基于云環(huán)境的農(nóng)業(yè)信息門戶平臺建設(shè)*

羅益榮

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙410128）

以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、新一代互聯(lián)網(wǎng)、新一代移動通信技術(shù)為代表的新一輪信息技術(shù)革命正在不斷推動農(nóng)業(yè)信息產(chǎn)業(yè)升級，改變農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展模式，使我國農(nóng)業(yè)信息化進(jìn)入一個統(tǒng)籌規(guī)劃、整合創(chuàng)新、以服務(wù)效果為導(dǎo)向的新階段[1]。解決各平臺獨(dú)立運(yùn)行，數(shù)據(jù)無法共享，區(qū)域間合作受限，實(shí)現(xiàn)“系統(tǒng)集成、服務(wù)集中、資源共享”成為農(nóng)業(yè)信息綜合服務(wù)平臺建設(shè)與發(fā)展的方向[2]。本文探討了云環(huán)境下農(nóng)業(yè)信息綜合服務(wù)平臺整合的關(guān)鍵技術(shù)，基于云計(jì)算技術(shù)整合現(xiàn)有各類農(nóng)業(yè)信息平臺，實(shí)現(xiàn)區(qū)域間的農(nóng)業(yè)信息共享，為區(qū)域間的農(nóng)業(yè)合作提供輔助決策支持。

1 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算最先由Google提出，是一種利用大規(guī)模低成本運(yùn)算單元通過IP網(wǎng)絡(luò)相連而組成的運(yùn)算系統(tǒng)，可提供各種運(yùn)算服務(wù)。這種服務(wù)可以是互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的IT和軟件，也可以是任意其他的服務(wù)，具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全的特點(diǎn)[3]。近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的云計(jì)算又衍生了兩種云模式，即物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用集成MAI(M2M Application Integration)和物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營服務(wù)MaaS(Machine to Machine as a Service)[4]。云計(jì)算服務(wù)架構(gòu)如圖1所示。由此可見，云計(jì)算就是為資源與信息整合而生[5]。目前，架構(gòu)公共服務(wù)平臺可利用的云計(jì)算方案有 IBM云、HP云、Google云、微軟云等[6]。

2 云環(huán)境下農(nóng)信平臺整合的體系結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺整合的解決方案架構(gòu)分為6層，自底向上依次為基礎(chǔ)技術(shù)平臺、虛擬化平臺、應(yīng)用平臺、應(yīng)用組件、業(yè)務(wù)系統(tǒng)和門戶層，如圖2所示。基礎(chǔ)技術(shù)平臺由計(jì)算資源池、存儲資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池、數(shù)據(jù)庫平臺等構(gòu)成，是農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺整合的基礎(chǔ)設(shè)施，基于云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)技術(shù)平臺對用戶的透明服務(wù)。應(yīng)用平臺建立在基礎(chǔ)技術(shù)平臺之上，為應(yīng)用組件以及業(yè)務(wù)的開發(fā)提供服務(wù)。為支持系統(tǒng)的功能重構(gòu)與功能擴(kuò)展，將一些業(yè)務(wù)進(jìn)行分析與抽象，形成應(yīng)用組件，應(yīng)用組件與應(yīng)用平臺共同形成業(yè)務(wù)構(gòu)造平臺。門戶為用戶提供單點(diǎn)登錄、個性化的應(yīng)用入口，并將各類農(nóng)業(yè)信息平臺及涉農(nóng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一展現(xiàn)給最終用戶。

農(nóng)業(yè)信息平臺整合的技術(shù)架構(gòu)，層與層之間以及層內(nèi)各組件之間定義了標(biāo)準(zhǔn)接口，達(dá)到松耦合，使應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)及后續(xù)擴(kuò)展只需要關(guān)注其中相關(guān)的部分。當(dāng)某些提供服務(wù)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)生變化時，不會影響到使用服務(wù)的其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 云環(huán)境下數(shù)據(jù)整合的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

數(shù)據(jù)整合是農(nóng)業(yè)信息平臺整合的關(guān)鍵，采用共享數(shù)據(jù)中心模式來解決。共享數(shù)據(jù)中心存儲全局共享的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)交換工具，把各業(yè)務(wù)系統(tǒng)需共享的數(shù)據(jù)抽取到共享數(shù)據(jù)中心進(jìn)行保存，通過數(shù)據(jù)訂閱和抽取的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這種模式既體現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心的“共享”地位，又實(shí)現(xiàn)了共享數(shù)據(jù)的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，能有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合[7]。

數(shù)據(jù)整合的關(guān)鍵步驟是設(shè)計(jì)好符合實(shí)際的整合數(shù)據(jù)模型。由于原始采集到的數(shù)據(jù)結(jié)果和表記錄與數(shù)據(jù)整合倉庫設(shè)計(jì)的表結(jié)構(gòu)和記錄差異很大，所以需要通過一系列的格式變換、數(shù)據(jù)分類聚合，完成從數(shù)據(jù)集中庫的數(shù)據(jù)整合到數(shù)據(jù)整合庫轉(zhuǎn)換模型的建立。在完成了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型建立后需要根據(jù)一定的策略定時定量地完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程，并在轉(zhuǎn)換完成后能夠監(jiān)視數(shù)據(jù)集中庫與數(shù)據(jù)整合庫數(shù)據(jù)的一致性，同時確保數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)的實(shí)時變化。數(shù)據(jù)整合的工作流程如圖3所示。

數(shù)據(jù)整合基于ETL(Extract-Transform-Load)的核心思想和SOA的開放架構(gòu)，通過共享數(shù)據(jù)中心和ESB中間件形成異構(gòu)的數(shù)據(jù)交換處理系統(tǒng)。對于各應(yīng)用系統(tǒng)與共享數(shù)據(jù)中心的集成，根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，使用數(shù)據(jù)集成客戶端工具（ESB客戶端工具）在共享數(shù)據(jù)中心庫中建立系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。共享數(shù)據(jù)中心根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需要，生成相應(yīng)的主題庫，應(yīng)用系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)操作時，直接調(diào)用中間件服務(wù)，對共享數(shù)據(jù)中心主題數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。通過ESB基本可視化的配置工具(下簡稱“AESB”)完成各個應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)采集、交換、同步、共享工作，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息綜合服務(wù)平臺諸多應(yīng)用系統(tǒng)的整合。

4 基于云計(jì)算的農(nóng)業(yè)信息門戶平臺

基于云計(jì)算的農(nóng)業(yè)信息門戶平臺整合各類農(nóng)業(yè)信息服務(wù)，聚集基于 Web的農(nóng)業(yè)信息資源。各類終端用戶只需登錄到門戶平臺并不需要登錄到要使用的每個portlet，從而向用戶提供了對這些資源的單點(diǎn)訪問。通過Web Sphere Portal將Web內(nèi)容發(fā)送到支持WAP的設(shè)備和i-Mode電話以及各種Web瀏覽器。基于門戶平臺，創(chuàng)新專家服務(wù)模式，形成“遠(yuǎn)程視頻、在線咨詢、知識推送”等多信息途徑、快速便捷的農(nóng)業(yè)科技信息服務(wù)體系，提高廣大農(nóng)民的農(nóng)業(yè)科技水平，推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變。

農(nóng)業(yè)信息門戶平臺統(tǒng)一控制用戶，為用戶提供統(tǒng)一的訪問入口，在基于Web統(tǒng)一認(rèn)證和統(tǒng)一授權(quán)服務(wù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登錄（SSO）和資源訪問。農(nóng)業(yè)信息門戶平臺將原本分散在各農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺的應(yīng)用系統(tǒng)集中整合，將信息服務(wù)和業(yè)務(wù)功能在同一個界面下展示給用戶，并提供個性化訪問界面定制。農(nóng)業(yè)信息門戶平臺具有可伸縮的體系結(jié)構(gòu)和組件化的整體設(shè)計(jì)，支持各種開放性的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，能夠方便地與現(xiàn)有系統(tǒng)集成的應(yīng)用組件掛接。其服務(wù)特征效果如圖4所示。

湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)承擔(dān)的國家科技支撐計(jì)劃課題“低廉高效多元農(nóng)村信息服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”，其中內(nèi)容之一就是基于本文云環(huán)境下農(nóng)業(yè)信息門戶平臺建設(shè)技術(shù)，以“整合資源、集成技術(shù)、人機(jī)結(jié)合、精準(zhǔn)推送”為原則，通過不同平臺的單點(diǎn)登錄，建立了跨區(qū)域的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)門戶網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域間的農(nóng)業(yè)信息共享。隨著IPv6商用進(jìn)程的推進(jìn)，充分利用IPv6協(xié)議的優(yōu)勢，將平臺整體過渡到IPv6，并利用IPv6幾乎無限的地址空間實(shí)現(xiàn)與物聯(lián)網(wǎng)的整合，成為本課題下一步要繼續(xù)研究的內(nèi)容。

[1]牛盾.在全國農(nóng)業(yè)網(wǎng)站發(fā)展座談會暨農(nóng)業(yè)信息中心主任會議上的講話[EB/OL].[2008-12-9].http：//www.Agri.gov.cn/xxlb/t200608202670899.htm.

[2]陳敏克，王晉寧，逯張禹，等.基于云計(jì)算的農(nóng)業(yè)信息資源共享系統(tǒng)建設(shè)研究[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2011(4)：5-7，11.

[3]百度百科.云計(jì)算[EB/OL].[2011-12-10].http：//baike.baidu.com/view/1316082.htm.

[4]唐紅，徐光俠.云計(jì)算研究與發(fā)展綜述[J].數(shù)字通信，2010，37(3)：23-28.

[5]趙星，廖桂平，史曉慧，等.物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算環(huán)境下的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)模式構(gòu)建[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012，34(4)：148-153.

[6]胡昌平，陳果.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下區(qū)域農(nóng)業(yè)信息集成設(shè)計(jì)及其服務(wù)推進(jìn)[J].情報(bào)雜志，2009，28(5)：151-154.

[7]李光達(dá)，鄭懷國，譚翠萍，等.基于云計(jì)算的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39(27)：491-493.