北京首都國際機場股份有限公司 潘振杰

以民航業(yè)務(wù)為導(dǎo)向的中間件構(gòu)架分析

北京首都國際機場股份有限公司 潘振杰

民航業(yè)務(wù)本身的業(yè)務(wù)功能異常復(fù)雜，實時并發(fā)請求多，數(shù)據(jù)傳輸量大，而且從保障航空器安全的角度，要求數(shù)據(jù)具備較高的可靠性。本文以民航業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，在其服務(wù)信息系統(tǒng)中引入了分階段事件驅(qū)動架構(gòu)（SEDA），對其中間件架構(gòu)的設(shè)計實現(xiàn)進行了分析，希望能夠進一步提升系統(tǒng)的處理能力。

民航業(yè)務(wù);服務(wù)器;中間件;構(gòu)架設(shè)計

前言

最近幾年，我國的民用航空事業(yè)得到了飛速發(fā)展，民航業(yè)務(wù)的發(fā)展受到了信息化水平的影響。在傳統(tǒng)的處理模式中，主要是對服務(wù)進同步調(diào)用，在發(fā)出相關(guān)請求后，需要一直等待結(jié)果從服務(wù)端返回，這樣的邏輯雖然更加直觀而且便于實現(xiàn)，但是在面對請求數(shù)量龐大的民航業(yè)務(wù)時，往往容易引發(fā)網(wǎng)絡(luò)阻塞問題，影響信息的可靠傳輸。針對這個問題，應(yīng)該在分布式計算環(huán)境下，做好交易中間件系統(tǒng)的設(shè)計，為服務(wù)調(diào)用提供相應(yīng)的平臺。

1.SEDA的內(nèi)涵及原理

SEDA的全稱是staged event-driven architecture,屬于一種事件驅(qū)動的服務(wù)器軟件架構(gòu)，或者說高性能的應(yīng)用服務(wù)器模型，其本身融合了事件驅(qū)動模型以及線程池模型的優(yōu)點，能夠在實現(xiàn)并行處理的同時，規(guī)避線程切換導(dǎo)致的高成本，也可以依照業(yè)務(wù)邏輯，對服務(wù)進行階段劃分，然后結(jié)合事件隊列，將服務(wù)階段整合進業(yè)務(wù)處理流程中，在異步調(diào)用方面有著先天性的優(yōu)勢，而且架構(gòu)可以根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯的要求靈活變化，通用性較強。

SEDA模型會將處理過程分解成為若干個階段，每一個階段都包含有事件處理器、線程池、資源控制器以及事件隊列，這些階段可以依照事件隊列連接在一起。在接收到請求后，模型會將請求放入到第一個階段的事件隊列中，進行相應(yīng)的處理，然后根據(jù)實際情況，將處理好的請求傳輸?shù)较乱粋€階段，繼續(xù)處理。在服務(wù)器中，單一的網(wǎng)絡(luò)求情一般以有窮狀態(tài)機的形式表示，換言之，服務(wù)器軟件的實現(xiàn)過程就是利用相關(guān)程序，構(gòu)建有窮狀態(tài)機的過程。SEDA可以通過對有窮狀態(tài)機的分析，進行狀態(tài)網(wǎng)劃分，使得相關(guān)程度較高的狀態(tài)能夠處于相同的階段，然后結(jié)合事件隊列進行連接，形成完整的并發(fā)處理網(wǎng)絡(luò)。在每一個階段中，時間處理器可以依照負載量的大小，針對資源進行調(diào)整，從而實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置[1]。

2.中間件構(gòu)架設(shè)計

2.1 總體架構(gòu)

交易中間件系統(tǒng)（JCF）是民航旅客服務(wù)信息系統(tǒng)的一個重要組成部分，從民航業(yè)務(wù)本身的特點考慮，必須支持軟件的復(fù)用以及高并發(fā)、高負載的數(shù)據(jù)傳輸需求，具備良好的適用性和靈活性。JCF系統(tǒng)的運行環(huán)境是分布式系統(tǒng)，需要面對的操作平臺和硬件系統(tǒng)等存在著較大的差別，因此，為了保證交易處理的有效實現(xiàn)，JCF系統(tǒng)允許用戶利用相關(guān)技術(shù)，對業(yè)務(wù)服務(wù)進行自主創(chuàng)建和部署。系統(tǒng)本身必須提供有效的方案，實現(xiàn)與現(xiàn)有企業(yè)服務(wù)總線的可靠對接，對異步調(diào)用、故障隔離以及負載均衡等問題進行解決。例如，TSI系統(tǒng)可以提供多樣化的接入點，實現(xiàn)信息的高效傳輸。通過接入點，JCF系統(tǒng)能夠完成與TSI的交互，而這個接入點為一組或者多組MQ隊列（分上行下行），JCF系統(tǒng)向TSI發(fā)送的信息存儲在上行隊列，TSI向JCF系統(tǒng)發(fā)送的信息則存儲在下行隊列，通過TSI適配服務(wù)，對兩者之間的信息通信問題進行解決。JCF與TSI的交互如圖1所示。

JCF系統(tǒng)本身包含了開發(fā)工具、管理工具以及運行系統(tǒng)三個部分的內(nèi)容，可以為民航業(yè)務(wù)服務(wù)的開發(fā)、運行、部署等提供可靠支持。其中，運行系統(tǒng)可以細分為兩個層次，一是服務(wù)層，用戶可以利用Java語言，進行業(yè)務(wù)邏輯的自主創(chuàng)建，然后結(jié)合系統(tǒng)提供的流程配置工具，對核心邏輯進行編排，形成能夠獨立運行的業(yè)務(wù)服務(wù)。SEDA為系統(tǒng)架構(gòu)，將每一個服務(wù)判斷為一個階段，包含有相應(yīng)的資源控制器，可以實現(xiàn)對于系統(tǒng)資源的優(yōu)化配置[2]；二是調(diào)用層，屬于分布式服務(wù)調(diào)用平臺，可以支持不同服務(wù)之間的相互調(diào)用，如負載均衡、異步調(diào)用、故障隔離等。在JCF系統(tǒng)中，以MES模式實現(xiàn)異步調(diào)用功能，通過服務(wù)注冊和發(fā)現(xiàn)機制，還可以實現(xiàn)異步調(diào)用的自動轉(zhuǎn)換，簡化了用戶的操作行為，在使用方面更加便捷。

圖1 JCF系統(tǒng)與TSI的交互

2.2 SEDA架構(gòu)

對應(yīng)JCF運行系統(tǒng)的兩個層次，SEDA架構(gòu)同樣需要進行分層，一是用戶層，主要是對用戶的業(yè)務(wù)流程進行劃分，形成數(shù)個階段，以事件隊列連接，逐階段對業(yè)務(wù)需求進處理，階段之間的傳遞過程由系統(tǒng)自主完成，用戶只需要進行業(yè)務(wù)邏輯的編寫以及階段關(guān)系的安排，然后將其部署到JCF系統(tǒng)中，就可以實現(xiàn)自動運行。二是系統(tǒng)層，可以依照系統(tǒng)的功能模塊，進行階段劃分，因此相比較用戶層更加固定，能夠為相關(guān)程序的運行提供各種基礎(chǔ)服務(wù)[3]。出現(xiàn)請求后，其會自動進入到請求隊列，服務(wù)平臺完成對請求的接收，然后將其作為事件，傳遞給入口處理階段，結(jié)合相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理回調(diào)過程，進行事件的處理，之后將其傳遞給流程運行實例，如果遭遇其他服務(wù)的異步調(diào)用，則會將其事件傳遞給服務(wù)調(diào)用階段，進行SEDA異步調(diào)用處理。通過不同階段的分工協(xié)作，實現(xiàn)對SEDA模式的可靠支撐，在保證邏輯層次清晰的同時，也能夠促進系統(tǒng)運行效率的提高。

2.3 服務(wù)運行流程

假設(shè)在JCF系統(tǒng)中，存在一個正在運行的服務(wù)，其運行流程如下：

（1）API服務(wù)平臺從請求隊列中，接收相關(guān)服務(wù)的調(diào)用請求信息，并且由信息出發(fā)服務(wù)入口階段的業(yè)務(wù)回調(diào)過程，由該過程將請求傳遞到流程實例處理環(huán)節(jié)，依照預(yù)先設(shè)定好的配置，開展流程處理工作。

（2）若業(yè)務(wù)流程配備有對于JCF服務(wù)的異步調(diào)用，則運行到相關(guān)階段時，會直接觸發(fā)異步模式的服務(wù)調(diào)用功能。

（3）服務(wù)調(diào)用能夠結(jié)合異步調(diào)用功能，對交易ID進行分配，依照該交易ID，對當前執(zhí)行的流程進行運行狀態(tài)壓棧，并向服務(wù)平臺發(fā)起異步調(diào)用請求，請求進入到JCFServer發(fā)送隊列。

（4）服務(wù)平臺在接收到JCFServer發(fā)送隊列的異步應(yīng)答后，自動觸發(fā)異步回調(diào)。

（5）依照交易ID，對壓棧前的流程運行狀態(tài)進行分析，從緩沖區(qū)清除，流程運行實例結(jié)合相應(yīng)的運行狀態(tài)恢復(fù)現(xiàn)場，做好后異步回調(diào)過程的后續(xù)處理。

在API中，還設(shè)置有相應(yīng)的定時功能，例如，如果某一個交易在固定時間內(nèi)沒有獲得應(yīng)答信息，API會從緩沖區(qū)中刪除該交易ID的流程運行狀態(tài)，同時提示超時錯誤，若異步相應(yīng)消息沒有進行運行狀態(tài)的記錄，則該交易會被拋棄，需要重新發(fā)送請求[4]。

3.結(jié)語

面對復(fù)雜的民航業(yè)務(wù)，本文針對交易中間件系統(tǒng)進行了設(shè)計，提出了基于SEDA模型的服務(wù)器架構(gòu)，利用兩層SEDA結(jié)構(gòu)，能夠支撐用戶層面的服務(wù)分階段特性，對系統(tǒng)開發(fā)環(huán)節(jié)存在著的線程同步阻塞問題進行了有效解決，真正實現(xiàn)了平臺服務(wù)的異步化。同時，服務(wù)器架構(gòu)本身的分階段特性可以從容應(yīng)對高并發(fā)高負載環(huán)境下的民航業(yè)務(wù)處理問題，不僅處理的效率有了很大的提升，也能夠?qū)崿F(xiàn)軟件的復(fù)用，滿足了系統(tǒng)對于開放性和靈活性的需求。

[1]丁建立,倪兆陽,田豐,王靜.面向復(fù)雜民航業(yè)務(wù)的中間件架構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機工程與設(shè)計,2016,37(5):1367-1374.

[2]李永進,倪兆陽,田豐.面向高并發(fā)復(fù)雜民航業(yè)務(wù)的服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計[J].計算機應(yīng)用與軟件,2016,33(5):4-7.

[3]李文慧.基于MapReduce的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中間件架構(gòu)技術(shù)研究[D].上海海洋大學(xué).

[4]周超,李冬,張寶賢,馮玉珉.一種面向無線傳感網(wǎng)節(jié)點的中間件架構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)[J].鐵道學(xué)報,2014,(8):63-69.