場由25個增長到240個，數量超過運輸機場，全國機場年旅客吞吐量從4.1億人次增長到12.6億人次。這一系列數字背后所透露出的是國內民航安檢力度及工作強度相較十年前快速增長，使民航安全保障任務變得極為嚴峻。對于保障民航空防安全而言，機場的安檢工作作為一個關鍵步驟，在民航空防、恐怖事件預防以及避免安全事故的發生中具有非常重要的地位。

安檢信息系統作為保證安檢工作有序順利進行的重要手段，已被廣泛應用于各類大型機場，其構成包括驗證工作站、開包工作站、管理員工作站等各類安檢業務相關站點，將這些站點融入同一局域網之中，便構成了安檢信息系統，如圖1所示。通過安檢信息系統，可以把旅客信息、行李信息、安檢工作人員信息等多個站點的數據信息進行整合，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量與效率、提高機場信息化建設具有重要作用。

構成安檢信息系統的各類站點通常需要采集各種各樣的外部數據以便進行分析和處理，因此需要集成多種外設，這些外設的生產廠家各異、所生產的設備型號各異，對于一些使用周期較長的安檢信息系統，現場會依據實際情況同時接入不同廠家、不同型號的同類型外設，這就增加了系統的復雜程度，導致其穩定性降低，影響安檢效率與信息反饋。當前，安檢信息系統中常見的站點大都是把所有的外設集成在一個程序上，或者把部分外設所涉及的模塊獨立成一個程序，使用兩套設備。對于前者，程序維護開銷會隨著外設數量及類型的增加而增加，導致系統穩定性下降；對于后者，則會在有限空間內放置多余的顯示器、主機等設備用于處理相應的外設信息，使本已局促的工作空間變得更加局促。此外，隨著Windows系統的不斷升級，以及安檢業務處理對計算機硬件性能的要求，Windows 32位系統的處理能力已逐漸不能滿足當前業務需求，而由于歷史或現實原因，部分外設只支持32位，導致集成這些外設的站點也只能設計成32位程序，這極大限制了安檢信息系統的工作效率以及采用新技術的能力，導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，又能利用64位系統所提供的良好硬件性能，同時能夠集成各種各樣的外設又不影響安檢信息系統的穩定運行，筆者提出了一種橋接64位與32位程序的系統設計方法，這一方法基于Socket技術，服務端程序編譯為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，以獲取外部信息，然后把接收到的外部信息進行解析，發送給服務端程序。這樣，便可在不增加額外設備的前提下使用64位系統，同時兼容各種類型的外設，并且降低系統維護成本。

一、設計方法

橋接64位與32位程序的總體設計框圖如圖2所示，系統分為兩個部分，分別是服務端和客戶端。客戶端連接各種類型的外設，用于獲取通過外設得到的外部信息，然后通過Socket技術將獲取到的數據發送至服務端；服務端接收到數據后，對其進行處理并判斷是否滿足相應的功能需求，同時，服務端還會發送當前狀態給客戶端，避免系統工作流程紊亂。

在編譯的過程中，服務端編譯為64位，以便更好的利用計算機資源，客戶端編譯為32位，用以兼容32位外設。通過這樣的設計，安檢信息系統能夠在兼容性提升的同時，避免外設故障影響整個系統運行，還能避免因外設頻繁更換而頻繁修改整個系統程序。

基于上述設計，橋接64位與32位程序的系統設計方法的系統架構可分為七層，如圖3所示。

第一至三層為客戶端，包含外部信息源層、讀取設備層和數據格式化層三部分內容。第四到七層為服務端，包含信息源層、數據處理層、功能應用層和反饋結果層四部分內容。接下來，將就設計中的每一層進行詳細介紹。

（一）客戶端設計

客戶端的主要功能在于獲取外部信息，其數據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、票據或憑證等信息，包括但不限于身份證、護照、登機牌、二維碼、指紋信息等，之后通過讀取設備層的各種相應設備（如身份證閱讀儀、登機牌閱讀儀等）把上述信息數字化，最后經過數據格式化層將這些信息打包成指定的格式發送到服務端。

以上流程都是在獲取到外部信息后自動觸發的，不需要與服務端進行交互。通過這一設計，無論現場信息源與外設如何變化，只要現場能夠提供獲取相應信息源的外設，然后以指定的格式發送數據，就能保障準確獲取到外部信息。同時，客戶端編譯為32位獨立運行，對32位外設進行兼容，由于是一個獨立的程序，因此外設故障引起的程序崩潰并不會影響服務端的正常工作，從而保證了系統的穩定性。

（二）服務端設計

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

每當接收到客戶端發送過來的數據，服務端就會判斷該條數據的合法性，包括判斷當前流程是否應收這條數據、接收的數據格式是否正確，如數據不合法，將會給出相應提示，指導工作人員規范操作流程。

由于服務端的設計剝離了外設，因此其可以獨立編譯為64位程序，能夠更有效的利用計算機提供的硬件資源，重點是能夠和安檢信息系統中的其它64位工作站相互協作，整體提升安檢系統的運行效率。此外，服務端也會實時檢測客戶端的運行情況，若出現程序崩潰的情況，則會立即重啟，避免無法自動獲取外部信息的情況出現。

二、應用案例

驗證工作站作為安檢信息系統中典型的外設站點，需要獲取旅客的票、證、人信息，以驗證旅客是否能夠進行安檢，集成了包括身份證閱讀儀、護照閱讀儀、登機牌閱讀儀、人臉識別模塊等在內的多種外設。這些外設有的只能用于32位程序，而驗證工作站需要設計為64位，因此急需解決32位與64位程序兼容性的問題。

根據上文的設計方法，客戶端用于接入驗證工作站的各種外設，編譯為32位，服務端用于執行驗證工作站核驗旅客身份的功能，最終反饋旅客核驗是否成功，編譯為64位。基于此，在Windows10的64位系統下，采用C#編碼，成功實現了驗證工作站，無需安裝除外設驅動之外的其它插件就可正常運行。此外，客戶端程序和服務端程序同時部署在一臺主機上，通過監聽本機IP 127.0.0.1的高位端口，避免了額外的硬件和網絡開銷，同時保證Socket通信的時效性。

通過采用客戶端與服務端的方式，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，將其發送給服務端，進而進行自動測試。在Windows 10的64位系統環境下，通過于上萬條不間斷的模擬旅客信息進行自動化測試，旅客驗證信息準確記錄到數據庫，旅客照片和證件照片全部保存，驗證結果反饋正確，工作站運行正常，說明采用文中所提出的設計方法實現的驗證工作站具備可行性。

三、結語

詳細介紹了一種橋接64位與32位程序的系統設計方法，并以機場安檢信息系統中的驗證工作站為例，說明這種設計方法的有效性。相較于傳統的把外部信息獲取與安檢信息處理集成一體的設計方法，文中所提出的設計方法基于Socket技術，把外部信息獲取從安檢信息處理中獨立出來，分別編譯為32位和64位程序，保證各自的獨立性。這樣的設計方法使安檢信息系統中的各站點在兼容32位外設使用的前提下，又能設計為64位程序，使之能夠更好的利用計算機資源，同時確保這些站點不會因為外設的故障而導致系統崩潰，保障其平穩有效運行。每當有新的外設需要接入時，只需將其開發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，不需更改作為站點主程序的服務端程序，降低整個站點的維護成本。最后，通過模擬上萬人次的旅客安檢，結果顯示采用文中所提方法設計的安檢信息系統組成部分之一的驗證工作站運行正常，充分說明這一設計具有切實可行性。