基于移動平臺的云端業(yè)務(wù)擴(kuò)展的研究與實現(xiàn)

摘 要： 目前，在服務(wù)向移動平臺信息推送方面沒有一套通用的跨平臺解決方案可以實現(xiàn)服務(wù)端向移動平臺主動推送通知。針對這一問題，探索通用性解決方案，以BPEL工作流技術(shù)實現(xiàn)云端業(yè)務(wù)集成，按照場景需要在業(yè)務(wù)集成中以O(shè)Auth認(rèn)證模式有效整合社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中受保護(hù)的私密性資源，實現(xiàn)場景的云端業(yè)務(wù)集成。同時應(yīng)用PhoneGap和Dojo Mobile基于HTML5技術(shù)的統(tǒng)一移動應(yīng)用開發(fā)框架快速構(gòu)建場景的手機(jī)應(yīng)用程序，以實例的方法驗證了該開發(fā)框架的可行性。

關(guān)鍵詞： 業(yè)務(wù)集成； 云計算； 移動計算； 信息推送

中圖分類號： TN711?34； TM417 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）13?0019?04

Abstract： Currently， there is no commonly?used cross?platform solution to realize the active information push from server side to mobile platform. Aiming at the above problem， the general solution is researched. The BPEL workflow technology is used to realize the cloud business integration. According to the requirement of the scene， OAuth authentication mode is taken in business integration to effectively integrate the protected private resources in social networking service， and realize the cloud business integration of the scene. The unified mobile application development framework based on HTML5， PhoneGap and Dojo Mobile is used to quickly construct the cellphone application program of the scene. The feasibility of this developed framework was verified with an instance.

Keywords： business integration； cloud computing； mobile computing； information push

伴隨著網(wǎng)絡(luò)信息和數(shù)據(jù)的極速增長，在科研、工程和商業(yè)等領(lǐng)域每時每刻都需要處理超大規(guī)模的海量數(shù)據(jù)，整個社會對計算機(jī)各個方面的需求已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過IT架構(gòu)所能提供的計算和存儲能力，持續(xù)的發(fā)展需要不斷地增加系統(tǒng)硬件資源投入，實現(xiàn)和完善系統(tǒng)擴(kuò)展性能。然而因為傳統(tǒng)的并行處理編程模型應(yīng)用存在一定的局限性，從客觀角度講已經(jīng)無法滿足技術(shù)發(fā)展的需要，在這種強(qiáng)烈需求下云計算應(yīng)運(yùn)而生[1]。云計算是一種易于學(xué)習(xí)、使用和部署的系統(tǒng)并行開發(fā)框架，它能夠充分為用戶節(jié)省成本，同時也能夠極大地提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

1 場景分析

1.1 場景描述

當(dāng)用戶在戶外到了吃飯的時間，拿出手機(jī)使用銀行的應(yīng)用程序，對用戶的地理位置進(jìn)行定位，然后與集成業(yè)務(wù)服務(wù)之間進(jìn)行交互查詢用戶附近的餐館信息。之后，服務(wù)端便會訪問集成在一起的地理位置服務(wù)去查詢附近的餐館，同時去社交網(wǎng)絡(luò)中搜索與這些餐館相關(guān)的評論信息和特色食物信息，再經(jīng)過云計算服務(wù)篩選出優(yōu)質(zhì)的評論返回到用戶的手機(jī)上，用戶可以查看相應(yīng)的信息，并選出自己滿意的餐館和食物。同時由于用戶經(jīng)常與銀行產(chǎn)生業(yè)務(wù)往來，能夠不斷累積自己的積分，可以享受到銀行提供的各種優(yōu)惠，進(jìn)而更大地刺激用戶的消費[2]。用戶可以使用信用卡進(jìn)行消費，還可以通過該軟件與其他的用戶進(jìn)行交流溝通，如發(fā)表自己的評論等，場景流程示意圖如圖1所示。

1.2 場景需求分析

在業(yè)務(wù)集成方面的工作需要將涉及到的服務(wù)包括地理位置信息服務(wù)、銀行業(yè)務(wù)服務(wù)和眾多的社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等集成到一起，并有效進(jìn)行合作；在移動應(yīng)用程序開發(fā)方面涉及到兩大主要工作：統(tǒng)一的跨平臺開發(fā)框架的使用和通用性的跨平臺信息推送解決方案的設(shè)計與實現(xiàn)；在業(yè)務(wù)集成服務(wù)和移動平臺程序之間的主要工作需要合理實現(xiàn)云端服務(wù)與移動平臺之間的信息溝通。

1.3 場景功能分析

課題是基于銀行零售業(yè)務(wù)典型的業(yè)務(wù)場景案例的實現(xiàn)來設(shè)計針對業(yè)務(wù)集成，并將業(yè)務(wù)良好地擴(kuò)展到移動平臺的一類應(yīng)用的通用性方案，包含業(yè)務(wù)集成模塊、移動應(yīng)用程序、信息傳輸模塊、社交網(wǎng)絡(luò)連接器模塊和信息推送模塊的設(shè)計與實現(xiàn)。場景的功能模塊示意圖如圖2所示。

從整體角度而言，業(yè)務(wù)集成模塊實現(xiàn)了銀行業(yè)務(wù)、地理位置信息服務(wù)、信息篩選服務(wù)的業(yè)務(wù)集成，移動應(yīng)用程序采用PhoneGap和DojoMobile的基于HTML5技術(shù)的通用性程序開發(fā)框架實現(xiàn)，社交網(wǎng)絡(luò)連接器部分針對微博服務(wù)進(jìn)行身份認(rèn)證授權(quán)的集成，在信息傳輸模塊使用MQ技術(shù)實現(xiàn)消息中間件的傳輸，將業(yè)務(wù)集成功能實現(xiàn)、移動應(yīng)用程序開發(fā)實現(xiàn)和消息傳輸三個模塊分離，降低程序之間的耦合度，同時提高整體解決方案的靈活度，在信息推送模塊采用基于物聯(lián)網(wǎng)中廣泛使用的MQTT傳感器傳輸技術(shù)。五大功能模塊之間相互獨立，各司其職，但又相互協(xié)作，共同實現(xiàn)整體業(yè)務(wù)場景，滿足銀行零售業(yè)務(wù)的需求[3]。

2 業(yè)務(wù)集成模塊設(shè)計與實現(xiàn)

在本場景的實現(xiàn)中，業(yè)務(wù)集成方面的功能實現(xiàn)主要包含六個部分，分別是用戶地理位置信息管理、查詢周邊地理信息、查看某商家的詳細(xì)信息、查詢某地點的位置信息、打折卡信息管理和評論信息管理。

以上六個部分的功能實現(xiàn)按照內(nèi)容進(jìn)行劃分可以設(shè)計為四個業(yè)務(wù)流程：地理位置查詢流程、商家詳細(xì)信息查詢流程、打折卡信息管理流程和評論信息管理流程。由于業(yè)務(wù)流程以服務(wù)的形式向外界提供訪問，其他的應(yīng)用程序在接入該服務(wù)時采用HTTP連接的方式進(jìn)行，所以服務(wù)可以選擇使用REST資源定位服務(wù)的方式為手機(jī)端應(yīng)用程序提供訪問接口。

地理位置信息查詢流程將用戶地理信息管理、周邊地理信息查詢、某地點位置信息查詢功能集成在一個業(yè)務(wù)流程中，根據(jù)手機(jī)發(fā)送請求進(jìn)行區(qū)分，執(zhí)行不同的邏輯分支實現(xiàn)其相關(guān)功能。業(yè)務(wù)集成服務(wù)以REST資源定位服務(wù)的方式為手機(jī)應(yīng)用提供接口，接口設(shè)計包括兩個方面，其中一個是訪問請求的方式，包括請求的URI結(jié)構(gòu)和傳遞給業(yè)務(wù)集成服務(wù)的參數(shù)信息，參數(shù)信息包括可選和必須兩種，地理位置信息查詢流程服務(wù)的訪問形式如表1所示。

每個地理位置都有一個全球惟一的標(biāo)識，可以準(zhǔn)確定位每個地理位置。在上述返回的地理位置查詢結(jié)果，可以使用參數(shù)Reference查詢某個地點的詳細(xì)信息[3]。這時需要依賴于商家詳細(xì)信息查詢業(yè)務(wù)流程提供的服務(wù)。同樣，該服務(wù)的訪問接口設(shè)計如表2所示。

打折卡信息管理業(yè)務(wù)流程服務(wù)負(fù)責(zé)完成打折卡信息的管理工作，該服務(wù)中實現(xiàn)了打折卡信息的查詢，同樣融合了打折卡信息的管理工作，如打折卡信息搶購信息的變更等。打折卡信息管理業(yè)務(wù)流程服務(wù)提供訪問參數(shù)設(shè)計，如表3所示。

在應(yīng)用程序訪問業(yè)務(wù)流程服務(wù)時并不需要考慮內(nèi)部實現(xiàn)，只需要關(guān)心流程服務(wù)返回的結(jié)果。商家查詢商家信息業(yè)務(wù)流程服務(wù)是建立在已經(jīng)對周圍環(huán)境信息查詢結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，即在之前用戶已經(jīng)對自己所在地理環(huán)境周圍的餐飲進(jìn)行了查詢，已經(jīng)獲得了地理位置信息業(yè)務(wù)流程服務(wù)的查詢結(jié)果[4]。

查詢商家詳細(xì)信息的業(yè)務(wù)流程服務(wù)將會等待客戶端的訪問，當(dāng)收到訪問請求之后將會按照流程開始執(zhí)行，首先會訪問集成的FTP服務(wù)，將需要的配置文件和過程處理工具進(jìn)行加載，之后訪問集成的Google Place地理位置信息服務(wù)，查詢商家的基本信息，包括國家地區(qū)和街道等。然后訪問銀行提供的業(yè)務(wù)服務(wù)，可以獲取到與銀行合作的商家信息，包括該商家的信譽(yù)等。

3 社交網(wǎng)絡(luò)連接器模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 OAuth認(rèn)證流程設(shè)計

OAuth為社交網(wǎng)絡(luò)開放平臺提供身份認(rèn)證體系的基本思想是由第三方應(yīng)用程序?qū)⒂脩糁匦露ㄏ虻缴缃痪W(wǎng)絡(luò)開放平臺的授權(quán)頁面，用戶在登陸完成身份認(rèn)證之后生成授權(quán)令牌，然后由社交網(wǎng)絡(luò)開放平臺再回調(diào)第三方應(yīng)用程序傳遞授權(quán)令牌，之后第三方應(yīng)用程序便可憑借該令牌訪問社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中的受保護(hù)資源[5]。OAuth協(xié)議進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)的流程包含了六個主要步驟，其主要交互過程和交互方式如圖3所示，完成了第三方應(yīng)用程序的授權(quán)操作。

3.2 社交網(wǎng)絡(luò)連接器的實現(xiàn)

在銀行零售業(yè)務(wù)場景中基于云計算服務(wù)的業(yè)務(wù)集成解決方案中增加社交網(wǎng)絡(luò)部分的融合，面臨著兩大關(guān)鍵技術(shù)難題：一是實現(xiàn)身份的識別和認(rèn)證訪問受保護(hù)的社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；二是社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)獲取后的分析與管理[6]。

社交網(wǎng)絡(luò)的授權(quán)請求操作無法通過簡單業(yè)務(wù)服務(wù)流程配置完成，需要在業(yè)務(wù)流程引擎基礎(chǔ)上設(shè)計添加自定義的連接器，用來獲得訪問令牌，并將其與用戶信息關(guān)聯(lián)保存。

4 移動應(yīng)用及信息傳輸模塊設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 基于統(tǒng)一開發(fā)框架實現(xiàn)移動應(yīng)用程序

PhoneGap是采用HTML+JavaScript+CSS的開發(fā)模式，所以選擇使用Dojo Mobile配合PhoneGap組合完成應(yīng)用程序的開發(fā)[7]。

以銀行零售業(yè)務(wù)場景中基于Android平臺開發(fā)實現(xiàn)移動應(yīng)用程序作為示例，底層采用Java技術(shù)進(jìn)行實現(xiàn)，并向上層暴露JavaScriptAPI，可以使用Dojo框架直接調(diào)用，十分簡單方便。在該場景中實現(xiàn)的功能包括用戶地理位置信息查詢與顯示，周圍餐館信息的獲取與顯示，查看餐館詳細(xì)信息（包括餐館的基礎(chǔ)信息和評論信息），查看餐館打折卡優(yōu)惠信息和交易打折卡，對餐館信息進(jìn)行評價并選擇同步的社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

地理位置信息的獲取使用手機(jī)提供的地理定位功能，獲取手機(jī)的Geo Location坐標(biāo)信息，并將該信息保存到全局變量會話狀態(tài)中，以便于各個功能模塊都可以隨時訪問到。在移動設(shè)備上顯示地圖，采用加載Google地圖的方式，遠(yuǎn)程加載Google提供的JavaScript實現(xiàn)，并將手機(jī)的地理位置顯示在地圖上。

考慮到移動平臺采用PhoneGap和DojoMobile組合的通用開發(fā)框架，選擇基于REST服務(wù)的模式向移動平臺提供訪問接口，同時使用JSON輕量級的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，在移動平臺上僅需要調(diào)用Dojo的Ajax模塊，便可以輕松實現(xiàn)與服務(wù)之間的數(shù)據(jù)交互，示例代碼如下：

在本場景中對于用戶交易打折卡積分進(jìn)行變更或者使用信用卡消費用戶的積分變更，需要對數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的保障[8]。在本部分采用MQTT技術(shù)進(jìn)行實現(xiàn)。該技術(shù)可以充分保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，能夠有效避免手機(jī)因為進(jìn)出電梯等環(huán)境造成網(wǎng)絡(luò)連接中斷等惡劣的情況，即使在這些情況下也能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸信息進(jìn)行保存，等連接重新建立的過程中再將信息發(fā)送到服務(wù)器端，保障數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)一性。

使用MQTT技術(shù)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g層的另一個好處是實現(xiàn)了移動應(yīng)用程序功能和業(yè)務(wù)邏輯功能的有效分離，降低程序之間的耦合。以后如果是任何一方發(fā)生變更，只需要對數(shù)據(jù)傳輸模塊進(jìn)行重新設(shè)定便可以有效解決，這種方式可以有效提高業(yè)務(wù)場景實現(xiàn)的靈活度。在Android移動平臺上，底層開發(fā)基于Java語言實現(xiàn)，MQTT具有Java工具包，之后在PhoneGap和Dojo Mobile開發(fā)框架的基礎(chǔ)上編寫中間層，將其向上層暴露為JavaScript方法。

移動應(yīng)用程序和集成服務(wù)器之間設(shè)定主題規(guī)則，在交易打折卡過程中，集成服務(wù)器通過MQTT Client向MQTT Broker預(yù)定Banking/Coupon/Exchange主題，移動應(yīng)用程序在進(jìn)行交易打折卡時便基于該主題發(fā)布信息，并將信息發(fā)布的級別設(shè)置為2，這樣便可以準(zhǔn)確保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地在移動應(yīng)用程序和集成服務(wù)器之間傳輸，達(dá)到預(yù)期的業(yè)務(wù)目標(biāo)。

4.2 跨平臺信息推送方案的設(shè)計與實現(xiàn)

經(jīng)過長時間的研究和對比，選擇廣泛應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)中的MQTT技術(shù)來實現(xiàn)通用的移動平臺上的消息推送。MQTT協(xié)議是一種適用于對大量計算能力有限，工作在低帶寬、不可靠網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程傳感器和控制設(shè)備通信的信息傳輸協(xié)議，具有如下幾個主要特性：

（1） 極其小的通信開銷，最小的消息大小為2 B。

（2） 支持各種流行的編程語言，包括C，Java，Ruby，Python等。

（3） 使用發(fā)布/訂閱的消息模型，簡化應(yīng)用程序的開發(fā)。

（4） 提供三種不同級別的消息傳遞服務(wù)，讓消息能按需達(dá)到目的地。

在面向大眾的應(yīng)用服務(wù)設(shè)計過程中，為滿足消息推送的需求必須保證不同的應(yīng)用程序的主題可以動態(tài)添加，另一方面需要考慮大數(shù)量級的客戶端連接的數(shù)據(jù)庫負(fù)載均衡的問題。為了滿足這類情況的需求，提出了以下比較完整的消息訂閱和發(fā)布的推送模型，該模型包含注冊和推送兩個過程，在服務(wù)注冊中包含五個基本步驟：

（1） 設(shè)備通過HTTP協(xié)議向資源分配服務(wù)（PS）發(fā)送自己的惟一ID申請。

（2） 資源分配服務(wù)（PS）選擇合適的隊列管理器分配給設(shè)備，同時將此設(shè)備添加到該隊列管理器所有連接的設(shè)備數(shù)據(jù)庫中。

（3） 資源分配服務(wù)（PS）返回選擇的隊列管理器的URI給設(shè)備進(jìn)行存儲。

（4） 設(shè)備使用收到并存儲的URI連接對應(yīng)的隊列管理器，設(shè)備始終連接此隊列管理器直到分配服務(wù)重新分配或者重置配置。

（5） 設(shè)備訂閱相應(yīng)的主題，準(zhǔn)備獲取主題上推送的信息。

在完成了消息隊列分配和設(shè)備對相應(yīng)主題的訂閱之后，服務(wù)方便可以在任意時刻實現(xiàn)消息的推送。在實現(xiàn)消息推送的過程中，經(jīng)歷了四個步驟：

① 推送應(yīng)用通過HTTP或者JMS連接到推送服務(wù)器申請發(fā)送相應(yīng)的信息通知到特定的設(shè)備終端。

② MB通過查詢設(shè)備到queuemanager的數(shù)據(jù)庫獲取設(shè)備所連接的隊列管理器。

③ MB通過隊列的發(fā)布/預(yù)定方式將通知發(fā)送到設(shè)備所連接的隊列管理器中。

④ MQ使用發(fā)布/預(yù)定引擎處理MB發(fā)送的消息并通過MQTT服務(wù)將對應(yīng)主題上的信息通知發(fā)送給對應(yīng)的設(shè)備終端。

5 結(jié) 論

本文以銀行零售業(yè)務(wù)為背景展開研究，系統(tǒng)地分析業(yè)務(wù)場景及功能需求。在該典型場景的基礎(chǔ)上分析和研究在云端業(yè)務(wù)集成和向移動平臺進(jìn)行擴(kuò)展過程中面臨的共性問題。在實現(xiàn)業(yè)務(wù)場景的實例過程中對解決方案進(jìn)行了詳細(xì)闡釋，主要完成了以下三個部分的工作：

（1） 分析和研究社交網(wǎng)絡(luò)開放服務(wù)特點和使用方式，使用OAuth的認(rèn)證方式實現(xiàn)在業(yè)務(wù)集成中整合社交網(wǎng)絡(luò)開放服務(wù)中的用戶私密性數(shù)據(jù)。

（2） 基于PhoneGap和DojoMobile的統(tǒng)一性移動應(yīng)用程序框架快速構(gòu)建移動應(yīng)用程序，實現(xiàn)了移動平臺部分的軟件開發(fā)。

（3） 進(jìn)一步研究信息推送技術(shù)和目前比較成熟的移動平臺消息通知方案，使用MQTT傳輸技術(shù)實現(xiàn)了云端業(yè)務(wù)集成服務(wù)向移動平臺推送消息的跨平臺解決方案。

課題進(jìn)一步的研究方向是分析和研究該解決方案與以Memcache為代表的分布式緩存技術(shù)相結(jié)合。

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