3交通指挥综合信息交换平台

泉州市公安交通指挥中心整修升级暨指挥中心三台合一工程设计书第三章-69-第3章交通指挥综合信息交换平台3.1建设综合信息交换平台的必要性3.1.1综合信息交换平台的建设背景1）业务背景随着泉州市经济建设的发展，人民生活水平的不断提高，城市道路和机动车的数量不断增加。为了更好地对道路交通进行管理，泉州市交警支队陆续建设了各种道路交通管理的信息系统。各子系统目前基本上孤立运行，各种交通信息资源也没有共享。如交通信号控制机只是各自独立运行，并未实现交通信号上端监控功能，路口埋设的交通流量检测线圈，以及电子警察系统检测到的城市交通流量宝贵数据没有共享利用等，投入产出比低。从现代交通组织管理学的角度来分析，在信息采集层、决策指挥层、调度执行层这三个层面上不太协调，从时间及空间上均存在部分脱节现象，直接导致交通组织与管理在某些层面上的被动及滞后。目前泉州市公安交通指挥中心的大部分业务系统软件都是基于客户/服务器结构的，随着业务的增加，各子系统不断增加功能，需要实现各子系统间越来越多的信息交换。假如各子系统之间直接实现连接，当某个系统的业务或者表结构改变的时候，与之有信息交换的其它子系统都必须修改相应的有关代码。这就引起软件没有共享，软件版本升级困难的问题，并且客户端的逻辑变得复杂，要扩展功能也很困难。这种两层结构的客户端直接与数据库系统交互，因此也存在数据安全性的问题。综上所述，必须建设一个各子系统可以实现信息共享的平台，它将给指挥中心业务系统带来良好的扩展性、高可靠性、安全性、数据的高处理性能和高稳定性。2）技术背景和趋势随着用户需求的变化越来越快，用户的要求也会随之变化，用户对系统的快速交付性、安全性、可靠性、稳定性提出了极高的要求。因此，负责应用的软件泉州市公安交通指挥中心整修升级暨指挥中心三台合一工程设计书第三章-70-系统遇到了很大的挑战，业务基础软件平台的出现有助于解决这些问题。与操作系统平台、软件基础架构平台相比，业务基础软件平台和用户的管理及业务相关度比较大，是管理软件开发的通用基础平台。它的特点如下图所示：[图3.1.1-1]业务基础软件平台的特点下面是现在大型复杂应用系统的实现方法，其中的业务基础软件平台和软件基础架构平台就是本系统中的信息交换平台。软件基础架构平台是中间件一层，业务基础软件平台是以各种核心算法和数据处理为主的各种功能服务。[图3.1.1-2]大型复杂应用系统的实现方法后面的章节将介绍各种软件基础架构平台一层的中间件技术，并选择最佳适用于本系统的技术，然后设计业务基础软件的软件平台一层的各功能服务。泉州市公安交通指挥中心整修升级暨指挥中心三台合一工程设计书第三章-71-3.1.2综合信息交换平台的建设目标交通指挥综合信息交换平台主要完成信息的共享和交换，信息的集成，完成数据的规范化，提供统一的接口，为各系统的升级提供便利，同时，通过平台，实现数据的综合使用。如下图所示：[图3.1.2-1]综合信息交换平台的建设目标3.2实现综合信息交换平台的技术分析对综合信息交换平台的设计和技术选型会影响整个系统是否能成功实施，因此在本节将详细分析实现信息交换平台的技术，并选择本设计中所要使用的技术。综合信息交换平台是泉州市公安交通指挥中心整修升级工程各外场系统、交通信息系统、交通管理系统之间进行信息交换的枢纽，它完成交通信息的采集、处理、发布，以及控制。为了满足这些功能，信息交换平台应具有如下性能：跨平台性、大型应用处理能力、高可靠性、高安全性、高稳定性、高速运行业务能力。下面是本章节选择信息交换平台技术的选择步骤，这个技术必须能够满足上泉州市公安交通指挥中心整修升级暨指挥中心三台合一工程设计书第三章-72-面所述信息交换平台应具有的性能。步骤1.实现平台的体系结构选择三层结构的选择步骤2.中间件技术的选择COM+、WebService、CORBA3.2.1平台的体系结构目前泉州市公安交通指挥中心的大部分业务系统软件基于的是两层结构，即客户/服务器结构。两层结构包括客户端和数据库两层，业务处理一般放在客户端，而数据则放在数据库中。客户端直接访问数据库，进行数据读写。这种结构带来的问题有：不灵活：客户端和数据库联系太紧密，不容易修改。数据不容易共享：客户端和数据库形成一个封闭的系统，不易和外界共享数据。容易产生性能问题：在客户端数量大时，数据库的压力大，导致性能降低。可靠性低：客户端有可能导致数据库的死锁和崩溃，进而导致整个系统的崩溃。很明显两层结构满足不了信息交换平台的性能，因此要采用三层结构模型。三层结构包括用户服务层、应用服务层和数据服务层。由于这种层次结构模型的架构优越性，它的出现和发展解决了系统开发人员面临的种种问题，而本系统的交通指挥综合信息交换平台就是中间应用服务层的概念。中间的应用服务层的具体实现是采用中间件技术实现的。下面是当前比较典型的三层结构图。客户端不再直接和数据库相连，而是通过应用服务器来访问数据库，并且有应用服务器管理和数据库之间的连接。当然，现在的应用服务器除了提供数据库的访问功能外，还提供更加广泛的服务，如事务处理、消息、命令、数据加密、安全管理等。它完全克服了两层结构的缺点。泉州市公安交通指挥中心整修升级暨指挥中心三台合一工程设计书第三章-73-[图3.2.1-1]三层结构图三层结构模型具有下列优点：1、系统灵活性：由于客户端不再直接和数据库相连，可以通过在应用服务上的修改来更改系统，提高了灵活性。2、数据共享：由于通过应用服务器来访问数据库，其它系统也可利用应用服务器提供的功能来访问数据库。3、提高性能：由于应用服务器提供了数据库的连接管理以及集群等服务，可以提高整个系统的性能。4、可靠性高：应用服务器提供集群及容错处理，可以大大提高系统的可靠性。5、便于移植和开发：因为把系统分为表现层、业务处理层、数据层，可以很方便地进行移植及开发。基于三层结构的以上优点，本系统使用结构为三层结构，三层结构中的中间层用中间件实现。3.2.2中间件介绍解决“信息孤岛”问题的关键在于实现异构应用系统的整合和共用数据的共享，而基于分布式对象的中间件技术的位置透明性、语言无关性和平台独立性等特征为上述问题提供了强有力的解决方案。通过中间件技术的封装，集成软件系统各组成部分可以屏蔽掉来自网络硬件平台、通信协议、数据来源、开发语言、甚至操作系统的差异，进而确保整个系统的开放性、可伸缩性、灵活性、互操作性、可扩展性和易维护性的实现。泉州市公安交通指挥中心整修升级暨指挥中心三台合一工程设计书第三章-74-中间件是处于应用软件和系统软件之间的一类软件，是独立于硬件或数据库厂商（处于其产品的中间，实现其互连）的一类软件，是客户方与服务方之间的连接件，是位于操作系统和应用软件之间的通用服务。它的主要作用是用来屏蔽网络硬件平台的差异性和操作系统与网络协议的异构性，使应用软件能够比较平滑地运行于不同平台上。同时中间件在负载平衡、连接管理和调度方面起了很大的作用，使软件应用的性能得到大幅提升，满足了关键业务的需求。分布计算是指网络中两个或两个以上的软件相互共享信息资源。这些软件可以位于同一台计算机中，也可以部署在网络节点的任意位置。基于分布式模型的软件系统具有均衡运行系统负载、共享网络资源的技术优势。分布对象又称组件（Component），它是一些独立的代码的封装体，在分布计算的环境下可以是一个简单的对象，但大多数情况下是一组相关的对象复合体，提供一定的服务。组件是一些灵敏的软件模块，它们可以位置透明、语言独立和平台独立地互相发送消息，实现请求服务。分布式对象技术主要使用了面向对象技术的封装性，组件可以分布在网络的任何位置。对外界来说，它所需关心的只是组件的界面，至于内部是如何实现的则无需考虑，远程客户通过调用方法来访问它。当前主流的分布式中间件技术主要有OMG的CORBACCM(CORBAComponentModel)技术、Sun的EJB(EnterpriseJavaBean)技术、MicrosoftDNA2000的COM/COM+/COM+技术和当前最为流行的WEBSERVICE技术。它们都是支持服务器端中间件开发的中间件技术，但都有其各自的特点。COM+是Microsoft的COM（组件对象模型，ComponentObjectModel）的分布式扩展，它在DCERPC的顶端建立了一个对象远程过程调用（ORPC）层来支持远程对象。COM服务器能创建多对象类的对象实例。一个COM对象可以支持多个接口，每个接口代表对象的一种不同的视图或行为。一个接口由一套功能相关的方法组成。COM的客户程序通过获取指向一个对象接口的一个指针，并通过该指针来调用方法以实现与COM对象之间的互相作用，如同对象驻留在客户程序的地址空间中一样。COM指定任何接口都必须遵循一个标准的内存规划，这与C++的虚拟函数表相同。由于该规范是二进制级别的，因此它允许集成可能泉州市公安交通指挥中心整修升级暨指挥中心三台合一工程设计书第三章-75-用不同编程语言如C++、Java和VisualBasic等编写的二进制组件。CORBA（CommonObjectRequestBrokerArchitecture,公共对象请求代理体系结构）是由OMG（对象管理组织，ObjectManagementGroup）提出的应用软件体系结构和对象技术规范，其核心是一套标准的语言、接口和协议，以支持异构分布应用程序间的互操作性及独立于平台和编程语言的对象重用。CORBA基于网络的分布式应用环境下实现应用软件的集成，使得面向对象的软件能够在分布、异构环境下实现可重用、可移植和互操作。EJB的全称是Enterprisejavabean。是JAVA中的商业应用组件技术。EJB结构中的角色EJB组件结构是基于组件的分布式计算结构，是分布式应用系统中的组件。EJB分布式应用程序是基于对象组件模型的，低层的事务服务采用了API技术。EJB技术简化了用JAVA语言编写的企业应用系统的开发、配置。EJB技术定义了一组可重用的组件：EnterpriseBeans。可以利用这些组件象搭积木一样的建立系统分布式应用程序。当把代码写好之后，这些组件就被组合到特定的文件中去。每个文件有一个或多个EnterpriseBeans，在加上一些配置参数。最后，这些EnterpriseBeans被配置到一个装了EJB容器的平台上。客户能够通过这些Beans的home接口，定位到某个beans，并产生这个beans的一个实例。这样，客户就能够调用Beans的应用方法和远程接口。上面分别简单介绍了CORBA、EJB和COM+三种分布式中间件技术，他们各自的特性比较如下表所示：特性比较CORBAEJBCOM+集成性跨语言性好差（限于JAVA）好跨平台性好好差（限于WINDOWS）网络通讯好好好公共服务构件好好一般可用性事务处理好一般一般消息服务一般一般一般安全服务好好一般目录服务好一般一般泉州市公安交通指挥中心整修升级暨指挥中心三台合一工程设计书第三章-76-容错性一般一般一般软件开发商支持度一般好好产品成熟性一般一般好可扩展性好好好WEBSERVICE是一种无须专门采购和配置的组件，这种组件是被一次部署到Internet/Intranet中，然后到处可用的一种新型组件，所有应用只需要能够连入Internet/Intranet，就可以使用和集成Web服务。通过采用Web服务，开发的代价显著降低了，程序员无须与多种平台进行交互，只需要与一种组件进行交互，即Web服务，同时Web服务的调用界面完全采用标准的XML及相关技术，在代码实现上代价也有显著下降。通过采用Web服务，部署和集成的费用大大降低，流程的更改也无须更改大量代码，甚至通过工具的支持，根本无须更改程序代码。同时随着新的Web服务技术，WSDL/UDDI/WSFL的大量使用，Web服务可以在运行时态进行动态装配，可以应每个用户的需要而实时装配。从外部的用户的角度而言，Web服务是一种部署在Web上的对象/组件，它具备以下特征：完好的封装性