鐘興

關鍵詞：煙草行業(yè)；信息化建設；系統(tǒng)集成；軟件體系結(jié)構(gòu)；軟件總線

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）03-0051-03

1 引言

近年來，在煙草行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的要求下，越來越多的業(yè)務通過信息化實現(xiàn)了從線下到線上的轉(zhuǎn)換，比如辦公自動化系統(tǒng)、統(tǒng)一營銷平臺、物流管控平臺、專賣管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、財務報銷系統(tǒng)等[1]。這些系統(tǒng)的使用給業(yè)務工作的開展帶來了很大的便利，有效降低了企業(yè)的成本，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率[2]。

但是，各個信息系統(tǒng)的建設往往都是單獨建設的，缺少統(tǒng)一的規(guī)劃和設計，從而暴露出一些問題：一是使用上不夠人性化，系統(tǒng)過多導致密碼容易遺忘、操作煩瑣的問題；二是產(chǎn)生運維管理難題，系統(tǒng)存在的一些安全漏洞對網(wǎng)絡安全帶來了很大的威脅[3]；三是造成資源浪費，系統(tǒng)建設過多，會造成資金、軟硬件資源的浪費；四是系統(tǒng)眾多卻缺少集成，就會造成信息孤島持續(xù)增加[4]。因此，對煙草行業(yè)信息系統(tǒng)集成技術的研究就顯得十分重要。

2 軟件總線

2.1 軟件總線的概念

軟件總線這個概念從計算機的硬件總線中衍生而來。硬件總線是計算機中各種功能部件之間的公共信息傳輸通道。與硬件總線的功能相似，軟件總線通過為軟件系統(tǒng)中的功能構(gòu)件提供統(tǒng)一的接口規(guī)范，為各個功能構(gòu)件之間的信息交互提供了虛擬的公共傳輸通道，因此可以看作一種虛擬的硬件總線[5]。

如圖1所示，在基于軟件總線的系統(tǒng)中，系統(tǒng)功能實現(xiàn)的基本單元是功能構(gòu)件。通過為功能構(gòu)件提供標準接口，軟件總線為系統(tǒng)內(nèi)各功能構(gòu)件之間的信息交互提供了虛擬的公共數(shù)據(jù)通道和接口服務。任何一個功能構(gòu)件只要是根據(jù)軟件總線提供的接口規(guī)范來設計開發(fā)，就都可以在系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)“即插即用”，并與系統(tǒng)內(nèi)的其他功能構(gòu)件進行通信，實現(xiàn)軟件系統(tǒng)的集成[6]。

2.2 軟件總線的優(yōu)勢

軟件總線的使用增強了功能構(gòu)件之間的獨立性，實現(xiàn)了系統(tǒng)的“高內(nèi)聚、低耦合”，實現(xiàn)了功能構(gòu)件的復用，節(jié)約了軟件的開發(fā)時間和成本，提高了系統(tǒng)的可擴展性、可維護性和可靠性[7-8]。

采用軟件總線后，由于系統(tǒng)中各個功能構(gòu)件之間沒有直接的依賴關系，可以根據(jù)實際需要方便地對功能構(gòu)件進行修改、替換，對系統(tǒng)功能進行新增、擴展、重組，從而為信息系統(tǒng)不斷增長的規(guī)模提供有效的解決方案。

3 軟件體系結(jié)構(gòu)設計

為了解決煙草行業(yè)信息系統(tǒng)建設中存在的使用煩瑣、管理困難、網(wǎng)絡安全隱患、資源浪費、信息孤島等問題，本文研究了軟件總線技術在煙草行業(yè)信息系統(tǒng)集成中的應用。在該系統(tǒng)集成方法中，煙草行業(yè)的各項具體的業(yè)務被封裝為一個個構(gòu)件（如專賣管理構(gòu)件、卷煙銷售構(gòu)件等），并通過軟件總線來為各個功能構(gòu)件提供統(tǒng)一的通信方式和管理服務。

如圖2所示為基于軟件總線的信息系統(tǒng)集成軟件體系結(jié)構(gòu)，按照層次關系由上到下分為四層：應用層、傳輸支持層、傳輸層和軟件總線層。

3.1 應用層

在基于軟件總線的信息系統(tǒng)集成軟件體系結(jié)構(gòu)中，應用層是系統(tǒng)業(yè)務功能的具體實現(xiàn)，由系統(tǒng)中的各個能解決特定業(yè)務問題的功能構(gòu)件組成?？梢愿鶕?jù)煙草行業(yè)的各項業(yè)務來分別設置對應的功能構(gòu)件，功能構(gòu)件的顆粒度可大可小，例如專賣管理業(yè)務可以單獨設置為一個功能構(gòu)件，也可以細分為證件管理構(gòu)件、案件管理構(gòu)件、執(zhí)法管理構(gòu)件等。功能構(gòu)件的顆粒度越小，功能構(gòu)件之間的耦合度就越低。

每一個功能構(gòu)件只需要考慮自身內(nèi)部如何進行功能邏輯的實現(xiàn)，而不需要考慮如何從其他功能構(gòu)件中獲取數(shù)據(jù)。功能構(gòu)件與功能構(gòu)件之間的信息交互通過統(tǒng)一的接口規(guī)范由軟件總線來間接實現(xiàn)。各功能構(gòu)件要將其構(gòu)件名稱、話題名稱、消息類型等具體信息向軟件總線進行注冊，這樣才能夠正常使用。

在實際使用中，可以根據(jù)每個使用人員的職責不同，為其配置履行崗位職責所需要使用到的功能構(gòu)件，從而實現(xiàn)了對系統(tǒng)功能的靈活配置。當人員發(fā)生調(diào)崗時，只需要將其不需要使用的功能構(gòu)件注銷掉，再為其配置新崗位所需要的功能構(gòu)件，就可以靈活地為用戶進行系統(tǒng)功能授權。

3.2 傳輸支持層

傳輸支持層的主要功能是實現(xiàn)消息的序列化與反序列化。消息的序列化是指將功能構(gòu)件之間傳輸?shù)南?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進制串的過程。反序列化是指將二進制串轉(zhuǎn)換成功能構(gòu)件之間傳輸?shù)南?shù)據(jù)的過程。

通過進行消息的序列化和反序列化，可以屏蔽各個功能構(gòu)件之間的差異，從而提高系統(tǒng)的兼容性。

3.3 傳輸層

傳輸層負責進行功能構(gòu)件之間的消息傳輸。傳輸層為功能構(gòu)件之間提供端到端的消息傳輸服務，不需要知道功能構(gòu)件之間傳輸?shù)南⒌木唧w內(nèi)容。在傳輸層中，經(jīng)過序列化處理后的二進制消息能夠可靠無誤地傳輸?shù)侥康墓δ軜?gòu)件。

3.4 軟件總線層

在基于軟件總線的信息系統(tǒng)集成軟件體系結(jié)構(gòu)中最核心的部分就是軟件總線層。軟件總線層的功能包括構(gòu)件管理、消息管理和數(shù)據(jù)管理三個功能。

軟件總線要對所有功能構(gòu)件進行管理，包括構(gòu)件注冊管理和狀態(tài)監(jiān)測管理。構(gòu)件注冊管理是為每一個功能構(gòu)件提供注冊服務，維護著其相關信息。軟件總線也需要實時監(jiān)測系統(tǒng)中各個功能構(gòu)件的狀態(tài)，包括其CREATE（創(chuàng)建）、START（啟動）、RUN（運行）、STOP（停止）的全生命周期。

消息管理主要是進行消息路由和資源調(diào)度。消息的路由負責將消息轉(zhuǎn)發(fā)到需要的功能構(gòu)件上。資源調(diào)度是對系統(tǒng)中的消息根據(jù)其優(yōu)先級和功能構(gòu)件的負載進行合理的調(diào)度，使得系統(tǒng)資源得到合理使用。

數(shù)據(jù)管理主要是對消息數(shù)據(jù)和構(gòu)件信息進行管理，通過維護消息列表和構(gòu)件列表來實現(xiàn)。消息列表記錄了消息的具體內(nèi)容，包括各個字段的類型和含義。構(gòu)件列表記錄了所有與功能構(gòu)件相關的信息，包括構(gòu)件ID、構(gòu)件名稱、消息類型、生命狀態(tài)等。

4 通信機制

為了解決功能構(gòu)件與功能構(gòu)件之間的信息交互問題，該軟件體系結(jié)構(gòu)采用了基于消息的交互機制，有效降低了系統(tǒng)的耦合度。

4.1 消息通信方式

在基于軟件總線的信息系統(tǒng)集成軟件體系結(jié)構(gòu)中，軟件總線為各個功能構(gòu)件提供了一種“發(fā)布/訂閱”的信息交互方式。

在發(fā)布/訂閱通信方式下，發(fā)送消息的功能構(gòu)件稱為發(fā)布者，接收消息的功能構(gòu)件稱為訂閱者。發(fā)布者和訂閱者之間的信息交互通過話題來進行，只要發(fā)布者將消息朝某一個特定的話題進行發(fā)布，那么系統(tǒng)中訂閱了該話題的所有訂閱者就都能夠接收到發(fā)布者發(fā)布的消息。一個話題既可以有一個或多個發(fā)布者，也可以有一個或多個訂閱者，這樣就實現(xiàn)了功能構(gòu)件之間的一對一、一對多和多對多通信。如圖3所示為發(fā)布/訂閱通信方式的示意圖。

發(fā)布/訂閱通信方式中的話題具有唯一性，每一個話題都有其對應的消息類型，并由軟件總線負責進行管理。在這種通信方式下，進行通信的功能構(gòu)件按照定義好的話題和消息類型進行消息封裝即可，而具體的消息路由則交給軟件總線來實現(xiàn)。

4.2 消息通信協(xié)議

在基于消息的交互機制下，需要定義統(tǒng)一的通信協(xié)議格式。每個功能構(gòu)件均需要按照這個統(tǒng)一的通信協(xié)議格式進行信息交互，這樣才能成功解析對方發(fā)出的消息。

如表1所示為功能構(gòu)件之間的消息通信協(xié)議。消息由消息頭和消息體兩個部分組成。消息頭中的字段都是固定的，記錄了整條消息的基本信息，如起始標記、消息類型、話題名稱、消息負載長度、序列號、時間戳等信息。消息體，即消息負載，記錄的是消息的具體內(nèi)容。消息負載中的內(nèi)容是可變的，要根據(jù)其對應的話題來進行填充。

5 應用場景

下面以卷煙銷售到零售戶的場景為例，介紹基于軟件總線的信息系統(tǒng)集成軟件體系結(jié)構(gòu)在煙草行業(yè)的實際應用。

實現(xiàn)該一場景涉及專賣管理、卷煙銷售和物流配送三個方面的業(yè)務。零售戶首先需向當?shù)氐臒煵輰Ｙu局申請煙草專賣零售許可證，然后進行卷煙訂貨，最后煙草公司為其進行分揀配送?，F(xiàn)有的系統(tǒng)開發(fā)方式是為這三個方面的業(yè)務開發(fā)獨立的專賣、營銷、物流系統(tǒng)，系統(tǒng)之間缺少交互對接，數(shù)據(jù)共享大多由人工進行。而采用基于軟件總線的信息系統(tǒng)集成軟件體系結(jié)構(gòu)對該應用場景進行改進后，設計了如圖4所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。對功能構(gòu)件的設計采用了“高內(nèi)聚、低耦合”的原則，根據(jù)實際對專賣管理、卷煙銷售和物流配送業(yè)務進行了細化，設計了許可證申請構(gòu)件、實地核查構(gòu)件、證件管理構(gòu)件、客戶管理構(gòu)件、卷煙訂貨構(gòu)件、訂單處理構(gòu)件、倉儲分揀構(gòu)件、卷煙送貨構(gòu)件。每一個功能構(gòu)件都只關注于自身業(yè)務邏輯的實現(xiàn)，而功能構(gòu)件之間的信息交互則采用“發(fā)布/訂閱”的方式通過統(tǒng)一的消息通信協(xié)議由軟件總線來實現(xiàn)。

基于軟件總線的信息系統(tǒng)集成軟件體系結(jié)構(gòu)應用之后，對現(xiàn)有的卷煙銷售過程進行了改進，更具有優(yōu)勢。具體表現(xiàn)為：1） 現(xiàn)有的各個業(yè)務系統(tǒng)是分散的、獨立的，缺乏集成，而軟件總線則將各個業(yè)務系統(tǒng)進行了充分的集成，形成了一個整體；2） 現(xiàn)有的各個業(yè)務系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)缺乏共享，不少情況下需要人工進行數(shù)據(jù)的導入導出，而軟件總線則高效地實現(xiàn)了各個業(yè)務系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸與共享；3） 現(xiàn)有的各個業(yè)務系統(tǒng)耦合度高，可維護性差，一般需要對整個業(yè)務系統(tǒng)進行停機運維，而基于軟件總線的體系結(jié)構(gòu)中由于構(gòu)件具有高內(nèi)聚、低耦合、“即插即用”的特點，便于對構(gòu)件進行升級、維護，只要構(gòu)件遵守統(tǒng)一的標準和協(xié)議，就能集成到系統(tǒng)中擴展系統(tǒng)的功能。

6 結(jié)束語

本文研究了軟件總線技術在煙草行業(yè)信息系統(tǒng)集成中的應用，闡述了一種基于軟件總線的分層軟件體系結(jié)構(gòu)，并從消息通信方式和消息通信協(xié)議兩個方面介紹了系統(tǒng)的通信機制。這種軟件體系結(jié)構(gòu)有效地解決了信息系統(tǒng)集成的問題，能夠靈活適應不斷變化的信息系統(tǒng)規(guī)模，打通各個信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的高效共享。