面向服務(wù)的電子信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)＊

楊建飛

（海軍701工廠 北京 100015）

1 引言

信息化戰(zhàn)爭條件下的戰(zhàn)場瞬息萬變，作戰(zhàn)雙方的戰(zhàn)場態(tài)勢隨著戰(zhàn)爭的進(jìn)程處于快速變化的動(dòng)態(tài)環(huán)境，指揮員需要根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢的變化適時(shí)地調(diào)整作戰(zhàn)任務(wù)過程，要求系統(tǒng)視圖中描述的各類軍事資源需要根據(jù)作戰(zhàn)視圖中作戰(zhàn)任務(wù)過程的變化適時(shí)地調(diào)整。傳統(tǒng)的電子信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)描述框架主要側(cè)重于電子信息系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)的分析，系統(tǒng)視圖中軍事信息資源之間緊密耦合，電子信息系統(tǒng)的“煙囪狀”、多層次、多分支、多環(huán)節(jié)、大循環(huán)結(jié)構(gòu)，暴露出現(xiàn)有系統(tǒng)擴(kuò)展性差、靈活性不夠、適應(yīng)變化能力弱等缺點(diǎn)。目前電子信息系統(tǒng)所采用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)包括點(diǎn)到點(diǎn)接口連接、靜態(tài)連接和數(shù)據(jù)流分析。這些更適合于傳統(tǒng)的順序處理、面向系統(tǒng)的集成樣式，難以描述為適應(yīng)作戰(zhàn)任務(wù)過程變化，各類軍事資源之間的動(dòng)態(tài)連接關(guān)系［1～2］。

圖1 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)“作戰(zhàn)需求－系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)”

面向服務(wù)思想和面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)（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(tǒng)以服務(wù)的形式封裝，服務(wù)之間以松耦合的形式互聯(lián)和互操作完成特定的作戰(zhàn)任務(wù)需求，同時(shí)調(diào)整服務(wù)間的交互關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)其功能的調(diào)整，快速地適應(yīng)作戰(zhàn)任務(wù)過程和作戰(zhàn)環(huán)境的變化。與傳統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)相比，它是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)的繼承和發(fā)展，但從系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用角度則是突破，但最大的不同之處是把關(guān)注點(diǎn)從技術(shù)角度轉(zhuǎn)移到業(yè)務(wù)流程服務(wù)層面。

2 服務(wù)的基本元素及特性

2.1 服務(wù)體系結(jié)構(gòu)的基本元素

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

·服務(wù)接口：描述服務(wù)消費(fèi)者訪問服務(wù)的機(jī)制，對服務(wù)的接收信息格式、語法進(jìn)行定義。

·服務(wù)之間需求線：描述兩個(gè)或者多個(gè)服務(wù)之間的連接關(guān)系，以及其上可以服務(wù)交互的信息描述。

·服務(wù)規(guī)則：描述服務(wù)提供者完成服務(wù)的規(guī)則約束，以及對應(yīng)于作戰(zhàn)視圖中作戰(zhàn)任務(wù)過程中的作戰(zhàn)規(guī)則的描述。

·服務(wù)屬性：描述服務(wù)的相關(guān)屬性，譬如可用性、服務(wù)質(zhì)量（QoS）等相關(guān)屬性。

·服務(wù)層次：描述在整個(gè)電子信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中所有服務(wù)分類的層次，便于實(shí)現(xiàn)對電子信息系統(tǒng)中涉及到眾多服務(wù)資源進(jìn)行層次化分類管理。

·服務(wù)行為：描述服務(wù)能夠提供的功能或完成的作戰(zhàn)任務(wù)。

2.2 服務(wù)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(wù)一般都會(huì)有一個(gè)共同認(rèn)識(shí)，那就是服務(wù)的基本模型是一致的，如圖2所示，服務(wù)的提供者擁有服務(wù)，把各種服務(wù)放在服務(wù)注冊中心，服務(wù)的請求者通過注冊中心搜索和發(fā)現(xiàn)所需的服務(wù)，并得到與服務(wù)提供者之間的綁定信息，三個(gè)角色之間使用了三種基本操作［4］：

1）發(fā)布：發(fā)布就是一種對服務(wù)進(jìn)行描述，并將描述置入注冊中心和注冊服務(wù)器的過程。

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

3）綁定：綁定是基于一組服務(wù)請求者和服務(wù)提供者之間的描述信息（包括服務(wù)的訪問路徑、調(diào)用參數(shù)、返回結(jié)構(gòu)、傳輸協(xié)議、安全要求等）的基礎(chǔ)上進(jìn)行服務(wù)定位、連接和調(diào)用、啟動(dòng)與服務(wù)交互的操作。

圖2 服務(wù)基本模型

服務(wù)的定義及原理體現(xiàn)了服務(wù)的幾大特性，針對要解決的信息系統(tǒng)遺留問題，服務(wù)的主要特性可以概括為：松耦合、可組合、可復(fù)用。

1）松耦合：在保持服務(wù)端口不變的情況下，連接中的任何一方服務(wù)使用者都可更改調(diào)用執(zhí)行機(jī)制，將服務(wù)的實(shí)現(xiàn)從一種開發(fā)平臺(tái)遷移到另一種開發(fā)平臺(tái)，都不會(huì)影響應(yīng)用程序的正常運(yùn)行。

2）可組合：服務(wù)采取簡單的、易理解的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議作為組件接口描述和協(xié)同描述規(guī)范，完全屏蔽了不同軟件平臺(tái)的差異，有利于不同粒度服務(wù)之間的重新組合利用，來滿足不同的服務(wù)需求。

3）可復(fù)用：服務(wù)只工作在特定的處理過程中，獨(dú)立于底層實(shí)現(xiàn)和客戶需求的變更，極大地降低了服務(wù)成本，提高了服務(wù)使用效率。

3 面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)基本特征

電子信息系統(tǒng)的構(gòu)建要求滿足網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的分布式應(yīng)用環(huán)境，采用柵格化信息基礎(chǔ)設(shè)施，接入滿足各種不同應(yīng)用需求的服務(wù)節(jié)點(diǎn)，適應(yīng)使用者按不同地點(diǎn)、不同應(yīng)用環(huán)境、不同需要靈活進(jìn)行業(yè)務(wù)操作，共享系統(tǒng)資源和信息資源。

在面向服務(wù)的電子信息系統(tǒng)中，軟件由成百上千個(gè)軟件服務(wù)經(jīng)過可視化組裝而成，從而使系統(tǒng)的復(fù)雜程度大大下降。用戶改變?nèi)魏涡枨罂梢灾苯油ㄟ^構(gòu)件裝配的圖形化設(shè)計(jì)方式得到體現(xiàn)。面向服務(wù)使得系統(tǒng)的應(yīng)用、服務(wù)和資源分離開來，各層之間松散耦合，使系統(tǒng)服務(wù)節(jié)點(diǎn)具有更強(qiáng)的技術(shù)擴(kuò)展能力和應(yīng)用適應(yīng)能力。面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)提供的信息創(chuàng)建、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)機(jī)制，可以為柵格節(jié)點(diǎn)應(yīng)用服務(wù)帶來更大的靈活性。因此，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)是一種非常理想的軟件架構(gòu)技術(shù)［5～6］。如圖3所示。

圖3 面向服務(wù)的電子信息系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)

該軟件體系結(jié)構(gòu)的基本思想是以“服務(wù)”為粒度，以統(tǒng)一的描述機(jī)制實(shí)現(xiàn)電子信息系統(tǒng)各類指揮控制軟件的“服務(wù)”封裝，以“服務(wù)”的概念歸納描述領(lǐng)域的軟件組成元素、元素之間關(guān)系，以基于流程的方式實(shí)現(xiàn)“服務(wù)”的安排與組合，以軟件能力包為服務(wù)能力載體［7］，通過動(dòng)態(tài)重新裝配和再分配作戰(zhàn)資源能力，提高網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)面向任務(wù)的靈活性［8］。

整個(gè)軟件體系結(jié)構(gòu)框架主要分三層，基礎(chǔ)信息服務(wù)層、電子信息系統(tǒng)服務(wù)設(shè)施層以及電子信息系統(tǒng)軟件能力包層［9～10］。其中：

1）最頂層是電子信息系統(tǒng)軟件能力包，它根據(jù)不同的作戰(zhàn)任務(wù)，通過不同的業(yè)務(wù)服務(wù)開發(fā)、封裝、部署，以能力包的方式對外發(fā)布服務(wù)，靈活的適應(yīng)戰(zhàn)場環(huán)境的變化。主要有協(xié)同探測服務(wù)、指揮控制服務(wù)、態(tài)勢感知服務(wù)、綜合保障服務(wù)等。

2）電子信息系統(tǒng)服務(wù)設(shè)施層提供基本的指揮控制服務(wù)能力，共分為兩層：電子信息系統(tǒng)通用服務(wù)層和電子信息系統(tǒng)支撐服務(wù)層。其中：電子信息系統(tǒng)通用服務(wù)層提供基礎(chǔ)的、通用的指揮控制服務(wù)，包括導(dǎo)航定位服務(wù)、文電管理服務(wù)、數(shù)據(jù)融合服務(wù)、水文氣象服務(wù)等；電子信息系統(tǒng)支撐服務(wù)主要包括：資源管理服務(wù)、過程管理服務(wù)、告警服務(wù)、人機(jī)界面服務(wù)等。

3）基礎(chǔ)信息服務(wù)層提供底層基礎(chǔ)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、全局計(jì)算設(shè)施、信息安保和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行設(shè)施，最為重要的是提供核心全局服務(wù)設(shè)施，提供全局、通用的網(wǎng)絡(luò)中心化服務(wù)能力，如安全服務(wù)、服務(wù)注冊、消息服務(wù)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、名錄服務(wù)等。

4 結(jié)語

面向服務(wù)的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)具有松耦合、可組合、可復(fù)用特點(diǎn)，代表當(dāng)今軟件體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。本文在分析了電子信息系統(tǒng)作戰(zhàn)需求及面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上，闡述了面向服務(wù)的電子信息系統(tǒng)軟件體結(jié)構(gòu)參考模型。為新一代軍事電子信息系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)提供借鑒作用。

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