铁路信息系统整合的技术策略

为适应新形势下铁路发展的需 的信息化建设应当顺应这个发展潮
以铁道部、铁路局、站段三级较为完 要，铁道部组织研究制定并发布了 流，在应用软件的体系架构上，采用
整的计算机应用体系，保障并促进了 《铁路信息化总体规划》，明确了铁路 和坚持 ＳＯＡ，在计算环境的体系架构
我国铁路的改革和发展。但由于缺乏 信息化建设的总体目标、应用重点、 上，采用和坚持 ＶＴ。即在应用软件的
更 加 清 晰 ； 在 计 算 环 境 的 体 系 架 构 统架构，能够把全路的数据信息、应 别采用 Ｊ ａ ｖ ａ 、． Ｎ ｅ ｔ 等不同技术实现
上，将异构的服务器、存储器、网络 用程序等资源变为可以被复用的信息 的，可能部署在 Ｗｉｎｄｏｗｓ 或是 Ｕｎｉｘ
等资源进行整合，虚拟资源、虚拟管 资产，按照不同层面部署、运行在统 系统上。由于开发语言或运行系统的
要。因为软件体系架构关系着整个系
数据服务层隐藏了对数据源的直 ２．１．３ 服务总线层
统的灵活性、安全性、可扩展性等。 接访问、底层格式的复杂性以及数据
服务总线层提供了一个面向服务
ＳＯＡ 是一种以服务流程为中心的体系 的直接转换和处理，将现有分布在各 的基础架构，管理所有可复用服务。
架构，它摆脱了面向技术的解决方 个业务系统内部的异构数据源统一成 服务总线提供智能化消息代理，实现
件，利用 ＳＯＡ 的松散耦合特性，实现 工具及通信协议相互间都存在较大差 多单一功能的应用业务。这些应用不
服务的可重用和信息的共享，使业务 异，系统之间的连通性和互操作性较 可能是使用单一技术实现的，也不可
（服务）抽象与技术实现相互间职责 差。按照 ＳＯＡ 实现铁路信息系统的系 能运行在同一种平台上。例如可能分
施基于 Ｓ Ｏ Ａ 的信息化架构不是一蹴 方 式 有 机 封 装 成 一 个 整 体 ， 并 通 过 新建系统需要全新服务，开发后，要纳
而就的事情，具体过程及建议步骤见 多 种 标 准 接 口 方 式 对 外 进 行 发 布 ， 入到服务注册库中。使后期新建系统
图 ２［４］。同时，实施 ＳＯＡ 技术架构还 从而使得基于基础平台构建的企业 需要开发的服务数量呈递减趋势，从
施已初具规模；覆盖铁路主要业务的 开、整体效益难以发挥，在一定程度 应这种需求，近年来，面向服务的架
运输管理信息系统、客票发售与预订 上造成了资源的重复浪费，制约了信 构（ＳＯＡ）和虚拟化技术（ＶＴ）显现
系统、列车调度指挥系统等一系列信 息化建设更快更好地发展。
了强劲的发展势头。因此，中国铁路
息系统相继建成并投入运用，形成了
所以对于应用接口规范，可统一到以
Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅ 体系架构为标准的技术
规范。在 Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅ 和 ＳＯＡ 的关
中 国 铁 路 ＣＨＩＮＥＳＥ ＲＡＩＬＷＡＹＳ ２００７／７
３９
技术创新 Technology Innovation
铁路信息系统整合的技术策略 马钧培等
理和按需服务的基础［５］。资源统一管 同级别的安全机制，从网络访问上提 虚拟化。
案，成为解决应用集成、提高软件重 完整的、逻辑一致的数据源，在统一的 动态路由和转换，支持异构的服务端
用和加快应用实施的一种必然思路。 数据源基础上实现数据信息的访问规 点，具有服务生命期管理能力，包括
ＳＯＡ 是设计和构建松散耦合软件 范，完成基于 Ｓ Ｏ Ａ 架构的数据交付。 服务注册、监控和设定服务界限。对
链接， 并针对铁路信息系统的不同用 通信模式融为一体，其中包括目标 器连接到既有系统服务器的应用。对
户提供个性化服务。
通信模式、点对点通信模式、发布 ／ 于新建系统，应按照 ＳＯＡ 标准规范进
２．２ ＳＯＡ 技术架构实施策略
订阅通信模式、扩展的发布 ／ 订阅集 行开发。一方面对于既有系统提供的
在铁路信息化的建设过程中，实 群 模 式 。 基 础 平 台 将 上 述 多 种 通 信 服务，新建系统可以直接使用；另方面
应主要从以下 ４ 方面考虑。
应用能够以透明、一致、高效的方式 而体现 Ｓ Ｏ Ａ 技术策略的价值。
（１）建立统一的面向服务的体系 应用不同的底层通信机制。这一基础 ３ 计算环境体系架构技术策略
架构，需要对企业原有系统、业务流 平台可结合企业服务总线技术和业务
程进行重新分析，将原有业务功能以 流程管理方法来实现。
倡导的技术标准。利用这些标准定义
的应用系统和信息访问接口，是未来
实现铁路信息系统中异构应用集成和
复杂数据集成的技术基础。基于 Ｗｅｂ
Ｓｅｒｖｉｃｅ 的技术标准 ＳＯＡＰ 、ＷＳＤＬ、
Ｕ Ｄ Ｄ Ｉ 、Ｗ Ｓ Ｆ Ｌ 、Ｗ Ｓ Ｂ Ｐ Ｅ Ｌ 、Ｗ Ｓ － ＊ 扩
展等技术规范，或是已经成为事实行
业标准，或是正处于制定的过程中，
虚拟化技术是实现资源的统一管
适当粒度形式抽象出来，分解成服
务、操作、业务流程、业务规则，使
得抽象描述后的内容清晰地表现原有
业务价值。同时需考虑有足够的可管
理性和安全性。
（２）确定一系列技术标准规范保
证 ＳＯＡ 的实施。这些标准应具有开放
性、通用性的国际标准，遵从结构化
信息标准促进组织（ＯＡＳＩＳ）发布或
理是指将资源以集中和一致的方式进 供更可靠的安全性。
在具体实施上，可以把虚拟化层
行管理和使用，屏蔽掉资源的物理与
在铁路系统服务器群的架构规划 的功能模块嵌入到光纤交换机的固件
地理的异构性。资源按需服务是指能 中，可以先共用 Ｗｅｂ 服务器，进而共 中，或者放在附属于交换机的独立设
够按各应用的实际需求分配资源，动 用应用服务器和数据服务器。数据库 备上。这样通过服务器访问到的存储
解决方案。服务器分区技术适合铁路 究方向。
３．３ 网络设备虚拟化
信息系统中的中低端系统， 该技术能 ３．２ 存储设备虚拟化技术策略
当前，铁道部到各铁路局的全
够提高中低端系统的可扩展性和灵活
在存储系统方面，确定建设铁道 路 光 纤 主 干 网 已 经 建 成 ，在 铁 道 部
性。而业务关系较为密切、同构的铁 部和铁路局二级数据中心，全路（部 与 铁 路 局 之 间 可 采 用 虚 拟 专 用 网
理，实现各类资源的充分利用，使各 一的 Ｓ Ｏ Ａ 架构中。
限制，这些应用无法直接跨越所有平
应用系统的建设与信息基础设施的建
如图 １ 所示，基于 ＳＯＡ 的铁路信 台实现应用集成访问，因此可以利用
设相互间职责更加清晰。
息系统逻辑层次图自底向上包括：数 ＳＯＡ 架构的 Ｗｅｂ 服务技术，将可复用
２ 软件体系架构技术策略
技术创新 Technology Innovation
务 和 资 源 组 织 成 用 户 需 要 的 逻 辑 过 系上，Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅ 代表了面向服务
（４）新建和既有系统将如何纳入
程， 并在异构平台中快速地重用和部 体系结构的一种实现，Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅ 基于 ＳＯＡ 的体系架构中，对于既有系
储虚拟化、网络虚拟化３个方面。
服务器混合可能影响两者的性能。
其他的事情交给存储虚拟化设备来考
３．１ 服务器设备虚拟化
另外，目前网格技术是正在研 虑。通过这种方式整合铁路现有的存
针对铁路信息系统中的不同情 究的热点信息技术，实现广域、分 储设备，可为今后的存储设备提供更
况，服务器虚拟化技术提供了不同的 布、异构信息计算和存储是重要的研 强的扩展能力。
据服务层、业务逻辑层、服务总线层、 的业务功能封装起来，将它们由业务 门户服务层。在这个架构中，底层的服 应用提升为业务服务。ＳＯＡ 架构中的
随着计算机系统的规模增大、复 务成为更高层服务实现和运行的基础。 不同粒度的可重用服务就是由这些业
杂度增加，软件体系架构变得至关重 ２．１．１ 数据服务层
务服务按照具体需求组成。
１ 概述
准，在不同时期相继建成的各铁路信 明了“加强基础建设、整合既有资源” 息系统没有形成有机的整体，大多基 的方向［１］。在这方面，世界发达国家的
改革开放以来，我国铁路信息化 于异构的软硬件平台分别独立运行， 信息化建设大体上也经历了从分散建
建设取得了显著成绩。信息化基础设 信wenku.baidu.com资源难以共享、综合应用难以展 设到系统整合的历史过程［２］。为了适
较完整的总体规划和统一的技术标 体系结构、发展战略和实施策略，指 体系架构上，将各应用系统提炼和形
中 国 铁 路 ＣＨＩＮＥＳＥ ＲＡＩＬＷＡＹＳ ２００７／７
３７
技术创新 Technology Innovation
铁路信息系统整合的技术策略 马钧培等
成流程化的、基于规范的业务服务组 是操作系统、数据库，还是软件开发 集成数据。在业务逻辑层中运行着诸
技术创新 Technology Innovation
铁路信息系统整合的技术策略
马钧培：铁道部信息化领导小组办公室，研究员，北京，１００８４４ 赵雪松：铁道科学研究院电子计算技术研究所，博士研究生，北京，１０００８１ 马建军：铁道部信息化领导小组办公室发展规划处，处长，北京，１００８４４
摘 要：随着信息化建设的发展，ＩＴ 资源基础架构的复杂性日益增长，构建合理的信息资源管理基 础架构成为企业亟待解决的重要问题。在应用软件的体系架构上，采用和坚持面向服务的架构 （ＳＯＡ）；在计算环境的体系架构上，采用和坚持虚拟化技术（ＶＴ）。结合信息技术的发展以及铁路信 息化的实际情况，分别给出了利用 ＳＯＡ 架构和 ＶＴ 进行整合的具体策略。 关键词：铁路信息系统；系统整合；技术策略；ＳＯＡ ；虚拟化技术
的铁路门户框架，实现数字认证、安 间 的 差 距 ，发 送 方 和 接 收 方 在 不 替 于其他应用。进一步说，对于既有系统
全访问控制等共享安全服务；为铁路 换现有基础架构的情况下，实现服 提供的服务，应该为每一个服务开发
各应用服务提供灵活、可靠的导航、 务之间的快速集成和部署。将多种 Ｗｅｂ 服务适配器，通过 Ｗｅｂ 服务适配
态、自主地提供资源服务，以满足应 服务器应该尽可能地不与应用程序服 空间就是经过虚拟化后的存储空间，
用的需求。虚拟化应用的目的在于从 务器或 Ｗｅｂ 服务器混合。因为数据库 可以将许多小的、不同的存储空间形
单一的逻辑角度看待不同的物理资 服务器需要非常强的磁盘 Ｉ／Ｏ 和处理 成一个大的虚拟空间。所有的设备都
路信息系统适合使用集群技术，这样 中心）应建立一个可以满足现在和将 （ＶＰＮ ）技术，利用 ＶＰＮ 上不同的专
通过组合现有服务可快速创建新的服
务与应用；（３）与技术的松散耦合，具
有独立于服务的执行环境进行服务建
模的能力；（４）利于职责的划分：使
业务人员和技术人员分别关注业务问
题和技术问题，通过契约进行协同。
ＳＯＡ 强调服务的标准定义，通过标准
接口进行服务调用，这正是 ＳＯＡ 区别
于企业应用集成的重要标志。通过应
用 ＳＯＡ，一方面各应用系统可通过相
互间服务的调用，实现资源和信息共
享；另一方面可以充分利用已有的服
务资源，根据新的业务流程集成一组
分布式服务来创建新的应用。
２．１ 铁路信息系统总体框架
现阶段的铁路信息系统中，无论
３８
中 国 铁 路 ＣＨＩＮＥＳＥ ＲＡＩＬＷＡＹＳ ２００７／７
铁路信息系统整合的技术策略 马钧培等
署服务。
是技术标准，Ｓ Ｏ Ａ 是设计规则。
统，无论原有系统的平台如何，都可
２．１．４ 门户服务层
（ ３ ）构建利于 Ｓ Ｏ Ａ 体系实现的 以利用 Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅ 技术标准，将已
铁路门户服务层提供铁路信息系 基础平台。该基础平台支持多种消 有业务功能按照应用和接口规范封装
统对外的统一通道和服务，建立统一 息格式和传输协议，消除了消息之 成业务组件，以便在 ＳＯＡ 架构中服务
的解决方案。面向服务的开发具有以 ２．１．２ 业务逻辑层
于信息系统中非常灵活的业务，还可
下 优 点 ［３ ］：（ １ ）可 重 用 性：具 有 可 重 用
业务逻辑层利用数据服务层提供 以利用服务总线通过配置界面，快捷
于各种应用的服务能力；（２）高效率： 的统一数据服务接口能访问到完整的 地管理并组织各种服务和资源，将服
源，从而简化原本复杂的管理过程， 能力，而 Ｗｅｂ 服务器或应用程序服务 连接在存储虚拟化体系之中，在采购
并且充分利用闲置资源。虚拟化技术 器需要更多的处理能力和网络通信处 新的存储设备的时候，不需要考虑品
应用，大致可分为服务器虚拟化、存 理。因此将数据库服务器和应用程序 牌和其他的限制，只需要提供空间，