国家气象局 气象信息架构 - Oracle · 监控信息采集和展现,支...
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国家气象局
气象信息架构劳虎 Tiger Hsiao大中华区 首席解决方案架构师
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业务需求 - 新一代天气雷达信息共享平台 (WRISP)
1. 建立分布式气象信息共享业务系统,提供天气雷达资料在内的、涵盖综合气象探测数据和信息产品的高质量共享服务
业务挑战 技术需求
1. 服务虚拟化,目录管理和服务异地请求
2. 自动化业务流程流转,支持跨系统和闭环优化
5. 实现统一的用户身份管理,用户认证和授权访问,支持跨系统单点登录
4. 实现统一的用户访问管理和个性化的内容展现,业务处理
3. 实时进行业务和技术框架监控信息采集和展现,支持手工/自动异常处理流程
4. 满足气象、水利、民航、国防等相关行业,以及社会个领域、各层次用户对天气雷达资料共享需求:实时,全面,有效;提供WEB检索应用服务
2. 根本改变部分气象数据流程混乱的情况,改变对部门内外气象资料服务情况,尤其是实时资料的高质量数据实时服务,建立数据从采集到服务全过程的规范业务流程
3. 建立业务监控系统,实现统一的系统业务监控与统计分析体系,提供异常处理、业务监控和监控信息分析,实现关键指标如错报量,重复资料量,订购服务订单量、共享分发及时率等实时业务监视和统计分析
5. 建立安全系统,提供统一的安全保护,为应用系统提供安全的网络运行环境
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4
技术需求
1. 服务虚拟化,目录管理和服务异地请求 服务总线
业务流程引擎2. 自动化业务流程流转,支
持跨系统和闭环优化
企业门户框架4. 实现统一的用户访问管理
和个性化的内容展现,业务处理
业务活动监控3. 实时进行业务和技术框架
监控信息采集和展现,支持手工/自动异常处理流程
身份管理5. 实现统一的用户身份管
理,用户认证和授权访问,支持跨系统单点登录
参考架构
业务需求 - 新一代天气雷达信息共享平台 (WRISP)
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5
总结欧美国家气象信息平台近几年的发展趋势
• 原有的操作平台基本上相当坚实,但难以满足未来的操作需求
• 原有架构难以应付以下挑战: 越来越大的数据量、更多协作需求,和需要缩短从科研到作业的转换时间
• 需要更弹性和更稳固的基础设施
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关键需求
• 数据交付和信息架构• 一个更弹性的数据提取模式
• 能力扩展,不再仅限于只有推 (Push) 的方式• 探索利用OpenDap 科技,作为推+拉 (push-Pull) 的模式基础
• 可视化• 为数据和产品可视化提供一个统合的基础
• 协作• 为单位内部,和与外部可靠的合作伙伴间的服务协作,提供基础设施
• 信息生成
• 生成气象产品及服务的平台进行统一和标准化
• 能更快地采用、整合新的信息传播技术
• 对客户驱动的产品变更,能更快地响应
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分析/熔合
Quality ControlRetrieval of Unobserved
QuantitiesCreation of Gridded Fields
预测/侦测
PCs to Teraflop Systems
产品生成,展现, 播送
最终用户
局内
企业
科研人员、学生
固化观测
传统协作方式
Radar DataMobile Mesonets
Surface ObservationsUpper-Air BalloonsCommercial Aircraft
Geostationary and Polar Orbiting Satellite
Wind ProfilersGPS Satellites
整个流程完全是串行、固化方式 (事先排定):
未能对气象的变化作出响应!
整个流程完全是串行、固化方式 (事先排定):
未能对气象的变化作出响应!
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分析/熔合
Quality ControlRetrieval of Unobserved
QuantitiesCreation of Gridded Fields
预测/侦测
PCs to Teraflop Systems
产品生成,展现, 播送
远景: 动态调适的网络基础设施
动态观测
由模式和演算法来驱动感应器
最终用户
技术挑战技术挑战: : 创建具备调适力、可伸缩性、高可用性,和实时响创建具备调适力、可伸缩性、高可用性,和实时响
应能力的网络基础设施服务应能力的网络基础设施服务局内
企业
科研人员、学生
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从 1990 年代架构逐步转型至 2010 年架构
1990s 2010演化转型计划
操作管理经费节约
转移用于资助新架构
气象预报操作 (WFO) 为中心的架构
主系统平台间集成度低
高软件维护成本
实施操作 (RTO) 效率极低
固化的数据传送管道
支持新的操作概念
产品交付更具弹性
主系统平台集成度提高
提高 RTO 效率
数据访问能力提高,支持决策分析
降低软件管理维护成本
弹性的数据交付
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信息共享平台
参考架构
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气象信息共享平台参考架构 (逻辑视图)
展现/表示服务 (门户)
数据基础设施层
任务服务层
数据访问层
元数据索引
数据持久存储
企业服务总线、通信
安全服务
空间索引
水利模式
LAPS
FORTRAN/C/C++程序
外部程序
统合平台监控仪表盘
Java 数据对象
海量数据存储HDF5
数据抽象
SQLHDF5 接口
摄取服务
目录服务
产品服务
适配器服务
通知服务
订阅服务
自动创建服务
清除服务
监控 agent
用户界面
持久服务
工具服务
服务目录/注册库
档案服务
应用网格
流程服务
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Oracle 相关中间件产品
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Oracle Fusion Middleware 融合中间件
网格
安全
应用
内容管理/门户
BI面向服务
集成
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Oracle Fusion Middleware 产品战略最高指导原则
• Complete 完整
• Integrated 预先整合
• Open, Hot-Pluggable 开放、热插拔
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ESB企业服务总线
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个性化
Portlets复合应用
共享模块
AirepBinlighteningBufruaGfeGribObsPirepRadarReccoSatelliteSfcobsShefTafText
ESB 代理服务和插件框架
摄取订阅
清除
档案
自动创建工具
企业服务总线
代理
核心服务
索引 路由
适配器通知
产品
数据类型 插件 可视化、复合式界面
门户
胖 /薄 客户端模式
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Oracle 服务总线提供…地点透明
流程整合
服务消费者
服务供应者
应用
门户
应用
实例 2
应用 1
系统 1
流程系统 2
OSB
应用
实例 1
P
P
代理服务对实际的 endpoint 地点透明
Endpoint 端点服务的物理实现
B
B
逻辑业务服务多个物理端点的视图
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信息平台 ESB 工作实例
消息
接收连接 格式转换
EDEX SOAService
安全检查
日志
路由流入 Pipeline
Data数据
负载均衡队列
共享工具服务
Profiler
中间处理模块
消息
加工连接转换
流出 Pipeline 路由
Data数据
ESB
• JMS• Files• HTTP• FTP• E-Mail• ***
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ESB 做服务共享的用例、场景
• 客户用例: • 门户应用消费后台应用提供的服
务• 利用一个基于服务的桥梁架构,
来消除点对点连接所造成的紧耦合
• 需要的 ESB 特性:• 跨异构的消息骨干• 基于内容的路由 (Content based
routing)• 丰富服务功能 (“加油添醋”)• 监控和报表• 基于WS-Security 规范的安全支持
• 服务工作量管理• 消息可靠性保证• 服务合奏、编制• 支持分布在跨企业各处的服务• 服务发掘
getProduct_B getProduct_CgetProduct_A
C# 代码 C, C++ 代码Java 代码
JMS SOAP Socket
Unix / Linux.NETWebLogic / WAS
门户
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高级整合模式平行 Action 的拆分和结合
• 进来的 payload 可拆分成多个服
务调用
• 多个服务响应可聚合成一个payload
• 并发 action 功能带来高度的效能
提升
Split ForEachProcessOrder
Oracle Service Bus
JoinProcessOrder
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Order 1 Order 2 Order 3
拆分Response
1Response
2Response
3
结合
请求Payload
响应Payload
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总部
• 全局管理的业务流程
• 本地管理的服务
ESB
Enterprise Level Services
SVC2SVC1 SVC4SVC3
ESB
SVC2SVC1
City Level Services
地市
ESB
SVC2SVC1
City Level Services
复合式应用
省级
地市
部署架构实例: 分布架构下的服务调用/协作流程集中管理,调用分布的服务
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BPEL / BPM业务流程管理
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业务流程管理
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可编排系统、亦可编排人员的协作过程:工作流即服务
(1) 指派任务给某个用户/角色
(2) 等待任务完成,作为端到端流程的一部分
待办事宜
指派任务
任务完成
工作流服务
更新任务
BPEL流程
WSDL 服务契约
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25
将业务规则外化:规则引擎作为决策服务
(1) 调用规则引擎,输入资料和参数
(2) 规则处理后返回结果
规则库
指派任务
任务完成
决策服务
BPEL流程
WSDL 契约
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26
RETE Rules “引擎”
CA
Java FactsXML Facts
Dec
isio
nSe
rvic
e
BPEL Java 应用
/** @Foo **/method Foo(....){
Rules SDK
Rules Repository 规则库
Oracle Rule 编辑工具 客户化编辑 (结合应用界面)
客户化编辑方式
Rul
es A
PI(J
SR 9
4)
Oracle Business Rules 业务规则
决策服务 Java API
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BAM业务活动监控
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Business Activity Monitoring 业务活动监控监控 并 优化
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客户名 美国联邦航空管理局 Federal Aviation Administration (FAA)
业务环境现状
产品组件 • Oracle Business Activity Monitoring (BAM)
• Oracle SOA Suite
• Oracle Enterprise Manager
• Oracle 数据库和 Times Ten 内存数据库
业务问题/期待成果
部署方式 • 实现一个面向服务的平台,来整合 FAA 的各个作业系统
• Oracle BAM 用于关联增量气象模式和空中交通模式,生成实时警
告和警示
• 全名为 United States Air Traffic Control System Manager
• 每年在全国各大机场,有超过六千二百万次个起降
• 新的飞行程序,每56天出版一次,新的变化告示,每28天发布一次
• 减少空中交通管制员使用的屏幕数
• 提高飞行控制时数据的准确性
• 通过 SWIM 项目,可支持到 2025 年空中交通量的高度增长
Public Sector: Operations
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Oracle BAM at the FAA
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FAA SWIM 项目拓扑
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32
应用网格
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数据中心的压力
低效 管理增长
难以预测的效能和可用性
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34
如何扩展,提升服务质量?光加硬件不见得都有作用
OSJVM
应用服务器
定制应用
OSJVM
应用服务器
套装应用
OSJVM
应用服务器
服务
OS
交易中间件
C/C++/ COBOL
OS
交易中间件
遗留系统
加剧低效的问题
有限的水平扩展
效能下降
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35
新趋势 新手段: 应用网格
应用网格
定制应用 套装应用 服务C/C++/ COBOL 遗留系统
成本效率 无风险水平扩展
更高的效能和可靠性
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池子化、共享、动态调整随着世界朝服务化迁移,更显重要
应用网格
服务 A 服务 B 服务 C 服务 D 服务 E
应用 1应用 3
应用 2
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37
什么是应用网格?
它 不是
x一个单一产品
x一个标准
x一个全有或全无的东西
而 是
一种方法
一种架构
一项远见
一套最佳实践
多重科技
多种产品
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应用网格基礎核心能力
10/3/2008 ©2008 Oracle Corporation 38
1. 资源共享
应用 应用 应用 服务 服务
3. 监视行为
2. 控制分配
4. 调整分配配置管理
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应用网格科技基础层中间件
10/3/2008 ©2008 Oracle Corporation 39
管理
Java C/C++/COBOL
应用服务器
内存数据网格
OLTP交易中间件
Java 虚拟机
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40
Fusion Middleware 应用网格完整, 热插拔, 预先整合
10/3/2008 ©2008 Oracle Corporation 40
Enterprise Manager
WebLogic Operations
Control
JRockitMission Control
Tuxedo System
Application Monitor
应用服务器
内存数据网格
OLTP交易中间件
Java 虚拟机
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41
Oracle WebLogic Server®效能
根据行业最公正的 jAppServer2004 效能评测
应用服务器/平台/CPU/Cores JOPS (每秒交易量) 服务器节点数
提交日期
结 果
HP-UX Integrity BL870 Server Blade Cluster, Dual Core Itanium 9100, 96 Cores 17,046 12 Sep
2008 世界纪录, 多核
HP-UX Integrity BL860c Server Blade Cluster, Dual Core Itanium 9100, 44 cores 9,459 11 Nov
2007世界纪录, 多核, 搭配数据库RAC
Dell PowerEdge 2950Xeon 5470, 16 cores 4,794 2 Aug
2008 世界纪录, 双核
HP Proliant DL580 G5Intel(R) Xeon(R) CPU X7460, 24 cores 4,410 1 Aug
2008 世界纪录, 但核
Sun SPARC Enterprise T5220 Sun UltraSPARC T2, 8 cores 2,000 1 Oct
2007 单 CPU 最佳记录
8439
14004
17046
Sun IBM Oracle
多节点结果第一
搭配 RAC 结果第一
双节点结果第一
单节点结果第一
单 CPU 结果第一
可访问: http://www.spec.org/jAppServer2004/results/
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42
解耦的应用网格资源运用增加标准、简化、低成本、通用的硬件
10/3/2008 ©2008 Oracle Corporation 42
更低的成本、复杂度降低,更容易诊断故障
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43
JRockit Real Time效能 和 可预测性
0
15
30
45
60
75
90
105
120
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000
在低负载时: 垃圾收集活动 (GC) 衝高,并不时出现逾时现象
在高负载时: GC 战停会导致无法
接受的响应时间
0
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传统 Java
JRRT 让垃圾收集变成 决定性, 使服务水平协议(SLA) 获得保障
JRockit Real Time
JRockit Real Time: 应用网格的基础组件
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Tuxedo: 最早的应用网格动态性较以往更为出色; 充分运用 Coherence
• 在分布式便宜硬件上,达到与大机对等的服务质量 QoS
• C/C++/COBOL 程序达到>100,000 的 tps
• 通过增加/移除集群节点,达到动态水平横向扩展
• 利用 Coherence 作为内存
数据网格
适配器
交易处理
C/C++/COBOL 容器
应用
消息队列
事件出版/ 订阅
集群/负载均衡
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应用网格的关键: 管理层次和自动化必须适当
应用网格
应用服务器应用服务器
应用
内存网格
Java虚拟机
数据库
Enterprise Management
网格管理
OS
硬件
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跨堆栈的可视化/控制/自动化在每层都进行监控; 智能合成
Management
这个应用是否已逼近关键服务水平协议 (SLA) 临界
点?
是否需要调整这台机器的参数?
是否需要调整内存数据网格?
是否能跨所有的应用, 更佳优化网格?
应用服务器
内存网格
Java虚拟机
应用网格
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WebLogic Operations Control将应用部署从底层硬件抽象出来
JVM 虚拟机池
多重独立的应用
需求
应用 应用 应用 应用
共享的硬件资源
供给
服务质量指标
资源要求
可用的资源
WebLogic Operations
Control
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AAAAAABBBBBB
WebLogic Operations Control使应用需求能匹配资源供给
共享的计算资源共享的计算资源
AAAAAABBBBBB
CCCCCC
应用应用 AA 应用应用 BB 应用应用 CC
WebLogic Operations ControlWebLogic Operations Control
应用和服务元数据驱动的部署方式
多应用、多域的管理
所有的域都通过单一主控台来管理
资源分配演算法根据应用需求, 来考虑目前可用的资源如何分配
初始分配, 和后续规则驱动的动态调整
应用
需求
资源
供应
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AA
应用应用 AA
WebLogic Operations Control保护应用的服务水平
AAAAAABBBBBB
计算资源池计算资源池
应用
需求
AAAAAA BBBBBB
CCCCCC
应用应用 BB 应用应用 CC
资源
供应
WebLogic Operations ControlWebLogic Operations Control
警报警报 警报警报
主动监视、报警
• 只要是由 WLOC 启动的服务器, 便会由它来监控, 保护
• 基于代理人 (Agent) 的框架
动态伸缩性管理
• 通过 WLOC 上定义的政策和规则来控制服务水平 (SLA)
• 持续评估规则
保护应用可用性
• 在一个计算池中作故障转移
• 跨池转移、恢复
• 规则可根据效能和高可用性进行保护
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门户
WebLogic Portal
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WebLogic Portal 涵盖完整的门户生命周期
Portal访客
Portal管理员
应用开发人员IT
最佳实践
J2EE开发人员
Portal管理员
开 发
界面设计人员
内容提供者
设 计
组装与部署
管 理
Portal 应用及
项目模板
Portal 模板
Web Services
业务流程
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安全和身份管理
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Oracle 有最完整身份管理/安全解决方案
信息安全官, 审计员最终用户 管理员
报告与分析
证明
责任隔离
诈欺侦测
强认证
基于风险的授权
联邦
自助服务
身份管理
帐号管理
组织管理
角色管理
委派管理
业务应用, HR
配置
调解
口令管理
Web 服务安全
(WS-Security)
注册库, DB
LDAP 存储
LDAP 同步
LDAP 虚拟化
DB 用户安全
应用服务器, OS
Java 平台安全
操作系统认证
Oracle 身份管理/安全平台
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访问管理 – 运行期认证, 授权, SSO 单点登录, 联邦
认证Session 管理
用户
政策管理
联邦和 信赖
Web应用
合作伙伴应用和 Web 服务
Authorization
Web SSOeSSO
遗留应用
诈骗监控风险日志Web
Service
访问审计
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身份管理 – 生命周期管理开通, 角色管理, 自助式服务
人力资源系统
CRM
LDAP
自助式服务自助式注册
委派管理
身份 和 角色
生命周期管理
身份同步
帐号开通
帐号同步
密码同步
基础设施
应用
DB
身份审计
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