張高煜　趙　強(qiáng)

摘 要:金融信息系統(tǒng)要求有很高的抗毀能力,針對現(xiàn)有的SOA技術(shù)在抗毀方面的應(yīng)用,首次提出將自組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、P2P技術(shù)與面向服務(wù)架構(gòu)結(jié)合起來,利用自組網(wǎng)絡(luò)的無中心特點(diǎn)解決了SOA架構(gòu)對集中式注冊中心的依賴;利用自組網(wǎng)絡(luò)的快速拓?fù)渲貥?gòu)能力,可以實(shí)現(xiàn)基于SOA的金融信息系統(tǒng)在受損后的快速重構(gòu)和運(yùn)行;利用P2P機(jī)制的多副本特性,實(shí)現(xiàn)服務(wù)與服務(wù)描述的多處備份運(yùn)行與存放,并在服務(wù)無法正常提供的情況下,自動發(fā)現(xiàn)和啟用新的同等服務(wù),從而保證金融信息系統(tǒng)的抗毀能力。

關(guān)鍵詞:SOA;金融信息系統(tǒng);服務(wù);抗毀

中圖分類號:TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2009)10-073-03

Robust Framework of Financial Information System Based on SOA

ZHANG Gaoyu1,2,ZHAO Qiang1

(1.Computer Science Institute,Fudan University,Shanghai,200433,China;2.Shanghai Finance University,Shanghai,201209,China)

Abstract:Financial information system requires strong anti-disaster capability.A framework combining Ad Hoc network and P2P techniques with Service-Oriented Architecture (SOA) is firstly proposed.This framework inherits the rapid topology reconstruction capability of Ad Hoc network after disaster.The multi-copy storage ability of P2P system is applied for service documentation and backup.Also,the P2P system′s automatic service identification and discovery features are used when the normal service is not available,which guaranteed the robustness of financial information system.

Keywords:service oriented architecture;financial information system;service;anti-disaster

0 引 言

隨著我國金融信息基礎(chǔ)設(shè)施的完善,特別是骨干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展,銀行、證券系統(tǒng)已經(jīng)具備了以光纖傳送網(wǎng)、短波網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和電話交換網(wǎng)、密話網(wǎng)、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)等構(gòu)建在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)為代表的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),但這些信息系統(tǒng)分別在不同的時(shí)期由不同的單位實(shí)施研制,采用各自不同的技術(shù)自行設(shè)計(jì)且大多采用各自的開發(fā)平臺,還有可能基于不同的操作系統(tǒng),不同的軟件體系及語言實(shí)現(xiàn),不可避免地帶來網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)互不兼容、管理信息不能互通、缺乏對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的綜合管理、管理內(nèi)容龐雜、操作界面多樣等問題。

基于SOA的體系結(jié)構(gòu)的金融信息系統(tǒng)建設(shè),就是致力于將各類金融信息系統(tǒng)架構(gòu)成統(tǒng)一協(xié)調(diào)、相互調(diào)用、真正實(shí)現(xiàn)一體化的集成系統(tǒng),從而正確而又充分地發(fā)揮各分系統(tǒng)的作用。

在社會經(jīng)濟(jì)生活中,金融信息系統(tǒng)的安全性、可靠性、抗毀性(也稱存活性、頑存性等)問題已成為系統(tǒng)規(guī)劃、論證、方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化的重點(diǎn)考慮內(nèi)容?；赟OA的金融信息系統(tǒng),其服務(wù)提供者和服務(wù)注冊中心(UDDI)是抗毀的兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié):一旦UDDI被摧毀,服務(wù)消費(fèi)者不知道到哪里去獲得服務(wù);而一旦服務(wù)提供者被摧毀,服務(wù)消費(fèi)者即使知道去哪里獲得服務(wù),也沒有相應(yīng)的服務(wù)存在了。所以,如何采用較好的方式來備份服務(wù)以及災(zāi)后快速獲得服務(wù),降低系統(tǒng)中UDDI的中心地位,將金融信息系統(tǒng)中各服務(wù)提供者的地位對等化,就是抗毀性研究的方向。

1 基本概念

1.1 SOA

面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(Service Oriented Architecture,SOA)是一個(gè)組件模型,它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù))通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的,它應(yīng)該獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一、松耦合和通用的方式進(jìn)行交互。

1.2 服務(wù)提供者和服務(wù)消費(fèi)者

SOA架構(gòu)將服務(wù)提供者和服務(wù)消費(fèi)者分離開來。這里的服務(wù)就是服務(wù)提供者(個(gè)人或者商業(yè)組織)提供的功能單元,服務(wù)消費(fèi)者是任何需要這個(gè)功能單元的系統(tǒng)。這種分離是通過一種稱為服務(wù)契約(Service Contract)的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的,也就是說服務(wù)消費(fèi)者在使用服務(wù)之前,必須通過某種途徑得到服務(wù)提供者發(fā)布的服務(wù)契約,然后才能定位服務(wù)及正確使用服務(wù)。這種分離給架構(gòu)帶來的直接影響是服務(wù)提供者與服務(wù)消費(fèi)者之間的關(guān)系極其松散,并且易于重配置。

1.3 基于SOA金融信息系統(tǒng)

基于服務(wù)的構(gòu)件平臺就是給金融信息技術(shù)應(yīng)用建立一個(gè)數(shù)字化的集成環(huán)境,真正讓所有金融信息都在一個(gè)平臺上進(jìn)行管理。平臺提供了用于大多數(shù)信息系統(tǒng)的通用構(gòu)件的整合,是真正的面向應(yīng)用的中間件技術(shù),用戶能通過該平臺的界面生成器、數(shù)據(jù)庫生成器等工具的使用,無需編寫程序、輕易開發(fā)、配置出一個(gè)信息管理系統(tǒng);也可在此平臺上進(jìn)行二次開發(fā),以構(gòu)造一個(gè)新信息管理系統(tǒng)。平臺的設(shè)計(jì)采用軟件構(gòu)件技術(shù),將信息管理的功能以構(gòu)件方式提煉出來,形成相應(yīng)的程序構(gòu)件,在此基礎(chǔ)上組成信息管理的平臺。在系統(tǒng)靈活的底層支持下,用戶可以根據(jù)管理需求對系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)和信息結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整,極大地提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性和適用性。

1.4 服務(wù)抗毀的定義

系統(tǒng)運(yùn)行后臺進(jìn)程,實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài),當(dāng)服務(wù)遭到破壞時(shí),針對故障狀態(tài)采取不同恢復(fù)策略,控制數(shù)據(jù)流方向,自動進(jìn)行系統(tǒng)重建。正常情況下,由本地金融信息節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。當(dāng)本地節(jié)點(diǎn)發(fā)生災(zāi)難時(shí),遠(yuǎn)端金融信息節(jié)點(diǎn)自動切換對外提供服務(wù),使外界覺察不到服務(wù)的中斷;當(dāng)本地節(jié)點(diǎn)故障排除后,系統(tǒng)自動與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)同步,重新切換為由本地信息節(jié)點(diǎn)提供服務(wù),確保系統(tǒng)的可靠性和健壯性。

對服務(wù)抗毀的實(shí)現(xiàn)有如下關(guān)鍵的要求:災(zāi)難發(fā)生后,可以迅速確定故障點(diǎn)和有效數(shù)據(jù)源;災(zāi)難發(fā)生后,需要迅速觸發(fā)相關(guān)子系統(tǒng),采取有效策略,使整個(gè)容災(zāi)系統(tǒng)能夠?qū)ν馓峁┎婚g斷的服務(wù)。

1.5 基于SOA的金融信息系統(tǒng)的抗毀

基于SOA的金融信息系統(tǒng)的抗毀是指:當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)確定性或隨機(jī)性故障,部分組成要素或局部子網(wǎng)遭受人為或自然的軟壓制、硬摧毀時(shí),系統(tǒng)維持及恢復(fù)其性能、效能到一個(gè)可接受程度的能力。該能力的量化表示,可以從系統(tǒng)各組成服務(wù)的隨機(jī)毀損出發(fā)給出抗毀度量,也可從系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成及動態(tài)變化給出確定性度量。突出抗毀性而非可靠性,是為了強(qiáng)調(diào)自然災(zāi)害、惡意入侵環(huán)境下金融信息系統(tǒng)的抗毀和抗干擾能力,以示與側(cè)重計(jì)算機(jī)硬件保障與維修實(shí)效性相關(guān)的可靠性的區(qū)別。由于金融信息系統(tǒng)組成服務(wù)眾多,網(wǎng)絡(luò)抗毀度量計(jì)算量大,不同的抗毀性度量模型對應(yīng)不同的指標(biāo)集和度量算法。

2 抗毀設(shè)計(jì)原理

基于SOA的金融信息系統(tǒng)抗毀的設(shè)計(jì)思想如下:

(1) 將一個(gè)金融信息系統(tǒng)看作是一個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò)簇、金融信息系統(tǒng)中所提供的服務(wù),其被部署在這個(gè)簇中的若干個(gè)節(jié)點(diǎn)上,每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都可以部署若干個(gè)服務(wù),并且所有節(jié)點(diǎn)上部署的服務(wù)之間是非獨(dú)立、高覆蓋度的。簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)上的服務(wù)構(gòu)成一個(gè)高冗余的完備服務(wù)集;

(2) 既然金融信息系統(tǒng)是基于SOA的,那么必然在簇中要有一個(gè)成員具有UDDI(服務(wù)注冊中心)功能,所以,將具有簇成員管理功能的簇首設(shè)置為UDDI,其中UDDI的服務(wù)目錄被設(shè)置為本簇和其他所有簇(其他金融信息系統(tǒng))各成員節(jié)點(diǎn)所有服務(wù)的P2P片段信息;

(3) 若干個(gè)金融信息系統(tǒng)之間相互進(jìn)行服務(wù)部署,各系統(tǒng)的簇首作為UDDI,以P2P方式進(jìn)行連接和服務(wù)目錄的部署,每個(gè)簇首中的UDDI被設(shè)置成本簇和其他所有簇中各成員節(jié)點(diǎn)所有服務(wù)的P2P片段信息,并且,這些片段信息是非獨(dú)立、高互覆蓋度的,所有簇首的UDDI片段信息構(gòu)成一個(gè)高冗余度的服務(wù)目錄完備集;

(4) 根據(jù)自組織網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以作為路由來轉(zhuǎn)發(fā)信息,那么,在一個(gè)簇內(nèi),每個(gè)節(jié)點(diǎn)若是要請求本簇其他成員節(jié)點(diǎn)的服務(wù),可以使用本節(jié)點(diǎn)上的先驗(yàn)路由表來將請求信息發(fā)送到可以提供此服務(wù)的節(jié)點(diǎn),以獲得服務(wù)。如果在自然災(zāi)害或惡意入侵時(shí),某個(gè)節(jié)點(diǎn)或某幾個(gè)節(jié)點(diǎn)被摧毀,并且剩下的節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)仍然可以構(gòu)成完備服務(wù)集的前提下,請求服務(wù)的節(jié)點(diǎn)以及其他剩下的節(jié)點(diǎn),可以采用按需路由方式,即時(shí)發(fā)送探測信息,更新各自的路由表,快速構(gòu)建連通路徑,得到所要求的服務(wù),實(shí)現(xiàn)簇內(nèi)的抗毀;

(5) 所有簇的所有節(jié)點(diǎn)所提供的服務(wù)注冊目錄信息,以內(nèi)容片段分發(fā)的方式被部署到各個(gè)簇首之上。根據(jù)P2P網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),當(dāng)某一個(gè)或某幾個(gè)簇首被破壞后,并且剩下的簇首上的UDDI片段信息之和仍然可以構(gòu)成一個(gè)完備的服務(wù)目錄集。那么,被破壞簇首的簇中,根據(jù)移動自組網(wǎng)絡(luò)的選舉簇首原則推舉新的簇首,新的簇首就以P2P的信息獲取方式得到一個(gè)新的UDDI片段信息,以維護(hù)簇間(各金融信息系統(tǒng)之間)服務(wù)的提供與消費(fèi),實(shí)現(xiàn)簇間的抗毀。

3 系統(tǒng)模擬與分析

基于SOA的金融信息系統(tǒng)抗毀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在圖1中,C1,C2,C3表示3個(gè)基于SOA的金融信息系統(tǒng)(簇);節(jié)點(diǎn)1,3,4表示各簇的簇首,簇首之間以P2P方式連接,中心管理員M將各簇所有節(jié)點(diǎn)的服務(wù)片段分發(fā)到1,3,4節(jié)點(diǎn)上。

每個(gè)簇內(nèi)各成員節(jié)點(diǎn)都可以提供一種或幾種服務(wù),根據(jù)自身的先驗(yàn)路由表,都是互相連通的,這樣就很容易讓服務(wù)消費(fèi)者找到服務(wù)提供者。所以,在簇內(nèi),節(jié)點(diǎn)之間的服務(wù)發(fā)現(xiàn)可以不通過簇首的UDDI,在簇內(nèi)就降低了UDDI的重要度,以增加簇內(nèi)抗毀的可操作性。

當(dāng)節(jié)點(diǎn)12失效后,節(jié)點(diǎn)12上所提供的服務(wù)就不再存在,如圖2所示。

如果節(jié)點(diǎn)12在失效前為節(jié)點(diǎn)2提供服務(wù),見節(jié)點(diǎn)2就必須在節(jié)點(diǎn)12被壞后,完成一個(gè)服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程,重構(gòu)自身的路由表,不通過本簇簇首上的UDDI,直接找到提供所需服務(wù)的節(jié)點(diǎn)6。這樣,完成了簇內(nèi)服務(wù)的抗毀。

當(dāng)簇首1失效后,按照最小ID原則,推舉出新的簇首為節(jié)點(diǎn)2,如圖3所示。

簇首3,4采用P2P內(nèi)容分發(fā)方式,將一個(gè)新的總服務(wù)目錄片段發(fā)送到新的簇首即節(jié)點(diǎn)2上。此時(shí),如果C1中的節(jié)點(diǎn)6要得到一項(xiàng)本簇成員節(jié)點(diǎn)所不能提供的服務(wù),但不知道服務(wù)提供者在哪里,則節(jié)點(diǎn)6首先對簇首2,3,4進(jìn)行輪詢,從簇首3處得知所需的服務(wù)在簇C2中的節(jié)點(diǎn)10上。那么,根據(jù)自組織網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有路由轉(zhuǎn)發(fā)功能,節(jié)點(diǎn)6的服務(wù)請求可以通過路徑6→2→4→10到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。這樣就完成了簇間的服務(wù)抗毀過程。

4 結(jié) 語

這里對基于SOA的金融信息系統(tǒng)的服務(wù)抗毀概念和技術(shù)做了較為詳細(xì)的闡述,首次提出了一個(gè)較新的抗毀思想:將自組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、P2P技術(shù)與面向服務(wù)架構(gòu)結(jié)合起來,利用自組網(wǎng)絡(luò)的無中心特點(diǎn)解決了SOA架構(gòu)對集中式注冊中心的依賴;利用自組網(wǎng)絡(luò)的快速拓?fù)渲貥?gòu)能力,可以實(shí)現(xiàn)基于SOA的金融信息系統(tǒng)在受損后的快速重構(gòu)和運(yùn)行;利用P2P機(jī)制的多副本特性,實(shí)現(xiàn)服務(wù)與服務(wù)描述的多處備份運(yùn)行與存放,并在無法正常提供服務(wù)的情況下,自動發(fā)現(xiàn)和啟用新的同等服務(wù),從而保證金融信息系統(tǒng)的抗毀能力。

該理論模型在國內(nèi)外文獻(xiàn)中尚未有所見著。相關(guān)的技術(shù),如:金融信息系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)服務(wù)部署模型、簇內(nèi)與簇間的兩連同路由協(xié)議、服務(wù)抗毀的評價(jià)方法等都有待于進(jìn)一步研究。

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