氣象業務監控系統設計決策范文

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摘要:本文描述了氣象業務監控系統的邏輯部署、實時監視、綜合業務控制、統計分析與詳情查詢、綜合管理和公共組件等設計內容,從業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務監控系統軟件的總體設計思路。

關鍵詞:設計決策;實時監視;業務控制

1引言

黑龍江省氣象業務監控系統為兩級監控平臺系統,包括綜合監控平臺系統(簡稱綜合監控)和分業務監控平臺系統(簡稱分監控),兩級平臺并非孤立運行,是一體化的總體集成運行環境。業務監控系統運行支持兩種工作模式,即常規和應急,工作模式的切換不影響業務系統的正常運行。監控系統的設計既要依賴于氣象綜合業務平臺的總體設計,也要遵循需求中已經確定的功能需求和非功能性需求。以下對監控系統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業務監控系統功能相關決策

基于功能性需求以及全省氣象信息共享平臺需求分析,結合總設提出參考設計,從系統技術架構角度,對監控系統功能設計提出如下設計決策[2]。業務監控系統邏輯上分為四層,分別為應用層、組件層、數據層和基礎軟件層,通過層間協同工作、層內業務處理,實現監控系統業務監視與業務控制的相關業務功能需求,如圖1所示。2.1應用層應用層也可以稱為應用接口層,它是監控系統與用戶或外系統交互接口,主要包括協議接口(針對外系統)、界面接口(或稱用戶接口)。而協議接口主要包括采集接口和控制接口,監控系統通過采集接口從各業務系統收集原始監視信息、告警信息等,而通過控制接口實現各業務系統的業務控制[3]。界面接口是系統與用戶交互接口,部署于應用中間件,系統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[4],模型負責數據層操作和業務組件的調用,完成業務邏輯操作,視圖負責界面參數的提交和業務執行結果的渲染,控制器負責界面參數的解析,業務邏輯的調用和業務執行結果的返回。

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

2.3數據層應用層和組件層的大量功能依賴于數據層數據,數據層數據包括四類,分別是監視信息、控制信息、統計信息和管理支撐信息。數據的存儲方式包括RDBMS和共享文件系統。2.4基礎軟件層基礎軟件層提供業務監控系統運維支撐環境,為組件層的實現提供平臺支持,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務監控系統應用部署的載體,消息中間服務器負責業務控制指令的傳輸,ITCAM軟件負責系統資源類大部分監視信息的采集[5]。以下將從業務功能角度分別闡述功能性相關設計決策,包括實時監視、綜合業務控制、統計分析與詳情查詢、綜合管理和公共組件。

3實時監視

實時監視需提供一體化的實時業務運行狀態及關鍵性能指標的業務監視平臺,運行值班用戶可以通過綜合業務運行監視平面方便、快速地了解關鍵業務系統的整體運行情況,進行告警處理和故障分析。具體包括:(1)監控系統需要提供多種采集方式的支持,包括數據庫方式、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,監控系統需實現動態配置[6]。(2)采集程序的實現機制需實現對監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,可以根據接收數據量的壓力情況,動態擴展或銷毀采集處理線程,以提高系統數據吞吐率。(3)數據處理程序需實現對采集數據的匯聚,其設計需考慮對并發數據量的無阻塞處理。采集程序與數據處理程序在邏輯上要分離運行。(4)數據經過處理后要實時對展示界面進行更新,通過實時數據推送,使運行值班用戶能實時了解關鍵業務系統的整體運行狀況。(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,使監視信息能夠多維度的呈現給用戶。(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)監控系統提供可配置的多維度故障分析處理模型,支持對故障關聯關系的動態配置。當監視點運行異常或故障時,監控系統可以根據故障關聯關系對故障進行分析,以明確故障影響的范圍以及故障發生的原因,并能自動地將故障分析結果展示給用戶。(8)實時監視界面和公共展示平臺需支持動態內容的定制,可將一塊頁面按預先定義的不同方式分割成多塊頁面,并提供框架顯示內容的配置。實時監視配置項以數據采集處理為核心,結合服務器端數據推送技術實現監視信息的實時監視。數據采集基于多線程方式并發執行,采集完成后,工作線程依次調用數據處理和數據推送。為了提高采集處理的性能,緩存全部規則策略信息和數據處理的結果,其中實時C-KPI和告警緩存于內存,B-KPI信息緩存于臨時文件。為了保證負載均衡節點的一致性,需要同步全部規則策略信息和部分數據處理結果。

4綜合業務控制

作為大運維場景下的總控和業務配置中心,監控系統需要具備對各業務系統提供多方位的控制能力。包括業務配置信息管理控制、業務指令控制等方面。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。用戶通過綜合控制界面完成資源、關鍵進程、業務流程等綜合業務指令控制,而后臺指令控制功能接收用戶發送控制指令后,解析其內容,并調用相關的業務處理服務,完成相關指令執行工作。(2)監控系統需具備統一的配置信息配置框架,并根據業務需求,定義完成某項跨系統的關聯配置信息的各個配置環節,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,構建流程拓撲圖,設定環節相關屬性以及各環節間流轉條件。(5)提供消息通信統一管理與服務,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、消息發送和消息接收。(6)控制過程需可追蹤,并可以根據控制的執行情況,實現控制的取消、回滾等操作。業務控制以調度控制為核心,它將監控系統與業務系統提供配置管理能力、業務控制能力、業務處理能力,有效合理地組織起來,使各業務系統間、系統內部模塊間有效協作,共同支撐全省綜合信息共享平臺的監控需求。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度來實現的。

5統計分析與詳情查詢

為幫助業務人員進行業務的關鍵性能指標的統計與分析,發現業務系統在運行過程中的問題與不足。監控系統需提供面向用戶的業務統計與分析功能,使用戶能夠按照需要去了解業務系統在一段時間內的運行狀況。具體包括:(1)監控系統需要提供在線統計人機交互平臺,系統維護與業務管理人員通過在線統計與分析人機交互界面提交統計與分析請求,系統實時生成符合用戶需求的統計與分析結果;(2)根據業務管理需求,預先定義統計與分析策略(趨勢分析、峰值分析、耗時分析等),系統根據策略定時在后臺生成基于策略的統計與分析產品,并通過業務統計與分析人機交互界面向用戶;(3)輸出產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、區域圖、分布圖、混合圖、甘特圖等圖形方式展現,提供打印、輸出格式轉換等功能;(4)提供報表訂閱功能,用戶可根據自身對某類數據的關注度訂閱相應的報表數據,監控系統根據用戶的訂閱策略定時將報表數據發送給用戶。同時,提供報表定制功能,用戶可以根據業務需求給系統下達特定化報表統計任務,系統調度相關資源執行任務,并將統計結果反饋用戶;(5)用戶可以對每一個主題下的各種周期性報表進行配置,包括統計維度、統計指標等信息。統計分析與詳情查詢配置項主要針對各業務的關鍵性能指標提供在線統計分析以及周期性報表,對關鍵業務提供系統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

監控系統提供平臺公共配置信息的統一管理和,并實現用戶、角色的管理和同步,用戶認證與鑒權。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了各業務系統在監控系統的集中登錄和統一身份認證,通過公共配置信息管理結合流程調度保證了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,通過存儲管理為數據歸檔提供數據來源。

7公共組件

公共組件是業務監控系統內部可復用的重要的技術功能,提供給綜合監控和分監控使用[8]。公共組件包括三層,分別是接口層、支撐層和配置層。接口層體現為一系列API接口,使組件的功能調用實現抽象依賴,支撐層是接口層的具體實現,配置層實現了支撐層的參數管理。

8結束語

氣象業務監控系統設計決策是業務監控系統軟件開發、測試、部署的基礎,能夠實現高吞吐、高性能和高可靠性的監視信息采集和海量氣象數據的及時處理,提高采集吞吐和監控時效,為后續系統建設提供明確依據。

作者：王祝先；關興民；阮多；馮鵬 單位：黑龍江省氣象數據中心