郝振強(qiáng)

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終端管理系統(tǒng)北向?qū)又形⒎?wù)的應(yīng)用研究

郝振強(qiáng)

（中興通訊股份有限公司，江蘇 南京 210012）

通過對終端管理系統(tǒng)北向?qū)拥奈⒎?wù)化改造，以降低開發(fā)和部署難度，提升對接效率。通過對易變的規(guī)范和不變的操作進(jìn)行分離，將對接規(guī)范按照報(bào)文格式拆分為不同的組件化微服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)消息的控制和分發(fā)，基于北向的通用服務(wù)接口提供對接服務(wù)。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種組件化、松耦合的對接服務(wù)架構(gòu)，在系統(tǒng)不下線情況下，通過模型配置的變更或服務(wù)的熱部署完成新接口的部署對接，并在與運(yùn)營商的對接實(shí)踐中驗(yàn)證了該架構(gòu)的良好效果。

終端；北向?qū)?；微服?wù)；組件化；改造；運(yùn)營商

0 引言

終端管理系統(tǒng)通過北向接口與電信運(yùn)營商的各種業(yè)務(wù)運(yùn)營支撐系統(tǒng)（BOSS）進(jìn)行對接，接收其對終端設(shè)備的開銷戶、業(yè)務(wù)配置、故障診斷等管理操作，并主要通過TR069管理協(xié)議基于HTTP+ SOAP[1-2]實(shí)現(xiàn)對終端設(shè)備的管理。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢，終端管理系統(tǒng)的北向接口規(guī)范也進(jìn)行著不斷的變化。最初以基于SOAP的Web服務(wù)提供接口[3-6]，其是一種面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA），具有良好的網(wǎng)絡(luò)穿透性；但完善的描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)等定義使其成為一個(gè)復(fù)雜且重型的規(guī)范，對開發(fā)、發(fā)布、維護(hù)需要投入較大資源。JSON作為一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式，具有簡單和清晰的層次結(jié)構(gòu)，易于人閱讀和編寫和機(jī)器的解析和生成[7]，逐漸發(fā)展成為電信領(lǐng)域新型規(guī)范的首選數(shù)據(jù)格式，基于JSON格式使用普通HTTP信封的REST式服務(wù)也成為運(yùn)營商的常用解決方案。

1 北向?qū)蝇F(xiàn)狀

終端管理系統(tǒng)北向?qū)舆M(jìn)程，主要用于滿足國內(nèi)外運(yùn)營商第三方系統(tǒng)的對接需求。2010年前后幾年主流為基于運(yùn)營商規(guī)范提供標(biāo)準(zhǔn)的WEB Service接口，用于滿足運(yùn)營商的定制需求，基本上是由運(yùn)營商主導(dǎo)制定需求接口規(guī)范，終端管理系統(tǒng)主導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，然后再與第三方各BOSS系統(tǒng)進(jìn)行對接。

對國內(nèi)三大電信運(yùn)營商來說，其一般都有明確的集團(tuán)規(guī)范，全國省公司通用，終端管理系統(tǒng)基本按照規(guī)范功能開發(fā)并提供標(biāo)準(zhǔn)接口用于對接即可；而對于國際運(yùn)營商，其規(guī)模大小、運(yùn)維能力殘次不齊，但北向?qū)咏涌谥饕惨越K端管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)為準(zhǔn)。

隨著各運(yùn)營商對終端管理的深耕和差異化處理，逐漸出現(xiàn)了很多定制化和無通用性的需求。比如，中國移動(dòng)集團(tuán)接入網(wǎng)關(guān)規(guī)范就明確定義了終端管理系統(tǒng)的WEB Service接口的報(bào)文格式和內(nèi)容范例，需要終端管理系統(tǒng)基于規(guī)范中定義好的接口報(bào)文實(shí)現(xiàn)出來，并滿足第三方的對接需求。

伴隨著智能化的浪潮和網(wǎng)關(guān)智能化的發(fā)展和推進(jìn)，國內(nèi)三大運(yùn)營商都推出了自己的智能網(wǎng)關(guān)管理規(guī)范，而三家無一例外，對智能網(wǎng)關(guān)的南北向新增的管理對接接口規(guī)范，都與時(shí)俱進(jìn)的采用了HTTP+ JSON格式的對接協(xié)議。

近期中國電信集團(tuán)層面全國推廣的IPSec云網(wǎng)關(guān)接口規(guī)范，更是采用了WEB Service外殼封裝完整XML格式報(bào)文入?yún)⒌姆绞健?/p>

國外一些規(guī)模較小的電信運(yùn)營商，本身沒有太多資源同時(shí)投入BOSS系統(tǒng)的建設(shè)中，而是希望直接使用終端管理系統(tǒng)系統(tǒng)代替業(yè)務(wù)運(yùn)營系統(tǒng)，因此需要終端管理系統(tǒng)北向提供FTP方式的批量開戶和業(yè)務(wù)配置的操作接口。

總體上，各家運(yùn)營商的北向?qū)有枨蠛徒涌谝?guī)范，都有自己的業(yè)務(wù)與運(yùn)營考量，而終端管理系統(tǒng)就是在引導(dǎo)的基礎(chǔ)上滿足運(yùn)營商的運(yùn)維對接需求。

2 北向?qū)臃治?/h2>

2.1 運(yùn)營商對接分析

各運(yùn)營商系統(tǒng)接口多種多樣，同一運(yùn)營商不同時(shí)期接口規(guī)凡也會(huì)有差異，目前已出現(xiàn)了Web Service、XML、JSON等格式的對接需求，其接口入?yún)⒎绞揭彩歉鞣N各樣。

但去除繁瑣的報(bào)文格式，并對報(bào)文參數(shù)作適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，對終端管理系統(tǒng)來說，其核心就是三類信息：終端、操作、參數(shù)信息，即需求可以統(tǒng)一概括描述為：對某終端進(jìn)行了某操作，其需要的參數(shù)信息是什么。

對終端來說，確定目標(biāo)終端的手段可能不一樣，如MAC地址、設(shè)備標(biāo)識(shí)（常規(guī)取Tr069協(xié)議中DeviceIdStruct結(jié)構(gòu)中的變量OUI+SN）[1]、SN、IP、邏輯標(biāo)識(shí)（通常指用戶辦理的開戶賬號(hào)），但其最終無一例外都是精確定位到單一終端。

對操作來說，其實(shí)每種操作都代表著一種功能，如開戶、開通寬帶、重啟、PING測試、獲取設(shè)備信息、配置設(shè)備信息等，其有明確的業(yè)務(wù)含義和通用性。

對參數(shù)信息來說，不同類型的操作具有不同的參數(shù)模型，但同一操作，其參數(shù)模型基本相同，不同的只是參數(shù)對應(yīng)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)不同和參數(shù)多少的 問題。

終端管理系統(tǒng)在對接層面完全可以拆分為兩層結(jié)構(gòu)：上層直接與第三方對接，定制其獨(dú)特性；下層抽取公用方法，適配其通用性。

2.2 對接服務(wù)現(xiàn)狀分析

改造前，對接服務(wù)由北向?qū)臃植际竭M(jìn)程提供，其內(nèi)在部署了一個(gè)使用Axis2提供Web Service的應(yīng)用，并通過南向ACS分布式進(jìn)程與CPE終端進(jìn)行交互。如圖1所示。

圖1 原終端管理系統(tǒng)北向?qū)蛹軜?gòu)

基于電信運(yùn)營商的對接規(guī)范，終端管理系統(tǒng)提供規(guī)范接口的對接時(shí)，主要是基于終端管理系統(tǒng)的接口對接文檔進(jìn)行引導(dǎo)。對于無法滿足的需求或比較強(qiáng)勢的運(yùn)營商，則需要通過發(fā)布服務(wù)接口方式增加明確易理解的需求接口供調(diào)用，此時(shí)開發(fā)、測試、發(fā)布、部署導(dǎo)致的成本高昂。功能實(shí)現(xiàn)上，終端管理系統(tǒng)也主要是基于需求點(diǎn)開發(fā)接口，并未抽取其通用性發(fā)布通用接口。

而實(shí)時(shí)上，許多需求點(diǎn)都有共用性，比如，獲取設(shè)備Wi-Fi信息和獲取LAN口信息，就提供了兩個(gè)獨(dú)立接口用于實(shí)現(xiàn)需求，而內(nèi)部實(shí)現(xiàn)邏輯，除了參數(shù)配置模型的不同導(dǎo)致的參數(shù)細(xì)節(jié)差異外，其余流程完全相同，即本質(zhì)上可以是通用的獲取參數(shù)信息接口，根據(jù)操作的含義不同，調(diào)用不同的參數(shù)模型處理，并將結(jié)果以通用格式返回。

基于Web Service發(fā)布的通用接口，外加接口文檔中明確的參數(shù)模型標(biāo)識(shí)，可以使接口的語義更有層次，更明確，比如獲取設(shè)備Wi-Fi信息的描述是：①服務(wù)：診斷；②接口：獲取參數(shù)信息；③診斷項(xiàng)：獲取Wi-Fi信息。而且擴(kuò)展型極佳，只要終端管理系統(tǒng)增加配置模型，即可實(shí)時(shí)增加功能接口，對于此類功能，新增接口成本低廉。即使運(yùn)營商接口需要定制，也只需要實(shí)現(xiàn)接口適配邏輯即可。

3 北向?qū)痈脑鞂?shí)現(xiàn)

3.1 典型的微服務(wù)改造架構(gòu)

微服務(wù)提倡將應(yīng)用內(nèi)的子功能劃分為一組小的服務(wù)，組合不同的服務(wù)就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的功能；通常也指一種松耦合的、有一定的有界上下文的面向服務(wù)架構(gòu)[8-11]。終端管理系統(tǒng)北向?qū)由婕暗奖仨毻瑫r(shí)支持JSON、XML等格式的交互報(bào)文，不可避免的要進(jìn)行改造。

基于微服務(wù)改造包括統(tǒng)一API服務(wù)接口的剝離與上浮，并封裝為HTTP+JSON格式接口對外提供統(tǒng)一服務(wù)。例如上述獲取設(shè)備Wi-Fi信息和LAN信息的接口，可以合并統(tǒng)一為獲取終端特定信息的接口，只要入?yún)⑻峁﹨?shù)模型的標(biāo)識(shí)即可實(shí)現(xiàn)需求功能。

北向進(jìn)程分布式進(jìn)程中的Web Service服務(wù)剝離出來，同時(shí)增加JSON服務(wù)、XML服務(wù)、FTP服務(wù)，該層應(yīng)用均通過調(diào)用統(tǒng)一的API服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的處理；而請求消息和相應(yīng)消息的處理、與API服務(wù)的參數(shù)模型適配轉(zhuǎn)換均由各服務(wù)自己處理。各服務(wù)的處理邏輯完全解耦。

在各應(yīng)用服務(wù)之上，再增加一個(gè)API網(wǎng)關(guān)，用于實(shí)現(xiàn)對請求的統(tǒng)一控制和調(diào)度。因?yàn)镕TP服務(wù)的特殊性，其通過內(nèi)置FTP服務(wù)器方式，由第三方FTP客戶端上傳文件后，再定時(shí)解析文件并調(diào)用API服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)其功能。

典型的架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 典型的終端管理系統(tǒng)北向?qū)游⒎?wù)架構(gòu)

3.2 典型改造架構(gòu)的不足

API服務(wù)接口的上浮和Web Service的剝離都涉及到了較大的資源投入成本。終端管理系統(tǒng)基于傳統(tǒng)的分布式進(jìn)程管理開發(fā)，增加API網(wǎng)關(guān)、微服務(wù)各進(jìn)程后，要做到各進(jìn)程的監(jiān)管可控，已有的進(jìn)程監(jiān)控管理平臺(tái)涉及較多的改造內(nèi)容；而如果同時(shí)使用微服務(wù)化專用的服務(wù)監(jiān)控管理工具監(jiān)控新增加的服務(wù)，又會(huì)大大增加現(xiàn)有系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控和部署難度，并帶來技術(shù)選型的沖突。

3.3 實(shí)際的微服務(wù)實(shí)現(xiàn)

為了重復(fù)利用現(xiàn)有系統(tǒng)的進(jìn)程監(jiān)控管理和簡化部署，在現(xiàn)有系統(tǒng)基礎(chǔ)上，基于微服務(wù)理念較少 改動(dòng)的實(shí)現(xiàn)各功能需求，進(jìn)行了如圖3所示的改造實(shí)現(xiàn)。

圖3 實(shí)際改造的終端管理系統(tǒng)北向?qū)游⒎?wù)架構(gòu)

基于現(xiàn)有的Web Service應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，將通用API接口的實(shí)現(xiàn)以進(jìn)程內(nèi)部服務(wù)的方式下沉至進(jìn)程中，Web Service、JSON、XML等對接模塊則通過組件化的WEB應(yīng)用方式由JBOSS部署至分布式北向進(jìn)程中，對外分別提供不同格式的對接服務(wù)。

雖則對接模塊交由JBOSS進(jìn)行統(tǒng)一管理，并在進(jìn)程中提供通用API接口服務(wù)供各對接模塊調(diào)用，但對接模塊以獨(dú)立的WEB應(yīng)用方式保持其組件化的獨(dú)立性，獲取對接模塊信息僅能通過其暴露的HTTP API接口方式進(jìn)行訪問。

API網(wǎng)關(guān)則由Nginx控制器進(jìn)行替代，提供請求的轉(zhuǎn)發(fā)和控制服務(wù)。

而且在實(shí)際改造實(shí)現(xiàn)中，基于演進(jìn)式設(shè)計(jì)理念，可以分步驟實(shí)施改造：已有的Web Service應(yīng)用實(shí)現(xiàn)可以暫時(shí)不做改動(dòng)，使用舊有實(shí)現(xiàn)，后續(xù)基于JSON、XML等應(yīng)用部署測試成熟后再對現(xiàn)有的Web Service應(yīng)用改造。

3.4 實(shí)際實(shí)現(xiàn)的效果

各報(bào)文對接模塊功能獨(dú)立，無耦合性，可根據(jù)對接局點(diǎn)實(shí)際情況進(jìn)行服務(wù)的增減。

基于分布式進(jìn)程Web應(yīng)用的熱部署，可以模塊化增減對接適配模塊，實(shí)現(xiàn)模塊的組件化部署。

基礎(chǔ)API服務(wù)提供了完整的各業(yè)務(wù)操作流程通用調(diào)度接口，增減特定需求，只需要增加相應(yīng)的參數(shù)模型定義即可，實(shí)現(xiàn)了功能的快速配置，解決了開發(fā)硬編碼的問題，基本上能夠滿足現(xiàn)網(wǎng)90%以上的新增對接需求功能。避免規(guī)范不統(tǒng)一、多樣導(dǎo)致的重復(fù)開發(fā)，維護(hù)困難問題。

對報(bào)文需要定制的場景，基本上通過修改對應(yīng)的服務(wù)模塊的配置即可滿足需求，特殊定制需求，也只需在對應(yīng)的服務(wù)模塊中定制其預(yù)處理和后處理邏輯。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種組件化、松耦合的對接服務(wù)架構(gòu)，在系統(tǒng)不下線情況下，通過模型配置的變更或服務(wù)的熱部署完成新接口的部署對接，并在與運(yùn)營商的對接實(shí)踐中驗(yàn)證了該架構(gòu)的良好效果。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢，終端管理系統(tǒng)在開發(fā)過程中也與時(shí)俱進(jìn)的吸收和利用新的架構(gòu)思想、理念和技術(shù)，并將新的技術(shù)理念以合理方式融入已有的系統(tǒng)中，不斷進(jìn)行系統(tǒng)自身的完善。這也與微服務(wù)的演進(jìn)式設(shè)計(jì)特征相一致：沒有完美的程序，在軟件的生命周期中把這當(dāng)成必然并支持不斷演進(jìn)式設(shè)計(jì)開發(fā)，不斷完善而非一次完成[7]。

實(shí)踐應(yīng)用上，基于微服務(wù)理念，終端管理系統(tǒng)南向也進(jìn)行了易變模塊的服務(wù)拆分，并隨著新項(xiàng)目的立項(xiàng)開發(fā)，將新的架構(gòu)理念和技術(shù)逐漸帶入到新的系統(tǒng)中。

[1] Broadband Forum. TR-069 CPE WAN Management Prot-ocol[EB/OL]. (2018-04-17)[2018-9-29]. https://www.broadband- forum.org/technical/download/TR-069.pdf.

[2] 張宇飛, 李煒. CWMP在家庭開放平臺(tái)遠(yuǎn)程終端管理子系統(tǒng)的應(yīng)用[J]. 軟件, 2016, 37(01): 85-90.

[3] 羅海濤. Web服務(wù)的構(gòu)建及其典型應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)時(shí)代, 2014, (11): 22-23.

[4] 王旭峰, 王智立. 基于SOA 的業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)定制的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件, 2015, 36(1): 100-103.

[5] 陳玉亮, 薛燕平. 基于Web Service 的數(shù)字檔案資源集成研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件, 2015, 36(9): 39-41.

[6] 石琳. Web服務(wù)中的WSDL文檔結(jié)構(gòu)分析[J]. 軟件, 2012, 33(10): 142-143.

[7] ECMA International. Introducing JSON [EB/OL]. (2018-09- 24) [2018-9-29]. http://www.json.org/.

[8] PetterLiu. 微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)[EB/OL]. (2016-12-25)[2018- 9-29]. https://www.cnblogs.com/wintersun/p/6219259.html.

[9] 張晶, 黃小鋒. 一種基于微服務(wù)的應(yīng)用框架[J]. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用, 2016, 25(9): 265-270.

[10] 鄭明釗, 張建強(qiáng). 基于微服務(wù)的大平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)探討[J]. 軟件, 2017, 38(12): 165-169.

[11] 張峰. 微服務(wù)技術(shù)構(gòu)建大規(guī)模web系統(tǒng)的研究[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2017, (22): 48-49.

Research on Application of CPE Management System to North Docking Microservice

HAO Zhen-qiang

(ZTE Corporation, Nanjing 210012, China)

In order to reduce the difficulty of development and deployment and improve the efficiency of docking, the northward docking of CPE management system is transformed into micro-service. By separating the changeable specification from the invariant operation, the docking specification is divided into different component micro-services according to the message format, and the control and distribution of messages are realized. This paper designs and implements a component-based, loosely coupled docking service architecture. When the system is online, the new interface is deployed and docked through the change of model configuration or hot deployment of services. The good effect of this architecture is verified in the docking practice with operators.

CPE; North docking; Microservice; Component-based; Transformation; Operator

TP393

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.11.023

郝振強(qiáng)(1979-)，男，碩士，中興通訊股份有限公司，研發(fā)工程師，從事終端網(wǎng)管的開發(fā)工作。

郝振強(qiáng). 終端管理系統(tǒng)北向?qū)又形⒎?wù)的應(yīng)用研究[J]. 軟件，2018，39（11）：101-104