基于網(wǎng)格技術(shù)的企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集成探討

張曲苗

（大慶油田有限責(zé)任公司井下作業(yè)分公司，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

網(wǎng)格是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的主要方向之一，在實(shí)現(xiàn)不同資源共享方面可以起到至關(guān)重要的作用，可以為客戶提供“即連即用”服務(wù)。網(wǎng)格計(jì)算具備一體化優(yōu)勢，可以很好地實(shí)現(xiàn)資源共享。網(wǎng)絡(luò)中的信息和資源孤島可以借助網(wǎng)格技術(shù)消除。文章從框架設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)方案方面就企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集成進(jìn)行了探究，以期實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理中的數(shù)據(jù)融合、共享以及信息聯(lián)動效果。

1 相關(guān)技術(shù)概述

1.1 企業(yè)應(yīng)用集成概述

企業(yè)應(yīng)用集成（Enterprise Application Integration，EAI）指通過把企業(yè)所有必需的異構(gòu)功能實(shí)體連接起來，進(jìn)行跨界的信息和控制流的傳輸，在這種情況下，企業(yè)就可以成為一個(gè)協(xié)調(diào)的整體，其生產(chǎn)和運(yùn)營效果會得到顯著提升。企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集成的層次是多方面的，最終集成為一個(gè)系統(tǒng)。目前，基于消息的中間件方式是運(yùn)用比較廣泛的集成技術(shù)，IBM 的MQ Series和微軟的MSMQ 都運(yùn)用了這種集成技術(shù)，這一技術(shù)在各種系統(tǒng)間借助一個(gè)消息中間件實(shí)現(xiàn)交互。因?yàn)椴煌圃焐痰漠a(chǎn)品很難實(shí)現(xiàn)兼容，而且要提前定制消息中間件，導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行效率較低，整個(gè)開發(fā)過程需要較長的時(shí)間。而網(wǎng)格技術(shù)可以有效克服上述問題，為企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的集成提供一個(gè)新視角。

1.2 網(wǎng)格技術(shù)概述

開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)（Open Grid Services Architecture，OGSA）是Web 依托網(wǎng)格技術(shù)提供服務(wù)的體系，這一體系是建立在網(wǎng)格服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施（Open Grid Service Infrastructure，OGSI）上的，這也是一種分布系統(tǒng)的創(chuàng)新。企業(yè)借助OGSA 建立并運(yùn)行的各種管理都可以充分整合在一起，并形成了通知機(jī)制，使得各種應(yīng)用之間的互操作和共享成為現(xiàn)實(shí)，滿足了大型企業(yè)系統(tǒng)管理的各種要求。

2 基于網(wǎng)格技術(shù)的企業(yè)應(yīng)用集成設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

2.1 集成方案

OGSA 是基于網(wǎng)格技術(shù)企業(yè)應(yīng)用集成的基本框架。在OGSA 中，所有的一切都被抽象地認(rèn)為是為了服務(wù)，一切程序和設(shè)備都是如此，網(wǎng)格的使用是借助統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口來實(shí)施的。Globus Toolkit 和Web Service 是OGSA 的 兩大技術(shù)支撐，Globus Toolkit 屬于操作系統(tǒng)，Web Service 是訪問網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時(shí)普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)框架。技術(shù)人員可以使用Globus 聯(lián)盟推出的Globus Toolkit 4 建立網(wǎng)格平臺，在平臺上設(shè)立網(wǎng)格門戶，數(shù)據(jù)中心，證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)（Certificate Authority，CA）服務(wù)器，通用描述、發(fā)現(xiàn)以及整合（Universal Description，Discovery，and Integration，UDDI）服務(wù)器。網(wǎng)格門戶是融合各應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以后，可以用來查詢統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的界面。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器提取出各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中需要交互的數(shù)據(jù)，在該中心中使用統(tǒng)一的格式存放，屬于備份數(shù)據(jù)。CA 服務(wù)器不僅可以簽訂合同、公布數(shù)字證書，而且可以對證書的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，沒有數(shù)字證書的授權(quán)，在網(wǎng)格中的任何活動的身份和權(quán)限都是非法的。UDDI服務(wù)器主要是用來提供匹配服務(wù)的，這些服務(wù)的內(nèi)容包括從注冊到發(fā)揮作用的全過程，而且網(wǎng)格服務(wù)不經(jīng)注冊是不能實(shí)施的。把Web Service 配置到應(yīng)用系統(tǒng)端和數(shù)據(jù)中心，利用Web Service 對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實(shí)施操作，就可以運(yùn)用原系統(tǒng)進(jìn)行信息聯(lián)動以及數(shù)據(jù)共享和融合。

2.2 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

用戶通過客戶端上的Web 瀏覽器訪問網(wǎng)格門戶，這樣可以掌握系統(tǒng)中的所有信息。用戶在注冊了自己的賬戶之后，一旦獲得了授權(quán)，就可以對自己的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行處置，并利用系統(tǒng)的交互功能分享這些信息和數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶申請網(wǎng)格服務(wù)時(shí)，網(wǎng)格接口就可以把用戶的需求轉(zhuǎn)化為XML 文件，再通過任務(wù)分析模塊把工作流程自動設(shè)計(jì)出來。在流程的不同階段，可查詢本系統(tǒng)中的網(wǎng)格服務(wù)是否存在。這些網(wǎng)格服務(wù)被查到后，通過表格的形式調(diào)出，進(jìn)而開始服務(wù)，服務(wù)結(jié)果往往儲存在Cache中。客戶端用戶通過網(wǎng)格門戶可以得到這些服務(wù)結(jié)果，如果無法查找到這些服務(wù)，則出現(xiàn)錯(cuò)誤信息自動退回。網(wǎng)格服務(wù)與注冊技術(shù)是密切相關(guān)的，每個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的Web Service 注冊應(yīng)當(dāng)按照UDDI 標(biāo)準(zhǔn)來完成，把自己所有可以提供的服務(wù)進(jìn)行注冊登記。集成方案的體系結(jié)構(gòu)由服務(wù)封裝層、服務(wù)管理和發(fā)現(xiàn)層、服務(wù)接口層、應(yīng)用層四個(gè)層次構(gòu)成，由下層向上層提供服務(wù)。服務(wù)封裝層負(fù)責(zé)提取元數(shù)據(jù)，在統(tǒng)一格式的前提下，把這些數(shù)據(jù)封裝起來，通過服務(wù)管理和發(fā)現(xiàn)層進(jìn)行注冊和對外發(fā)布，還可進(jìn)行服務(wù)監(jiān)控以及服務(wù)調(diào)度優(yōu)化組合。在服務(wù)接口層，可描述和翻譯用戶任務(wù)，對任務(wù)進(jìn)行分析。應(yīng)用層主要為集成系統(tǒng)和用戶的交互界面。

3 基于網(wǎng)格技術(shù)的企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集成要點(diǎn)

3.1 維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性

需要交互的數(shù)據(jù)應(yīng)在數(shù)據(jù)中心備份，并及時(shí)更新對數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)。從應(yīng)用系統(tǒng)的邏輯功能來看，本機(jī)數(shù)據(jù)難以實(shí)現(xiàn)與Web Service 的交互，Web Service 的定時(shí)執(zhí)行成為實(shí)現(xiàn)維護(hù)功能的重要手段。數(shù)據(jù)更新會形成大量的數(shù)據(jù)流動，所以數(shù)據(jù)更新的頻率不能太高。為了不讓數(shù)據(jù)大規(guī)模更新，通常會在應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中建立數(shù)據(jù)索引，同時(shí)構(gòu)建專門的緩沖池，更改的數(shù)據(jù)在緩沖池內(nèi)儲存。在維護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)時(shí)，必須通過Web Service 借助數(shù)據(jù)索引篩選出那些更新過的數(shù)據(jù)，然后把他們傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，在這一過程中，要隨時(shí)刷新數(shù)據(jù)索引，再將需要聯(lián)動的數(shù)據(jù)項(xiàng)寫入緩沖池，并觀察合適的時(shí)機(jī)，用這些數(shù)據(jù)替換應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，這樣系統(tǒng)內(nèi)就會隨時(shí)保存有用數(shù)據(jù)。部署在應(yīng)用系統(tǒng)端的Web Service 會對緩沖池中的數(shù)據(jù)定時(shí)查看，及時(shí)用數(shù)據(jù)中心緩沖池中的數(shù)據(jù)替換應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，向操作人員發(fā)出通知，操作人員接到這些通知以后，按照指令操作系統(tǒng)。

3.2 網(wǎng)格服務(wù)的選擇排序

網(wǎng)格應(yīng)用的關(guān)鍵是網(wǎng)格服務(wù)。在企業(yè)集成系統(tǒng)中，每一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)都需進(jìn)行封裝并存儲，并通過Web 服務(wù)描述語言（Web Services Description Language，WSDL）描述服務(wù)。針對用戶需求，所有的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)都可以提供相應(yīng)的服務(wù)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的服務(wù)效果并不完全相同，甚至存在較大的差別。對此，要盡可能選擇有效的服務(wù)，提高網(wǎng)格計(jì)算的效能。服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）體現(xiàn)為滿足用戶需求的能力。QoS 可以從多個(gè)角度來分析，包括服務(wù)的準(zhǔn)確性和有效性，也包括服務(wù)的安全性和規(guī)范性。QoS 會對網(wǎng)格服務(wù)產(chǎn)生極大的影響，對此，應(yīng)選取子模塊來進(jìn)行構(gòu)建服務(wù)，通過調(diào)用數(shù)據(jù)集成中的服務(wù)質(zhì)量評估子系統(tǒng)，量化評價(jià)不同節(jié)點(diǎn)的各項(xiàng)服務(wù)，保證度量的統(tǒng)一性。要基于節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)質(zhì)量屬性矩陣和用戶定義的服務(wù)質(zhì)量權(quán)值向量來對每個(gè)節(jié)點(diǎn)可提供的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行綜合評價(jià)，得到服務(wù)質(zhì)量綜合治理辦法，再擇優(yōu)選擇節(jié)點(diǎn)。在多個(gè)節(jié)點(diǎn)中，應(yīng)選擇服務(wù)效果好的節(jié)點(diǎn)提供用戶服務(wù)，以此提升集成系統(tǒng)整體服務(wù)質(zhì)量。

3.3 消除系統(tǒng)中異構(gòu)性

網(wǎng)格環(huán)境中的應(yīng)用系統(tǒng)多種多樣，各應(yīng)用系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和硬件方面都有所不同。數(shù)據(jù)庫又有著獨(dú)立的設(shè)計(jì)，這就會使得不同數(shù)據(jù)語義之間的差異十分明顯。通過集成系統(tǒng)，在一個(gè)被理解的文檔中集成了多種數(shù)據(jù)源，而不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的異構(gòu)性主要是通過可擴(kuò)展標(biāo)記語言（Extensible Markup Language，XML）來進(jìn)行消除，通過模式元數(shù)據(jù)對模式信息進(jìn)行定義，包括字段和數(shù)據(jù)庫的描述信息，如精度、單位、屬性以及數(shù)據(jù)約束等。可通過XML Schema 文檔或文檔類型定義（Document Type Definition，DTD）文檔來處理XML 文檔。如果是Html 文檔以及沒有定義模式信息的其他文本文檔需要增添模式信息，可通過包裝程序的設(shè)計(jì)來完成，對結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取。通過定位元數(shù)據(jù)定義導(dǎo)航信息，對于數(shù)據(jù)源位置的獲取可通過查詢謂詞、統(tǒng)一資源定位系統(tǒng)（Uniform Resource Locator，URL）、URL+文件名、數(shù)據(jù)庫名+導(dǎo)航算法、數(shù)據(jù)庫名等實(shí)現(xiàn)。可利用XML 文檔采用簡單對象訪問協(xié)議（Simple Object Access Protocol，SOAP）和Web 服務(wù)描述語言WSDL 來消除各組件間的異構(gòu)性，從而形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

4 結(jié)語

某油田采取上述的技術(shù)和方法成功集成了14 個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，包括不同的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、不同的運(yùn)行環(huán)境、不同開發(fā)時(shí)期等多種應(yīng)用系統(tǒng)，在企業(yè)內(nèi)部形成了一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺，簡化了管理流程，極大提升了管理效率。當(dāng)前，這種應(yīng)用集成只適用于比較小的范圍，還需要加大研究力度，做好組合優(yōu)化、服務(wù)的相似性理解以及控制網(wǎng)絡(luò)流量等，以提升系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。此外，信息服務(wù)只是停留在Grid 服務(wù)和Web 服務(wù)方面，未覆蓋非結(jié)構(gòu)化信息服務(wù)，在后續(xù)的發(fā)展過程中，非結(jié)構(gòu)化信息提取技術(shù)將是一個(gè)新的研究方向。