气象业务监控系统设计决策范文

摘要:本文描述了气象业务监控系统的逻辑部署、实时监视、综合业务控制、统计分析与详情查询、综合管理和公共组件等设计内容,从业务功能角度分别阐述功能性相关设计决策,并详细说明了气象业务监控系统软件的总体设计思路。

关键词:设计决策;实时监视;业务控制

1引言

黑龙江省气象业务监控系统为两级监控平台系统,包括综合监控平台系统(简称综合监控)和分业务监控平台系统(简称分监控),两级平台并非孤立运行,是一体化的总体集成运行环境。业务监控系统运行支持两种工作模式,即常规和应急,工作模式的切换不影响业务系统的正常运行。监控系统的设计既要依赖于气象综合业务平台的总体设计,也要遵循需求中已经确定的功能需求和非功能性需求。以下对监控系统的总体需求以及影响设计决策的主要因素进行分别说明[1]。

2业务监控系统功能相关决策

基于功能性需求以及全省气象信息共享平台需求分析,结合总设提出参考设计,从系统技术架构角度,对监控系统功能设计提出如下设计决策[2]。业务监控系统逻辑上分为四层,分别为应用层、组件层、数据层和基础软件层,通过层间协同工作、层内业务处理,实现监控系统业务监视与业务控制的相关业务功能需求,如图1所示。2.1应用层应用层也可以称为应用接口层,它是监控系统与用户或外系统交互接口,主要包括协议接口(针对外系统)、界面接口(或称用户接口)。而协议接口主要包括采集接口和控制接口,监控系统通过采集接口从各业务系统收集原始监视信息、告警信息等,而通过控制接口实现各业务系统的业务控制[3]。界面接口是系统与用户交互接口,部署于应用中间件,系统所有与用户交互接口均属于此接口范畴。同时应用层的综合展示与查询支持GIS的展示与分析。界面应用功能的设计基于MVC(模型-视图-控制器)架构[4],模型负责数据层操作和业务组件的调用,完成业务逻辑操作,视图负责界面参数的提交和业务执行结果的渲染,控制器负责界面参数的解析,业务逻辑的调用和业务执行结果的返回。

2.2组件层组件层是监控系统的业务调度与处理层,并提供功能或服务接口支撑应用层运行。它包括调度控制组件(如流程调度引擎、任务调度引擎、指令调度管理等)、业务组件(如数据处理与实时推送、数据汇总与报表生成、数据采集等)以及公用性组件(如用户认证与鉴权)。

2.3数据层应用层和组件层的大量功能依赖于数据层数据,数据层数据包括四类,分别是监视信息、控制信息、统计信息和管理支撑信息。数据的存储方式包括RDBMS和共享文件系统。2.4基础软件层基础软件层提供业务监控系统运维支撑环境,为组件层的实现提供平台支持,其中主要软件包括J2EE应用服务器软件、消息中间件服务器、ITCAM软件等。其中J2EE应用服务器软件是业务监控系统应用部署的载体,消息中间服务器负责业务控制指令的传输,ITCAM软件负责系统资源类大部分监视信息的采集[5]。以下将从业务功能角度分别阐述功能性相关设计决策,包括实时监视、综合业务控制、统计分析与详情查询、综合管理和公共组件。

3实时监视

实时监视需提供一体化的实时业务运行状态及关键性能指标的业务监视平台,运行值班用户可以通过综合业务运行监视平面方便、快速地了解关键业务系统的整体运行情况,进行告警处理和故障分析。具体包括:(1)监控系统需要提供多种采集方式的支持,包括数据库方式、消息队列方式、FTP方式、SNMP方式、脚本方式、SOAP方式。这些采集方式的相关配置,例如连接端口、用户名、认证字等,监控系统需实现动态配置[6]。(2)采集程序的实现机制需实现对监视信息采集的负载均衡,采集需同时部署在多台服务器且采用多线程技术,可以根据接收数据量的压力情况,动态扩展或销毁采集处理线程,以提高系统数据吞吐率。(3)数据处理程序需实现对采集数据的汇聚,其设计需考虑对并发数据量的无阻塞处理。采集程序与数据处理程序在逻辑上要分离运行。(4)数据经过处理后要实时对展示界面进行更新,通过实时数据推送,使运行值班用户能实时了解关键业务系统的整体运行状况。(5)前台界面需提供丰富的界面展示功能和多样化的图形及列表的展示方式,使监视信息能够多维度的呈现给用户。(6)集中告警平台需提供告警过滤功能,使用户定制所关注的告警。过滤器的定义可预先定义也可在线定义。(7)监控系统提供可配置的多维度故障分析处理模型,支持对故障关联关系的动态配置。当监视点运行异常或故障时,监控系统可以根据故障关联关系对故障进行分析,以明确故障影响的范围以及故障发生的原因,并能自动地将故障分析结果展示给用户。(8)实时监视界面和公共展示平台需支持动态内容的定制,可将一块页面按预先定义的不同方式分割成多块页面,并提供框架显示内容的配置。实时监视配置项以数据采集处理为核心,结合服务器端数据推送技术实现监视信息的实时监视。数据采集基于多线程方式并发执行,采集完成后,工作线程依次调用数据处理和数据推送。为了提高采集处理的性能,缓存全部规则策略信息和数据处理的结果,其中实时C-KPI和告警缓存于内存,B-KPI信息缓存于临时文件。为了保证负载均衡节点的一致性,需要同步全部规则策略信息和部分数据处理结果。

4综合业务控制

作为大运维场景下的总控和业务配置中心,监控系统需要具备对各业务系统提供多方位的控制能力。包括业务配置信息管理控制、业务指令控制等方面。具体如下:(1)提供指令配置功能,将需要进行指令控制的功能注册为控制指令,然后在综合控制界面中展现。用户通过综合控制界面完成资源、关键进程、业务流程等综合业务指令控制,而后台指令控制功能接收用户发送控制指令后,解析其内容,并调用相关的业务处理服务,完成相关指令执行工作。(2)监控系统需具备统一的配置信息配置框架,并根据业务需求,定义完成某项跨系统的关联配置信息的各个配置环节,使用户可以通过stepbystep的方式完成对配置信息的配置。(3)指令的发送和反馈通过消息接口完成。(4)流程的定义过程需可视化。用户可通过拖、拉、拽等操作,构建流程拓扑图,设定环节相关属性以及各环节间流转条件。(5)提供消息通信统一管理与服务,基于消息中间件提供相关功能封装服务,如消息通道注册功能、消息通过生成、消息通道连接、消息发送和消息接收。(6)控制过程需可追踪,并可以根据控制的执行情况,实现控制的取消、回滚等操作。业务控制以调度控制为核心,它将监控系统与业务系统提供配置管理能力、业务控制能力、业务处理能力,有效合理地组织起来,使各业务系统间、系统内部模块间有效协作,共同支撑全省综合信息共享平台的监控需求。这些控制包括了配置信息以及指令控制,都是基于流程化的调度来实现的。

5统计分析与详情查询

为帮助业务人员进行业务的关键性能指标的统计与分析,发现业务系统在运行过程中的问题与不足。监控系统需提供面向用户的业务统计与分析功能,使用户能够按照需要去了解业务系统在一段时间内的运行状况。具体包括:(1)监控系统需要提供在线统计人机交互平台,系统维护与业务管理人员通过在线统计与分析人机交互界面提交统计与分析请求,系统实时生成符合用户需求的统计与分析结果;(2)根据业务管理需求,预先定义统计与分析策略(趋势分析、峰值分析、耗时分析等),系统根据策略定时在后台生成基于策略的统计与分析产品,并通过业务统计与分析人机交互界面向用户;(3)输出产品都要求以页面报表和饼图、柱状图(普通柱状图以及堆栈柱状图)、线图、区域图、分布图、混合图、甘特图等图形方式展现,提供打印、输出格式转换等功能;(4)提供报表订阅功能,用户可根据自身对某类数据的关注度订阅相应的报表数据,监控系统根据用户的订阅策略定时将报表数据发送给用户。同时,提供报表定制功能,用户可以根据业务需求给系统下达特定化报表统计任务,系统调度相关资源执行任务,并将统计结果反馈用户;(5)用户可以对每一个主题下的各种周期性报表进行配置,包括统计维度、统计指标等信息。统计分析与详情查询配置项主要针对各业务的关键性能指标提供在线统计分析以及周期性报表,对关键业务提供系统级的运行信息详细查询功能,提供报表订阅与定制的服务[7]。

6综合管理

监控系统提供平台公共配置信息的统一管理和,并实现用户、角色的管理和同步,用户认证与鉴权。同时提供值班运维平台,为运行值班用户提供运行维护值班管理功能。通过运维用户管理实现了各业务系统在监控系统的集中登录和统一身份认证,通过公共配置信息管理结合流程调度保证了CIMISS平台公共配置信息的一致性,通过运维值班管理保证CIMISS平台运行安全,通过存储管理为数据归档提供数据来源。

7公共组件

公共组件是业务监控系统内部可复用的重要的技术功能,提供给综合监控和分监控使用[8]。公共组件包括三层,分别是接口层、支撑层和配置层。接口层体现为一系列API接口,使组件的功能调用实现抽象依赖,支撑层是接口层的具体实现,配置层实现了支撑层的参数管理。

8结束语

气象业务监控系统设计决策是业务监控系统软件开发、测试、部署的基础,能够实现高吞吐、高性能和高可靠性的监视信息采集和海量气象数据的及时处理,提高采集吞吐和监控时效,为后续系统建设提供明确依据。

作者：王祝先；关兴民；阮多；冯鹏 单位：黑龙江省气象数据中心