動態(tài)服務(wù)路由在合成作戰(zhàn)平臺中的研究

◆馬成前 熊 楓

（武漢理工大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 湖北 430070）

動態(tài)服務(wù)路由在合成作戰(zhàn)平臺中的研究

◆馬成前 熊 楓

（武漢理工大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 湖北 430070）

企業(yè)服務(wù)總線（Enterprise Service Bus,ESB）作為面向服務(wù)架構(gòu)的核心組成部分，為面向服務(wù)架構(gòu)提供服務(wù)集成的主要功能，如消息路由，服務(wù)質(zhì)量（QoS）管理，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等。面向服務(wù)的應(yīng)用強(qiáng)調(diào)動態(tài)和松耦合的集成，要求ESB提供動態(tài)的、可靠的路由方法，同時支持基于服務(wù)路由的服務(wù)選擇和適配，從而達(dá)到提供更方便、快捷、靈活的業(yè)務(wù)流程處理的目的。通過對服務(wù)總線中服務(wù)路由的動態(tài)性、可靠性，組合服務(wù)中的關(guān)鍵服務(wù)路由等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析研究，并根據(jù)合成作戰(zhàn)平臺的實際情況加以應(yīng)用，來確保服務(wù)的可靠執(zhí)行，提高服務(wù)組合的有效性等。

企業(yè)服務(wù)總線; 服務(wù)路由; 合成作戰(zhàn)

0 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智慧警務(wù)在智慧城市中的應(yīng)用也越來越廣，各大城市都建設(shè)了適合本城市的警務(wù)管理體系，以達(dá)到科技強(qiáng)警和保障市民安全的目的。目前大多數(shù)的警務(wù)系統(tǒng)都是基于SOA（SOA,Service-Oriented Architecture）體系模型建立，因為SOA考慮了業(yè)務(wù)的長期發(fā)展的特性。服務(wù)總線是SOA體系的一個框架，同時也是基于消息傳輸和協(xié)議轉(zhuǎn)換的框架，通過服務(wù)總線將軟件體系間各子系統(tǒng)、各服務(wù)和各數(shù)據(jù)進(jìn)行了聯(lián)接。因此，一個穩(wěn)定可靠和高效的總線技術(shù)在整個警務(wù)系統(tǒng)中起到一個舉足輕重的作用，關(guān)系到整個警務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行的效率。本文的意義，在于針對本次的合成作戰(zhàn)項目，基于對服務(wù)總線中動態(tài)路由的研究方法來提高合成作戰(zhàn)的指揮效率。

1 動態(tài)服務(wù)路由模型

希望通過提出一種動態(tài)服務(wù)路由模型，實現(xiàn)物理服務(wù)的虛擬化封裝，來達(dá)到服務(wù)交互松耦合的目的。此模型旨在強(qiáng)調(diào)服務(wù)路由的動態(tài)性和可靠性，實現(xiàn)對服務(wù)組合流程高效的解釋和執(zhí)行，模型結(jié)構(gòu)圖如圖1。

圖1 模型結(jié)構(gòu)圖

1.1 服務(wù)虛擬化層

服務(wù)虛擬化是服務(wù)集成領(lǐng)域的一項重要技術(shù)，能夠在保留服務(wù)原有功能不變的條件下，通過各種手段，使之成為虛擬的服務(wù)，實現(xiàn)服務(wù)請求者和服務(wù)提供者的解耦合。

圖2 虛擬化過程圖

1.2 動態(tài)路由層

服務(wù)路由層是本系統(tǒng)的核心內(nèi)容，它從服務(wù)請求者接收到服務(wù)請求，經(jīng)過多策略，多模式的路由方法，將服務(wù)請求信息傳遞給服務(wù)提供者。動態(tài)服務(wù)路由依靠多種的路由組件，實現(xiàn)服務(wù)的動態(tài)訪問和消息傳遞。

服務(wù)路由通過執(zhí)行多策略的路由方法，動態(tài)的調(diào)用匹配的服務(wù)單元，服務(wù)單元通過服務(wù)綁定（針對物理服務(wù)），來調(diào)用物理服務(wù)完成對應(yīng)的業(yè)務(wù)功能。本模型通過動態(tài)服務(wù)路由，實現(xiàn)對服務(wù)組合的解釋和執(zhí)行。同時動態(tài)路由通過可靠的動態(tài)路由方法，在完成對服務(wù)流程執(zhí)行的同時，對服務(wù)節(jié)點提供合理的容錯機(jī)制，提高了服務(wù)的可靠性和組合服務(wù)的有效性。

該方法在保證原有服務(wù)的前提下，實現(xiàn)服務(wù)的動態(tài)組合。針對本次的合成作戰(zhàn)項目，在可能出現(xiàn)的應(yīng)急情況事件下，能夠具有良好的適應(yīng)性。靈活集成已經(jīng)存在的服務(wù)，綜合各個服務(wù)的優(yōu)勢，能夠快速智能的組建功能更加強(qiáng)大的服務(wù)，以應(yīng)對復(fù)雜的服務(wù)需求和需要快速反應(yīng)的需求變更。

1.3 邏輯服務(wù)層

這里的邏輯服務(wù)層本身并不具備實際的業(yè)務(wù)處理能力，它是通過動態(tài)的對物理服務(wù)進(jìn)行綁定來完成業(yè)務(wù)功能。

邏輯服務(wù)的實現(xiàn)主要是通過服務(wù)單元對物理服務(wù)的動態(tài)綁定，實現(xiàn)物理服務(wù)的組合，來滿足業(yè)務(wù)的需求。此方法能夠靈活的適應(yīng)多變的復(fù)雜的需求，面對某些物理服務(wù)異常或者發(fā)生改變的情況，動態(tài)服務(wù)綁定能夠選擇功能相似的其他物理服務(wù)代替，保證邏輯服務(wù)的可執(zhí)行性、穩(wěn)定性和可靠性。

2 可靠路由方法之服務(wù)置換

提出一種基于服務(wù)置換的可靠路由方法，來提高服務(wù)組合執(zhí)行時候的服務(wù)安全性和可靠性。通過各種消息組件的協(xié)同作用，來實現(xiàn)服務(wù)的動態(tài)選擇，同時當(dāng)服務(wù)出現(xiàn)異常或者錯誤的時候，能夠迅速的做出反應(yīng)，對失效服務(wù)進(jìn)行動態(tài)置換，以此來提高服務(wù)路由的可靠性和完整性。

消息路由組件：

（1）消息標(biāo)識器:在這里的消息標(biāo)識器主要的功能是在接收服務(wù)請求時，在不改變服務(wù)請求的前提下，將此消息添加一個標(biāo)識信息，為后面的一系列操作提供支持。這里標(biāo)識碼具有唯一性，以此來區(qū)別不同的服務(wù)請求，對后續(xù)的消息傳遞、分離、聚合等過程提供支持。

（2）動態(tài)過濾器:它的作用是接收服務(wù)消息，然后對此服務(wù)消息進(jìn)行分析，選擇服務(wù)列表中的第一個服務(wù)單元作為訪問的服務(wù)目標(biāo)。同時，動態(tài)過濾器存儲剩余的服務(wù)列表，并在服務(wù)消息中添加對應(yīng)的服務(wù)監(jiān)聽器的訪問信息。最后，將服務(wù)消息繼續(xù)向下發(fā)送。

（3）消息分離器:接收到了一條服務(wù)消息后，通過某種特定的消息分離策略，將其分解為相互存在一定關(guān)聯(lián)的子消息，并根據(jù)消息的內(nèi)容，將每一個子消息分別發(fā)送到指定的服務(wù)。

（4）消息聚合器:將分散的子消息從各服務(wù)中收集回來，然后將他們整合成為一條新的服務(wù)消息。消息聚合器能夠接收來自不同服務(wù)提供者的響應(yīng)結(jié)果，并將多條子消息整合成為一條完整的服務(wù)消息。在此過程中需要考慮:服務(wù)消息之間的關(guān)聯(lián)問題; 如何實現(xiàn)服務(wù)結(jié)果的異步接收。

（5）服務(wù)狀態(tài)監(jiān)聽器:它的目的是為了檢測目標(biāo)服務(wù)的工作狀態(tài)，并對異常狀態(tài)進(jìn)行分析和處理。

3 動態(tài)服務(wù)路由

圖3 動態(tài)服務(wù)路由示意圖

3.1 服務(wù)動態(tài)驗證

服務(wù)請求者首先訪問邏輯服務(wù)，服務(wù)選擇器根據(jù)邏輯服務(wù)中的業(yè)務(wù)流程對服務(wù)節(jié)點的要求和描述進(jìn)行服務(wù)選擇。在第一次服務(wù)選擇的時候，選擇三個服務(wù)的執(zhí)行者（這里默認(rèn)為三個，可以根據(jù)要求進(jìn)行修改），按照順序參加服務(wù)的調(diào)用。如果第一個服務(wù)就能夠在有效的時間內(nèi)返回結(jié)果，則算此次的服務(wù)調(diào)用成功，服務(wù)監(jiān)測也隨之結(jié)束; 如果第一個服務(wù)沒有按時返回結(jié)果，則判定為此次服務(wù)調(diào)用失效，這時動態(tài)的啟用第二個服務(wù)，啟用服務(wù)調(diào)用。以此類推，直到三個服務(wù)全部調(diào)用完成。如果這三個服務(wù)全部出現(xiàn)異常，則判定為此服務(wù)節(jié)點訪問失敗; 相反，如果三個中至少有一個服務(wù)能夠正常返回，則判定為此服務(wù)節(jié)點訪問成功，此時可以繼續(xù)下一個服務(wù)節(jié)點的調(diào)用工作。

如上述所說的，如果第一次服務(wù)選擇的三個服務(wù)全部調(diào)用完成后，還是沒有得到返回結(jié)果，則服務(wù)選擇器將會對這三個服務(wù)進(jìn)行第二次的服務(wù)調(diào)用，重復(fù)上面的操作，對上次未正確返回請求響應(yīng)的服務(wù)進(jìn)行驗證，避免因為服務(wù)阻塞或者是其他原因?qū)е碌奈捶祷仨憫?yīng)的情況發(fā)生。如果第二次驗證的時候，服務(wù)請求者得到了響應(yīng)的結(jié)果，服務(wù)調(diào)用立即停止。如果在第二次驗證后，依然無法得到正確的響應(yīng)結(jié)果，則將這三個服務(wù)視為無效服務(wù)，此時將會重新選擇新的三個服務(wù)進(jìn)行服務(wù)調(diào)用。

在服務(wù)驗證中，這里只提到了對服務(wù)是否響應(yīng)進(jìn)行了驗證，這顯然是不夠的。公安合成作戰(zhàn)系統(tǒng)不僅需要響應(yīng)的速率，同時也必須保證響應(yīng)的正確性，后者的重要性明顯要高于前者的。所以，對于某些特殊必須做到嚴(yán)格執(zhí)行的服務(wù)，還需要對其正確結(jié)果進(jìn)行驗證，即第一次驗證已經(jīng)返回響應(yīng)的前提下對此服務(wù)單獨進(jìn)行再次的服務(wù)調(diào)用，判斷兩次的調(diào)用響應(yīng)結(jié)果是否一致，如果不一致則重新選擇服務(wù)進(jìn)行調(diào)用，做到準(zhǔn)確性的驗證。

圖4 服務(wù)動態(tài)驗證

3.2 服務(wù)動態(tài)置換

服務(wù)請求者首先訪問邏輯服務(wù)，服務(wù)選擇器根據(jù)邏輯服務(wù)中的業(yè)務(wù)流程對服務(wù)節(jié)點的要求和描述進(jìn)行服務(wù)選擇。如果選擇的三個服務(wù)請求都不能返回正確請求的時候?qū)?zhí)行此服務(wù)置換方法。具體流程如圖5。

圖5 服務(wù)置換流程示意圖

在第一次服務(wù)選擇的時候，選擇三個服務(wù)的執(zhí)行者，按照順序參加服務(wù)的調(diào)用。如果第一個服務(wù)就能夠在有效的時間內(nèi)返回結(jié)果，則算此次的服務(wù)調(diào)用成功，服務(wù)監(jiān)測也隨之結(jié)束; 如果第一個服務(wù)沒有按時返回結(jié)果，則判定為此次服務(wù)調(diào)用失效，這時動態(tài)的啟用第二個服務(wù)，啟用服務(wù)調(diào)用。以此類推，直到三個服務(wù)全部調(diào)用完成。如果這三個服務(wù)全部出現(xiàn)異常，則判定為此服務(wù)節(jié)點訪問失敗; 相反，如果三個中至少有一個服務(wù)能夠正常返回，則判定為此服務(wù)節(jié)點訪問成功，此時可以繼續(xù)下一個服務(wù)節(jié)點的調(diào)用工作。

如上述所說的，如果第一次服務(wù)選擇的三個服務(wù)全部調(diào)用完成后，還是沒有得到返回結(jié)果，則服務(wù)選擇器將會進(jìn)行第二次的服務(wù)選擇，同樣選擇新的三個服務(wù)，重復(fù)上面的操作。如此反復(fù)，直到服務(wù)請求者得到了響應(yīng)的結(jié)果，服務(wù)調(diào)用才停止。如果發(fā)來的服務(wù)請求，服務(wù)選擇器無法提供服務(wù)，則說明針對此服務(wù)請求，沒有能夠處理的服務(wù)提供者，說明此服務(wù)無效，服務(wù)路由也就此停止。

3.3 動態(tài)服務(wù)組

服務(wù)組合是面向服務(wù)領(lǐng)域中的一個重要組成部分，其意義在于通過多個服務(wù)的組合能夠?qū)崿F(xiàn)更加高級的服務(wù)功能。基于可靠路由的組合服務(wù)執(zhí)行實現(xiàn)了對服務(wù)中組合流程的解釋和執(zhí)行，并完成服務(wù)組合執(zhí)行操作。

首先，通過分析組合流程的構(gòu)成，查找關(guān)鍵服務(wù)節(jié)點（如果將服務(wù)流程看成一個有向圖，關(guān)鍵節(jié)點則是有向圖中出度或者入度為0的節(jié)點），根據(jù)關(guān)鍵節(jié)點將服務(wù)分解為多個流程片段，達(dá)到將流程簡化的目的。再通過路由策略的描述來對每個流程片段進(jìn)行解釋，將服務(wù)內(nèi)容翻譯為路由系統(tǒng)能夠理解和執(zhí)行的路由策略。同時，為了保證服務(wù)組合的可靠性和有效性，實現(xiàn)服務(wù)的動態(tài)綁定，并體現(xiàn)服務(wù)請求者和服務(wù)提供者之間的松耦合，并對服務(wù)流程中的節(jié)點提供服務(wù)容錯，在驗證其實簡單的體現(xiàn)了一點服務(wù)容錯的思想，但是還很片面，這個需要后續(xù)階段的加強(qiáng)和完善。

4 結(jié)合合成作戰(zhàn)平臺進(jìn)行分析

4.1 場景描述

近年來，各種復(fù)雜案件的頻繁發(fā)生，對人民的生活帶來了極大的影響，同時對人民生命造成極大威脅，促使著目前警務(wù)系統(tǒng)從各警種或各部門的辦案向各警種部門之間無縫合成作戰(zhàn)發(fā)展。現(xiàn)在瞬息萬變的案件需求促使智慧警務(wù)中的合成作戰(zhàn)平臺必須快速的應(yīng)對各種臨時、突發(fā)的復(fù)雜情況。合成作戰(zhàn)平臺將成為智慧警務(wù)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，也是平安城市建設(shè)的重要組成部分，能夠成為快速應(yīng)對突發(fā)狀況的有效途徑。合成作戰(zhàn)平臺的實施需要多方的數(shù)據(jù)共享、信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，傳統(tǒng)的警務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)不足以支撐這種跨部門、跨警種、跨地區(qū)、分布式異構(gòu)環(huán)境下的協(xié)同作戰(zhàn)。因此，松耦合、支持異構(gòu)通訊的面向服務(wù)的架構(gòu)SOA成為合成作戰(zhàn)平臺的理想軟件架構(gòu)。

4.2 可靠的動態(tài)路由在合成作戰(zhàn)中的意義

目前的服務(wù)路由大多處于靜態(tài)配置型的靜態(tài)路由，使得服務(wù)提供者和服務(wù)請求者在某種程度上來說是一種緊耦合的關(guān)系。所以，一旦服務(wù)調(diào)用失敗，同時又沒有及時的發(fā)現(xiàn)問題，此時就會影響到與之相關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)。而合成作戰(zhàn)平臺的意義就在于當(dāng)某一警種發(fā)現(xiàn)問題，需要處理某些業(yè)務(wù)邏輯的時候，一定要盡可能準(zhǔn)確，高效的處理請求來進(jìn)行對案件的分析和處理。這時如果采用原有的靜態(tài)路由方式，某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)了異常，則很可能導(dǎo)致整體的業(yè)務(wù)無法進(jìn)行，影響了辦案的效率，與合成作戰(zhàn)的宗旨背道而馳。而提出的動態(tài)服務(wù)替換方法，可以實現(xiàn)服務(wù)的動態(tài)綁定和路由的動態(tài)調(diào)整。對于失效的服務(wù)，能夠及時的進(jìn)行動態(tài)的替換，保證了路由的完整性和高效性。同時，服務(wù)動態(tài)驗證的方法又可以在保證路由完整性和高效性的前提下，保證服務(wù)調(diào)用的準(zhǔn)確性，最后，在動態(tài)服務(wù)組合的協(xié)調(diào)工作下，實現(xiàn)復(fù)雜的服務(wù)請求，實現(xiàn)復(fù)雜需求的簡單化、高效化、準(zhǔn)確化的處理。基于這樣一種服務(wù)替換方法的路由方式，可以大大的提高合成作戰(zhàn)平臺的工作效率。

5 結(jié)語

通過對服務(wù)總線中的動態(tài)路由方法進(jìn)行分析，針對其動態(tài)性、可靠性、穩(wěn)定性進(jìn)行分析，同時結(jié)合可靠的組合服務(wù)執(zhí)行，并能夠結(jié)合實際的合成作戰(zhàn)項目進(jìn)行研究，旨在實現(xiàn)合成作戰(zhàn)平臺在針對臨時的、復(fù)雜的的案情能夠動態(tài)的、快速的、精準(zhǔn)的進(jìn)行分析并提出解決方案。但是，對于服務(wù)可靠性的問題還需要進(jìn)一步的研究,需要得到一種更加完善的可靠性保障機(jī)制。同時，在針對服務(wù)動態(tài)置換方法中如何為其增加一種服務(wù)容錯的機(jī)制，避免在服務(wù)替換時出現(xiàn)異常和錯誤,最終提高服務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

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