公安交通管理云平臺接口實(shí)踐

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【摘要】本文針對公安交通管理行業(yè)云計算發(fā)展的趨勢，結(jié)合當(dāng)前公安交通管理信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀，介紹基于服務(wù)的公安交通管理云平臺(交管云)接口實(shí)現(xiàn)，以構(gòu)建的公安交通管理云平臺為基礎(chǔ)，從總體架構(gòu)、技術(shù)實(shí)現(xiàn)及優(yōu)點(diǎn)、交管云數(shù)據(jù)讀寫測試三方面對交管云平臺的服務(wù)實(shí)現(xiàn)做了詳細(xì)介紹，通過基于對外提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口服務(wù)，一方面實(shí)現(xiàn)對交管云平臺下數(shù)據(jù)接口的集中管控，另一方面簡化了公安交通管理業(yè)務(wù)層面對云服務(wù)的使用。

【關(guān)鍵詞】RPC；公安交通管理信息化；云平臺

0引言

面對當(dāng)前信息化迅速發(fā)展對維護(hù)道路交通安全和社會穩(wěn)定帶來的新挑戰(zhàn)，2012年，公安部《關(guān)于貫徹落實(shí)〈全國公安裝備建設(shè)“十二五”規(guī)劃〉指揮信通裝備建設(shè)項(xiàng)目的工作意見》將警務(wù)云計算中心建設(shè)工作納入整體規(guī)劃。交管云作為警務(wù)云在公安交通管理的落地實(shí)踐，是運(yùn)用云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)服務(wù)公安交通管理治理、管控工作的一次創(chuàng)新和突破，是提高駕馭交管管理能力、打造平安城市的關(guān)鍵抓手?！霸朴嬎恪痹诠步煌ü芾硇袠I(yè)的普及，將為政府及納稅人節(jié)省巨大的信息化建設(shè)費(fèi)用，是一項(xiàng)利國利民、影響深遠(yuǎn)的重要工程[1]。目前交通管理行業(yè)中各類外掛系統(tǒng)有萬余個。這些系統(tǒng)主要是通過交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)各自的信息化功能及服務(wù)，但由于外掛系統(tǒng)是不同的廠商承建，且對數(shù)據(jù)內(nèi)容及格式的要求并不相同，所以數(shù)據(jù)接口眾多且非常復(fù)雜[2]。本文針對公安交通管理行業(yè)云計算發(fā)展的趨勢，及當(dāng)前面臨的問題介紹基于的交管云接口，以交管云平臺為基礎(chǔ)，統(tǒng)一對外提供數(shù)據(jù)接口服務(wù)。并基于服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對交管數(shù)據(jù)接口的集中管控，實(shí)現(xiàn)整個交管云平臺在深化業(yè)務(wù)層面的開發(fā)實(shí)踐，以滿足將來不斷增大的公安交管信息化需求。

1基于的交管云平臺接口實(shí)現(xiàn)模式

基于的交管云接口實(shí)現(xiàn)模式，即在傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)、外掛系統(tǒng)到交管云平臺的二層訪問架構(gòu)之間加入中間層，由中間層來業(yè)務(wù)系統(tǒng)或外掛系統(tǒng)的請求或云服務(wù)的響應(yīng)[3]。一方面，業(yè)務(wù)系統(tǒng)或外掛系統(tǒng)通過中間對云服務(wù)進(jìn)行請求，并將對云服務(wù)請求的部分處理過程轉(zhuǎn)移到資源更為充裕的中間完成，從而統(tǒng)一了數(shù)據(jù)接口的管理；另一方面，云服務(wù)通過中間向業(yè)務(wù)系統(tǒng)或外掛系統(tǒng)進(jìn)行響應(yīng)，并借助中間對云服務(wù)進(jìn)行傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)交換格式等橋接轉(zhuǎn)換，從而使其滿足不同平臺、技術(shù)體系的集成和擴(kuò)展。

1.1總體架構(gòu)

基于的交管云接口的實(shí)現(xiàn)的設(shè)計，主要包括RPC控制端、接口服務(wù)、交管數(shù)據(jù)調(diào)度服務(wù)、交管數(shù)據(jù)平臺處理器。其中RPC控制端包括交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)RPC客戶端和交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)RPC服務(wù)端，接口服務(wù)包括交管消息格式轉(zhuǎn)換、交管數(shù)據(jù)內(nèi)容校驗(yàn)、交管數(shù)據(jù)權(quán)限控制，調(diào)度服務(wù)包括交管數(shù)據(jù)任務(wù)管理、交管數(shù)據(jù)服務(wù)監(jiān)控、日志管理，交管數(shù)據(jù)平臺處理器主要是與交管云平臺技術(shù)組件進(jìn)行交互的數(shù)據(jù)接口處理程序。

1.1.1RPC客戶端

RPC客戶端模塊支持多種方式接入，主要可分為交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能操作接入和交管數(shù)據(jù)服務(wù)Webservice接入。所述交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)RPC客戶端模塊是由交通管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如交管綜合應(yīng)用平臺調(diào)用進(jìn)程發(fā)送一個有進(jìn)程參數(shù)的調(diào)用信息到服務(wù)進(jìn)程，然后等待應(yīng)答信息。在交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)器端，進(jìn)程保持睡眠狀態(tài)直到調(diào)用信息到達(dá)為止。當(dāng)一個調(diào)用信息到達(dá)，服務(wù)器獲得進(jìn)程參數(shù)，計算結(jié)果，發(fā)送答復(fù)信息，然后等待下一個調(diào)用信息，最后，交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)客戶端調(diào)用進(jìn)程接收答復(fù)信息，獲得進(jìn)程結(jié)果，然后調(diào)用執(zhí)行繼續(xù)進(jìn)行。

1.1.2接口服務(wù)

接口服務(wù)主要包括消息格式轉(zhuǎn)換、內(nèi)容校驗(yàn)及權(quán)限控制等主要內(nèi)容。接口消息轉(zhuǎn)換以交管行業(yè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)交換協(xié)議為主，同時支持XML、JSON、二進(jìn)制文件、文本文件等數(shù)據(jù)格式，能將一種數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為另一種數(shù)據(jù)格式，在數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換時可支持聚合、拆分模式。支持?jǐn)?shù)據(jù)之間不同字符集格式的轉(zhuǎn)換，例如GB2312,GBK,GB18030、Unicode、UTF-8等相互之間的轉(zhuǎn)換。內(nèi)容校驗(yàn)是通過交管信息管理人員創(chuàng)建交管業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)校驗(yàn)規(guī)則，自動為核心系統(tǒng)或外圍系統(tǒng)提供缺失、邏輯等各種數(shù)據(jù)校驗(yàn)預(yù)警告警能力，用于提示交管信息管理人員實(shí)時進(jìn)行數(shù)據(jù)處置。數(shù)據(jù)接收時，通過交管數(shù)據(jù)校驗(yàn)保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，支持以下校驗(yàn)規(guī)則：重復(fù)性檢查、唯一性檢查、自定義校驗(yàn)規(guī)則等。權(quán)限控制是指對交管數(shù)據(jù)服務(wù)的訪問進(jìn)行安全控制，對交管數(shù)據(jù)服務(wù)的訪問需按照交通管理業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)服務(wù)設(shè)置為需要進(jìn)行身份驗(yàn)證，服務(wù)調(diào)用者應(yīng)當(dāng)在請求報文頭(SOAPHeader)中填寫身份驗(yàn)證信息。

1.1.3調(diào)度服務(wù)

調(diào)度服務(wù)主要包括任務(wù)管理、接口服務(wù)監(jiān)控、日志管理等內(nèi)容。任務(wù)管理是通過觸發(fā)器設(shè)置交管作業(yè)定時運(yùn)行規(guī)則，控制作業(yè)的運(yùn)行時間進(jìn)行定時任務(wù)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)定時完成定制任務(wù)，可以指定時間點(diǎn)，也可以設(shè)置成每小時、每天等動態(tài)時間。服務(wù)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了對交管服務(wù)運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)用頻率、數(shù)據(jù)流量等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并實(shí)時地檢測到各種交管數(shù)據(jù)服務(wù)的異常信息和交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理情況。日志管理能夠查看交管服務(wù)處理過程的跟蹤日志，實(shí)現(xiàn)了日志分類、查詢以及日志優(yōu)先級的設(shè)置。從RPC客戶端模塊向RPC服務(wù)器端模塊提交數(shù)據(jù)請求，接口服務(wù)模塊在接收數(shù)據(jù)后完成數(shù)據(jù)格式格式的轉(zhuǎn)換、內(nèi)容校驗(yàn)以及權(quán)限控制，調(diào)度服務(wù)模塊完成交管數(shù)據(jù)任務(wù)的調(diào)度、監(jiān)控以及日志跟蹤及管理，最終交管數(shù)據(jù)任務(wù)管理模塊將數(shù)據(jù)請求提交至交管云平臺數(shù)據(jù)接口處理程序。服務(wù)作為可重用的服務(wù)定義，屏蔽對后端交管云接口服務(wù)的直接訪問，降低了后端交管云平臺的更新、升級對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響程度，并提升了整體大數(shù)據(jù)體系的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。在基于的交管云接口調(diào)度模式中，服務(wù)中對服務(wù)的封裝通過服務(wù)消息流來實(shí)現(xiàn)，服務(wù)消息流也是一種交換服務(wù)流，由服務(wù)調(diào)度引擎統(tǒng)一調(diào)度執(zhí)行，解決了業(yè)務(wù)系統(tǒng)與交管云技術(shù)組件之間數(shù)據(jù)交互的管理問題[4]。

1.2基于的交管云平臺訪問

交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行RPC調(diào)用訪問交管云服務(wù)時，首先交管數(shù)據(jù)服務(wù)監(jiān)聽器監(jiān)聽由交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)RPC客戶端發(fā)來的請求，讀取隊(duì)列通過讀取進(jìn)程實(shí)現(xiàn)阻塞等待。在建立交管數(shù)據(jù)RPC服務(wù)以后，讀取隊(duì)列根據(jù)傳輸前所提供的目的地址及RPC上層應(yīng)用程序號轉(zhuǎn)至相應(yīng)的RPC應(yīng)用程序服務(wù)端，且此時的客戶端處于等待狀態(tài)，直至收到應(yīng)答或TimeOut超時信號。當(dāng)服務(wù)器端獲得請求消息，則會根據(jù)注冊RPC時告訴RPC系統(tǒng)的例程入口地址，執(zhí)行相應(yīng)的操作，并將結(jié)果返回至客戶端。當(dāng)一次RPC調(diào)用結(jié)束后，相應(yīng)線程發(fā)送相應(yīng)的信號，客戶端程序才會繼續(xù)運(yùn)行。在這個過程中，一個RPC過程是有三個要素來唯一確定的：程序號、版本號和過程號。程序號是用來區(qū)別一組相關(guān)的并且具有唯一過程好的遠(yuǎn)程過程。一個程序可以有一個或幾個不同的版本，而每個版本的程序都包含一系列能被遠(yuǎn)程調(diào)用的過程，通過版本的引入，使得不同版本下的RPC能同時提供服務(wù)。每個版本都包含有許多可供遠(yuǎn)程調(diào)用的過程，每個過程則有其唯一標(biāo)示的過程號。通過這種調(diào)用方式可以充分利用非共享內(nèi)存的多處理器環(huán)境，這樣可以簡便地將應(yīng)用分布在多臺服務(wù)器上，應(yīng)用就形成了一個分布式處理與響應(yīng)環(huán)境，提高系統(tǒng)資源的利用率。同時，可以最大程度減少由于原有交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)的異構(gòu)性所帶來的影響。

2基于的交管云平臺特點(diǎn)

2.1通過服務(wù)，體現(xiàn)了交管云接口的統(tǒng)一管理

通過服務(wù)，各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)將統(tǒng)一通過RPC控制端模塊將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送接口服務(wù)模塊，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將通過接口服務(wù)的格式轉(zhuǎn)化、校驗(yàn)后，發(fā)送給調(diào)度服務(wù)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容例如違法、駕駛?cè)?、機(jī)動車等交管結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、違法圖片、機(jī)動車圖片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、應(yīng)用系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)日志等半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)將通過處理器模塊保存入交管云平臺中，也可通過服務(wù)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。交管信息管理人員可統(tǒng)一通過頁面端的可視化拖拽設(shè)計工具進(jìn)行服務(wù)設(shè)計，并通過圖形化的方式展現(xiàn)整個交管數(shù)據(jù)消息路由的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在消息路由拓?fù)湓O(shè)計完成之后，提供消息推送測試功能，可以對整個路由結(jié)構(gòu)做測通測試，并且給出測試結(jié)果，對于故障節(jié)點(diǎn)給出相應(yīng)信息，便于快速問題查找、快速問題定位。

2.2通過服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了交管云接口之間的松耦合

通過服務(wù)調(diào)度服務(wù)實(shí)現(xiàn)了交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)與交管云平臺之間的關(guān)注點(diǎn)的隔離，通過提供服務(wù)與交管數(shù)據(jù)服務(wù)的動態(tài)、靜態(tài)調(diào)用降低交管業(yè)務(wù)系統(tǒng)與交管云平臺數(shù)據(jù)接口的耦合程度。服務(wù)作為可重用的服務(wù)定義，屏蔽對后端交管云接口服務(wù)的直接訪問，降低了后端交管云平臺的切換對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響程度，并提升了整體大數(shù)據(jù)體系的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。在基于的交管云接口調(diào)度模式中，服務(wù)中對服務(wù)的封裝通過服務(wù)消息流來實(shí)現(xiàn)，服務(wù)消息流也是一種交換服務(wù)流，由服務(wù)調(diào)度引擎統(tǒng)一調(diào)度執(zhí)行，解決了業(yè)務(wù)系統(tǒng)與交管云接口之間數(shù)據(jù)交互的管理問題。

2.3通過服務(wù)，保證了消息傳輸?shù)陌踩?/p>

通過服務(wù)，可以完成交管云接口的重復(fù)性檢查、唯一性檢查、自定義校驗(yàn)規(guī)則等內(nèi)容。同時，交管數(shù)據(jù)服務(wù)調(diào)用的全部過程將被監(jiān)控服務(wù)和日志跟蹤服務(wù)所記錄。交管云接口數(shù)據(jù)調(diào)度服務(wù)從架構(gòu)設(shè)計上支持高并發(fā)、大批量的消息數(shù)據(jù)并行傳輸，結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)組件處理器，實(shí)現(xiàn)高并發(fā)、高可靠的消息傳輸，幫助用戶構(gòu)建高效可靠的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)環(huán)境。在調(diào)度服務(wù)提供了對傳輸過程中的消息進(jìn)行加密、切片、壓縮傳輸?shù)哪芰ΓＷC了消息傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴?/p>

3交管云平臺程序性能測試

基于的交管云服務(wù)接口訪問平臺搭建完成后，進(jìn)行了通過讀寫交管云數(shù)據(jù)的性能測試。采用5臺硬件服務(wù)器，分別為Master節(jié)點(diǎn)、Node-1節(jié)點(diǎn)、Node-2節(jié)點(diǎn)、Node-3節(jié)點(diǎn)、Node-4節(jié)點(diǎn)，服務(wù)器的配置見表1。在5個節(jié)點(diǎn)上，部署了服務(wù)程序，供業(yè)務(wù)系統(tǒng)訪問。平臺的性能測試包括對圖片、視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的寫入和讀取，以及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的寫入和查詢測試。根據(jù)當(dāng)前公安交管實(shí)際業(yè)務(wù)需要，模擬每天約10萬條照片、1億條結(jié)構(gòu)化文本的讀寫操作。具體測試方式為，對于照片數(shù)據(jù):（1）3張圖片（每張1.7M）+rowkey字段+11個描述字段約為5.3M/條。（2）50用戶并發(fā)，每用戶寫入2000條數(shù)據(jù)，累計寫入10萬條記錄，完成寫入壓力測試，數(shù)據(jù)量約為50用戶*2000條*5.3M*n(測試次數(shù))約為大于530G。（3）50用戶并發(fā)，每用戶寫入100000條，寫入數(shù)據(jù)量約為50用戶*100000條*5.3M約為2.65T；（4）50用戶查詢100次圖片，每次一條記錄。對于結(jié)構(gòu)化文本數(shù)據(jù):（1）90個描述字段約為1k/條。數(shù)據(jù)庫內(nèi)現(xiàn)有9000萬條數(shù)據(jù)。（2）50用戶，每用戶寫入10萬條數(shù)據(jù)，累計500萬條記錄，完成寫入壓力測試，數(shù)據(jù)量約為50用戶*100000條*1K*n(測試次數(shù))約為大于5G。（3）50用戶，每用戶寫入1千萬條，寫入數(shù)據(jù)量約為50用戶*10000000條*1k約為500G。（4）50用戶，查詢20次數(shù)據(jù)，這完成讀取壓力測試。（5）50用戶，每用戶讀取1000條數(shù)據(jù)，完成穩(wěn)定性測試。根據(jù)測試結(jié)果計算總結(jié)，得到了基于提供的接口讀寫交管云平臺數(shù)據(jù)的運(yùn)算指標(biāo)結(jié)果見表2。根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)場景模擬的測試結(jié)果，已符合當(dāng)前的業(yè)務(wù)需求。

4總結(jié)

本文針對公安交通管理信息化發(fā)展的趨勢，及當(dāng)前公安交通管理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了基于的交管云服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)模式，并從實(shí)現(xiàn)的總體架構(gòu)、接口服務(wù)的訪問方式及采用這種方式的優(yōu)勢等方面進(jìn)行闡述，最后根據(jù)當(dāng)前公安交通管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)讀寫的實(shí)際需求，對基于服務(wù)讀寫交管云數(shù)據(jù)的性能進(jìn)行了測試。下一步，將不斷完善服務(wù)程序，將現(xiàn)有交管信息系統(tǒng)逐漸遷移至交管云平臺，推進(jìn)云計算環(huán)境下公安交通管理行業(yè)信息化發(fā)展。

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作者：邵志驊 吳曉東 崔林山 單位：公安部交通管理科學(xué)研究所