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1云端一體化的平臺框架

盡管新型網絡化應用形態強調了若干技術的融合，但從支撐平臺角度看，可以歸結為云端一體化設計的平臺框架。平臺框架藍圖描述了新應用形態的基本架構要素，分為云側和端側兩部分，如圖2所示。端側是指靠近用戶或被監控對象一側的部分，包括智能檢測設備、手機、電腦和一體機等，提供了數據采集和感知功能，包括前端設備層、中間件和框架層，還有其上的應用和業務邏輯層。云側為后臺云服務，采用面向服務思想設計，資源和功能以服務方式提供，提供數據整合、數據分析等服務。云側包括四部分：動態基礎設施、服務與框架、云應用、云環境支撐與監管。云端一體化為技術融合提供了可能。

1.1端側架構前端設備大致可劃分四個類別:桌面機或筆記本、移動終端、傳感設備和物聯網關。桌面機的計算能力最強，傳感設備的計算能力較弱。底層硬件之上為操作系統層，需要根據業務需求和硬件特性做技術選型。在操作系統層之上為基礎模塊層，引入框架+模塊的設計方案來構建前端通用基礎模塊，包括數據處理、通信鏈接、安全加密、第三方API服務等，前端開發人員可以方便地復用基礎模塊減少重復工作，提高開發效率。基礎模塊之上為業務模塊，業務模塊根據業務需求具體制定，基礎模塊為其提供API接口。最上層為應用層，從開發角度將前端應用類型劃分為Web應用、Native應用、Widget應用和Hybrid應用四種類型。各類設備的具體特點不同，需要采用不同的技術路線。移動終端的計算和存儲能力較桌面機弱，屏幕較小，待機時間較短，具備無線接入互聯網能力。該類設備存在Android/iOS/Windows多種平臺，平臺差異性給開發帶來不便，考慮跨平臺開發需求，建議采用Phonegap框架。但跨平臺開發框架會在性能上有降低，如果對此有較高的要求，應考慮本地應用開發模式。傳感設備類設備運算能力一般很弱，存儲能力極為有限，該類設備通常只負責采集和上傳數據。其硬件和平臺差異性更大，需要考慮采用J2ME/OSGi等框架屏蔽底層差異，簡化應用開發。物聯網關類設備運算能力受限，有少量存儲空間，有持續電源供應。該類設備通常用于控制一定范圍內的傳感設備，需要處理數據緩沖、協議適配等。建議采用剪裁版Linux，篩選合適的中間件，定制業務邏輯。

1.2云側架構云側架構如圖3所示。動態基礎設施是將底層資源虛擬化，形成資源池，便于動態供給。但需要注意的是，動態基礎設施對云應用來說只是使能因素(Enabler)，不是必備因素。在動態基礎設施之上的是云應用支撐平臺，它是一個中間件軟件的邏輯集合，用以支持若干應用的開發和運行。云應用也需要支撐平臺，使得應用架構師可以從中間件選型和搭建中解脫出來。云應用支撐平臺包含了經過驗證的產品和開源框架，可以根據需要選擇部署，未來會逐漸演化成PaaS平臺。服務是后端的核心，可作為構建部件被組裝成云應用。服務是軟件資產，可以被重用。為方便管理將服務分層，包括資源服務層、業務服務層和展現與接入服務層。云應用和服務都運行在云支撐平臺上，在構建云應用時應當優先集成這些產品和服務。云服務中心的側翼提供監控管理和配置部署能力，并提供云應用開發環境與業務支撐。云環境監管提供集中統一的全方位的監控管理服務，從底層硬件和機房環境到高層應用。云支撐平臺是框架的核心之一，包括組件容器、總線、處理框架、分布式組件、復雜事件處理、規則引擎與任務調度和消息通知/遞送。云化應用要求在設計開發過程中遵循組件化原則，組件需要在容器環境內運行，需要平臺提供容器服務。基于Java技術路線，可以選擇JEE容器，若有動態模塊化的需求，可以選擇OSGi容器。可變邏輯多用腳本編寫，腳本在腳本引擎中解析執行。總線的天然特性對解決云應用的復雜性和分布性很有幫助。最基本的形態為消息總線，消息內容可以是普通數據也可以是控制指令，衍生出專門用途的總線，比如數據總線、服務總線和事件總線。程序邏輯可以集成一些通用框架，如流處理框架、批處理框架和并行處理框架等。事件驅動有利于松耦合的架構設計，事件處理引擎從數據流中識別出事件，觸發響應邏輯，響應邏輯按照預定規則處理事件。為了增加系統靈活性，可采用規則引擎。系統可變邏輯部分采用規則編寫，規則引擎解析執行，規則可以根據業務改動。資源服務層包括分布式文件存儲服務、數據庫存儲服務和在線存儲服務。在云環境下，要求能夠有效的存儲管理海量的不同結構的數據，當有新的存儲需求時可以通過增加新硬件便捷的、不影響業務的擴展存儲空間，并能提供高性能的數據訪問。

設計該層時需要根據不同的數據類型和應用場景選擇合適數據庫產品。如對于鍵值對形態的數據采用鍵值數據庫存儲效率更高，對于社會關系和興趣圖譜等類型的數據應采用圖數據庫存儲，對于電子病歷和檔案之類的半結構化數據應采用XML數據庫存儲。內容展現交付包括門戶框架、負載與性能、通信框架、終端通道和安全接入。門戶框架為用戶提供統一的訪問入口，提供個性化、單點登錄等內容，它匯集各個信息源的內容。聚合(Mashup)是從多個分散的站點獲取信息源，組合成新網絡應用的一種應用模式，例如地圖聚合、新聞內容聚合等。云應用的用戶分布在不同地域，為了加快訪問速度，對靜態內容采用內容分發網絡CDN。彈性負載均衡管理資源池的伸縮，可以偵測負載情況，根據流量自動調整資源池的規模。有些云應用前端與后端有頻繁的、大量的數據交互，為提高效率可采用異步非阻塞的網絡通信機制。終端通道負責終端接入、安全驗證、根據不同設備類型適配內容等功能。業務服務層包括構建云應用所需要的可復用的服務，可以是定制業務服務或第三方服務，例如分詞服務、垂直搜索服務、推送服務和推薦服務等。智能推薦服務基于對用戶行為數據的追蹤和分析，綜合社交媒體的數據，提供個性化推薦。云服務強調以用戶為中心主動服務，云推送服務會將消息、通知、圖片等內容主動推送給用戶。開發者可以通過服務組合定制云化應用。運營支撐層負責管理云側的大規模節點環境，將計算、存儲和網絡資源交付給用戶，使用戶能夠將業務系統快速部署到指定環境中。該層設置配置管理服務器，實現配置的自動部署和供給，同時實現了全方位的集中的監控管理。

1.3融合平臺框架的設計準則融合技術平臺與傳統應用架構不同，在設計原則上需要做如下考慮。傳統軟件的架構往往是靜態的、剛性的，體現在很難擴展功能和難以改變處理邏輯。云時代業務更加敏捷，需要軟件架構也具備動態性和靈活性，體現在用規則或腳本處理可變邏輯以及組裝應用等方面。失效是設計必須考慮的問題。傳統軟件傾向于采購昂貴但可靠的服務器，設計時往往假定失效是偶然因素。與之相比，云應用可能采用廉價的服務器，加之分布部署，機器和網絡的失效幾率增加。所以需要在設計時將失效作為必須考慮的問題,系統必須有容錯機制并能從故障中恢復。軟件單元松耦合，采用黑盒方式設計構件，并保證合理的接口設計。松耦合設計有利于應用水平伸縮，采用消息和異步機制處理構件間的交互。根據需求及負載自動增加或釋放資源，有利于資源優化配置以及應對周期性的資源需求，實現彈性設計。面向大眾消費者的應用和某些運營商業務不允許中斷，此類應用應考慮使用熱插拔技術設計構件。熱插拔技術可以在應用不關閉的情況下識別插件的加入和卸載行為。傳統軟件往往精打細算，在資源使用上采用合理的容量規劃方法估算確定。但在云時代,應用可能圍繞消費者服務,效率和用戶體驗比資源更為重要,往往采用資源換效率的做法。比如采用固態磁盤,采用分布式緩存而非直接訪問數據庫,將數據庫讀寫分離等。云應用大并發是尋常現象。為避免瓶頸，需要在各層有所應對。比如采用非阻塞機制增大系統吞吐，采用多節點集群分散壓力，或采用流行的Map-reduce框架等。應根據數據特性和數據庫的存儲機制選擇合適的數據庫，比如關系圖譜類數據存放在圖數據庫中，根據數據熱度采用分級存儲等。

2未來的工作

智慧健康管理領域已經取得了一些進展，但仍有許多問題值得進一步研究。當前許多項目都實現了數據采集和初步感知，但對數據的進一步分析和挖掘仍然不夠。為了提供更加智能化的服務，需要深入研究不同數據源的關聯，實現多源數據融合分析。智能化的一個重要體現是主動服務模式，如傳統被動的請求相應模式不同，主動服務模式要求系統在感知的基礎上識別出用戶所處的情境，并依據規則作出響應，這一模式需要平臺框架中消息推送和實時推薦等服務的支持。此外，由于平臺整合了眾多的第三方機構，在安全、數據保護和服務接口標準化等方面也需要深入研究。

作者：任英杰單位：東軟集團股份有限公司軟件架構國家重點實驗室