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      基于開源SOA的極地信息集成平臺設(shè)計與實現(xiàn)

      2014-02-19 03:49:14康林沖黃海燕
      地理空間信息 2014年6期
      關(guān)鍵詞:系統(tǒng)資源極地業(yè)務(wù)流程

      康林沖,張 峰,黃海燕,劉 金

      (1.國家海洋局 數(shù)字海洋科學技術(shù)重點實驗室,天津 300171;2.國家海洋信息中心,天津 300171)

      隨著國家在南北極考察投入的增加,我國積累了大量的極地信息,逐步形成了一定規(guī)模的極地信息資源,同時基于極地信息研發(fā)的各種專題應(yīng)用系統(tǒng)也越來越多[1-3]。但是,由于極地數(shù)據(jù)格式多樣、結(jié)構(gòu)不一、存儲分散等原因,造成部門間數(shù)據(jù)共享困難,數(shù)據(jù)利用率不高。且極地專題應(yīng)用系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)標準等,造成了系統(tǒng)資源分散、重復(fù)開發(fā),系統(tǒng)間形成了“孤島”。如何實現(xiàn)極地信息和系統(tǒng)資源的有效整合和集成服務(wù)是急需解決的問題。

      近幾年,面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(service-oriented Architecture,SOA)以其松耦合、粗粒度、系統(tǒng)可擴展性、平臺無關(guān)性等特點在海洋領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用并取得了較好的效果[4,5]。針對極地信息和系統(tǒng)資源集成的需求,本文提出基于SOA的極地環(huán)境與資源信息集成的系統(tǒng)架構(gòu),討論了架構(gòu)中SOA支撐技術(shù)及選型,實現(xiàn)了基于SOA的服務(wù)注冊、授權(quán)、注銷、審核、發(fā)布等功能,為極地信息和系統(tǒng)資源的集成、共享奠定了基礎(chǔ)。

      1 架構(gòu)設(shè)計

      平臺架構(gòu)設(shè)計完全遵循SOA思想,以服務(wù)為手段將各種業(yè)務(wù)需求及資源抽象成粒度不同的服務(wù),綜合使用企業(yè)服務(wù)總線(ESB)、業(yè)務(wù)流程管理(BPM)等SOA支撐技術(shù)。系統(tǒng)架構(gòu)自下而上包括服務(wù)及數(shù)據(jù)資源層、信息服務(wù)總線層和應(yīng)用層,如圖1所示。

      1)服務(wù)及數(shù)據(jù)資源層分為系統(tǒng)服務(wù)資源和系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源。服務(wù)資源包括空間分析組件服務(wù)、數(shù)據(jù)共享組件服務(wù)、模型組件和數(shù)據(jù)可視化組件服務(wù)等,主要來源于極地應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)布的服務(wù),其他應(yīng)用系統(tǒng)可以調(diào)用。系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源是將基礎(chǔ)環(huán)境數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫等各種數(shù)據(jù)作為服務(wù)供各系統(tǒng)調(diào)用,避免了系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的直接訪問,保證安全。

      2)信息服務(wù)總線層是極地環(huán)境與資源信息集成框架的核心,它通過對各種通信協(xié)議的支持,完成服務(wù)資源和數(shù)據(jù)資源的服務(wù)注冊、發(fā)布、審核和注銷等,消除了頂層不同應(yīng)用之間的差異,為各種應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)提供統(tǒng)一標準的服務(wù)接口,實現(xiàn)了不同服務(wù)之間的通信與整合。

      3)應(yīng)用層是集成平臺針對極地用戶開放的門戶,主要為用戶提供極地服務(wù)資源查詢、瀏覽、服務(wù)資源提交、業(yè)務(wù)流程提交等功能,為極地信息與系統(tǒng)資源的共享奠定基礎(chǔ)。

      圖1 極地環(huán)境與資源信息集成平臺架構(gòu)

      2 SOA支撐技術(shù)與開源選型

      針對本系統(tǒng)中涉及的SOA支撐技術(shù),從可行性、架構(gòu)、監(jiān)控和管理、擴展性、開源等原則或標準對開源的ESB、BPM、ESP進行選型比較和分析。

      2.1 面向服務(wù)的架構(gòu)

      SOA是由不同技術(shù)、模式和實現(xiàn)組成的結(jié)合體,應(yīng)用程序的不同組件單元(稱為服務(wù))通過優(yōu)良的接口或契約聯(lián)系起來。接口或契約是對服務(wù)提供者和服務(wù)消費者之間服務(wù)內(nèi)容的完整定義,獨立于硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。SOA通過網(wǎng)絡(luò)對松耦合、粗粒度服務(wù)進行注冊與發(fā)布,所有服務(wù)的具體實現(xiàn)、位置和傳輸協(xié)議對服務(wù)調(diào)用者都是透明的,服務(wù)調(diào)用者根據(jù)需求將不同的服務(wù)重組或業(yè)務(wù)流程組合生成新的服務(wù),基于SOA的系統(tǒng)從而更有彈性[6]。

      2.2 企業(yè)服務(wù)總線

      ESB的核心是提供不同通信協(xié)議之間相互操作的“中間件”應(yīng)用程序,具有協(xié)議適配器、消息傳遞、智能路由和分發(fā)、消息轉(zhuǎn)換、服務(wù)質(zhì)量/WEB中介、監(jiān)控和管理、可擴展的API等特性。提供了一種在松耦合的服務(wù)和應(yīng)用之間標準的集成方式,實現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境中的服務(wù)、消息以及基于事件的交互。在開源社區(qū)中,開源ESB有Mule[7]、ServiceMix[8]、Apache Synapse[9]及WSO2 ESB[10]等,其中,Mule在支持Workflow、IDE編輯和穩(wěn)定性方面存在缺點;ServiceMix的規(guī)范和架構(gòu)比較復(fù)雜。本系統(tǒng)使用了基于Apache Synapse的WSO2 ESB,它是一個快速、輕巧、友好的開源ESB,具有支持集群、流量控制、負載均衡等優(yōu)勢[11]。

      2.3 業(yè)務(wù)流程管理

      BPM通過對各種應(yīng)用程序的服務(wù)進行編排,形成反映實際工作業(yè)務(wù)流程的可視化模型。在服務(wù)編排過程中,對服務(wù)接口定義、發(fā)布和流程建模均采用Web服務(wù)規(guī)范。在開源社區(qū)中,開源BPM產(chǎn)品有JBoss jBPM[12]、ObjectWeb Bonita[13]及Apache ODE[14]等。3款開源產(chǎn)品都是輕量級易部署的,同時具有審計、日志等特性。本系統(tǒng)考慮到與ESB總線WSO2 ESB的兼容性,選擇了Apache ODE。

      2.4 事件流處理

      ESP是構(gòu)建或使用工具來設(shè)計、管理并監(jiān)控流過面向Event-Driven Architecture(EDA)環(huán)境的事件,它使用不同的事件模式來過濾事件數(shù)據(jù)。ESP解決方案必須能夠支持大流量的事件。本系統(tǒng)使用了Esper,它是目前可用的唯一的開源ESP,具有高可用性和管理功能特性,同時具有較好的文檔幫助功能[15]。

      3 系統(tǒng)實現(xiàn)

      3.1 服務(wù)接口設(shè)計

      SOA的實現(xiàn)強調(diào)基于統(tǒng)一的標準,為使各系統(tǒng)發(fā)布的服務(wù)在各系統(tǒng)間統(tǒng)一調(diào)用,實現(xiàn)信息的互通互聯(lián)和互操作,本系統(tǒng)開展了系統(tǒng)集成標準接口設(shè)計及制訂工作,主要包括安全驗證類、SOA服務(wù)管理類、數(shù)據(jù)資源類等方面的接口。其中,安全驗證類接口包括用戶令牌安全驗證、系統(tǒng)令牌安全驗證、校驗用戶授權(quán)信息和獲取用戶角色信息;SOA服務(wù)管理類包括基于ESB總線的服務(wù)注冊、服務(wù)發(fā)布、服務(wù)更新、服務(wù)授權(quán)、服務(wù)注銷及服務(wù)查詢等;數(shù)據(jù)資源類服務(wù)主要是面向各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)作為服務(wù)發(fā)布的接口,包括數(shù)據(jù)資源更新、獲取、刪除等。

      3.2 系統(tǒng)構(gòu)建

      通過采用SOA的設(shè)計思想,基于PORTAL的技術(shù)框架,實現(xiàn)了極地信息與服務(wù)資源的后臺管理與前端門戶。其中,后臺管理面向管理員,實現(xiàn)了極地信息與服務(wù)資源的查詢?yōu)g覽、基礎(chǔ)服務(wù)管理、ESB總線管理、BPM業(yè)務(wù)流程管理、分類管理、權(quán)限管理、統(tǒng)計分析、系統(tǒng)日志等功能,前端門戶主要為用戶提供極地服務(wù)資源查詢、瀏覽、服務(wù)資源提交、業(yè)務(wù)流程提交等功能。

      3.3 系統(tǒng)特色

      基于SOA的極地環(huán)境與資源信息集成系統(tǒng),采用ESB、BPM和ESP技術(shù),能夠有效滿足極地信息和系統(tǒng)資源集成的需求。該系統(tǒng)具有以下特色:

      1)連通“信息孤島”,實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間的互操作。SOA架構(gòu)中,使用不同操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、技術(shù)平臺的系統(tǒng)借助ESB可以互相訪問,實現(xiàn)了信息和系統(tǒng)資源的有效共享。

      2)靈活、快速地響應(yīng)極地業(yè)務(wù)需求變更。BPM將SOA中現(xiàn)有的服務(wù)組合成新的服務(wù),為靈活、快速地響應(yīng)極地業(yè)務(wù)需求變更提供了獨特的優(yōu)勢。

      3)增加重用,減少成本。通過以松耦合的方式公開服務(wù)接口,各子系統(tǒng)間可以根據(jù)功能需求更輕松地使用和組合公開的服務(wù)。

      4)實時響應(yīng),提高效率。通過ESP支持大流量事件響應(yīng),極地船基監(jiān)控、考察站氣象監(jiān)測、遙感監(jiān)測、站基視頻監(jiān)控等實時信息能夠得到有效處理。

      5)支持服務(wù)的“即插即用”,易于實現(xiàn)系統(tǒng)擴展。由于服務(wù)的松耦合性,新開發(fā)的服務(wù)一旦注冊并發(fā)布到ESB中,就可以被應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用。

      [1]國家海洋局.2011年度中國極地考察報告[EB/OL].http://www.chinare.gov.cn/caa/userfiles/file/chinare2011report.pdf,2011-07-09

      [2]程文芳,張俠,何劍鋒,等.極地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與研究信息平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].極地研究,2009,21(4):299-307

      [3]程文芳,張潔,夏明一,等.極地標本資源共享平臺系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].極地研究,2013,25(2):185-196

      [4]張建輝,張潔.基于SOA的海洋執(zhí)法信息共享平臺建設(shè)[J].地理空間信息,2013,11(1):7-10

      [5]王偉,程文芳,李四海,等.SOA理念在“數(shù)字海洋”數(shù)據(jù)體系構(gòu)建中的應(yīng)用[J].海洋通報,2009,28(4):121-125

      [6]全國信息技術(shù)標準化技術(shù)委員會SOA標準工作組,中國電子技術(shù)標準化研究所.中國SOA最佳應(yīng)用及云計算融合實踐[M].北京:電子工業(yè)出版社,2012

      [7]The Mule Team.Mule User Guide [EB/OL].http://www.mulesoft.org/documentation/display/current/Mule+User+Guide/,2013-09-06

      [8]The Apache Software Foundation.Quickstartguide for ServiceMix[EB/OL].http://servicemix.apache.org/docs/4.5.x/user/index.html/, 2013-09-06

      [9]Apache Software Foundation.Apache Synapse Installation Guide[EB/OL].http://synapse.apache.org/userguide/quick_start.html/, 2013-09-07

      [10]WSO2 Inc.WSO2 ESB User Guide[EB/OL].http://docs.wso2.org/display/ESB470/User+Guide/, 2013-09-08

      [11]Jeff Davis.開源SOA[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010

      [12]The jBPM Team.jBPM User Guide [EB/OL].http://docs.jboss.org/jbpm/v5.4/userguide/,2013-10-10

      [13]Bonita Inc.Bonita BPM User Guide[EB/OL].http://documentation.bonitasoft.com/,2013-10-10

      [14]The Apache Software Foundation.Ode User Guide[EB/OL].http://ode.apache.org/userguide/, 2013-10-10

      [15]Esper Team and Esper Tech Inc.Esper User Guide[EB/OL].http://esper.codehaus.org/esper-4.10.0/doc/reference/en-US/pdf/esper_reference.pdf, 2013-10-05

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