李文俊，楊學強，杜家興

(1.陸軍裝甲兵學院 裝備保障與再制造系，北京 100072；2.裝備發(fā)展部軍事代表局駐上海地區(qū)軍事代表室，上海 200437；3.陸軍裝甲兵學院 信息通信系，北京 100072)

0 引言

裝備保障信息系統(tǒng)集成對于消除信息孤島、促進各類裝備保障信息資源共享、提升基于信息系統(tǒng)的裝備保障能力具有重要作用。當前裝備保障信息系統(tǒng)集成采用“服務器+客戶端”的系統(tǒng)架構，在這種架構模式下，每個單位都需要購置服務器建立數(shù)據(jù)中心機房，這些數(shù)據(jù)中心的構建是為本單位甚至本業(yè)務服務的，面向的是特定用戶，存在基礎設施利用率不高、終端運維壓力大、數(shù)據(jù)共享度低、不適應陸軍裝備管理轉型要求等一系列問題。云計算是目前信息領域的前沿技術之一[1]，它通過網(wǎng)絡將分散的計算與存儲、應用運行平臺、軟件等資源整合在一起形成一個共享虛擬資源池，并以動態(tài)按需和可度量的方式向用戶提供服務[2]。在云計算模式下，基礎設施由云服務提供商負責建設和維護[3]，能夠將用戶從各類服務器、網(wǎng)絡交換等硬件設備的配置、升級、維護等繁雜事務中解放出來，使其專注于裝備管理業(yè)務應用本身，有利于降低信息系統(tǒng)建設成本、提升信息基礎設施利用效率。云計算技術為解決裝備保障信息系統(tǒng)集成問題提供了新的解決思路和方案。

國內(nèi)外學者圍繞基于云計算的系統(tǒng)集成展開了許多研究。文獻[4]為提升服務可用性，研究了基于云平臺的建筑信息管理系統(tǒng)集成平臺;文獻[5-7]分別針對了云集成中基礎設施即服務層(Infrastructure as a Service, IaaS)、平臺即服務(Platform as a Service, PaaS)層、軟件即服務(Software as a Service, SaaS)層應用集成問題展開研究;文獻[8]研究了云計算條件下數(shù)據(jù)中心構建問題，有效提升了大數(shù)據(jù)管理效率;文獻[9]基于云計算技術搭建了鐵路信息共享平臺，并針對基于云計算的平臺架構、共享信息存儲、服務檢索和安全機制等關鍵技術展開研究;文獻[10]研究了信息系統(tǒng)向云平臺遷移中遺留系統(tǒng)組件重用問題，降低了云集成的成本;文獻[11]設計了云制造環(huán)境下加工制造資源虛擬化架構，并對加工制造資源的語義建模、虛擬化映射、選擇與優(yōu)化等關鍵問題進行了研究;文獻[12]針對基于云平臺的多供應鏈協(xié)同問題，構建了基于云平臺的多供應鏈協(xié)同模型，提出了基于云平臺的業(yè)務功能、業(yè)務流程、業(yè)務數(shù)據(jù)庫定制方法;文獻[13]設計了電子政務管理網(wǎng)站群云計算平臺，針對信息安全問題提出了數(shù)字簽名密碼機制和網(wǎng)站群安全審計方法，建立了基于PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡的電子政務管理網(wǎng)站管理效能評價;文獻[14]設計了一種基于云計算的裝備信息集成框架;文獻[15]采用云計算技術設計了面向服務的分布式海戰(zhàn)場指揮控制系統(tǒng)架構。

從現(xiàn)有研究可以看出，云計算在地方電子政務、制造業(yè)、鐵路和供應鏈等領域的系統(tǒng)集成中均取得了成功，為基于云計算的裝備保障信息系統(tǒng)集成提供了經(jīng)驗，也證明了云計算技術在裝備保障信息系統(tǒng)集成中應用的技術可行性。雖然部分學者對基于云計算的裝備保障信息系統(tǒng)集成架構進行了探索，但是裝備保障軍事特性不強，且關于云計算條件下裝備保障應用服務化構建和服務調(diào)用、治理和部署等應用集成關鍵問題的研究較為缺乏。

為此，本文以云計算為契機，在參考美軍和地方基于云計算系統(tǒng)集成經(jīng)驗做法的基礎上，結合裝備保障信息系統(tǒng)特點，提出基于云計算的裝備保障信息系統(tǒng)集成方法——一種新的裝備保障信息系統(tǒng)開發(fā)與集成模式。

1 基于云計算的裝備保障信息系統(tǒng)集成平臺框架分析

基于云計算的裝備保障信息系統(tǒng)集成平臺，用戶通過提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)資源管理、強大的計算能力、分布式微服務開發(fā)環(huán)境、可復用的公共業(yè)務模塊和自動化運維手段，可以直接使用“云”提供的標準軟件或使用“云”提供的服務組件進行系統(tǒng)開發(fā)并將其部署到“云”端以供調(diào)用，有利于實現(xiàn)裝備管理信息系統(tǒng)快速開發(fā)、部署。下面從物理架構和技術架構兩方面分析集成平臺框架。

1.1 集成平臺物理架構

依托當前軍隊網(wǎng)絡基礎設施建設成果，借鑒互聯(lián)網(wǎng)云平臺、APP應用等先進理念，構建如圖1所示裝備保障信息系統(tǒng)集成云平臺。

充分運用云計算、大數(shù)據(jù)分析等先進技術，構建“物理分布、邏輯一體、架構一致”的“1+N”分布式裝備保障云數(shù)據(jù)中心體系，逐步形成面向全軍的基于微架構的信息服務能力；依托軍事綜合信息網(wǎng)、軍用CDMA/4G網(wǎng)、北斗衛(wèi)星通信、大S衛(wèi)星通信，利用長期演進(Long Term Evolution，LTE)區(qū)域組網(wǎng)和虛擬專用網(wǎng)絡(Virtual Private Network, VPN)、傳輸加密、隔離交換等技術，形成一套全域聯(lián)通的安全網(wǎng)絡體系，實現(xiàn)固定場區(qū)和機動條件下各類終端的按需接入；在武器平臺、裝備分隊(場所)、業(yè)務機關等配置專用信息終端如基于總線的裝備運行參數(shù)記錄儀、嵌入式裝備技術狀況監(jiān)測設備、裝備場區(qū)傳感器網(wǎng)絡、便攜式信息處理終端、授權管理終端等，通過部署于集成平臺中豐富的裝備保障APP應用和網(wǎng)絡接入方式，實現(xiàn)終端與云中心的數(shù)據(jù)交互訪問；形成以裝備保障信息系統(tǒng)集成云中心為核心、以安全可靠隨域接入網(wǎng)絡為支撐、以多樣化的裝備保障應用終端和在線采集設備為末梢的“云、網(wǎng)、端”一體化的系統(tǒng)架構。

1.2 集成平臺技術架構

根據(jù)裝備保障信息系統(tǒng)集成需求，設計集成云平臺技術架構時，在傳統(tǒng)云平臺IaaS、PaaS和SaaS層之間加入軍事支撐服務層。系統(tǒng)集成平臺采取層次結構，由基礎設施層、狀態(tài)感知層、基礎云平臺層、軍事支撐服務層、業(yè)務流程層、應用系統(tǒng)層、用戶層和安全保密層等構成，如圖2所示。

(1)基礎設施層 基礎設施層為整個集成平臺提供物理資源，包括計算、存儲、網(wǎng)絡等基礎設施，具體由數(shù)據(jù)中心機房、軍綜網(wǎng)資源、無線網(wǎng)絡條件、軍用CDMA網(wǎng)絡資源、服務器設備、存儲設備及網(wǎng)絡設備組成。

(2)狀態(tài)感知層 該層通過應用射頻識別、傳感器采集、總線數(shù)據(jù)獲取等智能感知手段，實現(xiàn)裝備技術狀況、裝備運行參數(shù)、彈藥器材物資等各種裝備狀態(tài)和業(yè)務數(shù)據(jù)的采集，為優(yōu)化裝備保障資源配置，實施裝備精細化管理提供實時、在線的數(shù)據(jù)支持。

(3)基礎云平臺層 基礎云平臺層為整個集成平臺提供快速創(chuàng)建、按需調(diào)度、自動伸縮、安全可靠的云計算環(huán)境，包括云操作系統(tǒng)、IaaS、PaaS三個層次。其中，云操作系統(tǒng)利用虛擬化技術將基礎設施層的物理資源組織成資源池，為上層的服務和應用提供基礎；IaaS層以服務化的方式向Paas層及業(yè)務系統(tǒng)提供計算、存儲、網(wǎng)絡、安全、負載均衡等服務；Paas層是一種分布式平臺服務，通過提供數(shù)據(jù)庫服務、中間件服務和大數(shù)據(jù)服務，為用戶定制開發(fā)裝備保障信息系統(tǒng)提供開發(fā)環(huán)境。

(4)軍事支撐服務層(Army PaaS，APaaS) APaaS層與軟件工廠功能類似，為裝備保障信息系統(tǒng)創(chuàng)建提供可復用的公共業(yè)務模塊，包括統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺、統(tǒng)一業(yè)務服務支持平臺和統(tǒng)一應用接口。

統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺以數(shù)據(jù)運用為核心，提供數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)服務等公共數(shù)據(jù)服務，覆蓋數(shù)據(jù)使用的全生命周期。統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺對外以RESTful 應用程序接口(Application Programming Interface, API)和軟件開發(fā)工具包(Software Development Kit, SDK)的形式提供數(shù)據(jù)服務，實現(xiàn)數(shù)據(jù)來源于業(yè)務又應用于業(yè)務，有助于提升裝備保障數(shù)據(jù)的應用價值。

統(tǒng)一業(yè)務服務支持平臺通過積累軍事業(yè)務通用功能，抽象出公共可復用的軟件組件，這些組件主要包括統(tǒng)一權限管理、軍事應用商店、地理信息服務、即時通訊、跨域訪問代理、實時數(shù)據(jù)采集、視頻服務、圖像識別、知識圖譜構建、指數(shù)分析和資源實時在線管理等，這些服務以RESTful或SDK的方式發(fā)布給應用，能夠大大提升裝備保障信息系統(tǒng)的生產(chǎn)率、縮短裝備保障信息系統(tǒng)研制周期。

(5)業(yè)務流程層 該層在APaaS層支撐下，根據(jù)一體化聯(lián)合作戰(zhàn)裝備保障任務需求，對相應裝備保障業(yè)務流程進行管理和優(yōu)化，再根據(jù)優(yōu)化后的業(yè)務流程對裝備管理服務進行編排、組合，有助于裝備管理資源和裝備管理業(yè)務自組織協(xié)調(diào)動態(tài)重組、高效完成裝備管理任務。

(6)應用系統(tǒng)層 該層采取微服務架構，通過創(chuàng)建不同層次、不同粒度的裝備管理微服務，再根據(jù)一體化聯(lián)合作戰(zhàn)裝備保障任務需求，結合相應業(yè)務流程對裝備管理微服務進行組合，形成種類豐富的裝備管理信息系統(tǒng)應用，如數(shù)字化裝備車場、網(wǎng)絡化維修作業(yè)、物聯(lián)化倉庫物流、自動化調(diào)控中心等裝備業(yè)務應用；裝備在線管理、數(shù)據(jù)采集控制、營區(qū)資源管控、物資精準保障等裝備物聯(lián)網(wǎng)應用；挖掘分析、任務規(guī)劃、決策預判、態(tài)勢掌控等裝備保障輔助決策應用和態(tài)勢支撐、方案支撐、行動支撐等作戰(zhàn)支撐應用。

(7)用戶層 該層是用戶訪問系統(tǒng)集成平臺的入口，它可根據(jù)任務需求，靈活配置。用戶在取得權限許可訪問資格后，可通過PC客戶端、PDA(personal digital assistant)和手機APP應用客戶端等多種應用終端訪問并獲取裝備管理服務。

(8)安全保密層 根據(jù)裝備保障業(yè)務需求和相關保密規(guī)定，建立預警、防護、監(jiān)控、響應、恢復環(huán)環(huán)相扣的防護鏈條，形成集成云平臺安全保密體系，為用戶提供網(wǎng)絡安全、主機安全、操作系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全、應用安全和終端安全等安全保障服務，實現(xiàn)裝備保障數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)應用的安全、受控訪問。

2 裝備保障微應用設計

當前裝備保障信息系統(tǒng)集成建設采用大而全的整體式應用架構，存在研制周期長、部署更新困難、通用性與專用性不兼容等問題。微服務是由MARTIN[16]提出的一種架構風格，它將應用系統(tǒng)分解為多個功能獨立的業(yè)務應用，每個微應用對外提供RESTful API接口，彼此之間通過服務網(wǎng)關統(tǒng)一進行接口調(diào)用，并通過容器對微應用進行封裝，使其獨立部署運行，保障應用和服務分解成更小的、松散耦合的組件，以便于應用與服務更加容易的升級和擴展。因此，本文采用微服務架構對裝備保障應用進行設計。

2.1 裝備保障微服務劃分

微服務邊界劃分對于系統(tǒng)性能具有重要影響，劃分過細會增加分布式系統(tǒng)管理復雜度，降低系統(tǒng)可靠性；劃分過粗會使系統(tǒng)靈活性降低，不利于快速響應裝備保障業(yè)務需求變化。為此，裝備保障微服務劃分應遵循以下原則。

(1)高內(nèi)聚、低耦合 每個裝備保障微服務內(nèi)部是高內(nèi)聚的，專注于完成一項裝備保障業(yè)務能力，裝備保障微服務之間是松散耦合的，采用異構開發(fā)、可獨立部署，提供對外接口，實現(xiàn)靈活部署和彈性伸縮。

(2)面向裝備保障業(yè)務劃分 根據(jù)管理層次不同，可分為業(yè)務操作層、統(tǒng)籌管理層、決策規(guī)劃層3個層次。在每個層次中，按照“所有事務性要求和數(shù)據(jù)一致性要求的邏輯放在一個服務中”[17]的方法進行微服務劃分。

(3)符合微服務粒度規(guī)范 設計的裝備保障微服務應符合“一個微服務只提供一個對象資源模型RESTful API接口”[18]微服務粒度規(guī)范，可通過解析jar包對外接口是否只有一種對象資源類來檢測微服務是否符合規(guī)范。

2.2 裝備保障微應用架構設計

基于微服務的裝備保障信息系統(tǒng)應用(簡稱裝備保障微應用)依托集成云平臺，為各類云點設備的APP軟件提供統(tǒng)一業(yè)務服務。Spring Cloud、Dubbo、Dropwizard和Consul是常見的幾種微服務開發(fā)框架[19]，本文選取當前流行的Spring Cloud框架為例，對裝備保障微應用架構進行設計，其具體結構如圖3所示。

從圖3中可以看出，裝備保障微應用架構主要分為以下4層：

(1)云點設備層 云點設備層主要包括電腦終端、平板電腦、手機、行車記錄儀和其他設備等，這些云點設備上安裝有各類裝備保障APP軟件。

(2)通信網(wǎng)絡層 通信網(wǎng)絡層主要包括軍事綜合信息網(wǎng)、軍用CDMA/4G網(wǎng)、軍用LTE區(qū)域網(wǎng)和北斗、大S衛(wèi)星通信等全域聯(lián)通的安全網(wǎng)絡，各類終端APP依托通信網(wǎng)絡層進行服務調(diào)用和結果反饋。

(3)微服務層 微服務層向上為終端APP應用提供統(tǒng)一的業(yè)務服務支撐，向下操作各種類型的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

(4)數(shù)據(jù)存儲層 數(shù)據(jù)存儲層主要包括不同種類數(shù)據(jù)庫，如關系型數(shù)據(jù)庫、NoSQL數(shù)據(jù)庫和Redis等。其中，關系型數(shù)據(jù)庫主要存儲結構化數(shù)據(jù)，NoSQL數(shù)據(jù)庫主要存儲半結構化、非結構化數(shù)據(jù)，Redis數(shù)據(jù)庫存儲高并發(fā)數(shù)據(jù)的緩存。

2.3 微服務網(wǎng)關設計

裝備保障微應用中服務眾多，如圖4左側的微服務訪問方式直接將服務暴露給用戶，既不利于信息安全保證，也對用戶不友好。為此，如圖4右側所示，在微服務架構后臺多個服務與UI(user interface)之間加入API Gateway使其解耦，提供安全、過濾、流控等API管理功能，通過統(tǒng)一服務入口使得微服務對前臺透明并聚合后臺服務，解決傳統(tǒng)Web開發(fā)無法滿足業(yè)務快速迭代、變化的問題。本文采用Spring Cloud提供的Zuul組件擔任路由網(wǎng)關的角色，負責路由的轉發(fā)與過濾。微服務網(wǎng)關提供了統(tǒng)一的服務出口，有著很高的負載，往往成為性能的瓶頸。因此，選取Spring Cloud提供的Ribbon組件作為負載均衡器，對外部訪問進行分流和負載均衡。

2.4 服務治理

服務治理問題解決的是“服務在哪？”的問題。在基于云計算的裝備保障微應用中，裝備保障微服務的網(wǎng)絡位置是動態(tài)分配的，由于服務擴展、失效和更新等原因，服務配置可能發(fā)生變化，為此需要一種服務發(fā)現(xiàn)機制。目前，有客戶端發(fā)現(xiàn)和服務端發(fā)現(xiàn)兩種主要服務發(fā)現(xiàn)模式[20]。以業(yè)務服務1調(diào)用裝備服務A過程為例，客戶端發(fā)現(xiàn)模式中，服務提供者將裝備服務A的服務信息注冊到服務注冊中心，并通過心跳維持長鏈接，實時更新鏈接信息，服務消費者業(yè)務服務1通過服務注冊中心尋址拿到可用的裝備服務A的地址和端口，并根據(jù)實現(xiàn)制定好的負載均衡算法，選擇一個可用裝備服務A實例響應請求；服務端發(fā)現(xiàn)模式中，服務消費者業(yè)務服務1通過負載均衡器發(fā)送請求，負載均衡器查詢服務注冊中心，并將請求路由到可用裝備服務A實例上。本文選取Spring Cloud提供的Euraka組件作為服務治理框架，其工作模式為客戶端發(fā)現(xiàn)方式，去掉了中間的一些操作，具有簡單、方便等特點。

2.5 服務調(diào)用

服務調(diào)用解決的是“怎么調(diào)用？”的問題，在裝備保障微應用中，服務之間均遵守標準的HTTP REST輕量級通信協(xié)議[21]來發(fā)布接口，基于HTTP的REST支持各個語言、跨客戶端，具有技術實現(xiàn)靈活、簡便等特點。本文采用Spring Cloud提供的restTemplate組件進行服務調(diào)用，restTemplate提供了Restful遠程調(diào)用的模板，裝備保障應用開發(fā)人員在遠程調(diào)用時，可以像本地調(diào)用方法一樣進行服務調(diào)用。針對異步調(diào)用，本文選取RocketMQ消息系統(tǒng)[22]作為消息總線，通過輕量消息代理連接各分布節(jié)點，為分布式系統(tǒng)提供異步處理、系統(tǒng)解耦、數(shù)據(jù)同步、流量削峰等功能。

2.6 服務可靠性保障與管理

微服務擁有異構開發(fā)、獨立部署測試、按需伸縮和故障隔離等諸多好處的同時，也存在以下挑戰(zhàn)[23,27]。微服務應用是分布式系統(tǒng)，分布式條件下，服務調(diào)用性能會因為網(wǎng)絡時延、網(wǎng)絡故障等問題而降低，數(shù)據(jù)一致性和系統(tǒng)可靠性問題會隨著微服務數(shù)量的增加變得越來越突出。此外，微服務化后，服務間的相互依賴關系加大了服務管理的復雜度；眾多的服務實例也會增加服務的部署和監(jiān)控難度。

針對上述挑戰(zhàn)，本文采取鏈路追蹤、服務容錯和服務配置等手段進行解決。

2.6.1 鏈路追蹤

裝備保障微應用中，用戶請求時服務間的相互調(diào)用關系構成了一張復雜的調(diào)用網(wǎng)。某一服務的調(diào)用失敗或網(wǎng)絡超時可能造成整個請求的失敗，為了準確地進行問題定位，需要對服務鏈路進行追蹤。本文采用Spring Cloud提供的Spring Cloud Sleuth組件進行服務鏈路追蹤。

2.6.2 服務容錯

裝備保障微應用調(diào)用服務集群時，如果一個微服務調(diào)用異常，如超時、連接異常、網(wǎng)絡異常等，故障在調(diào)用鏈路上的傳播可能會引發(fā)“雪崩”效應，導致整個微應用系統(tǒng)崩潰。為了解決該問題，通常使用降級、限流、熔斷器、超時重試等容錯方法進行服務容錯[28]。本文采用Spring Cloud提供的Hystrix組件進行服務容錯，當服務調(diào)用失敗次數(shù)達到一定閾值時，開啟繼電器，Hystrix會自動禁用該服務的訪問以防止錯誤進一步擴大。此外，Spring Cloud提供的Turbine組件，可結合Hystrix監(jiān)控微服務集群。

2.6.3 服務配置

裝備保障微應用中，服務眾多，而每個服務配置信息可能不同。為此，需要一個分布式配置中心對服務的配置文件進行統(tǒng)一管理并實時更新。本文采用Spring Cloud提供的Spring Cloud Config組件統(tǒng)一管理服務的配置信息。

3 基于Docker和k8s的裝備保障微應用部署

裝備保障微應用架構中，裝備保障微服務異構開發(fā)加之服務組件之間的交互關系，增加了整個裝備保障微應用的開發(fā)、部署及運維的復雜度，而容器與與傳統(tǒng)虛擬技術相比，體積小很多且能夠快速部署，其與生俱來的輕量級特性和速度[29]，非常適用于裝備保障微服務架構，既能夠使用較少的資源，又能夠快速響應裝備保障需求變化。

3.1 裝備保障微應用部署架構

Docker[30]是一個基于Linux容器技術的開源工具。通過將應用程序及其依賴包打包成一個標準格式的鏡像，并以容器的方式運行，消除了環(huán)境不一致性，做到“一次封裝，到處運行[31]”。同一臺宿主機上的容器共享系統(tǒng)Kernel[32]，使得容器可以做到秒級啟動和停止。此外，容器的Linux Namespace、Linux Cgroups(control groups)[33]等功能可以實現(xiàn)資源的隔離與限制。容器技術的可移植性、迅速啟動、隔離特性等特點，有利于降低裝備保障應用開發(fā)的復雜度，提升裝備保障應用研發(fā)的效率。為此，本文基于Docker容器技術，將裝備保障微應用以容器的方式發(fā)布到集成云平臺解決應用部署問題。

一體化聯(lián)合作戰(zhàn)條件下，裝備保障應用需要適應戰(zhàn)場態(tài)勢迅速變化進行快速柔性重組，單臺主機負荷無法完全滿足裝備保障應用的成長，對容器集群、編排工具的需求應運而生。Kubernetes[34](簡稱k8s)是Google為滿足該需求而開發(fā)的開源集群管理系統(tǒng)，具有可靠的容器重啟、自愈、高集群利用率、分組隔離、便于橫向擴展、微服務友好、簡化運維等功能特性[35]。為此，本文使用k8s應用編排工具對Docker容器進行編排和管理，以提升裝備保障應用可用性和資源利用率。關于k8s高可用架構，已經(jīng)有成熟的社區(qū)實踐，本文不再贅述。

本文基于Docker容器技術和k8s容器集群編排工具，構建如圖5所示的裝備保障微應用部署架構，以實現(xiàn)裝備保障微應用的高可用、高性能、高穩(wěn)定和高安全的一站式開發(fā)、部署和運維。通過集成云平臺提供的鏡像管理、容器管理和應用編排功能，將裝備保障微應用部署到PaaS層上，從而實現(xiàn)應用資源的按需調(diào)度、應用實例的自動伸縮、負載均衡和應用的容錯自愈，并且可以直觀查看應用的資源使用狀況、健康狀況，滿足裝備保障業(yè)務應用的高可用性、穩(wěn)定性和可擴展性。

由圖5可以看出，IaaS層利用Docker技術和k8s工具完成基礎設施層物理資源集群的虛擬化，向上提供計算、存儲和網(wǎng)絡等服務；資源管理能夠實現(xiàn)對CPU、內(nèi)存、存儲和網(wǎng)絡等虛擬資源的統(tǒng)一管理，包括資源綜合使用情況的監(jiān)測和統(tǒng)計、虛擬主機運行狀態(tài)的監(jiān)測、容器的運行狀態(tài)監(jiān)測等；應用管理以裝備保障應用開發(fā)人員為中心，包括代碼管理、持續(xù)集成和裝備保障微應用創(chuàng)建、升級、回滾和刪除的全生命周期管理等鏡像管理功能，能夠對容器鏡像進行統(tǒng)一管理，支持鏡像的創(chuàng)建、存儲、刪除，支持根據(jù)鏡像啟動容器以及鏡像的分類管理；容器管理能夠實現(xiàn)對容器的全生命周期管理，包括容器的創(chuàng)建、啟動、重啟和刪除，容器的自動化調(diào)度、故障診斷和自動轉移、負載均衡、彈性伸縮以及容器的共享存儲等；容器注冊發(fā)現(xiàn)能夠實現(xiàn)容器IP、端口等配置信息的集中管理，支持容器配置信息的自動注冊，提供RESTful API形式的訪問接口，支持動態(tài)獲取容器配置信息。

3.2 裝備保障微應用部署流程

集成云平臺條件下，裝備保障微應用的開發(fā)、部署和運維全都交給集成云平臺，使得開發(fā)人員可以專注于裝備保障微應用程序開發(fā)，無需擔心裝備保障微應用后續(xù)的部署和運維問題，對于優(yōu)化裝備保障微應用使用效果、提升基礎設施利用率、緩解終端運維壓力具有重要作用?；谌萜骷夹g的裝備保障微應用部署流程如圖6所示。

(1)裝備保障微應用開發(fā)人員對不同技術體制裝備保障業(yè)務應用及其運行環(huán)境進行封裝，將含有dockerfile文件的應用程序代碼提交至代碼倉庫。

(2)代碼倉庫通過trigger觸發(fā)Jenkins持續(xù)集成(Continuous Integration，CI)流水線[36]，將代碼編譯、打包成鏡像。

(3)CI工具將打包好的鏡像上傳至鏡像倉庫，然后推送至持續(xù)交付平臺(Continuous Delivery，CD)，然后部署到測試環(huán)境中進行測試。

(4)測試通過后，通過k8s進行調(diào)度、編排和部署，使裝備保障微應用上線。

4 典型裝備保障微應用分析

器材管理是裝備保障中的一項典型業(yè)務，本文以該業(yè)務應用為例進行分析。根據(jù)管理層次不同，器材管理信息系統(tǒng)應用可分為業(yè)務操作層、統(tǒng)籌管理層、決策規(guī)劃層3個層次。其中，業(yè)務操作層應用主要面對的是分隊用戶，包括器材日常收發(fā)和請領工作等應用；統(tǒng)籌管理層應用主要面對的是機關用戶，包括計劃制定與管理等應用；決策規(guī)劃層應用主要面對的是首長用戶，包括器材保障態(tài)勢分析與方案制定等應用。傳統(tǒng)模式下器材管理系統(tǒng)的總體結構如圖7所示。

根據(jù)裝備保障信息系統(tǒng)集成需求，通過整合商用成熟基礎云平臺產(chǎn)品提供大數(shù)據(jù)、云計算、機器學習等基礎云環(huán)境支撐以及專用業(yè)務支撐，部署了某系統(tǒng)集成云平臺原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用阿里云的企業(yè)級分布式應用服務(Enterprise Distributed Application Service, EDAS)產(chǎn)品作為微服務中間件，支撐裝備保障微應用的開發(fā)、部署和運維，提供門戶及桌面系統(tǒng)、權限管理、應用商店和典型裝備保障微應用等應用服務。云計算模式下，器材管理系統(tǒng)結構如圖8所示。

結合圖7和圖8，從部署開發(fā)、管理維護和和使用便捷性3方面對裝備保障微應用進行分析。

(1)部署開發(fā)方面 在裝備保障微應用中，可以根據(jù)業(yè)務特征選擇不同的技術方案進行異構開發(fā)，并且可以獨立部署測試、按需伸縮；而傳統(tǒng)模式下，一個系統(tǒng)中所有裝備保障服務都采用一種技術架構，對其中一個服務進行改動就要牽一發(fā)而動全身，并且只能縱向擴展。

(2)管理維護方面 云計算模式下，用戶無需自己安裝數(shù)據(jù)庫、配置服務器、部署網(wǎng)絡等操作，所有管理維護工作都交給“云”端，大大減輕了裝備保障信息系統(tǒng)管理維護壓力。據(jù)粗略測算，裝備保障信息系統(tǒng)的平均發(fā)布時間由數(shù)周至數(shù)月減少到15分鐘以下，服務器購置費用可節(jié)省80%左右，運維人數(shù)降至原來模式得10%左右。

(3)使用便捷性方面 云計算模式下，裝備保障微應用中的微服務組件是模塊化的，其專注于完成一項業(yè)務功能，粒度很細，占用資源相對較少，使用靈活性強。以業(yè)務操作層倉庫保管員進行入庫處理作業(yè)為例，入庫單開據(jù)人員和回填人員只需在系統(tǒng)集成平臺中下載安裝相應功能的APP即可，無需安裝整個器材管理系統(tǒng)，大大提升了應用靈活性。

裝備保障信息系統(tǒng)由C/S架構轉向B/S架構后，能否應對用戶高并發(fā)調(diào)用的需要，是制約系統(tǒng)集成成效的關鍵問題之一。為了驗證該問題，選取裝備代碼查詢和資源在線監(jiān)控2款微應用，使用多個客戶端并發(fā)調(diào)用這2個APP，計算客戶端從發(fā)出請求到請求得到響應的平均時間。通過使用不同數(shù)量的客戶端并發(fā)調(diào)用這2個APP微應用各500次，計算平均響應時間，試驗結果如圖9所示。

由圖9可以看出，資源在線監(jiān)控APP的平均響應時間高于裝備代碼查詢APP。究其緣由，是因為資源在線監(jiān)控APP相較于裝備代碼查詢APP，屬于密集計算型APP的緣故。此外，隨著并發(fā)調(diào)用客戶端數(shù)量的增加，兩個微應用的平均響應時間隨之增加，但并發(fā)數(shù)高達500個時，響應時間仍是ms級。從試驗結果可知，本文研究能夠滿足一體化聯(lián)合作戰(zhàn)裝備保障條件下高并發(fā)調(diào)用的需求。

5 結束語

本文針對當前裝備保障信息系統(tǒng)集成存在的問題，構建了“云、網(wǎng)、端”一體的裝備保障信息系統(tǒng)集成平臺，采用微服務架構進行裝備保障應用開發(fā)，基于Docker和k8s設計了裝備保障微應用部署方法，有效提升了裝備保障信息系統(tǒng)集成的敏捷性和靈活性，對于快速響應裝備保障任務需求變化，適應新型陸軍戰(zhàn)略需求具有重要意義。下一步將對系統(tǒng)集成機制、標準體系構建和信息安全等內(nèi)容進行重點研究。