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摘要:本文描述了氣象業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯部署、實時監(jiān)視、綜合業(yè)務控制、統(tǒng)計分析與詳情查詢、綜合管理和公共組件等設計內(nèi)容,從業(yè)務功能角度分別闡述功能性相關設計決策,并詳細說明了氣象業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)軟件的總體設計思路。

關鍵詞:設計決策;實時監(jiān)視;業(yè)務控制

1引言

黑龍江省氣象業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)為兩級監(jiān)控平臺系統(tǒng),包括綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)(簡稱綜合監(jiān)控)和分業(yè)務監(jiān)控平臺系統(tǒng)(簡稱分監(jiān)控),兩級平臺并非孤立運行,是一體化的總體集成運行環(huán)境。業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)運行支持兩種工作模式,即常規(guī)和應急,工作模式的切換不影響業(yè)務系統(tǒng)的正常運行。監(jiān)控系統(tǒng)的設計既要依賴于氣象綜合業(yè)務平臺的總體設計,也要遵循需求中已經(jīng)確定的功能需求和非功能性需求。以下對監(jiān)控系統(tǒng)的總體需求以及影響設計決策的主要因素進行分別說明[1]。

2業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)功能相關決策

基于功能性需求以及全省氣象信息共享平臺需求分析,結(jié)合總設提出參考設計,從系統(tǒng)技術架構(gòu)角度,對監(jiān)控系統(tǒng)功能設計提出如下設計決策[2]。業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)邏輯上分為四層,分別為應用層、組件層、數(shù)據(jù)層和基礎軟件層,通過層間協(xié)同工作、層內(nèi)業(yè)務處理,實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務監(jiān)視與業(yè)務控制的相關業(yè)務功能需求,如圖1所示。2.1應用層應用層也可以稱為應用接口層,它是監(jiān)控系統(tǒng)與用戶或外系統(tǒng)交互接口,主要包括協(xié)議接口(針對外系統(tǒng))、界面接口(或稱用戶接口)。而協(xié)議接口主要包括采集接口和控制接口,監(jiān)控系統(tǒng)通過采集接口從各業(yè)務系統(tǒng)收集原始監(jiān)視信息、告警信息等,而通過控制接口實現(xiàn)各業(yè)務系統(tǒng)的業(yè)務控制[3]。界面接口是系統(tǒng)與用戶交互接口,部署于應用中間件,系統(tǒng)所有與用戶交互接口均屬于此接口范疇。同時應用層的綜合展示與查詢支持GIS的展示與分析。界面應用功能的設計基于MVC(模型-視圖-控制器)架構(gòu)[4],模型負責數(shù)據(jù)層操作和業(yè)務組件的調(diào)用,完成業(yè)務邏輯操作,視圖負責界面參數(shù)的提交和業(yè)務執(zhí)行結(jié)果的渲染,控制器負責界面參數(shù)的解析,業(yè)務邏輯的調(diào)用和業(yè)務執(zhí)行結(jié)果的返回。

2.2組件層組件層是監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務調(diào)度與處理層,并提供功能或服務接口支撐應用層運行。它包括調(diào)度控制組件(如流程調(diào)度引擎、任務調(diào)度引擎、指令調(diào)度管理等)、業(yè)務組件(如數(shù)據(jù)處理與實時推送、數(shù)據(jù)匯總與報表生成、數(shù)據(jù)采集等)以及公用性組件(如用戶認證與鑒權(quán))。

2.3數(shù)據(jù)層應用層和組件層的大量功能依賴于數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)包括四類,分別是監(jiān)視信息、控制信息、統(tǒng)計信息和管理支撐信息。數(shù)據(jù)的存儲方式包括RDBMS和共享文件系統(tǒng)。2.4基礎軟件層基礎軟件層提供業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)運維支撐環(huán)境,為組件層的實現(xiàn)提供平臺支持,其中主要軟件包括J2EE應用服務器軟件、消息中間件服務器、ITCAM軟件等。其中J2EE應用服務器軟件是業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)應用部署的載體,消息中間服務器負責業(yè)務控制指令的傳輸,ITCAM軟件負責系統(tǒng)資源類大部分監(jiān)視信息的采集[5]。以下將從業(yè)務功能角度分別闡述功能性相關設計決策,包括實時監(jiān)視、綜合業(yè)務控制、統(tǒng)計分析與詳情查詢、綜合管理和公共組件。

3實時監(jiān)視

實時監(jiān)視需提供一體化的實時業(yè)務運行狀態(tài)及關鍵性能指標的業(yè)務監(jiān)視平臺,運行值班用戶可以通過綜合業(yè)務運行監(jiān)視平面方便、快速地了解關鍵業(yè)務系統(tǒng)的整體運行情況,進行告警處理和故障分析。具體包括:(1)監(jiān)控系統(tǒng)需要提供多種采集方式的支持,包括數(shù)據(jù)庫方式、消息隊列方式、FTP方式、SNMP方式、腳本方式、SOAP方式。這些采集方式的相關配置,例如連接端口、用戶名、認證字等,監(jiān)控系統(tǒng)需實現(xiàn)動態(tài)配置[6]。(2)采集程序的實現(xiàn)機制需實現(xiàn)對監(jiān)視信息采集的負載均衡,采集需同時部署在多臺服務器且采用多線程技術,可以根據(jù)接收數(shù)據(jù)量的壓力情況,動態(tài)擴展或銷毀采集處理線程,以提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐率。(3)數(shù)據(jù)處理程序需實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的匯聚,其設計需考慮對并發(fā)數(shù)據(jù)量的無阻塞處理。采集程序與數(shù)據(jù)處理程序在邏輯上要分離運行。(4)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后要實時對展示界面進行更新,通過實時數(shù)據(jù)推送,使運行值班用戶能實時了解關鍵業(yè)務系統(tǒng)的整體運行狀況。(5)前臺界面需提供豐富的界面展示功能和多樣化的圖形及列表的展示方式,使監(jiān)視信息能夠多維度的呈現(xiàn)給用戶。(6)集中告警平臺需提供告警過濾功能,使用戶定制所關注的告警。過濾器的定義可預先定義也可在線定義。(7)監(jiān)控系統(tǒng)提供可配置的多維度故障分析處理模型,支持對故障關聯(lián)關系的動態(tài)配置。當監(jiān)視點運行異?；蚬收蠒r,監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)故障關聯(lián)關系對故障進行分析,以明確故障影響的范圍以及故障發(fā)生的原因,并能自動地將故障分析結(jié)果展示給用戶。(8)實時監(jiān)視界面和公共展示平臺需支持動態(tài)內(nèi)容的定制,可將一塊頁面按預先定義的不同方式分割成多塊頁面,并提供框架顯示內(nèi)容的配置。實時監(jiān)視配置項以數(shù)據(jù)采集處理為核心,結(jié)合服務器端數(shù)據(jù)推送技術實現(xiàn)監(jiān)視信息的實時監(jiān)視。數(shù)據(jù)采集基于多線程方式并發(fā)執(zhí)行,采集完成后,工作線程依次調(diào)用數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)推送。為了提高采集處理的性能,緩存全部規(guī)則策略信息和數(shù)據(jù)處理的結(jié)果,其中實時C-KPI和告警緩存于內(nèi)存,B-KPI信息緩存于臨時文件。為了保證負載均衡節(jié)點的一致性,需要同步全部規(guī)則策略信息和部分數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

4綜合業(yè)務控制

作為大運維場景下的總控和業(yè)務配置中心,監(jiān)控系統(tǒng)需要具備對各業(yè)務系統(tǒng)提供多方位的控制能力。包括業(yè)務配置信息管理控制、業(yè)務指令控制等方面。具體如下:(1)提供指令配置功能,將需要進行指令控制的功能注冊為控制指令,然后在綜合控制界面中展現(xiàn)。用戶通過綜合控制界面完成資源、關鍵進程、業(yè)務流程等綜合業(yè)務指令控制,而后臺指令控制功能接收用戶發(fā)送控制指令后,解析其內(nèi)容,并調(diào)用相關的業(yè)務處理服務,完成相關指令執(zhí)行工作。(2)監(jiān)控系統(tǒng)需具備統(tǒng)一的配置信息配置框架,并根據(jù)業(yè)務需求,定義完成某項跨系統(tǒng)的關聯(lián)配置信息的各個配置環(huán)節(jié),使用戶可以通過stepbystep的方式完成對配置信息的配置。(3)指令的發(fā)送和反饋通過消息接口完成。(4)流程的定義過程需可視化。用戶可通過拖、拉、拽等操作,構(gòu)建流程拓撲圖,設定環(huán)節(jié)相關屬性以及各環(huán)節(jié)間流轉(zhuǎn)條件。(5)提供消息通信統(tǒng)一管理與服務,基于消息中間件提供相關功能封裝服務,如消息通道注冊功能、消息通過生成、消息通道連接、消息發(fā)送和消息接收。(6)控制過程需可追蹤,并可以根據(jù)控制的執(zhí)行情況,實現(xiàn)控制的取消、回滾等操作。業(yè)務控制以調(diào)度控制為核心,它將監(jiān)控系統(tǒng)與業(yè)務系統(tǒng)提供配置管理能力、業(yè)務控制能力、業(yè)務處理能力,有效合理地組織起來,使各業(yè)務系統(tǒng)間、系統(tǒng)內(nèi)部模塊間有效協(xié)作,共同支撐全省綜合信息共享平臺的監(jiān)控需求。這些控制包括了配置信息以及指令控制,都是基于流程化的調(diào)度來實現(xiàn)的。

5統(tǒng)計分析與詳情查詢

為幫助業(yè)務人員進行業(yè)務的關鍵性能指標的統(tǒng)計與分析,發(fā)現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)在運行過程中的問題與不足。監(jiān)控系統(tǒng)需提供面向用戶的業(yè)務統(tǒng)計與分析功能,使用戶能夠按照需要去了解業(yè)務系統(tǒng)在一段時間內(nèi)的運行狀況。具體包括:(1)監(jiān)控系統(tǒng)需要提供在線統(tǒng)計人機交互平臺,系統(tǒng)維護與業(yè)務管理人員通過在線統(tǒng)計與分析人機交互界面提交統(tǒng)計與分析請求,系統(tǒng)實時生成符合用戶需求的統(tǒng)計與分析結(jié)果;(2)根據(jù)業(yè)務管理需求,預先定義統(tǒng)計與分析策略(趨勢分析、峰值分析、耗時分析等),系統(tǒng)根據(jù)策略定時在后臺生成基于策略的統(tǒng)計與分析產(chǎn)品,并通過業(yè)務統(tǒng)計與分析人機交互界面向用戶;(3)輸出產(chǎn)品都要求以頁面報表和餅圖、柱狀圖(普通柱狀圖以及堆棧柱狀圖)、線圖、區(qū)域圖、分布圖、混合圖、甘特圖等圖形方式展現(xiàn),提供打印、輸出格式轉(zhuǎn)換等功能;(4)提供報表訂閱功能,用戶可根據(jù)自身對某類數(shù)據(jù)的關注度訂閱相應的報表數(shù)據(jù),監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)用戶的訂閱策略定時將報表數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶。同時,提供報表定制功能,用戶可以根據(jù)業(yè)務需求給系統(tǒng)下達特定化報表統(tǒng)計任務,系統(tǒng)調(diào)度相關資源執(zhí)行任務,并將統(tǒng)計結(jié)果反饋用戶;(5)用戶可以對每一個主題下的各種周期性報表進行配置,包括統(tǒng)計維度、統(tǒng)計指標等信息。統(tǒng)計分析與詳情查詢配置項主要針對各業(yè)務的關鍵性能指標提供在線統(tǒng)計分析以及周期性報表,對關鍵業(yè)務提供系統(tǒng)級的運行信息詳細查詢功能,提供報表訂閱與定制的服務[7]。

6綜合管理

監(jiān)控系統(tǒng)提供平臺公共配置信息的統(tǒng)一管理和,并實現(xiàn)用戶、角色的管理和同步,用戶認證與鑒權(quán)。同時提供值班運維平臺,為運行值班用戶提供運行維護值班管理功能。通過運維用戶管理實現(xiàn)了各業(yè)務系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)的集中登錄和統(tǒng)一身份認證,通過公共配置信息管理結(jié)合流程調(diào)度保證了CIMISS平臺公共配置信息的一致性,通過運維值班管理保證CIMISS平臺運行安全,通過存儲管理為數(shù)據(jù)歸檔提供數(shù)據(jù)來源。

7公共組件

公共組件是業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部可復用的重要的技術功能,提供給綜合監(jiān)控和分監(jiān)控使用[8]。公共組件包括三層,分別是接口層、支撐層和配置層。接口層體現(xiàn)為一系列API接口,使組件的功能調(diào)用實現(xiàn)抽象依賴,支撐層是接口層的具體實現(xiàn),配置層實現(xiàn)了支撐層的參數(shù)管理。

8結(jié)束語

氣象業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)設計決策是業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)軟件開發(fā)、測試、部署的基礎,能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐、高性能和高可靠性的監(jiān)視信息采集和海量氣象數(shù)據(jù)的及時處理,提高采集吞吐和監(jiān)控時效,為后續(xù)系統(tǒng)建設提供明確依據(jù)。

作者：王祝先；關興民；阮多；馮鵬 單位：黑龍江省氣象數(shù)據(jù)中心