面向服務的電子信息系統體系結構＊

楊建飛

（海軍701工廠 北京 100015）

1 引言

信息化戰爭條件下的戰場瞬息萬變，作戰雙方的戰場態勢隨著戰爭的進程處于快速變化的動態環境，指揮員需要根據戰場態勢的變化適時地調整作戰任務過程，要求系統視圖中描述的各類軍事資源需要根據作戰視圖中作戰任務過程的變化適時地調整。傳統的電子信息系統體系結構描述框架主要側重于電子信息系統靜態結構的分析，系統視圖中軍事信息資源之間緊密耦合，電子信息系統的“煙囪狀”、多層次、多分支、多環節、大循環結構，暴露出現有系統擴展性差、靈活性不夠、適應變化能力弱等缺點。目前電子信息系統所采用的標準技術包括點到點接口連接、靜態連接和數據流分析。這些更適合于傳統的順序處理、面向系統的集成樣式，難以描述為適應作戰任務過程變化，各類軍事資源之間的動態連接關系［1～2］。

圖1 傳統的設計開發“作戰需求－系統實現”

面向服務思想和面向服務體系結構（Service－Oriented Architecture，SOA）為上述問題提供了可能的解決方案［3］。通過將各類軍事資源系統以服務的形式封裝，服務之間以松耦合的形式互聯和互操作完成特定的作戰任務需求，同時調整服務間的交互關系可以實現其功能的調整，快速地適應作戰任務過程和作戰環境的變化。與傳統的軟件體系結構相比，它是傳統結構技術的繼承和發展，但從系統體系結構設計和應用角度則是突破，但最大的不同之處是把關注點從技術角度轉移到業務流程服務層面。

2 服務的基本元素及特性

2.1 服務體系結構的基本元素

·服務：對電子信息系統中涉及到的眾多軍事資源以獨立于平臺的方式進行描述和封裝，使其形成具有獨立行為邏輯和軍事應用能力的功能單元。能夠根據收到的信息，提供信息分發、信息處理等功能或根據接收的命令完成作戰任務［3］。

·服務接口：描述服務消費者訪問服務的機制，對服務的接收信息格式、語法進行定義。

·服務之間需求線：描述兩個或者多個服務之間的連接關系，以及其上可以服務交互的信息描述。

·服務規則：描述服務提供者完成服務的規則約束，以及對應于作戰視圖中作戰任務過程中的作戰規則的描述。

·服務屬性：描述服務的相關屬性，譬如可用性、服務質量（QoS）等相關屬性。

·服務層次：描述在整個電子信息系統體系結構中所有服務分類的層次，便于實現對電子信息系統中涉及到眾多服務資源進行層次化分類管理。

·服務行為：描述服務能夠提供的功能或完成的作戰任務。

2.2 服務的模型及特性

雖然不同的人對SOA的理解有所不同，但對服務一般都會有一個共同認識，那就是服務的基本模型是一致的，如圖2所示，服務的提供者擁有服務，把各種服務放在服務注冊中心，服務的請求者通過注冊中心搜索和發現所需的服務，并得到與服務提供者之間的綁定信息，三個角色之間使用了三種基本操作［4］：

1）發布：發布就是一種對服務進行描述，并將描述置入注冊中心和注冊服務器的過程。

2）查找：查找是服務請求者向服務的注冊中心查詢服務提供者提供的服務所處的位置。

3）綁定：綁定是基于一組服務請求者和服務提供者之間的描述信息（包括服務的訪問路徑、調用參數、返回結構、傳輸協議、安全要求等）的基礎上進行服務定位、連接和調用、啟動與服務交互的操作。

圖2 服務基本模型

服務的定義及原理體現了服務的幾大特性，針對要解決的信息系統遺留問題，服務的主要特性可以概括為：松耦合、可組合、可復用。

1）松耦合：在保持服務端口不變的情況下，連接中的任何一方服務使用者都可更改調用執行機制，將服務的實現從一種開發平臺遷移到另一種開發平臺，都不會影響應用程序的正常運行。

2）可組合：服務采取簡單的、易理解的標準協議作為組件接口描述和協同描述規范，完全屏蔽了不同軟件平臺的差異，有利于不同粒度服務之間的重新組合利用，來滿足不同的服務需求。

3）可復用：服務只工作在特定的處理過程中，獨立于底層實現和客戶需求的變更，極大地降低了服務成本，提高了服務使用效率。

3 面向服務的體系結構基本特征

電子信息系統的構建要求滿足網絡中心戰的分布式應用環境，采用柵格化信息基礎設施，接入滿足各種不同應用需求的服務節點，適應使用者按不同地點、不同應用環境、不同需要靈活進行業務操作，共享系統資源和信息資源。

在面向服務的電子信息系統中，軟件由成百上千個軟件服務經過可視化組裝而成，從而使系統的復雜程度大大下降。用戶改變任何需求可以直接通過構件裝配的圖形化設計方式得到體現。面向服務使得系統的應用、服務和資源分離開來，各層之間松散耦合，使系統服務節點具有更強的技術擴展能力和應用適應能力。面向服務的體系結構提供的信息創建、發布、發現機制，可以為柵格節點應用服務帶來更大的靈活性。因此，面向服務的體系結構是一種非常理想的軟件架構技術［5～6］。如圖3所示。

圖3 面向服務的電子信息系統軟件體系結構

該軟件體系結構的基本思想是以“服務”為粒度，以統一的描述機制實現電子信息系統各類指揮控制軟件的“服務”封裝，以“服務”的概念歸納描述領域的軟件組成元素、元素之間關系，以基于流程的方式實現“服務”的安排與組合，以軟件能力包為服務能力載體［7］，通過動態重新裝配和再分配作戰資源能力，提高網絡中心戰面向任務的靈活性［8］。

整個軟件體系結構框架主要分三層，基礎信息服務層、電子信息系統服務設施層以及電子信息系統軟件能力包層［9～10］。其中：

1）最頂層是電子信息系統軟件能力包，它根據不同的作戰任務，通過不同的業務服務開發、封裝、部署，以能力包的方式對外發布服務，靈活的適應戰場環境的變化。主要有協同探測服務、指揮控制服務、態勢感知服務、綜合保障服務等。

2）電子信息系統服務設施層提供基本的指揮控制服務能力，共分為兩層：電子信息系統通用服務層和電子信息系統支撐服務層。其中：電子信息系統通用服務層提供基礎的、通用的指揮控制服務，包括導航定位服務、文電管理服務、數據融合服務、水文氣象服務等；電子信息系統支撐服務主要包括：資源管理服務、過程管理服務、告警服務、人機界面服務等。

3）基礎信息服務層提供底層基礎的通信網絡設施、全局計算設施、信息安保和計算機網絡運行設施，最為重要的是提供核心全局服務設施，提供全局、通用的網絡中心化服務能力，如安全服務、服務注冊、消息服務、服務發現、名錄服務等。

4 結語

面向服務的系統體系結構具有松耦合、可組合、可復用特點，代表當今軟件體系結構的發展方向。本文在分析了電子信息系統作戰需求及面向服務體系結構特性的基礎上，闡述了面向服務的電子信息系統軟件體結構參考模型。為新一代軍事電子信息系統軟件體系結構的研究與設計提供借鑒作用。

［1］DoD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version1.5［R］R.U.S.：Department of Defense，2007.

［2］童志鵬，劉興.綜合電子信息系統－信息化戰爭的中流砥柱［M］.第2版.北京：國防工業出版社，2008.

［3］THOMAS ERL.SOA概念、技術與設計［M］.王滿紅，陳榮華，譯.北京：機械工業出版社，2007.

［4］鄭合鋒，陳四軍.基于SOA的軍事信息系統綜合集成研究［J］.火力與指揮控制，2010（1）：81－83.

［5］沈濤，周曼，周榮坤，等.面向服務的綜合電子信息系統軟件策略［J］.中國科學院學報，2008（3）：158－164.

［6］孫昌愛，金茂忠，劉超.軟件體系結構研究綜述［J］.軟件學報，2002（7）：1228－1237.

［7］Shaffer G R.Composing and orchestrating mission capability packages through business process execution language（BPEL）［C］／／Command and Control Research and Technology Symposium.San Diego：CCRP，2004.

［8］姚偉波，羅愛民.面向服務的軍事綜合電子信息系統設計研究［J］.艦船電子工程，2009（12）：7－15.

［9］姜志平，劉俊先，黃力，等.C4ISR體系結構研究現狀與問題［J］.系統工程與電子技術.2007，29（10）：1677－1682.

［10］車萬方，張鳳鳴.C3I系統的體系結構及其研究領域［J］.軍事運籌與系統工程.2003（2）：40－45.