烟草行业信息系统集成技术的应用研究

钟兴

关键词：烟草行业；信息化建设；系统集成；软件体系结构；软件总线

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）03-0051-03

1 引言

近年来，在烟草行业高质量发展的要求下，越来越多的业务通过信息化实现了从线下到线上的转换，比如办公自动化系统、统一营销平台、物流管控平台、专卖管理系统、安全管理系统、人事系统、财务报销系统等[1]。这些系统的使用给业务工作的开展带来了很大的便利，有效降低了企业的成本，提高了企业的生产效率[2]。

但是，各个信息系统的建设往往都是单独建设的，缺少统一的规划和设计，从而暴露出一些问题：一是使用上不够人性化，系统过多导致密码容易遗忘、操作烦琐的问题；二是产生运维管理难题，系统存在的一些安全漏洞对网络安全带来了很大的威胁[3]；三是造成资源浪费，系统建设过多，会造成资金、软硬件资源的浪费；四是系统众多却缺少集成，就会造成信息孤岛持续增加[4]。因此，对烟草行业信息系统集成技术的研究就显得十分重要。

2 软件总线

2.1 软件总线的概念

软件总线这个概念从计算机的硬件总线中衍生而来。硬件总线是计算机中各种功能部件之间的公共信息传输通道。与硬件总线的功能相似，软件总线通过为软件系统中的功能构件提供统一的接口规范，为各个功能构件之间的信息交互提供了虚拟的公共传输通道，因此可以看作一种虚拟的硬件总线[5]。

如图1所示，在基于软件总线的系统中，系统功能实现的基本单元是功能构件。通过为功能构件提供标準接口，软件总线为系统内各功能构件之间的信息交互提供了虚拟的公共数据通道和接口服务。任何一个功能构件只要是根据软件总线提供的接口规范来设计开发，就都可以在系统内实现“即插即用”，并与系统内的其他功能构件进行通信，实现软件系统的集成[6]。

2.2 软件总线的优势

软件总线的使用增强了功能构件之间的独立性，实现了系统的“高内聚、低耦合”，实现了功能构件的复用，节约了软件的开发时间和成本，提高了系统的可扩展性、可维护性和可靠性[7-8]。

采用软件总线后，由于系统中各个功能构件之间没有直接的依赖关系，可以根据实际需要方便地对功能构件进行修改、替换，对系统功能进行新增、扩展、重组，从而为信息系统不断增长的规模提供有效的解决方案。

3 软件体系结构设计

为了解决烟草行业信息系统建设中存在的使用烦琐、管理困难、网络安全隐患、资源浪费、信息孤岛等问题，本文研究了软件总线技术在烟草行业信息系统集成中的应用。在该系统集成方法中，烟草行业的各项具体的业务被封装为一个个构件（如专卖管理构件、卷烟销售构件等），并通过软件总线来为各个功能构件提供统一的通信方式和管理服务。

如图2所示为基于软件总线的信息系统集成软件体系结构，按照层次关系由上到下分为四层：应用层、传输支持层、传输层和软件总线层。

3.1 应用层

在基于软件总线的信息系统集成软件体系结构中，应用层是系统业务功能的具体实现，由系统中的各个能解决特定业务问题的功能构件组成。可以根据烟草行业的各项业务来分别设置对应的功能构件，功能构件的颗粒度可大可小，例如专卖管理业务可以单独设置为一个功能构件，也可以细分为证件管理构件、案件管理构件、执法管理构件等。功能构件的颗粒度越小，功能构件之间的耦合度就越低。

每一个功能构件只需要考虑自身内部如何进行功能逻辑的实现，而不需要考虑如何从其他功能构件中获取数据。功能构件与功能构件之间的信息交互通过统一的接口规范由软件总线来间接实现。各功能构件要将其构件名称、话题名称、消息类型等具体信息向软件总线进行注册，这样才能够正常使用。

在实际使用中，可以根据每个使用人员的职责不同，为其配置履行岗位职责所需要使用到的功能构件，从而实现了对系统功能的灵活配置。当人员发生调岗时，只需要将其不需要使用的功能构件注销掉，再为其配置新岗位所需要的功能构件，就可以灵活地为用户进行系统功能授权。

3.2 传输支持层

传输支持层的主要功能是实现消息的序列化与反序列化。消息的序列化是指将功能构件之间传输的消息数据转换成二进制串的过程。反序列化是指将二进制串转换成功能构件之间传输的消息数据的过程。

通过进行消息的序列化和反序列化，可以屏蔽各个功能构件之间的差异，从而提高系统的兼容性。

3.3 传输层

传输层负责进行功能构件之间的消息传输。传输层为功能构件之间提供端到端的消息传输服务，不需要知道功能构件之间传输的消息的具体内容。在传输层中，经过序列化处理后的二进制消息能够可靠无误地传输到目的功能构件。

3.4 软件总线层

在基于软件总线的信息系统集成软件体系结构中最核心的部分就是软件总线层。软件总线层的功能包括构件管理、消息管理和数据管理三个功能。

软件总线要对所有功能构件进行管理，包括构件注册管理和状态监测管理。构件注册管理是为每一个功能构件提供注册服务，维护着其相关信息。软件总线也需要实时监测系统中各个功能构件的状态，包括其CREATE（创建）、START（启动）、RUN（运行）、STOP（停止）的全生命周期。

消息管理主要是进行消息路由和资源调度。消息的路由负责将消息转发到需要的功能构件上。资源调度是对系统中的消息根据其优先级和功能构件的负载进行合理的调度，使得系统资源得到合理使用。

数据管理主要是对消息数据和构件信息进行管理，通过维护消息列表和构件列表来实现。消息列表记录了消息的具体内容，包括各个字段的类型和含义。构件列表记录了所有与功能构件相关的信息，包括构件ID、构件名称、消息类型、生命状态等。

4 通信机制

为了解决功能构件与功能构件之间的信息交互问题，该软件体系结构采用了基于消息的交互机制，有效降低了系统的耦合度。

4.1 消息通信方式

在基于软件总线的信息系统集成软件体系结构中，软件总线为各个功能构件提供了一种“发布/订阅”的信息交互方式。

在发布/订阅通信方式下，发送消息的功能构件称为发布者，接收消息的功能构件称为订阅者。发布者和订阅者之间的信息交互通过话题来进行，只要发布者将消息朝某一个特定的话题进行发布，那么系统中订阅了该话题的所有订阅者就都能够接收到发布者发布的消息。一个话题既可以有一个或多个发布者，也可以有一个或多个订阅者，这样就实现了功能构件之间的一对一、一对多和多对多通信。如图3所示为发布/订阅通信方式的示意图。

发布/订阅通信方式中的话题具有唯一性，每一个话题都有其对应的消息类型，并由软件总线负责进行管理。在这种通信方式下，进行通信的功能构件按照定义好的话题和消息类型进行消息封装即可，而具体的消息路由则交给软件总线来实现。

4.2 消息通信协议

在基于消息的交互机制下，需要定义统一的通信协议格式。每个功能构件均需要按照这个统一的通信协议格式进行信息交互，这样才能成功解析对方发出的消息。

如表1所示为功能构件之间的消息通信协议。消息由消息头和消息体两个部分组成。消息头中的字段都是固定的，记录了整条消息的基本信息，如起始标记、消息类型、话题名称、消息负载长度、序列号、时间戳等信息。消息体，即消息负载，记录的是消息的具体内容。消息负载中的内容是可变的，要根据其对应的话题来进行填充。

5 应用场景

下面以卷烟销售到零售户的场景为例，介绍基于软件总线的信息系统集成软件体系结构在烟草行业的实际应用。

实现该一场景涉及专卖管理、卷烟销售和物流配送三个方面的业务。零售户首先需向当地的烟草专卖局申请烟草专卖零售许可证，然后进行卷烟订货，最后烟草公司为其进行分拣配送。现有的系统开发方式是为这三个方面的业务开发独立的专卖、营销、物流系统，系统之间缺少交互对接，数据共享大多由人工进行。而采用基于软件总线的信息系统集成软件体系结构对该应用场景进行改进后，设计了如图4所示的系统结构。对功能构件的设计采用了“高内聚、低耦合”的原则，根据实际对专卖管理、卷烟销售和物流配送业务进行了细化，设计了许可证申请构件、实地核查構件、证件管理构件、客户管理构件、卷烟订货构件、订单处理构件、仓储分拣构件、卷烟送货构件。每一个功能构件都只关注于自身业务逻辑的实现，而功能构件之间的信息交互则采用“发布/订阅”的方式通过统一的消息通信协议由软件总线来实现。

基于软件总线的信息系统集成软件体系结构应用之后，对现有的卷烟销售过程进行了改进，更具有优势。具体表现为：1） 现有的各个业务系统是分散的、独立的，缺乏集成，而软件总线则将各个业务系统进行了充分的集成，形成了一个整体；2） 现有的各个业务系统之间的数据缺乏共享，不少情况下需要人工进行数据的导入导出，而软件总线则高效地实现了各个业务系统之间的数据传输与共享；3） 现有的各个业务系统耦合度高，可维护性差，一般需要对整个业务系统进行停机运维，而基于软件总线的体系结构中由于构件具有高内聚、低耦合、“即插即用”的特点，便于对构件进行升级、维护，只要构件遵守统一的标准和协议，就能集成到系统中扩展系统的功能。

6 结束语

本文研究了软件总线技术在烟草行业信息系统集成中的应用，阐述了一种基于软件总线的分层软件体系结构，并从消息通信方式和消息通信协议两个方面介绍了系统的通信机制。这种软件体系结构有效地解决了信息系统集成的问题，能够灵活适应不断变化的信息系统规模，打通各个信息系统之间的数据孤岛，实现系统之间数据的高效共享。