基于SOA的民航廣域信息管理架構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)

趙汨龍，羅喜伶，王忠波

(1.北京航空航天大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，北京 100191；2.通用航空技術(shù)北京實(shí)驗(yàn)室，北京 100191；3.網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同空管技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100191)

基于SOA的民航廣域信息管理架構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)

趙汨龍1,2,3，羅喜伶1,2,3，王忠波1,2,3

(1.北京航空航天大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，北京 100191；2.通用航空技術(shù)北京實(shí)驗(yàn)室，北京 100191；3.網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同空管技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100191)

為了滿足民航各系統(tǒng)和空管部門的信息服務(wù)能力需求，解決當(dāng)前民航業(yè)務(wù)系統(tǒng)間存在的緊耦合、靈活性差、可重用和可擴(kuò)展性不足等缺陷造成的“民航信息孤島”現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)高效、標(biāo)準(zhǔn)、靈活的民航信息數(shù)據(jù)服務(wù)，文中基于面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)的設(shè)計(jì)原則和思想，進(jìn)行了民航廣域信息管理(SWIM)的功能架構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)采用服務(wù)組件架構(gòu)(SCA)作為以服務(wù)為核心的SWIM構(gòu)建技術(shù)，對(duì)服務(wù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，包括基于SCA規(guī)范的服務(wù)構(gòu)建和發(fā)布、遞歸組合和服務(wù)重用、服務(wù)的多通信協(xié)議和模式、分布式服務(wù)部署等進(jìn)行了分析研究。最后，結(jié)合企業(yè)服務(wù)總線(ESB)作為服務(wù)虛擬化平臺(tái)，給出了一個(gè)基于SOA的SWIM框架下的實(shí)現(xiàn)實(shí)例。

面向服務(wù)架構(gòu)；服務(wù)組件架構(gòu)；民航廣域信息管理；企業(yè)服務(wù)總線

0 引 言

當(dāng)前民航運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，使得空中交通流量迅猛增加，對(duì)民航信息共享和空管服務(wù)能力的要求不斷提高?，F(xiàn)代民航信息共享和空中交通服務(wù)高度依賴信息技術(shù)，信息來源涉及廣泛，包括通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、氣象情報(bào)、流量和空域管理、航空公司、機(jī)場(chǎng)等各類應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)，這些民航信息是向空管部門、航空公司、機(jī)場(chǎng)等行業(yè)用戶和公眾用戶提供精確信息服務(wù)的基礎(chǔ)[1]。但是，傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)及其之間的信息數(shù)據(jù)交換共享存在如下缺陷：

(1)各系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)各異，兼容性差。

(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、格式不同，接口不一致，信息數(shù)據(jù)的交換共享不順暢。

(3)安全管理和維護(hù)機(jī)制不完善，各自為政。

傳統(tǒng)系統(tǒng)間缺乏從上而下的統(tǒng)一規(guī)劃，反映出的靈活性差、可擴(kuò)展性不強(qiáng)、開發(fā)維護(hù)成本激增、緊耦合等信息系統(tǒng)的瓶頸問題日益嚴(yán)重，難以適應(yīng)以數(shù)據(jù)服務(wù)和信息共享為中心的發(fā)展趨勢(shì)[2]，制約了信息的高效共享，影響了民航運(yùn)行效率和質(zhì)量水平，成為亟待解決的關(guān)鍵難點(diǎn)。

面向服務(wù)架構(gòu)(Service-Oriented Architecture，SOA)是一種企業(yè)級(jí)大型信息系統(tǒng)的架構(gòu)思想[3]，是以服務(wù)驅(qū)動(dòng)的松耦合、強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的IT架構(gòu)方式。基于SOA的信息系統(tǒng)中，服務(wù)是最核心的抽象手段，業(yè)務(wù)和功能被劃分為一系列粒度粗細(xì)不同的可重用的服務(wù)或流程，而服務(wù)繼續(xù)被劃分為粒度粗細(xì)不同的可重用的組件。組件化的服務(wù)架構(gòu)使得信息系統(tǒng)具有很好的高靈活性、松耦合性、可重用性。

文中基于面向服務(wù)架構(gòu)，針對(duì)當(dāng)前民航信息系統(tǒng)遇到的瓶頸問題，開展民航廣域信息管理(SWIM)架構(gòu)的研究，并將重點(diǎn)放在SWIM的功能和相應(yīng)技術(shù)架構(gòu)的設(shè)計(jì)以及在SOA中有著核心地位的可重用、高靈活度的基于SCA的組件化服務(wù)的研究和實(shí)現(xiàn)。

1 面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)

SOA概念最先由Gartner公司提出。Gartner將SOA描述為“軟件設(shè)計(jì)的一種方法，不同之處在于強(qiáng)調(diào)軟件組件的松散耦合，并使用獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)接口”。發(fā)展至今，SOA仍沒有確切定義，它只是一種IT軟件架構(gòu)框架[4]，支持將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換為一組相互鏈接的可重用服務(wù)，以通過網(wǎng)絡(luò)訪問。該網(wǎng)絡(luò)可以是本地網(wǎng)絡(luò)或Internet，該重用服務(wù)可以是分散在各地且采用不同平臺(tái)、語言開發(fā)的，通過對(duì)組件和服務(wù)進(jìn)行組合裝配完成特定業(yè)務(wù)和功能[5]。

SOA的核心是服務(wù)，用“服務(wù)”來完成一個(gè)或多個(gè)任務(wù)、業(yè)務(wù)功能或以流程為中心的應(yīng)用或系統(tǒng)。它通過服務(wù)間定義良好的接口和契約，將不同功能單元如服務(wù)(service)聯(lián)系起來。接口以中立方式定義，與具體實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和語言無關(guān)，使得構(gòu)建的服務(wù)可以使用統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行通信。這種具有中立接口定義的特征被稱為服務(wù)之間的松耦合[6]。這種特征也使得SOA具有更低的開發(fā)成本、更強(qiáng)的可擴(kuò)展性以及更低的維護(hù)費(fèi)用。

SOA的核心構(gòu)建單元是服務(wù)組件和組合服務(wù)。組件是構(gòu)成服務(wù)的最小組成單元，“組合服務(wù)”則是由細(xì)粒度的一個(gè)或多個(gè)組件或服務(wù)組合而成。組合服務(wù)用于進(jìn)一步抽象業(yè)務(wù)功能，通常是粗粒度的服務(wù)。細(xì)粒度的組件和服務(wù)更容易被重用，使得系統(tǒng)靈活性增強(qiáng)，更加敏捷和可管理，這是傳統(tǒng)信息系統(tǒng)所完全不具備的能力[7]。

2 民航廣域信息管理(SWIM)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 SWIM的背景

SWIM最初由美國和歐洲提出。20世紀(jì)90年代歐美民航高速發(fā)展，F(xiàn)AA和歐控意識(shí)到現(xiàn)存民航信息系統(tǒng)將不能滿足需求，須建立一個(gè)可促進(jìn)信息共享和管理的現(xiàn)代民航信息系統(tǒng)，提供高效、安全的信息服務(wù)。隨后，該信息系統(tǒng)被美國和歐洲分別列入“下一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)(NextGen)”和“單一歐洲天空實(shí)施計(jì)劃(SESAR)”，作為各自系統(tǒng)互聯(lián)和信息共享的基礎(chǔ)。國際民航組織(ICAO)也將SWIM列入航空系統(tǒng)組塊升級(jí)(ASBU)規(guī)劃，作為改進(jìn)全球民航系統(tǒng)互聯(lián)與數(shù)據(jù)共享的重要支撐[8]。

國際民航組織對(duì)SWIM的互操作框架定義[9]自下而上分別是：SWIM支持的應(yīng)用層(SWIM-enabled Applications)、信息交換服務(wù)層(Information Exchange Services)、信息交換模型層(Information Exchange Models)、SWIM基礎(chǔ)設(shè)施層(SWIM Infrastructure)和網(wǎng)絡(luò)連接層(Network Connectivity)，各層分別代表對(duì)應(yīng)互操作機(jī)制和標(biāo)準(zhǔn)的功能和組合。

將各層抽象后，得到SWIM框架的分層概念[10]，如圖1所示。圖中灰色部分的三層是SWIM框架的核心架構(gòu)層，也是文中研究和討論的重點(diǎn)部分。

作為世界未來民航發(fā)展的最大市場(chǎng)，SWIM的研究和發(fā)展得到了我國的高度重視。SWIM是我國新一代空中交通管理概念中重要的技術(shù)支撐平臺(tái)，被列入《中國民航新一代空中交通管理系統(tǒng)發(fā)展總體框架》。旨在將民航的各信息和業(yè)務(wù)系統(tǒng)改造和建設(shè)成一個(gè)松耦合、靈活性好、可重用性強(qiáng)、易于擴(kuò)展和管理的新型信息系統(tǒng)，以一種安全、高效的方式來進(jìn)行包括航班、流量、氣象、航行情報(bào)、機(jī)場(chǎng)運(yùn)行等在內(nèi)的民航信息數(shù)據(jù)共享[11]。

2.2 基于SOA的民航廣域信息管理功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)圖1中SWIM框架的分層概念，以及我國民航信息系統(tǒng)現(xiàn)狀及業(yè)務(wù)需求實(shí)際，基于面向服務(wù)架構(gòu)的思想和設(shè)計(jì)原則，將民航廣域信息管理整體功能架構(gòu)自上而下設(shè)計(jì)為民航業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)層、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)層、SWIM核心服務(wù)層以及SWIM技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施層；同時(shí)還設(shè)計(jì)了企業(yè)治理和管理服務(wù)兩大模塊，作為未來SWIM商業(yè)化推廣、部署和運(yùn)行的治理架構(gòu)參考，如圖2所示。

圖2 SWIM功能架構(gòu)

(1)民航業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)層：各系統(tǒng)是民航數(shù)據(jù)服務(wù)的提供者和消費(fèi)者，包括了空管部門、航空公司、機(jī)場(chǎng)、公眾等各利益相關(guān)方的業(yè)務(wù)系統(tǒng)；

(2)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)層：根據(jù)SWIM核心服務(wù)進(jìn)行服務(wù)組合和協(xié)調(diào)，提供標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口，屏蔽異構(gòu)系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施，暴露民航業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)；

(3)核心服務(wù)層：使用底層的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施，為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)層提供基礎(chǔ)核心服務(wù)，包括消息服務(wù)、接口管理、安全服務(wù)、企業(yè)管理服務(wù)，實(shí)現(xiàn)民航信息的交換和共享[12]；

(4)技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施層：提供物理網(wǎng)絡(luò)連接和必要的硬件設(shè)備、軟件技術(shù)，是整個(gè)SWIM運(yùn)行的基礎(chǔ)。

2.3 基于SOA的民航廣域信息管理技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

SWIM的根本目的是提供一個(gè)高效的民航信息交換共享平臺(tái)或系統(tǒng)，且該平臺(tái)或系統(tǒng)需要解決目前民航業(yè)務(wù)系統(tǒng)中存在的一系列問題，以達(dá)到松耦合、靈活性高、可重用性強(qiáng)、可擴(kuò)展性好的目的，推進(jìn)民航信息化進(jìn)程。

根據(jù)圖2中SWIM的功能架構(gòu)、目前各業(yè)務(wù)應(yīng)用和系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)以及SOA的核心思想和原則，將民航廣域信息管理整體技術(shù)架構(gòu)自下而上設(shè)計(jì)為民航信息資源層、資源適配層、服務(wù)組件層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)流程層、民航業(yè)務(wù)系統(tǒng)層，如圖3所示。

(1)民航信息資源層：包含現(xiàn)有的民航業(yè)務(wù)應(yīng)用/系統(tǒng)(遺留應(yīng)用/系統(tǒng))和各類民航信息數(shù)據(jù)庫，遺留應(yīng)用/系統(tǒng)可通過基于服務(wù)的集成封裝來轉(zhuǎn)入新的民航信息平臺(tái)，同數(shù)據(jù)庫一起作為上層服務(wù)的資源被使用；

圖3 SWIM技術(shù)架構(gòu)

(2)資源適配層：對(duì)底層的各類民航信息資源開發(fā)相應(yīng)數(shù)據(jù)適配器，使接入SWIM時(shí)符合相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式和結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)資源的可重用性；

(3)服務(wù)組件層：位于信息資源層和適配層之上，是SWIM的核心構(gòu)建單元。通過從信息資源層中引用和開發(fā)出具有各種功能和邏輯的可重用組件；

(4)服務(wù)層：位于組件層之上，是SOA架構(gòu)特有的層，也是SWIM的核心層。根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用/系統(tǒng)的需求，對(duì)組件層的組件進(jìn)行更高層次的抽象和封裝，形成粗粒度服務(wù)，具有較強(qiáng)的可定制性；

(5)業(yè)務(wù)流程層：在服務(wù)層基礎(chǔ)上，利用BPEL(Business Process Execution Language，基于XML的業(yè)務(wù)流程執(zhí)行語言)，創(chuàng)建復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程；

(6)民航業(yè)務(wù)系統(tǒng)層：位于最上層，是SWIM的服務(wù)表示和交互層。支持多操作平臺(tái)、多編程語言下的服務(wù)表示和交互。

從圖3可以看出，一個(gè)完整的基于SOA的SWIM技術(shù)架構(gòu)涵蓋了從底層到前端的各類技術(shù)，在不同的技術(shù)人員配合下，可以發(fā)揮出巨大的協(xié)同增益，搭建一個(gè)高效、可靠的信息系統(tǒng)。

限于篇幅和應(yīng)有所側(cè)重，文中將接下來的重點(diǎn)放在基于SOA的SWIM的核心部分，也就是服務(wù)組件層和服務(wù)層上。

3 基于SCA的Web服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究

SOA架構(gòu)本身不依賴任何的服務(wù)組件，但是作為較為成熟的技術(shù)，Web服務(wù)是目前較為合適且被廣泛應(yīng)用于SOA實(shí)現(xiàn)的技術(shù)[13]。

但是，Web服務(wù)作為SOA的實(shí)現(xiàn)方式也有一些局限性，例如Web服務(wù)是一種具體技術(shù)，并不符合基于SOA的SWIM架構(gòu)應(yīng)該遵循的與技術(shù)、平臺(tái)無關(guān)的原則，并且Web服務(wù)體系非常龐大，使用和開發(fā)都相對(duì)復(fù)雜，這就妨礙了其部署和集成的范圍。

SCA/SDO規(guī)范的提出，解決了上述問題，使得Web服務(wù)不再受通信和傳輸協(xié)議、編程語言的限制，并可快速方便地進(jìn)行組建開發(fā)、服務(wù)裝配、分布式部署等，滿足了SOA的設(shè)計(jì)原則。文中選擇開源的Apache Tuscany作為SCA的環(huán)境。

3.1 基于SCA的Web服務(wù)發(fā)布

在基于SOA的SWIM中，服務(wù)是核心，組件是服務(wù)的核心構(gòu)建單元。SCA中，組件是具體實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯和應(yīng)用功能的地方。根據(jù)底層數(shù)據(jù)資源和上層需要實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)功能，進(jìn)行SCA組件的開發(fā)。組件可以是用各類語言編寫的類和方法，文中選擇Java作為組件開發(fā)語言(Tuscany還支持C++等)。

SCA裝配模型是SCA規(guī)范的核心，除了包括上述的組件(component)外，還包括組合(composite)和域(domain)，它描述了組件如何被裝配以及服務(wù)如何被創(chuàng)建。

組合是SCA的部署單元。一個(gè)SCA組合就是一個(gè)以.composite為后綴的XML文件，在該文件中定義了組件、服務(wù)、引用、屬性以及連線。

域是SCA的運(yùn)行環(huán)境，在一個(gè)域中可以部署多個(gè)組合。

一個(gè)基于SCA的Web服務(wù)開發(fā)和發(fā)布步驟如下：

(1)組件開發(fā)。根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯和功能開發(fā)相應(yīng)的組件，文中使用Java作為開發(fā)語言，則實(shí)際執(zhí)行功能的Java類即為組件；

(2)組件部署。在組合定義文件.composite中進(jìn)行組件部署，根據(jù)SCA規(guī)范完成組件、服務(wù)、引用、屬性和連線等元素的配置和設(shè)定，即創(chuàng)建服務(wù)；

(3)發(fā)布服務(wù)。在launch類中，通過SCADomain類啟動(dòng)內(nèi)嵌的Jetty服務(wù)器，將在.composite文件中創(chuàng)建的服務(wù)暴露并發(fā)布。

3.2 遞歸組合和服務(wù)的重用

SOA的重要特征之一便是服務(wù)的可重用性，并以此使SOA保持相當(dāng)程度的靈活性和強(qiáng)大生命力，同時(shí)也更易于服務(wù)管理。

所謂遞歸組合，是將組合(composite)嵌套在一起，創(chuàng)建更高級(jí)別的裝配集。由于每個(gè)組合已經(jīng)暴露至少一個(gè)服務(wù)，所以遞歸組合也是服務(wù)的重用。

在實(shí)際中，可以用組合來構(gòu)建層疊在一起的服務(wù)組織結(jié)構(gòu)，在最低層是執(zhí)行具體且功能較窄的細(xì)粒度組件或服務(wù)，往上可以構(gòu)建包含或基于低層服務(wù)的更粗粒度的服務(wù)。

3.3 基于SCA的Web服務(wù)的多通信協(xié)議和模式

傳統(tǒng)Web服務(wù)使用SOAP over HTTP的單一通信協(xié)議已不能滿足民航業(yè)務(wù)系統(tǒng)需求，基于SOA的SWIM應(yīng)支持多通信協(xié)議和傳輸模式，從傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橐許WIM為核心的共享架構(gòu)，從傳統(tǒng)單一封閉的通信協(xié)議轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)通信協(xié)議透明化中立化，從傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)直連、網(wǎng)關(guān)中介和報(bào)文傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)橹С滞?異步的請(qǐng)求/響應(yīng)和發(fā)布/訂閱的傳輸方式。

SCA的優(yōu)勢(shì)之一是以一種協(xié)議中立的方式創(chuàng)建服務(wù)。SCA的多通信協(xié)議創(chuàng)建和引用服務(wù)通過綁定(binging)特性來實(shí)現(xiàn)，而和底層具體的實(shí)現(xiàn)組件完全無關(guān)。例如，需將一個(gè)已有的SOAP over HTTP的Web服務(wù)增加一個(gè)JMS通信協(xié)議時(shí)，步驟如下：

(1)對(duì)原Web服務(wù)的WSDL文件進(jìn)行修改配置，增加JMS協(xié)議部分；

(2)修改原Web服務(wù)的.composite組合文件，修改服務(wù)綁定，使其符合JMS協(xié)議；

(3)編寫JMS Client，用于測(cè)試SCA組件的JMS協(xié)議綁定；

(4)配置JMS Client的.composite文件，使其符合JMS協(xié)議；

(5)啟動(dòng)ActiveMQ和SCA域，運(yùn)行JMS Client進(jìn)行測(cè)試。

這樣，在之前SOAP over HTTP的基礎(chǔ)上，為原Web服務(wù)增加了一個(gè)新的協(xié)議綁定，使其可以響應(yīng)SOAP over JMS的請(qǐng)求。可以看出，添加新的JMS協(xié)議不須要對(duì)原有Web服務(wù)的目標(biāo)組件做任何改動(dòng)，展現(xiàn)出SCA強(qiáng)大的靈活性。

3.4 基于SCA的分布式服務(wù)部署

基于SOA的SWIM必須具備分布式服務(wù)部署能力，才能將分散在各地的民航信息服務(wù)納入SWIM，構(gòu)建分布式服務(wù)云，讓服務(wù)變得更加可伸縮，使民航各部門能更靈活地?cái)U(kuò)展和加強(qiáng)現(xiàn)有服務(wù)，這也是SWIM的主要特性之一。

SCA的分布式能力主要有兩類：

(1)一個(gè)SCA服務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)域，域包含一個(gè)或多個(gè)組合，一個(gè)組合包含一個(gè)或多個(gè)組件。同3.1和3.2中的組件不同的是，這些組件分布在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(Node)上；

(2)一個(gè)SCA服務(wù)對(duì)應(yīng)多個(gè)域，不同的域運(yùn)行在不同的servlet容器里(比如Apache Tomcat)，以遠(yuǎn)程方式被最終暴露為服務(wù)的SCA應(yīng)用調(diào)用。其本質(zhì)上可以認(rèn)為是將暴露為服務(wù)的SCA服務(wù)看作是另幾個(gè)不同SCA服務(wù)的集成和封裝。

第一類SCA分布式架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)在于將不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及其不同組合整合到最終暴露為服務(wù)的SCA應(yīng)用的頂級(jí)域中。

第二類SCA分布式架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)在于對(duì)運(yùn)行在不同域中運(yùn)行的SCA服務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用，集成封裝到最終暴露為服務(wù)的SCA應(yīng)用中[14]。

以Web服務(wù)為核心構(gòu)建SOA，使得系統(tǒng)構(gòu)建模式發(fā)生了改變。從原來單系統(tǒng)、單應(yīng)用的面向?qū)ο髽?gòu)建模式逐步過渡為多系統(tǒng)、多應(yīng)用的面向服務(wù)構(gòu)建模式。而基于SCA的Web服務(wù)又能很好地滿足SOA對(duì)協(xié)議中立透明、跨平臺(tái)跨語言、組件和服務(wù)重用等原則要求，所以使用基于SCA的Web服務(wù)作為SWIM的核心構(gòu)建技術(shù)是較優(yōu)的選擇。

4 基于SOA的SWIM架構(gòu)下的實(shí)現(xiàn)實(shí)例

文中在提出基于SOA的民航廣域信息管理架構(gòu)的基礎(chǔ)上，使用基于SCA的Web服務(wù)技術(shù)，并利用企業(yè)服務(wù)總線作為Web服務(wù)中介，實(shí)現(xiàn)SWIM架構(gòu)實(shí)例。

以一個(gè)綜合航班數(shù)據(jù)服務(wù)作為SWIM架構(gòu)演示實(shí)例。該綜合航班數(shù)據(jù)服務(wù)作為服務(wù)提供者，向服務(wù)消費(fèi)者提供包括飛行信息(航空公司數(shù)據(jù)庫提供)和相關(guān)天氣信息(現(xiàn)有天氣Web服務(wù)提供)等在內(nèi)的航班數(shù)據(jù)服務(wù)。

根據(jù)前面所述SWIM技術(shù)架構(gòu)，該航班數(shù)據(jù)服務(wù)自下而上的開發(fā)流程如圖4所示。

圖4 自下而上的開發(fā)流程

(1)分析該服務(wù)的資源層數(shù)據(jù)來源，本例中主要有兩個(gè)數(shù)據(jù)來源：其一是航空公司提供的基本的飛行信息數(shù)據(jù)庫；其二是已有的天氣Web服務(wù)，提供每個(gè)航班的飛行信息對(duì)應(yīng)的天氣信息。為實(shí)現(xiàn)飛行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)最終提供的服務(wù)需求，進(jìn)行公共飛行數(shù)據(jù)建模，將飛行數(shù)據(jù)通過UML建立邏輯模型，再將其映射到可擴(kuò)展標(biāo)識(shí)語言模式(XML Schema)模型，方便以Web服務(wù)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

(2)根據(jù)服務(wù)功能需求，設(shè)計(jì)和編寫服務(wù)組件。在該例中包含兩個(gè)服務(wù)組件，分別是“綜合航班數(shù)據(jù)”組件(IntegratedFlightData)和“飛行信息”組件(FlightInfo)?！熬C合航班數(shù)據(jù)”作為服務(wù)最終的接口暴露，“飛行信息”用于在航空公司數(shù)據(jù)庫中查詢基本的飛行信息。

(3)創(chuàng)建.composite文件進(jìn)行SCA服務(wù)組件的裝配。已有的天氣Web服務(wù)通過組合文件中的reference元素進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用，并根據(jù)其WSDL文件得到其接口和方法的java類，與步驟(3)中組件的實(shí)現(xiàn)類進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯和功能交互。啟動(dòng)SCA域，暴露服務(wù)。

(4)將通過SCA完成創(chuàng)建和暴露的航班數(shù)據(jù)服務(wù)以服務(wù)代理的方式注冊(cè)和發(fā)布到基于ESB的SWIM服務(wù)總線上，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的虛擬化。這種服務(wù)虛擬化的集成方式可增強(qiáng)SWIM對(duì)組件和服務(wù)的集成能力，提高敏捷性和可擴(kuò)展性。

發(fā)布完成的航班數(shù)據(jù)服務(wù)的調(diào)用流程如圖5所示。

圖5 航班數(shù)據(jù)服務(wù)調(diào)用流程圖

需要獲取航班數(shù)據(jù)的服務(wù)消費(fèi)者通過SWIM的業(yè)務(wù)服務(wù)端口向企業(yè)服務(wù)總線的服務(wù)處理端口發(fā)送航班數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求；由于航班數(shù)據(jù)服務(wù)在企業(yè)服務(wù)總線上進(jìn)行注冊(cè)和服務(wù)代理，所以通過代理服務(wù)向航班數(shù)據(jù)服務(wù)提供者的響應(yīng)端口發(fā)出代理服務(wù)請(qǐng)求；收到請(qǐng)求后，航班數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行飛行信息數(shù)據(jù)的查詢并獲得飛行數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)已有氣象服務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用，獲得氣象數(shù)據(jù)；將獲得的飛行數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合，作為航班數(shù)據(jù)服務(wù)響應(yīng)返回給企業(yè)服務(wù)總線代理服務(wù)；最后SWIM服務(wù)消費(fèi)者獲得服務(wù)響應(yīng)，得到航班數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語

文中基于面向服務(wù)的架構(gòu)體系設(shè)計(jì)了針對(duì)民航信息系統(tǒng)的民航廣域信息管理架構(gòu)。根據(jù)當(dāng)前民航信息業(yè)務(wù)實(shí)際設(shè)計(jì)了完善和健全的SWIM功能架構(gòu)；根據(jù)具體技術(shù)實(shí)際設(shè)計(jì)了自底層的基礎(chǔ)資源和設(shè)施到頂層的民航業(yè)務(wù)終端的技術(shù)架構(gòu)；并介紹了一個(gè)基于SOA的SWIM架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)實(shí)例。解決了目前民航信息系統(tǒng)中因?yàn)檐浻布町?、?shù)據(jù)格式結(jié)構(gòu)不同、接口各異而導(dǎo)致的耦合性強(qiáng)、靈活性差、可重用可擴(kuò)展性差等一系列“民航信息孤島”現(xiàn)象。為未來SWIM的實(shí)際建設(shè)、部署和運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)。

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Research and Design of System Wide Information Management Architecture Based on SOA

ZHAO Mi-long1,2,3,LUO Xi-ling1,2,3,WANG Zhong-bo1,2,3

(1.School of Electronic and Information Engineering,Beihang University，Beijing 100191,China;2.Beijing Laboratory for General Aviation Technology,Beijing 100191,China;3.Beijing Key Laboratory for Network-based Cooperative Air Traffic Management,Beijing 100191,China)

In order to satisfy the information service requirements of the civil aviation system and the aerospace control departments,and solve the current civil aviation information island effect that is caused by tight coupling,low flexibility and lack of reusability and expandability,and realize highly effective civil aviation data service with standardization and flexibility,a SWIM functionality and technique architecture designs based on SOA principles and schemes is presented.It also uses SCA as service-centered SWIM architecture techniques to analyze the SCA-standardized and service-realization-orientated key technologies which involve service structure and publication,recursive composition and service reusability,multiple protocols and modes of service communication and distributed services.At the end,an example based on SOA and SWIM which combines with ESB will be given.

SOA;SCA;SWIM;ESB

2015-05-06

2015-08-10

時(shí)間：2016-01-26

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAH24B07)作者簡(jiǎn)介：趙汨龍(1991-)，男，碩士研究生，CCF會(huì)員，研究方向?yàn)榭展苄畔⒒?；羅喜伶，副教授，博士，研究方向?yàn)榭展苄畔⒒?/p>

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20160126.1517.016.html

TP31

A

1673-629X(2016)02-0095-06

10.3969/j.issn.1673-629X.2016.02.022