劉迪

摘要：近年來，隨著長江水文業(yè)務(wù)融合、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化的推進(jìn)，數(shù)據(jù)共享服務(wù)相關(guān)的需求日益增長，面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）為長江水文的數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)建設(shè)提供了一種新的實(shí)現(xiàn)途徑。介紹了長江水文信息系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀及存在的問題，分析了水文數(shù)據(jù)共享服務(wù)的技術(shù)要求及關(guān)鍵技術(shù)，提出了平臺(tái)建設(shè)的構(gòu)想及實(shí)現(xiàn)方式，最后闡述了該平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)對(duì)于長江水文信息化發(fā)展的意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)共享;SOA;平臺(tái)建設(shè);水文信息化數(shù)據(jù);長江水文

中圖法分類號(hào)：P337文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1006-0081（2019）01-0057-04

隨著長江水文信息化建設(shè)的不斷深入，長江水利委員會(huì)水文局在2015年工作報(bào)告中提出了構(gòu)建長江水文“數(shù)據(jù)資源一個(gè)中心，共享服務(wù)一個(gè)平臺(tái)，信息展示一張圖”體系，該體系正在構(gòu)建中。數(shù)據(jù)資源中心是基礎(chǔ)，共享服務(wù)平臺(tái)是保障，信息展示一張圖是窗口。在長江水文信息化建設(shè)過程中，業(yè)務(wù)系統(tǒng)及綜合信息服務(wù)系統(tǒng)的不斷增加催生了數(shù)據(jù)交換共享、應(yīng)用協(xié)同等需求，因此急需一套實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享和交換的技術(shù)方案。

鑒于此，本文提出了基于SOA（Service-Oriented Architecture）的長江水文數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)（以下簡稱“服務(wù)平臺(tái)”）的建設(shè)構(gòu)想，該服務(wù)平臺(tái)是長江水文 “一個(gè)平臺(tái)”的子系統(tǒng)，也是“一個(gè)平臺(tái)”建設(shè)工作的深化與發(fā)展。SOA是一種面向服務(wù)的分布式軟件體系架構(gòu)，可根據(jù)需求情況自動(dòng)增加服務(wù)的內(nèi)容和性能，從而使業(yè)務(wù)能力得到提升;同時(shí)，松耦合的業(yè)務(wù)集成方式簡化了業(yè)務(wù)流程重組在系統(tǒng)架構(gòu)層面的復(fù)雜度。

SOA架構(gòu)的實(shí)施可加快長江水文在業(yè)務(wù)拓展轉(zhuǎn)型時(shí)信息系統(tǒng)支撐的響應(yīng)速度，幫助長江水文在創(chuàng)新方面突破信息技術(shù)的桎梏，為長江水文信息化的快速發(fā)展提供更好的技術(shù)支撐。

1 信息系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀及問題

近些年，長江水文信息化建設(shè)先后完成了水情預(yù)報(bào)會(huì)商、水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)、水文數(shù)據(jù)服務(wù)等業(yè)務(wù)應(yīng)用類系統(tǒng)以及綜合辦公、財(cái)務(wù)報(bào)銷、合同管理等管理類信息系統(tǒng)的開發(fā)部署，各類信息系統(tǒng)上線運(yùn)行累計(jì)20余個(gè)。業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、基礎(chǔ)水文信息服務(wù)、綜合辦公管理等系統(tǒng)的建設(shè)取得了顯著進(jìn)展，基本建成了支撐主要水文業(yè)務(wù)的信息系統(tǒng)體系[1]。然而，信息系統(tǒng)建設(shè)仍存在以下幾個(gè)問題。

（1）數(shù)據(jù)共享交換不足。不同時(shí)期開發(fā)的信息系統(tǒng)、采用的開發(fā)平臺(tái)和框架不盡相同，各自相對(duì)獨(dú)立，一個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)難以被另一個(gè)信息系統(tǒng)調(diào)用，難以滿足應(yīng)用之間的協(xié)同及用戶多樣性的數(shù)據(jù)需求，也不便于新系統(tǒng)的開發(fā)。

（2）數(shù)據(jù)資源設(shè)計(jì)不夠規(guī)范。隨著信息化建設(shè)的深入，各信息系統(tǒng)之間的協(xié)同及數(shù)據(jù)交換需求不斷提高，建成了部分?jǐn)?shù)據(jù)交換中間庫，但由于數(shù)據(jù)資源設(shè)計(jì)不夠規(guī)范，各數(shù)據(jù)交換中間庫的設(shè)計(jì)不統(tǒng)一，不便于數(shù)據(jù)同源性的維護(hù)。

（3）信息資源整體服務(wù)能力不足。目前，水文局擁有各類應(yīng)用服務(wù)器近150臺(tái)，建成各類數(shù)據(jù)庫超過20個(gè)，開發(fā)部署各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)或平臺(tái)20多個(gè)。這些信息資源由不同部門管理和使用，由于缺乏統(tǒng)一且標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口支持，各應(yīng)用系統(tǒng)間的共享程度較低，嚴(yán)重影響了水文信息的匯集及支撐信息綜合性的開發(fā)利用，制約了數(shù)據(jù)資源的深度挖掘以及數(shù)據(jù)資源整體效益的發(fā)揮[2]。

2 平臺(tái)建設(shè)的技術(shù)要求及關(guān)鍵技術(shù)

水文共享數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)需規(guī)范各信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，形成長江水文信息系統(tǒng)接口集成規(guī)范。該平臺(tái)是各類信息系統(tǒng)協(xié)同及數(shù)據(jù)交換共享的樞紐，應(yīng)具有高可靠、可擴(kuò)展、松耦合的特性。通過采用SOA技術(shù)，結(jié)合新時(shí)期長江水文信息系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)際需求，構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的服務(wù)平臺(tái)。

2.1 技術(shù)要求

（1）統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。現(xiàn)有信息系統(tǒng)是在.NET平臺(tái)和J2EE平臺(tái)基礎(chǔ)上開發(fā)完成的，不同平臺(tái)開發(fā)的系統(tǒng)間要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互就需要有統(tǒng)一且標(biāo)準(zhǔn)的接口規(guī)范。WebService是通過定義不同開發(fā)語言的應(yīng)用程序，在瀏覽器端實(shí)現(xiàn)交互操作的一個(gè)新平臺(tái)。通過安裝一套標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)類型訪問接口，不同編程語言和組件模型間可實(shí)現(xiàn)互相通信。以XML語言規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)，WebService平臺(tái)提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的描述語言——WSDL，用于描述這種數(shù)據(jù)接口信息。

（2）高可靠性。信息系統(tǒng)程序在運(yùn)行過程中，內(nèi)部模塊既可通過內(nèi)部數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)用，也可通過外部數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)調(diào)用。在與外部數(shù)據(jù)相互調(diào)用的過程中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式的差異可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此，信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口必須具有較高的穩(wěn)定性，以便提供更為強(qiáng)大的錯(cuò)誤處理機(jī)制，幫助用戶在使用接口的過程中準(zhǔn)確找出根本原因，避免接口自身的錯(cuò)誤對(duì)信息系統(tǒng)運(yùn)行造成的影響。

（3）可擴(kuò)展性。在信息系統(tǒng)程序運(yùn)行過程中，用戶的需求會(huì)不斷發(fā)生變化，并對(duì)系統(tǒng)功能提出新的要求;同時(shí)，第三方應(yīng)用系統(tǒng)在開發(fā)的過程中也可能申請(qǐng)調(diào)用已有系統(tǒng)數(shù)據(jù)，因此共享數(shù)據(jù)接口的設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持可擴(kuò)展性的原則。

（4）松耦合性。松耦合數(shù)據(jù)接口的實(shí)現(xiàn)通常是基于消息驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，能有效降低客戶端對(duì)于服務(wù)器端的依賴性。其本質(zhì)是消息驅(qū)動(dòng)的架構(gòu)，即在客戶端用戶無需理解服務(wù)端的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)邏輯，只需按照服務(wù)端要求的數(shù)據(jù)格式發(fā)起數(shù)據(jù)請(qǐng)求，服務(wù)器端便會(huì)返回相應(yīng)的結(jié)果。如此，即可實(shí)現(xiàn)在不改變服務(wù)器端數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的情況下，服務(wù)器端按照實(shí)際需求更改并返回結(jié)果。

2.2 SOA實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

SOA采用面向服務(wù)的架構(gòu)，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的接口是各個(gè)不同服務(wù)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的橋梁?；诮涌谥辛⒎绞蕉x的特性，在不同的操作系統(tǒng)、程序語言以及硬件平臺(tái)間均可實(shí)現(xiàn)接口的通用和調(diào)用，并且在不同操作系統(tǒng)中定義的服務(wù)可以通過該方式進(jìn)行統(tǒng)一交互。

SOA架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)部件是WSDL、UDDI以及SOAP。WSDL用于服務(wù)描述，UDDI用于服務(wù)注冊(cè)與查詢，SOAP用于在服務(wù)提供者和服務(wù)消費(fèi)者之間傳送信息。用戶可以首先通過UDDI注冊(cè)要查找的服務(wù)，之后取得該服務(wù)的WSDL描述，最終通過SOAP使用該服務(wù)。

涉及SOA架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)有ESB、MQ以及JMS。

（1）ESB（Enterprise Service Bus），即企業(yè)服務(wù)總線，是傳統(tǒng)中間件技術(shù)與XML、Web服務(wù)等技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。ESB提供了網(wǎng)絡(luò)中最基本的連接中樞，是構(gòu)筑企業(yè)神經(jīng)系統(tǒng)的必要元素。ESB的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的軟件架構(gòu)，可提供比傳統(tǒng)中間件產(chǎn)品更為廉價(jià)的解決方案，同時(shí)還可消除不同應(yīng)用之間的技術(shù)差異，使不同應(yīng)用服務(wù)器協(xié)調(diào)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)不同服務(wù)之間的通信與整合。

（2）MQ（Message Queen），即消息隊(duì)列，是一種應(yīng)用程序?qū)?yīng)用程序的通信方法。應(yīng)用程序通過寫和檢索出入列隊(duì)的針對(duì)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)（消息）實(shí)現(xiàn)通信，數(shù)據(jù)鏈接無需專用連接。消息傳遞通過程序之間發(fā)送數(shù)據(jù)得以實(shí)現(xiàn)，并非直接調(diào)用;直接調(diào)用通常用于諸如遠(yuǎn)程過程調(diào)用技術(shù)。排隊(duì)是應(yīng)用程序通過隊(duì)列通信，隊(duì)列的使用除去了接收和發(fā)送應(yīng)用程序同時(shí)執(zhí)行的要求。

（3）JMS（Java Message Service），即Java消息服務(wù)應(yīng)用程序接口，是Java平臺(tái)中關(guān)于面向消息中間件（MOM）的API。該技術(shù)可用于兩個(gè)應(yīng)用程序之間或在分布式系統(tǒng)中發(fā)送消息，使其實(shí)現(xiàn)異步通信。

3 平臺(tái)建設(shè)構(gòu)想

3.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

長江水文信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源種類繁多，數(shù)據(jù)格式要求也不盡一致。這些數(shù)據(jù)資源主要分為綜合管理類數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用類數(shù)據(jù)以及事務(wù)型數(shù)據(jù)等。有些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，有些偏弱;有些是單個(gè)記錄，有些是批量記錄;有些是縱向關(guān)聯(lián)，有些則是雙向交互[3]。數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)是通過采用面向服務(wù)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，抽取共享數(shù)據(jù)形成基本的服務(wù)，用以解決不同應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)協(xié)同需求。在建設(shè) “一個(gè)平臺(tái)”基礎(chǔ)之上，采用靈活的的方式進(jìn)行接口設(shè)計(jì)，建設(shè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)平臺(tái)。

服務(wù)平臺(tái)的集成架構(gòu)設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)中心及通用集成平臺(tái)相結(jié)合的方式，各業(yè)務(wù)應(yīng)用通過通用的、基于SOA的服務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享，按照接口規(guī)范將數(shù)據(jù)交換功能模塊封裝成WebService，注冊(cè)到該平臺(tái)的服務(wù)總線，同時(shí)也能夠調(diào)用該平臺(tái)的其他服務(wù)[4]。以服務(wù)平臺(tái)為例來說明應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)調(diào)用關(guān)系。某個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在完成對(duì)應(yīng)的更新動(dòng)作后，通過共享平臺(tái)的服務(wù)總線通知其他系統(tǒng)，其他系統(tǒng)接收到該JMS消息之后，就會(huì)從數(shù)據(jù)中心獲取到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，其他系統(tǒng)也可以設(shè)定定時(shí)訪問數(shù)據(jù)中心，讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

3.2 平臺(tái)實(shí)踐

以長江水文綜合辦公系統(tǒng)與長江水文“一張圖”展示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換共享為例，介紹了服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接口服務(wù)的流程。

①綜合辦公系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)資源中心提供的存儲(chǔ)方式，將共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)資源中心指定數(shù)據(jù)表;②綜合辦公系統(tǒng)確認(rèn)接口數(shù)據(jù)保存成功后，向數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)注冊(cè)的服務(wù)發(fā)送相應(yīng)的JMS消息;③ 數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)獲取消息后，將調(diào)用訂閱了該服務(wù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用（如“一張圖”展示系統(tǒng)）提供相關(guān)的服務(wù);④該服務(wù)通知“一張圖”展示系統(tǒng)并在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索;⑤“一張圖”展示系統(tǒng)從數(shù)據(jù)中心獲取相關(guān)的接口數(shù)據(jù)。

利用上述服務(wù)平臺(tái)的接口模塊，設(shè)計(jì)整合預(yù)報(bào)調(diào)度、LIMS實(shí)驗(yàn)室管理、水文數(shù)據(jù)服務(wù)及測(cè)站管理等業(yè)務(wù)類信息系統(tǒng)以及綜合辦公、合同管理、財(cái)務(wù)管理、圖像管理、人事管理及基礎(chǔ)設(shè)施管理等管理類信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，注冊(cè)成為服務(wù)平臺(tái)的服務(wù)，為后續(xù)系統(tǒng)開發(fā)者提供可編程的接口資源。在“平臺(tái)級(jí)”的服務(wù)支持下，后期系統(tǒng)開發(fā)者就獲得了大量的可編程接口。這些由業(yè)務(wù)邏輯形成的可編程接口，在降低開發(fā)成本的同時(shí)，還提高了開發(fā)效率，為開發(fā)者帶來了較大便利，并能快速響應(yīng)用戶不斷變化的多樣性需求。

基于SOA服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換共享、促進(jìn)應(yīng)用協(xié)同、發(fā)揮水文信息化應(yīng)用服務(wù)的整體效益、改變各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)間相互隔離、應(yīng)用服務(wù)資源無法共享的現(xiàn)狀，構(gòu)建應(yīng)用模塊與服務(wù)資源之間相互轉(zhuǎn)換機(jī)制，為長江水文信息化服務(wù)提供有力的支撐，并最終實(shí)現(xiàn)以下四大服務(wù)。

（1）業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)。在數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)的支撐下，構(gòu)建長江水文應(yīng)用系統(tǒng)協(xié)同機(jī)制和應(yīng)用模塊與服務(wù)資源之間相互轉(zhuǎn)換機(jī)制，支持分布式應(yīng)用服務(wù)。各專業(yè)集中技術(shù)力量重點(diǎn)建設(shè)各自的應(yīng)用功能模塊，由一個(gè)平臺(tái)提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)、數(shù)據(jù)資源目錄服務(wù)、數(shù)據(jù)交換服務(wù)、中間件服務(wù)等應(yīng)用支撐服務(wù)，避免重復(fù)建設(shè)，提高生產(chǎn)和服務(wù)效率。

（2）綜合管理服務(wù)。在數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)的支撐下構(gòu)建水文局綜合管理服務(wù)體系，集成綜合辦公、財(cái)務(wù)報(bào)銷、項(xiàng)目管理等綜合管理業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)綜合管理業(yè)務(wù)之間的信息共享，如待辦事宜提醒等。

（3）大數(shù)據(jù)分析服務(wù)。利用數(shù)據(jù)共享平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)接口，整合各類管理、生產(chǎn)、服務(wù)等業(yè)務(wù)的原始數(shù)據(jù)、用戶行為數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)等，逐步構(gòu)建知識(shí)系統(tǒng)和專家系統(tǒng)，構(gòu)建并演化數(shù)據(jù)分析模型，實(shí)現(xiàn)長江水文大數(shù)據(jù)分析服務(wù)功能，為水文事業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供決策支撐。

（4）報(bào)表中心服務(wù)。利用數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的接口服務(wù)，為各類報(bào)表工具提供數(shù)據(jù)獲取及變更服務(wù)。并在此基礎(chǔ)上，建成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)報(bào)表中心，滿足管理和生產(chǎn)報(bào)表的各項(xiàng)需求。

4 結(jié) 語

基于SOA服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)加強(qiáng)了長江水文各信息系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互，滿足用戶多樣性的數(shù)據(jù)使用需求。同時(shí)，該服務(wù)平臺(tái)的建成將有力支撐水文信息的匯集及信息系統(tǒng)綜合性的開發(fā)利用，更好地服務(wù)于水文數(shù)據(jù)資源的深度挖掘以及數(shù)據(jù)資源整體效益的發(fā)揮，成為長江水文“一個(gè)平臺(tái)”建設(shè)的助推器。該平臺(tái)不僅會(huì)為長江水文信息化建設(shè)帶來一種新的信息系統(tǒng)開發(fā)方式，還為長江水文信息化業(yè)務(wù)整合、面向服務(wù)轉(zhuǎn)型等方面帶來了新思路，成為其改革創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)“社會(huì)水文、綠色水文、智慧水文、和諧水文”的催化劑。

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