面向服务的电子信息系统体系结构＊

杨建飞

（海军701工厂 北京 100015）

1 引言

信息化战争条件下的战场瞬息万变，作战双方的战场态势随着战争的进程处于快速变化的动态环境，指挥员需要根据战场态势的变化适时地调整作战任务过程，要求系统视图中描述的各类军事资源需要根据作战视图中作战任务过程的变化适时地调整。传统的电子信息系统体系结构描述框架主要侧重于电子信息系统静态结构的分析，系统视图中军事信息资源之间紧密耦合，电子信息系统的“烟囱状”、多层次、多分支、多环节、大循环结构，暴露出现有系统扩展性差、灵活性不够、适应变化能力弱等缺点。目前电子信息系统所采用的标准技术包括点到点接口连接、静态连接和数据流分析。这些更适合于传统的顺序处理、面向系统的集成样式，难以描述为适应作战任务过程变化，各类军事资源之间的动态连接关系［1～2］。

图1 传统的设计开发“作战需求－系统实现”

面向服务思想和面向服务体系结构（Service－Oriented Architecture，SOA）为上述问题提供了可能的解决方案［3］。通过将各类军事资源系统以服务的形式封装，服务之间以松耦合的形式互联和互操作完成特定的作战任务需求，同时调整服务间的交互关系可以实现其功能的调整，快速地适应作战任务过程和作战环境的变化。与传统的软件体系结构相比，它是传统结构技术的继承和发展，但从系统体系结构设计和应用角度则是突破，但最大的不同之处是把关注点从技术角度转移到业务流程服务层面。

2 服务的基本元素及特性

2.1 服务体系结构的基本元素

·服务：对电子信息系统中涉及到的众多军事资源以独立于平台的方式进行描述和封装，使其形成具有独立行为逻辑和军事应用能力的功能单元。能够根据收到的信息，提供信息分发、信息处理等功能或根据接收的命令完成作战任务［3］。

·服务接口：描述服务消费者访问服务的机制，对服务的接收信息格式、语法进行定义。

·服务之间需求线：描述两个或者多个服务之间的连接关系，以及其上可以服务交互的信息描述。

·服务规则：描述服务提供者完成服务的规则约束，以及对应于作战视图中作战任务过程中的作战规则的描述。

·服务属性：描述服务的相关属性，譬如可用性、服务质量（QoS）等相关属性。

·服务层次：描述在整个电子信息系统体系结构中所有服务分类的层次，便于实现对电子信息系统中涉及到众多服务资源进行层次化分类管理。

·服务行为：描述服务能够提供的功能或完成的作战任务。

2.2 服务的模型及特性

虽然不同的人对SOA的理解有所不同，但对服务一般都会有一个共同认识，那就是服务的基本模型是一致的，如图2所示，服务的提供者拥有服务，把各种服务放在服务注册中心，服务的请求者通过注册中心搜索和发现所需的服务，并得到与服务提供者之间的绑定信息，三个角色之间使用了三种基本操作［4］：

1）发布：发布就是一种对服务进行描述，并将描述置入注册中心和注册服务器的过程。

2）查找：查找是服务请求者向服务的注册中心查询服务提供者提供的服务所处的位置。

3）绑定：绑定是基于一组服务请求者和服务提供者之间的描述信息（包括服务的访问路径、调用参数、返回结构、传输协议、安全要求等）的基础上进行服务定位、连接和调用、启动与服务交互的操作。

图2 服务基本模型

服务的定义及原理体现了服务的几大特性，针对要解决的信息系统遗留问题，服务的主要特性可以概括为：松耦合、可组合、可复用。

1）松耦合：在保持服务端口不变的情况下，连接中的任何一方服务使用者都可更改调用执行机制，将服务的实现从一种开发平台迁移到另一种开发平台，都不会影响应用程序的正常运行。

2）可组合：服务采取简单的、易理解的标准协议作为组件接口描述和协同描述规范，完全屏蔽了不同软件平台的差异，有利于不同粒度服务之间的重新组合利用，来满足不同的服务需求。

3）可复用：服务只工作在特定的处理过程中，独立于底层实现和客户需求的变更，极大地降低了服务成本，提高了服务使用效率。

3 面向服务的体系结构基本特征

电子信息系统的构建要求满足网络中心战的分布式应用环境，采用栅格化信息基础设施，接入满足各种不同应用需求的服务节点，适应使用者按不同地点、不同应用环境、不同需要灵活进行业务操作，共享系统资源和信息资源。

在面向服务的电子信息系统中，软件由成百上千个软件服务经过可视化组装而成，从而使系统的复杂程度大大下降。用户改变任何需求可以直接通过构件装配的图形化设计方式得到体现。面向服务使得系统的应用、服务和资源分离开来，各层之间松散耦合，使系统服务节点具有更强的技术扩展能力和应用适应能力。面向服务的体系结构提供的信息创建、发布、发现机制，可以为栅格节点应用服务带来更大的灵活性。因此，面向服务的体系结构是一种非常理想的软件架构技术［5～6］。如图3所示。

图3 面向服务的电子信息系统软件体系结构

该软件体系结构的基本思想是以“服务”为粒度，以统一的描述机制实现电子信息系统各类指挥控制软件的“服务”封装，以“服务”的概念归纳描述领域的软件组成元素、元素之间关系，以基于流程的方式实现“服务”的安排与组合，以软件能力包为服务能力载体［7］，通过动态重新装配和再分配作战资源能力，提高网络中心战面向任务的灵活性［8］。

整个软件体系结构框架主要分三层，基础信息服务层、电子信息系统服务设施层以及电子信息系统软件能力包层［9～10］。其中：

1）最顶层是电子信息系统软件能力包，它根据不同的作战任务，通过不同的业务服务开发、封装、部署，以能力包的方式对外发布服务，灵活的适应战场环境的变化。主要有协同探测服务、指挥控制服务、态势感知服务、综合保障服务等。

2）电子信息系统服务设施层提供基本的指挥控制服务能力，共分为两层：电子信息系统通用服务层和电子信息系统支撑服务层。其中：电子信息系统通用服务层提供基础的、通用的指挥控制服务，包括导航定位服务、文电管理服务、数据融合服务、水文气象服务等；电子信息系统支撑服务主要包括：资源管理服务、过程管理服务、告警服务、人机界面服务等。

3）基础信息服务层提供底层基础的通信网络设施、全局计算设施、信息安保和计算机网络运行设施，最为重要的是提供核心全局服务设施，提供全局、通用的网络中心化服务能力，如安全服务、服务注册、消息服务、服务发现、名录服务等。

4 结语

面向服务的系统体系结构具有松耦合、可组合、可复用特点，代表当今软件体系结构的发展方向。本文在分析了电子信息系统作战需求及面向服务体系结构特性的基础上，阐述了面向服务的电子信息系统软件体结构参考模型。为新一代军事电子信息系统软件体系结构的研究与设计提供借鉴作用。

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［2］童志鹏，刘兴.综合电子信息系统－信息化战争的中流砥柱［M］.第2版.北京：国防工业出版社，2008.

［3］THOMAS ERL.SOA概念、技术与设计［M］.王满红，陈荣华，译.北京：机械工业出版社，2007.

［4］郑合锋，陈四军.基于SOA的军事信息系统综合集成研究［J］.火力与指挥控制，2010（1）：81－83.

［5］沈涛，周曼，周荣坤，等.面向服务的综合电子信息系统软件策略［J］.中国科学院学报，2008（3）：158－164.

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［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.

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