3.现代机场信息化建设需求
现代民航机场信息化建设的需求越来越紧迫，纵观国内整个民航业的各个主要环节，机场的信息化程度相对较差。从2006年起，机场对于信息化建设的水准更加重视，开始重视市场营销，通过整合电子商务、离港、旅客、气象等系统的数据，提升调配资源和管理水平。2006年呈现的趋势表明，机场信息化的建设正在从运营信息化向管理信息化发展，其中一个标志就是机场的数据整合正在逐渐展开，即通过企业服务总线把机场各系统中的分散的数据整合起来，从而为提升管理信息化的水平打下基础。
机场ESB信息建设需要整合的系统有生产系统、航显系统、离港系统、安检系统、广播系统、闭路电视系统、内通系统、楼控系统、停车场系统、Internet系统、时钟系统、行李系统、机场GIS系统、气象系统、电子商务系统。这些系统的建设年代、所用的技术标准、应用程序接口方式和数据格式都存在不统一的问题，各信息系统成为一个个的信息孤岛，为提高机场运行效率，这些IT系统需要进行信息整合，利用IBM WebSphere Message Broker V6.x可以很好地满足这种需求，实现如下几个功能：
协议转换
数据格式转换
数据路由
事件与事务的支持
4.机场信息ESB的设计
4.1概述
根据机场信息化应用的具体需求，我们设计了两种ESB功能应用，分别是PUB/SUB和请求/回复，根据这种应用，ESB架构设计如图5所示
图 5 ESB平台总体架构
整个ESB的功能架构在逻辑上分为两层，即信息交互层，应用整合层。
其中：
信息交互层：采用ESB适配器针对企业现有的大量应用和数据，提供接入服务，简单的说就是为各应用系统、弱电子系统、外部系统提供与ESB的接口。具体实现拟采用消息中间件Websphere MQ 6.0作为ESB平台的基础平台。
应用整合层：在信息交互层能够满足机场内各类交互的基础之上，进一步对机场各应用系统、弱电子系统、外部系统在信息、应用上进行整合，完成各类信息在交互过程中涉及的格式转换、内容路由等问题，在提高信息交互层性能的同时，基于面向服务的思想构建信息流程，为机场实施业务流程整合以及门户整合预留接口。其实现主要通过IBM中间件IBM WebSphere Message Broker，其应用模式主要采用发布/订阅(PUB/SUB)模式，请求/应答模式(REQ/RESP)以及可定制的服务单元模式。
4.2实现模式
发布/订阅模式
发布/订阅模式是消息应用程序的一种，在这种模式下消息的发布者与消息的订阅者之间的关系是松耦合的。在发布/订阅系统中，发布者不需要知道谁会来使用它所提供的信息，而且订阅者也不需要知道谁来提供它需要的信息源。而对比其它应用模式，发送消息的应用程序需要知道消息所发往的目的地。所以说，在发布/订阅模式下，可以使系统动态地增长或缩减。
通过WEBSPHER MESSAGE BROKER实现PUB/SUB主要涉及到以下几个概念：
发布者（Publisher）：信息的提供者被叫做发布者。发布者为每个消息都赋予一个主题，但他并不知道目的应用对哪种主题的消息感兴趣。
订阅者（Subscriber）：订阅者决定它对哪种主题的信息感兴趣，然后接收该主题的消息。每个订阅者可以从多个消息发布者得到消息，他们收到消息也可以发布给其他的订阅者。
主题（Topic）：发布者和订阅者之间通过主题来建立联系。用于PUB/SUB目的的消息都要求有一个主题。
代理（Broker）：代理负责发布者和订阅者之间的交互工作。它从发布者那里接收消息，从订阅者那里得到订阅消息的请求，然后负责把消息从前者到后者的路由。
在一个大的系统中的某些子系统，在不确定从何处接收消息或发送消息的时候，在复杂的应用场合中，通讯程序之间不仅是一对一的关系，还可以是一对多或多对一，甚至是多对多的关系，那么在这样复杂的情况下，通讯的连接增加了程序复杂性，所以可以在系统中使用发布/订阅模式，来对用户屏蔽掉多变的连接的情况，使应用程序更为简单，屏蔽掉了网络的变化，并且提供了更大的网络独立性。而且由于减少了通讯连接，那么也使系统更加容易来管理。
PUB/SUB的原理是：一个发布会被发布者发送到代理上，一个订阅会从订阅者发送到代理上，并且发布也会从代理上发送到订阅者上。而且在一个典型的发布/订阅系统是包含有多个发布者和多个订阅者的，甚至有多个代理（这是考虑到连接性能的时候需要的），还有可能一个应用既是发布者又是订阅者，那么在这种情况下，发布/订阅的系统架构一般是下面图所示：
图 6 发布/订阅模式
该应用模式是机场内各类应用系统信息交互的主要应用模式，以航班动态发布为例：
生产系统应用程序通过适配器将航班动态消息发送至信息交互层，而无需指定消息的使用者；
航显、行李等其它应用系统可通过信息交互层向应用整合层订阅航班计划，一旦订阅成功，则每当生产系统发布了航班动态，航显、行李等系统将会自动接收到该航班动态信息的副本，而对于这些系统也无需知道该消息的源头。
请求/回复模式
请求/回复模式包括两个过程：一是发送消息并期待回复（换言之，就是发送请求消息，也可通过发布过程发送请求），另一则是在收到请求消息后发送回复消息。系统或应用程序发出请求消息并等待回复消息。响应方使用请求消息，生成一个回复消息，再将其送回发起方。发起方收到回复消息时就标志着消息流的完成。
请求/回复模式在本架构的应用，MQSeries 提供了利用关联性ID 识别请求消息及其回复消息的便利。关联性ID 由发出请求消息的应用程序进行设置。生成回复消息的应用程序将关联性ID 从请求消息中拷贝到回复消息中，并将其送回原先发出请求消息的应用程序。发送请求消息的应用程序可以利用关联性ID 将回复消息映射到请求早先发出的消息上。
在这个模式中，请求和响应是单个请求／答复操作内定义的两条消息，并作为两个独立无关的传输层传送发送。
图 7 请求/回复模式
该应用模式作为发布/订阅模式的补充，将有效解决特定情况下可能产生的消息丢失或信息不同步而给应用系统带来的影响。以航班状态为例，生产系统针对当天的某一航班会根据航班状态发布多条状态信息，此时，对于当前的应用系统（如航显）即可逐条接收航班状态信息，也可通过请求的方式向信息交互层发送请求信息，生产系统收到该请求信息后，将会把该航班的最新的航班动态发送至该应用系统。该模式可有效解决机场内各应用系统数据不同步等问题。
4.3可定制的服务单元模式
为了使机场业务环境具有灵活的基础架构和处理环境，EAI平台还需要支持面向SOA扩展的能力，为此，自需求分析、信息交互平台的设计、消息格式的定义都必须考虑到未来的扩展，达到机场各应用系统之间最大程度的松耦合，我们可运用WebSphere MB高效的消息格式转化、消息路由等功能，采用面向服务的设计思想，将现有业务定义为一个个独立的“原子服务”（最小功能集），通过对“原子服务”进行组合构造“组合服务”，通过“服务字典”查询相关服务的定义，随着业务的更改或者客户对服务需求的变更，原先定义的原子服务并不需要变更，只需将变化后的服务重新组装、或在现有组合服务的基础之上修改成为新的“组合服务”既可。
如：将生产系统的进港航班和出港航班动态发布分别定义为一个独立的原子服务，航班动态发布定义为一个包含进港航班和出港航班的组合服务。对于只关心出港航班的应用系统（如行李系统）只需请求一个原子服务，即出港航班动态发布，而对于即关心出港，又关心进港航班的应用系统（如航显系统）在请求时，指定请求的是“航班动态”，请求发送后，EAI应用集成平台会通过查询服务字典获得这项组合服务的定义，然后并行的通过两条数据传输消息流将其所需要的进港及出港航班动态信息获得并传输给航显系统。
图 8 可订制的服务单元应用架构
4.4功能组件
信息交互层
信息交互层采用IBM Websphere MQ开发，MQ是IBM功能强大的消息传送中间件产品，它以其成熟的技术和世界领先的产品向我们提供了在今天异构网络环境中实现消息传送的经济、可靠且易于使用的解决方案。它是目前唯一能保证您的数据稳定可靠而且无丢失或重发的产品，曾被PC MAGAZINE誉为：MQ是世界上最成功的软件之一。目前市场占有率为 消息类中间件的87%，已经成为事实上的行业标准。在企业的各类应用中承担了可靠的信息数据传输的基础支撑。
MQ基本由一个信息传输系统和一个应用程序接口组成，其资源是信息和队列(Messaging and Queuing)。
信息:一个信息包含两个因素：信息描述(用于定义诸如信息传输目标等)和数据信息(如应用程序数据或数据库查询等)。程序之间的通讯通过传递信息而非直接调用程序。
队列:一个安全的信息存储区。因为信息存放在队列中，所以应用程序可以相 互独立的运行，以不同的速度，在不同的时间，在不同的地点。
信息传输系统：用于确保队列之间的信息提供，包括网络中不同系统上的远程队列之间的信息提供。并保证网络故障或关闭后的恢复。
应用程序接口：应用程序和信息系统之间通过MQSeriesAPI实现的接口MQSeriesAPI在所有MQSeries平台上是一致的。API只有11个调用，2个关键动词：发送(PUT)和接收(GET)。
在信息交互层各应用系统采用客户端/服务器的模式与Websphere MQ 服务器相连，客户端使用MQ动态链接库开发或采用相应的适配器，通过MQI，或JMS接口访问Websphere MQ Server上的消息队列。如下图所示。
图 9 MQ客户端/服务器应用
应用整合层
应用整合层主要通过IBM WebSphere Message Broker 实现， MESSAGE BROKER采用WebSphere MQ提供的可靠消息服务（不丢失，不复传）在应用系统之间通过基于消息的异步方式集成各应用系统。针对不同系统所处理的消息格式各不相同的特点，MESSAGE BROKER 提供了专门的格式代码转换器(Formatter)在不同的消息格式之间按照预先定义好的转换规则进行自动的格式转换，然后将结果自动路由到目标应用系统。在消息转换的过程中MESSAGE BROKER能够识别XML，C结构，JMS，SOAP等多种消息格式；对消息的各种操作包括消息的来源、消息的目标应用、所期望的消息格式等通过定义各种操作规则(Rules)进行。其功能组件如下图所示：
图 10 应用整合层功能组件
MESSAGE BROKER TOOLKIT[工具集]：MESSAGE BROKER TOOLKIT是开发与部署消息流、消息集应用程序的工具集，它与配置管理器进行通信，以将消息流和消息集部署到一个或者多个BROKER上。
BROKER DOMAIN[代理域]：可以将代理分组为代理域，每个代理域由一个配置管理器协调。
BROKER [代理]：作为应用整合层的核心组件，同时也是作为WEBSPHERE MB的核心组件，主要是基于消息流和消息集处理消息，消息流描述在将入局消息发送到最终目的地之间要在其上执行的操作以及执行的顺序；消息流在执行组上运行。代理可以存在多个。
USER NAME SERVER[用户名称服务器]：是一个可选组件，主要用在PUB/SUB模式下，通过它可以设定应用程序是否具备发布或者订阅某个主题的权限，其主要是提供主题一级的权限控制。
CONFIG MANAGER[配置管理器]：由系统管理员在服务器上创建，主要用来协调MESSAGE BROKER TOOLKIT与其域中的代理之间进行通信、监控部署在BROKER上的消息流的状态。每个配置管理器都有相应的存储单元以存储BROKER DOMAIN的相关配置管理信息。
EXECUTE GROUP[执行组]：可以通过执行组将一个BROKER上的多个消息流组织在一起，一个执行组作为Broker 上的一个进程，可以将多个消息流部署在同一个执行组上以提高效率。
ODBC[ODBC连接器]：作为应用整合层与数据库之间的连接器，可以通过ESQL或者JAVA编程接口与数据库进行交互。
上述各类组件之间通过MQ进行连接并通信，同时，MB与各应用系统之间的通信也可通过MQ进行连接。
5.总结
利用基于IBM WebSphere Message Broker V6.x和WebSphere MQ 6.x可以很好地实现现代民航机场信息化企业服务总线建设需求，WebSphere Message Broker除了在本文中应用所提到的实现PUB/SUB、请求/回复数据路由等基本ESB的功能，还具备强大的数据格式的转换能力，如实现机场与海关等其他单位之间不同报文的转换。
