基于B/S架構(gòu)的“齊魯風(fēng)云”監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

國(guó)婷婷，宋萍，任廣治，趙子龍，張?jiān)?/p>

（1.山東省氣象服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250031；2.濟(jì)南市氣象局，山東 濟(jì)南 250031；3.棗莊市氣象局，山東 棗莊 277000）

0 引 言

近年來，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展以及氣象數(shù)據(jù)量的迅猛增長(zhǎng)，氣象服務(wù)需求發(fā)生了重大改變，用戶希望能夠隨時(shí)隨地看到更多的氣象服務(wù)信息，氣象管理人員也需要及時(shí)向政府和行業(yè)用戶提供決策服務(wù)。有鑒于此，山東省氣象局自主研發(fā)了一款氣象服務(wù)產(chǎn)品“齊魯風(fēng)云”APP。該軟件采用PHP、Javascript等匯編語言，基于用戶的實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)云圖檢測(cè)、降水檢測(cè)、實(shí)況氣象信息、24小時(shí)精細(xì)等多個(gè)特色氣象服務(wù)產(chǎn)品。目前該軟件已經(jīng)在山東各級(jí)氣象部門、各級(jí)政府決策部門以及服務(wù)行業(yè)用戶群中廣泛使用，對(duì)氣象工作人員和各行各業(yè)的使用者起到了重要的氣象指導(dǎo)作用。

伴隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及“齊魯風(fēng)云”APP的不斷推廣，服務(wù)器中的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)種類逐漸增多，面對(duì)龐雜的數(shù)據(jù)傳輸，單純依靠人力監(jiān)控是遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了用戶的服務(wù)需求的，在系統(tǒng)運(yùn)維的過程中，管理員也必須時(shí)刻關(guān)注服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)。為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，盡量減少故障的發(fā)生，亟需采用一種信息化的手段來時(shí)刻監(jiān)督APP的運(yùn)行。因此，本文將基于B/S架構(gòu)開發(fā)“齊魯風(fēng)云”APP的監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)、各模塊的數(shù)據(jù)傳輸狀況、用戶數(shù)量的變動(dòng)以及訪問狀態(tài)的異常情況，確保APP能夠穩(wěn)定持續(xù)地運(yùn)行，切實(shí)提高APP的服務(wù)數(shù)據(jù)質(zhì)量。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 B/S架構(gòu)

B/S架構(gòu)即瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)模式，是一個(gè)三層架構(gòu)，包括應(yīng)用層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)管理層。B/S架構(gòu)相較于C/S架構(gòu)具有異地瀏覽和信息采集靈活的優(yōu)點(diǎn)，用戶只需安裝瀏覽器即可，無需另外安裝客戶端。當(dāng)需要改變應(yīng)用邏輯時(shí)，只需更新服務(wù)器端的應(yīng)用程序即可，同時(shí)客戶端不受操作系統(tǒng)的限制，通過主流Chrome、IE、Edge、火狐瀏覽器就可以訪問服務(wù)器端的程序并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。與C/S架構(gòu)相比，B/S架構(gòu)能夠消除數(shù)據(jù)庫(kù)瓶頸，方便管理人員維護(hù)，而且瀏覽器與服務(wù)器可直接進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入輸出交換，大大減小了本地終端的壓力，降低了系統(tǒng)維護(hù)的成本。

1.2 異步更新技術(shù)

異步更新技術(shù)（Asynchronous javascript and xml, Ajax）包括HTML、CSS、JavaScript、DOM、XML和XSLT等技術(shù)。使用Ajax技術(shù)網(wǎng)頁(yè)無需刷新頁(yè)面即可向服務(wù)器傳輸或讀寫數(shù)據(jù)，該操作方法可以使程序更快地響應(yīng)用戶的請(qǐng)求。Ajax輪詢請(qǐng)求則是客戶端定時(shí)向服務(wù)端發(fā)送Ajax請(qǐng)求，服務(wù)器在接收到請(qǐng)求后即刻返回響應(yīng)信息并關(guān)閉連接，然后客戶端繼續(xù)發(fā)送Ajax請(qǐng)求，循環(huán)往復(fù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 框架設(shè)計(jì)

根據(jù)山東省專業(yè)行業(yè)氣象服務(wù)要求，采用B/S架構(gòu)模式，基于服務(wù)器狀態(tài)、衛(wèi)星云圖、雷達(dá)監(jiān)測(cè)、實(shí)況等數(shù)據(jù)，建立集數(shù)據(jù)監(jiān)控、服務(wù)器狀態(tài)監(jiān)控及用戶訪問量監(jiān)控于一體的“齊魯風(fēng)云”監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)監(jiān)控以及對(duì)服務(wù)器狀態(tài)的可視化展示，以便工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，從而更好地為氣象工作人員和各級(jí)政府部門提供決策支撐。

如圖1所示，系統(tǒng)總體架構(gòu)由數(shù)據(jù)管理層、業(yè)務(wù)邏輯層和應(yīng)用層三部分組成。數(shù)據(jù)管理層采用MySQL作為監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于收集和保存各個(gè)模塊的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)入庫(kù)數(shù)據(jù)的管控，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的各種數(shù)據(jù)請(qǐng)求，為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)及用戶信息；業(yè)務(wù)邏輯層使用PHP、shell等開發(fā)語言，采用Ajax輪詢的方式讓瀏覽器定時(shí)發(fā)送請(qǐng)求詢問服務(wù)器是否有新信息，定時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)文件傳輸及服務(wù)器狀態(tài)信息，為應(yīng)用層提供服務(wù)器狀態(tài)查詢、數(shù)據(jù)入庫(kù)時(shí)間查詢、用戶訪問量查詢等服務(wù)；應(yīng)用層是基于數(shù)據(jù)管理層和業(yè)務(wù)邏輯層而構(gòu)建的“齊魯風(fēng)云”監(jiān)控系統(tǒng)，采用HTML5、Javascript、CSS等開發(fā)語言進(jìn)行編寫，使用HTML編寫頁(yè)面的基本框架，采用CSS對(duì)頁(yè)面系統(tǒng)進(jìn)行美化，使用Javascript編寫腳本實(shí)現(xiàn)對(duì)HTML元素的讀入以及對(duì)瀏覽器事件的響應(yīng)，頁(yè)面中的可視化圖表采用Echarts組件，以便直觀生動(dòng)地為用戶提供服務(wù)器狀態(tài)、數(shù)據(jù)入庫(kù)時(shí)間、用戶訪問量展示等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)監(jiān)控，為專業(yè)氣象服務(wù)提供有力的技術(shù)支撐。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.2 功能設(shè)計(jì)

“齊魯風(fēng)云”監(jiān)控系統(tǒng)是基于HTML5標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的Web服務(wù)端，采用Echarts插件實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器狀態(tài)、內(nèi)存使用情況等信息的動(dòng)態(tài)顯示，采用Web GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同地區(qū)用戶訪問信息的展示，旨在為各行業(yè)工作人員提供更好的專業(yè)氣象服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)“齊魯風(fēng)云”服務(wù)器和各類氣象數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件用戶的系統(tǒng)管理，主要的系統(tǒng)功能為：

（1）服務(wù)器狀態(tài)。動(dòng)態(tài)顯示服務(wù)器的開機(jī)時(shí)間、CPU使用情況、系統(tǒng)進(jìn)程、內(nèi)存使用量及各磁盤空間等服務(wù)器狀態(tài)信息，以便工作人員隨時(shí)了解服務(wù)器狀態(tài)，及時(shí)處理因服務(wù)器狀態(tài)不佳而帶來的軟件問題。

（2）用戶信息管理。顯示用戶的注冊(cè)量和日訪問量，以及在地圖上動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)地區(qū)的用戶使用情況，以不同大小的圖標(biāo)來顯示各地區(qū)的用戶使用量，當(dāng)鼠標(biāo)指在某區(qū)域時(shí)會(huì)顯示該地區(qū)的用戶活躍量。

（3）數(shù)據(jù)信息管理。管理衛(wèi)星云圖、雷達(dá)拼圖、環(huán)境預(yù)報(bào)等氣象數(shù)據(jù)的入庫(kù)時(shí)間，如若數(shù)據(jù)沒有按照規(guī)定的時(shí)間（即超出了設(shè)定的時(shí)間閾值）到達(dá)指定文件夾，系統(tǒng)則會(huì)顯示異常警告，同時(shí)發(fā)出告警聲音提示。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

齊魯風(fēng)云監(jiān)控系統(tǒng)采用MySQL作為開發(fā)平臺(tái)，構(gòu)建氣象監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)系統(tǒng)需求來區(qū)分，其核心數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括3個(gè)數(shù)據(jù)表，分別為用戶信息表、數(shù)據(jù)信息表、服務(wù)器狀態(tài)信息表，數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)

用戶信息表主要存儲(chǔ)用戶的注冊(cè)信息及使用信息，表中的主要字段有id（用戶名）、tellphone（手機(jī)號(hào)）、Registration_time（注冊(cè)時(shí)間）、use_time（最近使用時(shí)間）；數(shù)據(jù)信息表主要儲(chǔ)存齊魯風(fēng)云APP的各類氣象數(shù)據(jù)信息及入庫(kù)時(shí)間信息，主要字段有data_name（數(shù)據(jù)名稱）、type（數(shù)據(jù)類型）、create_time（數(shù)據(jù)入庫(kù)時(shí)間）；服務(wù)器狀態(tài)信息表主要存儲(chǔ)服務(wù)器不同時(shí)刻的狀態(tài)信息，該表中的主要字段有時(shí)間編號(hào)（time_code）、剩余內(nèi)存量（free_memory）、剩余CPU（free_cpu）。

3.2 服務(wù)端實(shí)現(xiàn)

使用php、shell開發(fā)語言，通過Ajax輪詢技術(shù)查看服務(wù)器是否有新信息，定時(shí)檢測(cè)服務(wù)器狀態(tài)及數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)文件的傳輸狀態(tài)；采用MySQL作為監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，對(duì)收集到的新數(shù)據(jù)執(zhí)行入庫(kù)操作，以供前端的調(diào)取展示?？蛻舳藦臑g覽頁(yè)面上請(qǐng)求服務(wù)器查詢SQL數(shù)據(jù)，服務(wù)器接收到命令后，響應(yīng)客戶端的要求建立數(shù)據(jù)連接，最終將相應(yīng)數(shù)據(jù)展示到瀏覽器頁(yè)面中。檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)的核心代碼為：

3.3 前端實(shí)現(xiàn)

前端采用html5+Javascript+css開發(fā)語言，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器狀態(tài)、用戶信息及數(shù)據(jù)傳輸信息的展示?；诤蠖瞬樵兊降男畔⒓伴撝档呐袛啵瑢⒃谇岸苏故绢A(yù)警信息，以便工作人員及時(shí)處理突發(fā)狀況。主要的功能模塊如下：

（1）服務(wù)器狀態(tài)模塊。查詢當(dāng)前時(shí)刻服務(wù)器狀態(tài)信息（主要包括服務(wù)器的開機(jī)時(shí)長(zhǎng)、CPU占用情況、內(nèi)存剩余量、進(jìn)程數(shù)等）并將其展示在主頁(yè)面上。同時(shí)針對(duì)CPU使用情況、內(nèi)存占用情況及各磁盤空間，采用Echarts技術(shù)制作可視化餅圖、柱狀圖等展示于首頁(yè)，以便更加清晰明了地展示服務(wù)器狀態(tài)信息。服務(wù)器狀態(tài)查詢的核心代碼為：

（2）用戶信息模塊。用戶信息模塊用于展示當(dāng)前用戶量、今日訪問量以及活躍用戶的地區(qū)分布。其中，用戶量及今日訪問量信息從sdqx_user數(shù)據(jù)表中獲取，會(huì)員活躍度信息則通過調(diào)取山東地圖的Js文件展示于用戶信息模塊，并可通過Web GIS技術(shù)將其反映在地圖上，以便直觀地顯示各地區(qū)用戶的使用量。用戶信息可通過查詢數(shù)據(jù)庫(kù)獲得，部分代碼為：

（3）數(shù)據(jù)傳輸信息模塊。數(shù)據(jù)傳輸信息模塊用于展示各氣象數(shù)據(jù)是否按時(shí)到達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)，由此可以看出APP上各數(shù)據(jù)是否按時(shí)更新。通過檢查各個(gè)氣象數(shù)據(jù)的入庫(kù)時(shí)間，并以之前設(shè)置的報(bào)警閾值作為參考標(biāo)準(zhǔn)，若超出閾值，則會(huì)發(fā)出異常警告，工作人員可根據(jù)警報(bào)信息及時(shí)處理相應(yīng)的問題，從而為行業(yè)用戶提供更好的氣象服務(wù)，數(shù)據(jù)采集顯示方式如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)傳輸情況圖

3.4 實(shí)際應(yīng)用

為了統(tǒng)計(jì)齊魯風(fēng)云APP的用戶使用信息以及動(dòng)態(tài)監(jiān)控服務(wù)器的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)傳輸情況，本文基于B/S架構(gòu)開發(fā)了“齊魯風(fēng)云”監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)用顯示如圖3所示，主要包括服務(wù)器狀態(tài)、用戶信息管理及數(shù)據(jù)傳輸情況三大部分，從可視化的監(jiān)控界面中可以直觀地看到系統(tǒng)的運(yùn)維狀況，當(dāng)服務(wù)器運(yùn)行異?；虺霈F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸不及時(shí)等問題時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)可自動(dòng)彈出報(bào)警信息，大大減少了運(yùn)維人員的工作量，為APP的平穩(wěn)運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

4 結(jié) 論

為了更好地提供專業(yè)氣象服務(wù)，本文在“齊魯風(fēng)云”APP的基礎(chǔ)上，繼續(xù)開發(fā)了基于B/S架構(gòu)的監(jiān)控管理系統(tǒng)。運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、Ajax輪詢、Web GIS和Echarts可視化等技術(shù)，對(duì)服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)、用戶的使用情況以及各類氣象數(shù)據(jù)是否正常等進(jìn)行了全方位的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類氣象數(shù)據(jù)和服務(wù)器狀態(tài)的實(shí)時(shí)可視化監(jiān)測(cè)，切實(shí)提高了APP的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)大大減少了運(yùn)維工作人員的工作量，為專業(yè)氣象服務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

圖3 齊魯風(fēng)云監(jiān)控系統(tǒng)