基于移動平臺的云端業務擴展的研究與實現

摘 要： 目前，在服務向移動平臺信息推送方面沒有一套通用的跨平臺解決方案可以實現服務端向移動平臺主動推送通知。針對這一問題，探索通用性解決方案，以BPEL工作流技術實現云端業務集成，按照場景需要在業務集成中以OAuth認證模式有效整合社交網絡服務中受保護的私密性資源，實現場景的云端業務集成。同時應用PhoneGap和Dojo Mobile基于HTML5技術的統一移動應用開發框架快速構建場景的手機應用程序，以實例的方法驗證了該開發框架的可行性。

關鍵詞： 業務集成； 云計算； 移動計算； 信息推送

中圖分類號： TN711?34； TM417 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）13?0019?04

Abstract： Currently， there is no commonly?used cross?platform solution to realize the active information push from server side to mobile platform. Aiming at the above problem， the general solution is researched. The BPEL workflow technology is used to realize the cloud business integration. According to the requirement of the scene， OAuth authentication mode is taken in business integration to effectively integrate the protected private resources in social networking service， and realize the cloud business integration of the scene. The unified mobile application development framework based on HTML5， PhoneGap and Dojo Mobile is used to quickly construct the cellphone application program of the scene. The feasibility of this developed framework was verified with an instance.

Keywords： business integration； cloud computing； mobile computing； information push

伴隨著網絡信息和數據的極速增長，在科研、工程和商業等領域每時每刻都需要處理超大規模的海量數據，整個社會對計算機各個方面的需求已經遠遠超過IT架構所能提供的計算和存儲能力，持續的發展需要不斷地增加系統硬件資源投入，實現和完善系統擴展性能。然而因為傳統的并行處理編程模型應用存在一定的局限性，從客觀角度講已經無法滿足技術發展的需要，在這種強烈需求下云計算應運而生[1]。云計算是一種易于學習、使用和部署的系統并行開發框架，它能夠充分為用戶節省成本，同時也能夠極大地提高系統的可擴展性。

1 場景分析

1.1 場景描述

當用戶在戶外到了吃飯的時間，拿出手機使用銀行的應用程序，對用戶的地理位置進行定位，然后與集成業務服務之間進行交互查詢用戶附近的餐館信息。之后，服務端便會訪問集成在一起的地理位置服務去查詢附近的餐館，同時去社交網絡中搜索與這些餐館相關的評論信息和特色食物信息，再經過云計算服務篩選出優質的評論返回到用戶的手機上，用戶可以查看相應的信息，并選出自己滿意的餐館和食物。同時由于用戶經常與銀行產生業務往來，能夠不斷累積自己的積分，可以享受到銀行提供的各種優惠，進而更大地刺激用戶的消費[2]。用戶可以使用信用卡進行消費，還可以通過該軟件與其他的用戶進行交流溝通，如發表自己的評論等，場景流程示意圖如圖1所示。

1.2 場景需求分析

在業務集成方面的工作需要將涉及到的服務包括地理位置信息服務、銀行業務服務和眾多的社交網絡服務等集成到一起，并有效進行合作；在移動應用程序開發方面涉及到兩大主要工作：統一的跨平臺開發框架的使用和通用性的跨平臺信息推送解決方案的設計與實現；在業務集成服務和移動平臺程序之間的主要工作需要合理實現云端服務與移動平臺之間的信息溝通。

1.3 場景功能分析

課題是基于銀行零售業務典型的業務場景案例的實現來設計針對業務集成，并將業務良好地擴展到移動平臺的一類應用的通用性方案，包含業務集成模塊、移動應用程序、信息傳輸模塊、社交網絡連接器模塊和信息推送模塊的設計與實現。場景的功能模塊示意圖如圖2所示。

從整體角度而言，業務集成模塊實現了銀行業務、地理位置信息服務、信息篩選服務的業務集成，移動應用程序采用PhoneGap和DojoMobile的基于HTML5技術的通用性程序開發框架實現，社交網絡連接器部分針對微博服務進行身份認證授權的集成，在信息傳輸模塊使用MQ技術實現消息中間件的傳輸，將業務集成功能實現、移動應用程序開發實現和消息傳輸三個模塊分離，降低程序之間的耦合度，同時提高整體解決方案的靈活度，在信息推送模塊采用基于物聯網中廣泛使用的MQTT傳感器傳輸技術。五大功能模塊之間相互獨立，各司其職，但又相互協作，共同實現整體業務場景，滿足銀行零售業務的需求[3]。

2 業務集成模塊設計與實現

在本場景的實現中，業務集成方面的功能實現主要包含六個部分，分別是用戶地理位置信息管理、查詢周邊地理信息、查看某商家的詳細信息、查詢某地點的位置信息、打折卡信息管理和評論信息管理。

以上六個部分的功能實現按照內容進行劃分可以設計為四個業務流程：地理位置查詢流程、商家詳細信息查詢流程、打折卡信息管理流程和評論信息管理流程。由于業務流程以服務的形式向外界提供訪問，其他的應用程序在接入該服務時采用HTTP連接的方式進行，所以服務可以選擇使用REST資源定位服務的方式為手機端應用程序提供訪問接口。

地理位置信息查詢流程將用戶地理信息管理、周邊地理信息查詢、某地點位置信息查詢功能集成在一個業務流程中，根據手機發送請求進行區分，執行不同的邏輯分支實現其相關功能。業務集成服務以REST資源定位服務的方式為手機應用提供接口，接口設計包括兩個方面，其中一個是訪問請求的方式，包括請求的URI結構和傳遞給業務集成服務的參數信息，參數信息包括可選和必須兩種，地理位置信息查詢流程服務的訪問形式如表1所示。

每個地理位置都有一個全球惟一的標識，可以準確定位每個地理位置。在上述返回的地理位置查詢結果，可以使用參數Reference查詢某個地點的詳細信息[3]。這時需要依賴于商家詳細信息查詢業務流程提供的服務。同樣，該服務的訪問接口設計如表2所示。

打折卡信息管理業務流程服務負責完成打折卡信息的管理工作，該服務中實現了打折卡信息的查詢，同樣融合了打折卡信息的管理工作，如打折卡信息搶購信息的變更等。打折卡信息管理業務流程服務提供訪問參數設計，如表3所示。

在應用程序訪問業務流程服務時并不需要考慮內部實現，只需要關心流程服務返回的結果。商家查詢商家信息業務流程服務是建立在已經對周圍環境信息查詢結果的基礎上進行的，即在之前用戶已經對自己所在地理環境周圍的餐飲進行了查詢，已經獲得了地理位置信息業務流程服務的查詢結果[4]。

查詢商家詳細信息的業務流程服務將會等待客戶端的訪問，當收到訪問請求之后將會按照流程開始執行，首先會訪問集成的FTP服務，將需要的配置文件和過程處理工具進行加載，之后訪問集成的Google Place地理位置信息服務，查詢商家的基本信息，包括國家地區和街道等。然后訪問銀行提供的業務服務，可以獲取到與銀行合作的商家信息，包括該商家的信譽等。

3 社交網絡連接器模塊的設計與實現

3.1 OAuth認證流程設計

OAuth為社交網絡開放平臺提供身份認證體系的基本思想是由第三方應用程序將用戶重新定向到社交網絡開放平臺的授權頁面，用戶在登陸完成身份認證之后生成授權令牌，然后由社交網絡開放平臺再回調第三方應用程序傳遞授權令牌，之后第三方應用程序便可憑借該令牌訪問社交網絡服務中的受保護資源[5]。OAuth協議進行認證和授權的流程包含了六個主要步驟，其主要交互過程和交互方式如圖3所示，完成了第三方應用程序的授權操作。

3.2 社交網絡連接器的實現

在銀行零售業務場景中基于云計算服務的業務集成解決方案中增加社交網絡部分的融合，面臨著兩大關鍵技術難題：一是實現身份的識別和認證訪問受保護的社交網絡數據；二是社交網絡數據獲取后的分析與管理[6]。

社交網絡的授權請求操作無法通過簡單業務服務流程配置完成，需要在業務流程引擎基礎上設計添加自定義的連接器，用來獲得訪問令牌，并將其與用戶信息關聯保存。

4 移動應用及信息傳輸模塊設計與實現

4.1 基于統一開發框架實現移動應用程序

PhoneGap是采用HTML+JavaScript+CSS的開發模式，所以選擇使用Dojo Mobile配合PhoneGap組合完成應用程序的開發[7]。

以銀行零售業務場景中基于Android平臺開發實現移動應用程序作為示例，底層采用Java技術進行實現，并向上層暴露JavaScriptAPI，可以使用Dojo框架直接調用，十分簡單方便。在該場景中實現的功能包括用戶地理位置信息查詢與顯示，周圍餐館信息的獲取與顯示，查看餐館詳細信息（包括餐館的基礎信息和評論信息），查看餐館打折卡優惠信息和交易打折卡，對餐館信息進行評價并選擇同步的社交網絡服務。

地理位置信息的獲取使用手機提供的地理定位功能，獲取手機的Geo Location坐標信息，并將該信息保存到全局變量會話狀態中，以便于各個功能模塊都可以隨時訪問到。在移動設備上顯示地圖，采用加載Google地圖的方式，遠程加載Google提供的JavaScript實現，并將手機的地理位置顯示在地圖上。

考慮到移動平臺采用PhoneGap和DojoMobile組合的通用開發框架，選擇基于REST服務的模式向移動平臺提供訪問接口，同時使用JSON輕量級的數據結構進行數據交互，在移動平臺上僅需要調用Dojo的Ajax模塊，便可以輕松實現與服務之間的數據交互，示例代碼如下：

在本場景中對于用戶交易打折卡積分進行變更或者使用信用卡消費用戶的積分變更，需要對數據傳輸提供可靠的保障[8]。在本部分采用MQTT技術進行實現。該技術可以充分保障數據傳輸的可靠性，能夠有效避免手機因為進出電梯等環境造成網絡連接中斷等惡劣的情況，即使在這些情況下也能夠對數據傳輸信息進行保存，等連接重新建立的過程中再將信息發送到服務器端，保障數據之間的統一性。

使用MQTT技術作為數據傳輸的中間層的另一個好處是實現了移動應用程序功能和業務邏輯功能的有效分離，降低程序之間的耦合。以后如果是任何一方發生變更，只需要對數據傳輸模塊進行重新設定便可以有效解決，這種方式可以有效提高業務場景實現的靈活度。在Android移動平臺上，底層開發基于Java語言實現，MQTT具有Java工具包，之后在PhoneGap和Dojo Mobile開發框架的基礎上編寫中間層，將其向上層暴露為JavaScript方法。

移動應用程序和集成服務器之間設定主題規則，在交易打折卡過程中，集成服務器通過MQTT Client向MQTT Broker預定Banking/Coupon/Exchange主題，移動應用程序在進行交易打折卡時便基于該主題發布信息，并將信息發布的級別設置為2，這樣便可以準確保障數據準確地在移動應用程序和集成服務器之間傳輸，達到預期的業務目標。

4.2 跨平臺信息推送方案的設計與實現

經過長時間的研究和對比，選擇廣泛應用在物聯網實現中的MQTT技術來實現通用的移動平臺上的消息推送。MQTT協議是一種適用于對大量計算能力有限，工作在低帶寬、不可靠網絡的遠程傳感器和控制設備通信的信息傳輸協議，具有如下幾個主要特性：

（1） 極其小的通信開銷，最小的消息大小為2 B。

（2） 支持各種流行的編程語言，包括C，Java，Ruby，Python等。

（3） 使用發布/訂閱的消息模型，簡化應用程序的開發。

（4） 提供三種不同級別的消息傳遞服務，讓消息能按需達到目的地。

在面向大眾的應用服務設計過程中，為滿足消息推送的需求必須保證不同的應用程序的主題可以動態添加，另一方面需要考慮大數量級的客戶端連接的數據庫負載均衡的問題。為了滿足這類情況的需求，提出了以下比較完整的消息訂閱和發布的推送模型，該模型包含注冊和推送兩個過程，在服務注冊中包含五個基本步驟：

（1） 設備通過HTTP協議向資源分配服務（PS）發送自己的惟一ID申請。

（2） 資源分配服務（PS）選擇合適的隊列管理器分配給設備，同時將此設備添加到該隊列管理器所有連接的設備數據庫中。

（3） 資源分配服務（PS）返回選擇的隊列管理器的URI給設備進行存儲。

（4） 設備使用收到并存儲的URI連接對應的隊列管理器，設備始終連接此隊列管理器直到分配服務重新分配或者重置配置。

（5） 設備訂閱相應的主題，準備獲取主題上推送的信息。

在完成了消息隊列分配和設備對相應主題的訂閱之后，服務方便可以在任意時刻實現消息的推送。在實現消息推送的過程中，經歷了四個步驟：

① 推送應用通過HTTP或者JMS連接到推送服務器申請發送相應的信息通知到特定的設備終端。

② MB通過查詢設備到queuemanager的數據庫獲取設備所連接的隊列管理器。

③ MB通過隊列的發布/預定方式將通知發送到設備所連接的隊列管理器中。

④ MQ使用發布/預定引擎處理MB發送的消息并通過MQTT服務將對應主題上的信息通知發送給對應的設備終端。

5 結 論

本文以銀行零售業務為背景展開研究，系統地分析業務場景及功能需求。在該典型場景的基礎上分析和研究在云端業務集成和向移動平臺進行擴展過程中面臨的共性問題。在實現業務場景的實例過程中對解決方案進行了詳細闡釋，主要完成了以下三個部分的工作：

（1） 分析和研究社交網絡開放服務特點和使用方式，使用OAuth的認證方式實現在業務集成中整合社交網絡開放服務中的用戶私密性數據。

（2） 基于PhoneGap和DojoMobile的統一性移動應用程序框架快速構建移動應用程序，實現了移動平臺部分的軟件開發。

（3） 進一步研究信息推送技術和目前比較成熟的移動平臺消息通知方案，使用MQTT傳輸技術實現了云端業務集成服務向移動平臺推送消息的跨平臺解決方案。

課題進一步的研究方向是分析和研究該解決方案與以Memcache為代表的分布式緩存技術相結合。

參考文獻

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