支撐國網業務系統的SoGrid云平臺研究與應用

張　鵬　王　偉　熊　力　張棟棟

1(北京中電普華信息技術有限公司　北京 100192)2(國網電力科學研究院　江蘇 南京 210000)

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支撐國網業務系統的SoGrid云平臺研究與應用

張鵬1,2王偉1熊力1張棟棟1,2

1(北京中電普華信息技術有限公司北京 100192)2(國網電力科學研究院江蘇 南京 210000)

為促進國家電網公司業務系統構建的集成性和規范性，提出面向云時代的企業級應用構件開發平臺SoGrid。重點介紹SoGrid云平臺的整體架構，各個流程模塊的功能設計，在企業部門的業務系統上的實際應用與性能分析以及下一步的工作展望。通過對業務領域的劃分和構件的積累，該平臺具有豐富的可組裝構件庫，構造服務群和全面的運行監控容器，支持可視化的框架服務配置和界面開發，實現了構件的可復用性和多種業務場景的變化需求，為各業務中心的系統開發提供了有效的支撐。

規范性SoGrid平臺構件開發業務系統

0　引　言

隨著國家電網公司業務的快速擴展，各個部門建設的系統中公共構件占用了大量的開發資源和重復性勞動。根據國網電科院“十二五”的發展規劃，實現集團集約、高效、科學、精益和規范運轉的研發體系平臺的目標[3]，需要建立以集成產品開發為理論基礎的先進研發管理體系。構建統一的產品平臺、技術平臺和資源庫，以促進技術共享，提升核心技術競爭力以及降低產品開發成本。

在整合開放技術優勢和第三方產品基礎上，項目組推出了開放的、可擴展的集成開發云平臺，為用戶提供了全新的信息化行業解決方案。該云應用平臺是可被實例化的服務框架，基于業務抽象的應用構造服務，把復雜的代碼開發轉變為快捷的配置構造，支持軟件設計與實現的復用技術。能夠通過可視化界面為企業應用開發者提供一種全新的、高效的、集成的與構造式的開發環境，為業務場景的建設提供了有力的支撐和友好的用戶體驗。

1　系統概述

在智能信息化時代的背景下，國內外研究可定制開發、快速搭建系統的機構不斷涌現。目前具有代表性的是IBM公司的Bluemix。Bluemix集合了DevOps和Iaas，通過結合敏捷開發和底層的基礎架構，幫助用戶及開發人員快速部署混合云環境。它主要圍繞著Web應用服務、移動應用服務、數據庫服務、大數據服務和開發支持構建相應的服務。Bluemix幫助開發人員使用平臺提供的可組合服務的軟件產品，構建面向云時代的企業級應用。

目前針對電力業務系統的構造器平臺還沒有成熟產品。經過調研分析，國家電網內部業務系統主要存在以下方面的問題：(1) 各個業務系統通用的工具性構件，產生重復開發工作；(2) 對于公共構件的使用，開發人員仍需要大量代碼開發進行界面組織、屬性配置和工作流設計；(3) 消息在業務間、公共構件間的消息傳遞沒有統一的規范；(4) 外部市場的項目權限管理弱化了組織的分層概念[10]。

SoGrid云應用平臺以可視化的方式快速搭建業務應用系統，配置化實現構件屬性的管理，向導化的方式完成應用的開發。通過選擇系統框架和公共構件工具進行系統環境的搭建，使用相應的工具實現頁面的定制化開發和業務應用的構造。

SoGrid云應用平臺提出“一群、一庫、一容器”的構建思想，分別為服務構造群(CSG)、構件庫(CMP)和運行時容器(RTC)。三個子平臺相互關聯與依賴，其中服務構造群提供的各層構造服務的產出成果生成構件庫中的各類構件、運行時容器的運行環境和運行與監控引擎。目前SoGrid主要應用在Web應用系統的建設，未來將擴展到復雜事物處理等云應用產品系列。

2　SoGrid平臺設計

2.1總體架構

SoGrid云應用平臺作為PaaS(PlatformasaService)上的服務模塊，提供豐富的可重用構件的靜態存儲和管理庫。用于面向云時代的企業級應用的開發、部署和運維云平臺的搭建；支持可擴充構造服務群，創造了全新的開發模式；構件的運行時承載容器，提供動態運行、全面監控和優化策略。

服務構造群：各業務構造器構造出的成果作為業務構件在構件庫中進行管理；同時構件庫中的構件也應能夠回饋到構造服務群中，進行業務的修改或基于技術層構造的改變而重新構造。服務構造群應用基礎設施構造層和開發框架構造層的構造服務的成果描述運行時容器的運行支撐環境，以構件庫中技術構件的形態存在；同時業務構造層的監控構造服務基于業務的需求構造的監控服務業生成運行時容器的監控引擎。

結合國家電網的統一開發平臺和基礎框架的技術特點，SoGrid云平臺的整體框架結構設計如圖1所示。

圖1　SoGrid云平臺整體架構

2.2功能設計

SoGrid云應用平臺是為了支撐各項目中心業務場景的快速搭建工作，利用可視化界面進行構件重組的全新開發模式，節省了大量的設計開發工作。云應用平臺開發業務系統的主要流程包括分析設計、應用構造、集成部署和運行監控四個步驟，系統構建的開發流程如圖2所示。

圖2　業務系統開發流程

2.2.1分析設計

軟件生命周期中，需求分析是系統開發的關鍵階段，需要對用戶的業務活動進行分析，明確業務系統的功能需求和性能需求。設計階段需要將復雜的業務系統進行模塊劃分與設計，建立模塊間的接口和組織結構關系。

針對用戶需求的動態變化問題，該平臺的分析設計采用樹形圖構造方法，將分析設計轉換為模塊間可視化的調用關系和層次結構，樹中的每一個節點代表一個模塊，連線代表調用關系。開發人員可以根據需求變化動態地添加修改模塊節點，具有高內聚低耦合的特點。

開發人員能夠根據業務需求進行末尾功能節點頁面的原型設計，可視化設計界面提供了展示頁面模板的搭建和測試功能。控件貨架中包括基本控件、布局控件、數據控件、表單控件和UAP控件等豐富的控件資源。通過可視化拖拽控件和頁面屬性配置實現頁面的快速開發，同時開發人員可以更改源碼進行個性化界面的定制開發。

2.2.2應用構造

應用構造是系統搭建的核心階段，包括系統構造和業務構造。構造服務群提供豐富的、可擴充的多種組件，開發人員可以選擇框架和中間件，基于業務抽象的業務應用構造，把代碼開發演變為組件的構造配置，適應于不同的業務場景的快速部署[1]。

(1) 系統構造系統構造為業務構造提供底層的基礎支撐和集成封裝接口，包括豐富的服務層構件和構造模型圖。

目前組件貨架分為應用基礎服務層、開發框架服務層、業務構件服務層和監控服務層。應用基礎服務層包括數據庫構件、中間件和運行構件庫；開發框架服務層包括平臺框架、JS框架、集成框架和引擎框架；業務構件服務層提供了豐富的業務構件庫和通用構件庫[5,9]；監控服務層包括客戶端監控、系統監控、數據監控、網絡監控和消息監控等多種監控。在系統構造過程中，可以通過點擊或拖拽貨架中需要的構件，自動配置到系統的構造模型圖中。同時單擊構造模型圖中的構件圖標能夠取消相應的構件，系統構造完成后可以直接保存預覽。

(2) 業務構造業務構造是基于系統構造的業務應用搭建，包括基礎框架、頁面構造、流程構造、監控構造和數據模型。

基礎框架設計包括三分頁框架、消息框架和權限框架。三分頁框架通過可視化界面選擇分頁、樣式、菜單和top設置項，以上每項提供了多種設計效果。消息框架和權限框架可以自定義配置屬性，滿足了不同用戶的的場景設計需求。業務構造的原型界面設計如圖3所示。

圖3　業務構造原型界面

頁面構造設計分為數據訪問模型、數據顯示模型、展示頁面模板和測試功能。數據訪問模型和數據顯示模型選擇所屬模塊對應的數據模型，并且具有配置模型基本信息、選擇數據表、列屬性設置、條件設置與SQL語句自動生成功能。列信息界面可以進行數據庫界面配置，包括基本信息配置、驗證表達式、平臺組件專有配置、uap平臺公共組件配置和數據表單專有配置，以及添加刪除新列信息。展示頁面模板分為工具箱和模型設計界面。工具箱提供豐富的控件資源庫和頁面信息配置[2]，模型設計界面利用可視化拖拽式和參數配置技術，完成業務應用系統界面的構造。構造成果按照平臺技術規范生成描述文件和構件包一同保存到構件庫中，構造包的業務場景信息與描述文件之間存在映射關聯，同時構造器實現對構件庫中構件包的修改及版本管理。

流程構造結合菜單和流程圖構造界面展示業務功能模塊的設計流程。設計或開發人員直接基于功能設計中的業務流程需求，實現在線流程的可視化設計。選擇樹形圖的葉子節點可以查看或編輯對應業務模塊的基本信息、流程狀態等信息。如圖4是員工報銷系統的流程設計界面。

圖4　員工報銷系統的流程圖界面

監控構造設計將監控程序進行模塊化封裝，采用多元化的監控方式實現對業務系統的監控，可以搭建業務系統的多性能指標的監控。平臺提供了服務端監控、系統監控、業務指標監控、網絡監控和數據監控等多種服務，自定義設置閥值和告警功能等靈活的配置，為后期的運行提供保障。數據模型設計實現對所屬模塊的數據模型的選擇，數據庫中數據表結構、數據操作和數據表的約束依賴等配置。

2.2.3集成部署

SoGrid平臺的集成部署介于構件庫和運行時容器之間，可以實現獨立物理部署和云部署兩種方式。其中云部署不依賴特定的云平臺，部署時的資源需求來源于構件庫的構件包。構造完成的應用作為服務部署到云平臺中，能夠實現業務應用的多實例擴展，并采用適配器模式保證云平臺間的可移植性。部署界面以矩陣方式展示可以部署的模塊，點擊所要部署的一個或多個模塊節點，通過可視化界面定義待部署的項目模塊的信息和節點性能的需求參數[8]。

集成部署優化了業務系統部署的功能，提高了部署的遠程控制管理[7]，促使部署適應于不同的應用場景，同時能夠減少人工活動的參與以有效提高操作執行效率。

2.2.4運行監控

監控系統主要對業務系統、服務器、數據庫、中間件、消息和日志文件等多種監控功能，輔助開發或運維人員對系統進行全面高效的維護管理。SoGrid平臺的運行監控的是運行時容器的重要體現，來自構造服務群里監控構造服務的成果，提供了系統層、中間件及業務應用層全方位運行狀態的監控，并提供安全策略進行可配置的在線控制調優。運行時監控可以作為獨立服務，負責監控所有基于SoGrid平臺部署的應用系統。運行監控根據云平臺提供的虛擬化資源的運行數據與云平臺進行功能交互，運行監控的設計提高了業務系統的監管優化能力。

在云部署模式下，運行監控通過云平臺的接口獲取云計算提供的運行資源的狀態數據。該接口采用資源監控適配器模式對應虛擬機或中間件等多種資源管理層，適應不同的云平臺。平臺的部署與監控架構設計如圖5所示。

圖5　業務構造原型界面

運行監控通過圖形化界面直觀展現了系統的整體性能和各項指標曲線圖。通過實現端到端的監控，對監控的業務逐級到代碼調用層面，清晰定位到業務的性能瓶頸。運行監控是在統一集成環境中管理多個業務系統的狀態和性能表現，多個業務模塊使用同一個代理，與平臺無關且支持面向對象。

3　平臺特性與應用分析

3.1平臺特性

SoGrid構造平臺是面向國網業務系統的軟件產品線。通過結構化的基礎框架，公共構件和開發流程等過程，支撐業務系統的快速搭建和配置的全面解決方案，提供可視化構件開發平臺。通過事件驅動引擎和算數模型控制器，集成各種設計器和業務模板，利用可視化的方式拖拽構件、配置屬性和工作流，完成業務場景應用系統。

SoGrid云平臺主要包括以下四種特性：

(1) 豐富的構件庫。提供了豐富的通用技術構件和業務服務構件，適合于不同業務場景的快速開發。通過基礎服務配置和可視化構件復用，適應于不同用戶群體的要求，實現了業務構件的可復用性和多種業務場景的變化需求。

(2) 可視化開發。構件貨架中展示了多種類別的豐富組件，開發人員通過直接拖拽組件并配置屬性的方式快速、直觀地完成業務場景的搭建。

(3) 統一的開發規范。基于開發平臺SoTower和SG-UAP，在統一的架構和規范下，為開發人員提供了分析設計、構造、部署和運行監控的統一手段，實現了業務構件的可復用性和資源共享，有效提高了開發效率和系統的穩定性[11]。

(4) 全生命周期開發環境。提供面向企業級業務應用的集成開發環境，基于模板的向導機制完成共享資源的管理和部署，支持權限管理、組織機構管理和參數的動態配置功能。

3.2應用實例分析

SoGrid構造平臺已經應用到基建管理信息系統、員工報銷系統、營銷費控系統、人資管理系統、科技管理信息系統等，并且為系統項目組提供持續的技術支撐，為項目組解決了很多項目技術難題。支撐項目平均節省30%人力成本，節省約70%的開發工作，目前項目應用統計信息如表1所示。

表1　支撐項目統計表

4　結　語

本文通過整合各個業務中心的業務需求，研發支持快速構建、部署和管理的構造系統。SoGrid平臺包括分析設計、應用構造、集成部署、運行監控四個流程，有效支撐了國網公司的內部業務系統的搭建工作，減少了構件重復性工作，制定了統一的開發規范。隨著框架服務的不斷完善和技術改進，下一步的工作將建立基于多智能構件的知識復用模型，深入研究業務邏輯的構建模型和智能構件的活動配置[4]，實現云計算和移動應用解決方案，增強業務構件的可擴展能力和構件服務平臺對大數據的分布式處理，有效提高國網公司業務系統的建設水平。

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RESEARCHANDAPPLICATIONOFSOGRIDCLOUDPLATFORMSUPPORTINGBUSINESSSYSTEMOFSTATEGRID

ZhangPeng1,2WangWei1XiongLi1ZhangDongdong1,2

1(Beijing China Power Information Technology Co.,Ltd.,Beijing 100192,China)2(State Grid Electric Power Research Institute,Nanjing 210000,Jiangsu,China)

Inordertopromotetheintegrationandnormalisationofstategridbusinesssystem,weproposethecloudera-orientedSoGrid,whichisacomponentdevelopmentplatformforenterpriseapplications.ThispapermainlyintroducestheoverallarchitectureofSoGridcloudplatform,functionaldesignofeachprocessmodule,practicalapplicationandperformanceanalysesonbusinesssystemofenterprisesectoraswellastheprospectsofnextstepwork.Throughthedivisioninthefieldofbusinessandtheaccumulationofcomponents,theplatformhasrichassembledcomponentlibrary,constructsservicesgroupandcomprehensiverunningmonitorcontainers,supportsvisualisedframeserviceconfigurationandinterfacedevelopment,implementsthereusabilityofcomponentandthechangingrequirementinvariousbusinessscenes,andprovidesastrongsupportforthesystemdevelopmentsinregardtoeachbusinesscentre.

NormalisationSoGridplatformComponentdevelopmentBusinesssystem

2014-08-31。張鵬，副研究員，主研領域：企業架構EA設計，大型企業整體架構設計。王偉，高工。熊力，高工。張棟棟，工程師。

TP3

ADOI:10.3969/j.issn.1000-386x.2016.03.029