石釗銘 劉傳波

（武漢市江夏區(qū)藏龍大道709號 武漢 430205）

1 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭作戰(zhàn)籌劃，是聯(lián)合作戰(zhàn)指揮機構(gòu)依據(jù)戰(zhàn)略戰(zhàn)役意圖和敵情、我情、戰(zhàn)場環(huán)境等，對聯(lián)合作戰(zhàn)進行的運籌謀劃和計劃安排［1］，能否科學高效組織聯(lián)合作戰(zhàn)籌劃，從而贏得指揮決策優(yōu)勢，把指揮員意圖變成決心、決心變成計劃、計劃變成行動，直接決定著戰(zhàn)爭進程和結(jié)局。在當今以網(wǎng)絡(luò)中心化環(huán)境為作戰(zhàn)背景的條件下，交戰(zhàn)方作戰(zhàn)力量更加多元、作戰(zhàn)行動更加快捷、對抗更加激烈，對作戰(zhàn)籌劃的精度、深度、速度提出了更高要求［2］。在信息化技術(shù)的支撐下，對聯(lián)合作戰(zhàn)進行籌劃、優(yōu)化和推演，不再僅僅憑構(gòu)想和思維簡單推理，而是采用意圖統(tǒng)領(lǐng)，通過需求、問題驅(qū)動牽引，采用規(guī)范的工具和算法進行決斷推動等方式方法，實現(xiàn)作戰(zhàn)籌劃方向正確、能做到突出重點、統(tǒng)籌規(guī)劃全局，快速實施方案籌劃，提高籌劃的實施效益［3］。

信息時代，海量信息處理和運用矛盾日益突出，極大增加了指揮機構(gòu)掌握與運用信息的難度，傳統(tǒng)作戰(zhàn)應(yīng)用架構(gòu)作戰(zhàn)籌劃系統(tǒng)采用固定架構(gòu)，系統(tǒng)中軟件形態(tài)固化，無法解耦，敏捷性和靈活性受限。微服務(wù)架構(gòu)以敏捷、精益、持續(xù)交付的便捷和靈活深入人心［4］，為敏捷開發(fā)和部署提供了巨大的幫助，將微服務(wù)架構(gòu)應(yīng)用于作戰(zhàn)籌劃應(yīng)用系統(tǒng)，能增強作戰(zhàn)籌劃系統(tǒng)自身的“韌性”，提高廣域資源快速自主協(xié)同調(diào)度能力，能夠規(guī)范和幫助指揮機構(gòu)更好的展開工作。

2 微服務(wù)架構(gòu)

微服務(wù)技術(shù)是傳統(tǒng)SOA（面向服務(wù)的架構(gòu)）演化的結(jié)果［5］，微服務(wù)相比傳統(tǒng)SOA服務(wù)，粒度更細、責任單一、功能更自治，大多采用輕量級網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行交互。結(jié)合輕量級虛擬化技術(shù)（Docker）可實現(xiàn)系統(tǒng)持續(xù)集成和快速部署，為迭代增量式的軍用系統(tǒng)快速演化、快速交付奠定技術(shù)基礎(chǔ)。采用微服務(wù)架構(gòu)將單體應(yīng)用模式的系統(tǒng)分解為一系列的服務(wù)，并為每一個服務(wù)定義良好的業(yè)務(wù)邊界和上下文環(huán)境，解決傳統(tǒng)軍用系統(tǒng)代碼龐雜、業(yè)務(wù)組件之間耦合程度高、業(yè)務(wù)模塊之間存在循環(huán)依賴、系統(tǒng)維護難度大、升級成本高等問題［6］。由于以上特性，在軍用系統(tǒng)中具有極好的應(yīng)用前景。

微服務(wù)架構(gòu)正向著“用容器技術(shù)解決部署問題”向“用平臺解決部署和治理問題”的解決方案方向發(fā)展。向微服務(wù)架構(gòu)演進通常包括以下幾個階段：1）傳統(tǒng)的SOA服務(wù)化改造；2）開始引入某些微服務(wù)原則，進行針對性重構(gòu)，如“一個任務(wù)一個服務(wù)”；3）引入整套完整的微服務(wù)原則；4）實現(xiàn)微服務(wù)的規(guī)?；⑻砑臃?wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)縮放能力等增強特性。依據(jù)以上方法，在作戰(zhàn)籌劃任務(wù)微服務(wù)實現(xiàn)的過程中，我們采用Docker容器技術(shù)包裝微服務(wù)，對作戰(zhàn)籌劃任務(wù)劃分實現(xiàn)“一個基本任務(wù)一個服務(wù)”，采用Kubernetes作為服務(wù)部署管理的工具，同時以作戰(zhàn)籌劃系統(tǒng)管理平臺監(jiān)控和維護各個微服務(wù)，實現(xiàn)微服務(wù)的規(guī)?；l(fā)現(xiàn)監(jiān)控等能力。

3 作戰(zhàn)籌劃微服務(wù)架構(gòu)

3.1 作戰(zhàn)籌劃系統(tǒng)微服務(wù)總體設(shè)計

作戰(zhàn)籌劃系統(tǒng)采用微服務(wù)架構(gòu)，總體架構(gòu)包含三個部分，分別是資源微服務(wù)封裝、服務(wù)統(tǒng)一注冊與封裝、任務(wù)終端統(tǒng)一管控。使用流行的容器技術(shù)Docker，實現(xiàn)服務(wù)的一體化封裝；針對作戰(zhàn)籌劃任務(wù)服務(wù)接入問題，利用統(tǒng)一注冊中心處理，實現(xiàn)了不同節(jié)點服務(wù)的接入，對不同作戰(zhàn)籌劃任務(wù)的管理采用統(tǒng)一終端平臺統(tǒng)一管控，屏蔽不同終端的異構(gòu)性。

資源微服務(wù)封裝，利用Docker技術(shù)對作戰(zhàn)籌劃任務(wù)進行微服務(wù)化，并將所有的微服務(wù)保存在服務(wù)資源庫中，使之成為一個可以按需提供資源的服務(wù)資源池，在服務(wù)資源池之上進行統(tǒng)一調(diào)度和管理，提供包括資源調(diào)度、存儲管理、鏡像管理等服務(wù)，同時還提供對外的API接口，供上層應(yīng)用程序調(diào)用。

服務(wù)統(tǒng)一注冊與封裝，核心是Docker引擎，Docker引擎負責整個容器系統(tǒng)的控制和管理［7］，向上支持基于容器的服務(wù)注冊、服務(wù)封裝、服務(wù)部署等功能，向下提供鏡像的管理、以及容器的創(chuàng)建、啟動和銷毀等服務(wù)。另外，為滿足多容器集群的管理需求，使用Kubernetes容器管理工具，實現(xiàn)容器的有效編排和部署［8］。

作戰(zhàn)籌劃統(tǒng)一終端平臺，面向各類的作戰(zhàn)籌劃任務(wù)，采用統(tǒng)一視圖、統(tǒng)一流程、統(tǒng)一監(jiān)控，建立包括作戰(zhàn)籌劃流程管理、事務(wù)監(jiān)控器和消息隊列等組件，提供指揮員對作戰(zhàn)籌劃任務(wù)中微服務(wù)的直接操作界面，簡化服務(wù)管理。

3.2 作戰(zhàn)籌劃系統(tǒng)微服務(wù)劃分

由于作戰(zhàn)籌劃任務(wù)涉及對海、對空、對潛等多個方面，其復(fù)雜性和多樣性使得微服務(wù)粒度剖分困難［9］。以作戰(zhàn)籌劃任務(wù)的流程為基礎(chǔ)分析，指揮員領(lǐng)受上級命令后，綜合分析戰(zhàn)場情況，下達作戰(zhàn)命令，各級軍官根據(jù)作戰(zhàn)命令擬定作戰(zhàn)技術(shù)，生成作戰(zhàn)方案后上報指揮員審批，繼續(xù)上報。按照流程的各個階段，采用資源離散劃分和模塊聚類技術(shù)對作戰(zhàn)籌劃任務(wù)中任務(wù)執(zhí)行的具體目標、執(zhí)行地點、控制資源的狀態(tài)等方面要素進行細分，確定作戰(zhàn)籌劃任務(wù)微服務(wù)實現(xiàn)類，即對作戰(zhàn)目標的分解得到籌劃任務(wù)實體。將作戰(zhàn)籌劃任務(wù)劃分為多類微服務(wù)，包括對空作戰(zhàn)籌劃任務(wù)微服務(wù)、對海作戰(zhàn)籌劃任務(wù)微服務(wù)、對潛作戰(zhàn)籌劃任務(wù)微服務(wù)、基礎(chǔ)任務(wù)微服務(wù)等。依靠Docker技術(shù)，實現(xiàn)各類作戰(zhàn)籌劃任務(wù)中具體任務(wù)和基本任務(wù)中的微服務(wù)。并將微服務(wù)實體存入服務(wù)庫中，在作戰(zhàn)籌劃任務(wù)執(zhí)行流程過程中，選擇服務(wù)庫中的微服務(wù)搭建出作戰(zhàn)籌劃流程，在作戰(zhàn)籌劃流程執(zhí)行的過程中，通過感知任務(wù)的執(zhí)行情況，將作戰(zhàn)籌劃任務(wù)按設(shè)定的計劃執(zhí)行，最終實現(xiàn)微服務(wù)的作戰(zhàn)籌劃應(yīng)用系統(tǒng)。

微服務(wù)作戰(zhàn)籌劃應(yīng)用系統(tǒng)中，微服務(wù)按類劃分有利于微服務(wù)的資源快速建立與復(fù)用。服務(wù)間的邊界清晰，交互信息明確，主要包括以下幾類微服務(wù)：

1）作戰(zhàn)任務(wù)計劃：實現(xiàn)作戰(zhàn)籌劃任務(wù)流程的基礎(chǔ)，無論是哪類作戰(zhàn)籌劃任務(wù)，都是以作戰(zhàn)任務(wù)計劃作為啟始服務(wù)；

2）籌劃資源判定：通過計劃開啟的籌劃任務(wù)，運用資源進行作戰(zhàn)籌劃，首先取得可用資源；

3）各類任務(wù)管理：是具體任務(wù)管理的入口；

圖1 作戰(zhàn)籌劃系統(tǒng)微服務(wù)劃分

4）各類武器作戰(zhàn)服務(wù)：負責管理當前任務(wù)我方參與的武器列表管理，對于不同類型的作戰(zhàn)籌劃，劃分不同的武器管理微服務(wù)；

5）各類傳感器作戰(zhàn)服務(wù)：負責管理當前任務(wù)我方參與的傳感器列表管理，對于不同類型的作戰(zhàn)籌劃，劃分不同的傳感器管理微服務(wù)；

6）作戰(zhàn)力量規(guī)劃服務(wù)：管理我方作戰(zhàn)力量列表和敵方作戰(zhàn)力量列表，針對可用資源建立合理的作戰(zhàn)規(guī)劃；

7）作戰(zhàn)資源調(diào)度方案生成：對于作戰(zhàn)計劃進行作戰(zhàn)籌劃的一系列規(guī)劃活動生成資源調(diào)度方案，提交服務(wù)；

8）作戰(zhàn)籌劃任務(wù)結(jié)果分析：采用科學的方法對作戰(zhàn)任務(wù)結(jié)果進行評估。

3.3 作戰(zhàn)籌劃流程構(gòu)建

將作戰(zhàn)籌劃任務(wù)的微服務(wù)封裝在docker容器中，容器的啟動和關(guān)閉便捷迅速［9］，各個微服務(wù)相對獨立，并可以分布運行于不同的節(jié)點［10］滿足籌劃任務(wù)需求。作戰(zhàn)籌劃任務(wù)管理流程業(yè)務(wù)微服務(wù)化之后的特點，體現(xiàn)在任務(wù)協(xié)同以及分布式事物處理兩個方面。微服務(wù)可以部署在同一節(jié)點但在實際運行時需要考慮籌劃任務(wù)的執(zhí)行站位，通過建立典型作戰(zhàn)籌劃流程模型的過程來確定各項微服務(wù)在實際運行過程中部署的節(jié)點。采用微服務(wù)架構(gòu)，在執(zhí)行作戰(zhàn)籌劃應(yīng)用之前，要在確定的節(jié)點上部署對應(yīng)的微服務(wù)鏡像并運行。我們采用kubernetes作為docker微服務(wù)容器的管理工具。作戰(zhàn)籌劃相關(guān)微服務(wù)以鏡像的方式保存在數(shù)據(jù)庫中，運維人員只需要確定好部署節(jié)點的位置、部署節(jié)點上需要運行的Docker容器信息。在系統(tǒng)運行之前只需要部署鏡像并運行該微服務(wù)的容器即可。

圖2 作戰(zhàn)籌劃系統(tǒng)微服務(wù)流程分析

在指揮節(jié)點中部署作戰(zhàn)任務(wù)計劃的相關(guān)微服務(wù)，包括接受上級任務(wù)、編制初步?jīng)Q心、下達預(yù)研號令等；在綜合控制節(jié)點上部署各類任務(wù)管理的微服務(wù)，將收到的上級決心等信息發(fā)送給各個協(xié)同節(jié)點；各個協(xié)同節(jié)點收到上級指令后，啟動本節(jié)點上報信息微服務(wù)，將各個協(xié)同節(jié)點上的資源信息發(fā)送給綜合控制節(jié)點匯總；綜合控制節(jié)點上的作戰(zhàn)力量規(guī)劃服務(wù)將作出判斷；指揮節(jié)點作出作戰(zhàn)籌劃任務(wù)決定；由綜合控制節(jié)點和協(xié)同節(jié)點共同進行各類武器傳感器的作戰(zhàn)計劃；由綜合控制節(jié)點進行作戰(zhàn)資源調(diào)度方案生成服務(wù)，并上報。

在微服務(wù)的集成應(yīng)用時，具體步驟如下：

步驟1：以Kubernetes控制的Pods作為基本操作單元，把相關(guān)的一個或多個容器構(gòu)成一個Pod，Pod包含的容器運行在同一個主機節(jié)點上，看作一個統(tǒng)一管理單元。如：在綜合控制節(jié)點上的Pod管理容器中，提供指令下發(fā)服務(wù)、情報匯總服務(wù)、作戰(zhàn)力量規(guī)劃服務(wù)、作戰(zhàn)資源調(diào)度方案生成等。

步驟2：真實應(yīng)用服務(wù)的抽象Services是由容器來支持并提供的，通過Proxy的port和服務(wù)selector決定服務(wù)請求傳遞給后端提供服務(wù)的容器，對外表現(xiàn)為一個單一訪問接口。

步驟3：確保任何時候集群中作戰(zhàn)籌劃任務(wù)各個微服務(wù)至少有Pod在運行，Replication Controller使用預(yù)先定義的Pod模板創(chuàng)建Pods，Kubernetes管理時可以查看節(jié)點中的Pod，以及Pod中所處理的微服務(wù)信息。

相對傳統(tǒng)部署方式，運維人員不再需要對各個不同節(jié)點不同環(huán)境中軟件的運行狀態(tài)、配置信息進行管理，各類軟件變更在測試完成后即可通過灰度部署等方式部署到生產(chǎn)環(huán)境，能提高戰(zhàn)場資源使用效率，能增強作戰(zhàn)籌劃系統(tǒng)自身的“韌性”［11］，使得作戰(zhàn)籌劃應(yīng)用系統(tǒng)運行效率大大提高。

4 作戰(zhàn)籌劃應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)

微服務(wù)架構(gòu)下，大部分功能模塊都是單獨部署、獨立行動的，彼此通過接口交互，都是無狀態(tài)的服務(wù)，但作戰(zhàn)籌劃業(yè)務(wù)會涉及多個服務(wù)，復(fù)雜度高。在實現(xiàn)作戰(zhàn)籌劃應(yīng)用系統(tǒng)時，建立作戰(zhàn)籌劃管理平臺對微服務(wù)的運行進行監(jiān)控和運維，作戰(zhàn)籌劃的容器集群管理平臺支持容器集群調(diào)度、編排，服務(wù)級的負載均衡［12］，服務(wù)資源自動彈性伸縮，服務(wù)異常自恢復(fù)等功能，并根據(jù)任務(wù)感知分散在各個節(jié)點上微服務(wù)執(zhí)行情況，協(xié)同各個微服務(wù)的執(zhí)行。作戰(zhàn)籌劃管理平臺對微服務(wù)運行的監(jiān)控和管理，包括以下幾個部分：

1）服務(wù)注冊中心：對實現(xiàn)的在容器中運行的微服務(wù)進行注冊，在作戰(zhàn)籌劃過程中能提供微服務(wù)注冊信息。

2）節(jié)點探針：采集各個節(jié)點容器中運行的微服務(wù)具體狀態(tài)匯報給作戰(zhàn)籌劃管控中心，及時掌握各個節(jié)點上微服務(wù)的運行狀態(tài)，確保服務(wù)的正常運行。

3）微服務(wù)可靠性管理：在作戰(zhàn)籌劃過程中，保證微服務(wù)在指定的時間和節(jié)點上，實現(xiàn)任務(wù)的正常調(diào)度。

4）作戰(zhàn)籌劃管控面板：以可視化的監(jiān)控界面提供指揮員查看操控視圖，指揮員可以在管控面板中操控籌劃元素，進行籌劃任務(wù)的動態(tài)調(diào)整。

圖3 作戰(zhàn)籌劃系統(tǒng)微服務(wù)管理平臺組成

作戰(zhàn)籌劃具體實現(xiàn)如圖4所示，作戰(zhàn)籌劃控制面板提供作戰(zhàn)籌劃設(shè)計面板，面板中的籌劃元素即對應(yīng)分類中的各個微服務(wù)，通過面板中對籌劃元素的操作，在展示界面中形成作戰(zhàn)籌劃任務(wù)的計劃。當作戰(zhàn)籌劃任務(wù)真正執(zhí)行時，即調(diào)用在服務(wù)中心中注冊的各個籌劃元素對應(yīng)的微服務(wù)，微服務(wù)執(zhí)行過程由微服務(wù)可靠性管理保證微服務(wù)執(zhí)行正確，各個容器中的探針程序能夠?qū)⑽⒎?wù)的執(zhí)行情況匯報給作戰(zhàn)籌劃管控面板，通過籌劃任務(wù)監(jiān)控界面對微服務(wù)的執(zhí)行過程、狀態(tài)以及需要輸入的參數(shù)進行控制，由此完成微服務(wù)架構(gòu)中的作戰(zhàn)籌劃應(yīng)用系統(tǒng)?；I劃元素即對應(yīng)的微服務(wù)是基于微服務(wù)作戰(zhàn)籌劃應(yīng)用系統(tǒng)的操作基礎(chǔ)，由于微服務(wù)的獨立和敏捷，由此架構(gòu)產(chǎn)生的作戰(zhàn)籌劃應(yīng)用系統(tǒng)就能夠動態(tài)的獲取籌劃元素，籌劃任務(wù)可以根據(jù)微服務(wù)資源來動態(tài)生成，提供給用戶一種新的作戰(zhàn)籌劃可能。

圖4 作戰(zhàn)籌劃系統(tǒng)微服務(wù)管理平臺實現(xiàn)

5 結(jié)語

作戰(zhàn)籌劃中，用科學的工具方法指導(dǎo)規(guī)范指揮機構(gòu)展開工作，便于指揮機構(gòu)在作戰(zhàn)籌劃時準確把握和預(yù)測戰(zhàn)場態(tài)勢，綜合謀劃力量運用、戰(zhàn)法設(shè)計及保障行動，明確作戰(zhàn)籌劃的工作重點、流程、路徑與時間節(jié)點。面向作戰(zhàn)籌劃任務(wù)的微服務(wù)架構(gòu)技術(shù)研究，通過對應(yīng)用進行細粒度的劃分，每一個微服務(wù)只專注于單一功能，同時，微服務(wù)之間邊界表述清晰，去除中心化，服務(wù)更替更靈活，對系統(tǒng)整體影響較小，降低了系統(tǒng)運維難度，大大提高了系統(tǒng)的靈活性、可靠性及抗壓能力。