基于浙江中煙批次系統實施的異構系統集成的高性能保持分析

汪歡文 陸海龍

（浙江中煙工業有限責任公司信息中心，浙江杭州 310009）お

摘要 信息化推進的時序性必然導致信息系統呈現技術差異，包括硬件環境、平臺技術、數據庫管理、開發語言等，進而形成原有信息系統之間在數據層面、技術層面和網絡層面上的異構。如何滿足功能與數據兩方面系統集成要求，形成穩定、可靠、高效的集成架構，雙向兼容，實現統一視角的流程化的功能展示以及數據流圖，同時兼備優異的擴展性以適應未來業務演進和可能的集成需求，就成為異構系統實施時必須考慮的首要問題。正是基于上述背景，在對系統集成理論以及數據與功能集成技術進行深入研究的基礎上，以浙江中煙批次系統實施為案例，探討了在異構環境下系統集成如何保持高性能等相關問題。研究發現，基于業務驅動的IT系統間耦合關系以及整體架構直接決定異構系統集成的高性能，數據庫系統化設計直接影響系統的集成性能，數據流的實時監控與審計能夠極大地提升異構系統集成的應用性能。

關鍵詞 異構系統；集成；性能

中圖分類號 SB126文獻標識碼

A文章編號 0517-6611（2014）19-06472-04

作者簡介 汪歡文（1973- ），男，浙江杭州人，高級工程師，從事企業信息化和物流信息化研究。

收稿日期 20140604

鑒于企業信息化是對企業業務發展起支撐作用，因此信息化建設往往呈現很明顯的企業發展階段問題特征，并具有較強的時代特點。各個系統通常都構建在自己獨特軟硬件環境下，并形成包括應用架構、開發技術、開發工具、操作系統平臺以及數據庫平臺等方面的異構環境。正是由于各種異構環境的存在，以及導入實施系統方一般僅關注各自業務部門內的數據與業務處理，缺少相應的接口標準和集成規范，導致系統各自為政，相互之間缺少基于信息共享的業務集成，進而形成“信息孤島”現象［1］。上述問題存在于眾多國有企業，且在一些行業或地方有愈演愈烈的趨勢。因此，如何借用當前先進的信息集成技術，使不同時期、不同類型數據庫、不同系統中的數據能夠便捷互訪，實現各種數據的高效集成并保持異構系統的高性能也便成為當前企業和學術界關注的重要問題之一［1-2］。基于上述背景，筆者在對系統集成理論以及數據與功能集成技術進行深入研究的基礎上，探討信息系統建設過程中如何保持異構系統的高性能。

1 異構系統集成背景介紹

由于國內早期企業主要關注如何開發系統，實現偏重于生產過程的自動化，對于不同應用系統間共享應用邏輯和應用數據關注度不夠，重基層應用而忽視高層的商務智能分析。因此，在系統間互操作時，會出現一系列問題：①計算機體系結構的異構；②基礎操作系統的異構；③開發語言的不同；④數據庫管理系統的異構；⑤數據格式的異構；⑥網絡通信協議的異構。上述問題直接影響后續系統間集成以及系統性能的完全發揮。特別是隨著市場的不斷成熟，競爭日趨激烈，企業需要快速發現市場并響應市場，高層決策要更加迅速、更加精確。在此背景下，異構系統集成問題會隨著企業與市場距離進一步接近以及組織結構的扁平化對信息流的快速獲取愈加凸顯。

馬俊等指出，對于眾多企業來講，通過異構系統集成有5大目的：①實現異構資源信息的共享，最大化已有信息化投資價值，簡稱“利舊”；②快速打通異構的應用軟件，實現業務流的高效順暢；③減少二次開發成本；④集成提升業務環節的穩定性以及保持可維護性，減少對原有系統的沖擊；⑤適應技術和市場環境的快速變化等等［1，3］。故而每個企業其關注點不同，系統集成的類型也不同，有的企業重視表示層集成（主要是應用程序終端窗口的功能一對一映射到統一的用戶界面上去），有的企業重視業務邏輯集成（通過共享業務邏輯來集成企業應用系統，主要面向供應鏈企業，解決以業務流程為核心的企業集成問題），還有的企業重視中間應用接口集成（函數和方法集成，例如一個應用程序使用其他應用程序所提供的API功能），也有的企業重視數據集成（共享或者合并多個應用的數據，包括數據共享、數據復制、數據轉化、數據移植）。無論如何，企業對異構系統的重視已經成為行業發展趨勢，關注層面的不同，其對于異構系統所采取的針對性措施也不盡相同。

2 異構系統集成性能評價研究

在異構系統集成性能評價研究方面，國內已經形成了部分研究成果。甘早斌等認為，系統集成要解決3大問題：①全局數據字典。描述集成系統中的數據屬性，包括數據來源、中文含義、數據類型、量綱、值域等，上述屬性是實現全局查詢、統計的基礎。②安全控制。多個異構子系統集成后，要防止授權意外操作，保證未授權訪問數據的安全性。③沖突和一致性問題。應避免異構系統集成過程中出現的一系列沖突，保持數據全局一致性和完整性［4］。李軍懷等認為，實用的信息系統集成應該有3大特性：①智能性。對來自不同數據源的各類數據進行統一清洗等工作。②開放性。針對分布的、異構數據源，需要解決信息展示與內部結構不匹配問題。③主動性。需要對現有Internet類的數據表示、交換和服務機制進行規范，并構建主動性服務機制［5］。

Christopher等從預算流程來衡量系統集成是否達到期望效果，以及系統集成效果，包括修改（修改預算信息和報告是否容易，需要詳細信息來調查預算偏差是否容易）、內部透明性（預算過程能否弄清組成業務單元的一系列活動、預算過程能否提升對我業務單元運營的了解、預算過程能否提升對驅動收入/成本變化的因素了解、預算過程能否提升對業務單元如何整體運行的了解等）、全局透明性（預算過程能否對溝通業務單元戰略產生幫助，預算過程能否表明哪些業務單元需要改變戰略，預算能否幫助理清個人在全局工作的作用，能否分析預算信息幫助提升運營效率）、靈活性（是否只能依據在成本中已列出的項目來進行會計支出，對于預算過程的討論是否嚴格遵循原有的假設和計劃）［6］。

張玲玲等構建了企業信息系統的綜合評價指標，提出已經開發的系統功能評價主要從以下幾個方面：技術先進性（包括硬件/軟件先進性）、軟件可重用性、軟件安全性、用戶友好性、系統可維護性、可擴充性、可移植性、開放性、容錯功能全面性、系統效率、軟件對企業的適應度、主要目標實現的可能性與風險［7］。

與此同時，Rossak在集成的框架結構方面的集成關鍵部分與模型研究［8］，Sing在新購買的系統與歷史遺留系統之間的集成研究［9］，Stirling等基于ERP為核心的集成研究［10］以及Kyung等提出的新集成工具（EIT：電子信息交換）［11］為異構系統集成評價提供了參考思路。

因此，要進行企業級應用集成，首先要確定企業應用集成級別，即確定企業應用集成的深度和廣度，據此構建應用集成的體系架構。但近年來，隨著互聯網在各個領域應用的普及和深化，以及大數據應用的加快，迫切需要在網絡上實現異構應用的交互和集成，這對分布式計算提出了新的甚至可以認為是革命性的要求。而WebServices提出的面向服務的分布式計算模式，具有簡單、高效、靈活、動態等諸多優勢。Web服務提供了一個分布式的計算技術，用于在Internet或者Intranet上，通過使用標準的XML協議和信息格式來展現，使得Web服務平臺語言和發布者能夠互相獨立，并逐漸成為今后分布式計算模型的主流，因此也勢必成為基于EAI體系架構演進的面向服務的架構（SOA）的首選［12-14］。

鑒于企業應用集成（Enterprise Application Integration，EAI）是以結構化方式集成的技術,異構系統要保持高性能必須重點關注集成過程中的核心問題是通信模式、集成方法、異構沖突、集成架構的靈活性和擴展性,從而構建一個較為完善、體現性能的集成架構平臺。

3 異構系統集成保持高性能評價框架

基于上述分析以及浙江中煙多個項目實施經驗，該研究提出異構系統保持高性能需要關注3個方面性能：①應用性能；②安全性能；③維護性能。通常來講，在前期企業較為重視應用性能而忽視安全性能，在后期較為重視安全性能及維護性能。因此，可以從以下指標分析異構系統的性能的相應水平，并從相應指標拆解進而努力保持和提升異構系統的各項性能。

3.1 應用性能

主要關注以下幾個方面：①技術先進性。技術的先進性通常意味著在兼容性、消息處理、數據庫的分區化管理等方面表現卓越。②用戶友好性。國內用戶基于使用體驗偏好，對系統操作界面要求較高，往往追求人性化的設計，友好的界面。而從系統設計本身來講，用戶友好性與系統性能要求往往呈現矛盾，要多方位予以平衡。此外，需要予以強調的是，此處所提用戶友好性也包括用戶對于系統架構設計的尊重或者說對于系統設計邏輯的包容性。③智能性。對來自不同數據源的各類數據進行統一清洗等工作。④對企業業務的靈活適應性。要尋求管理模式與信息技術結合平衡點，包括與業務流程的結合度、與組織結構的結合度以及與企業實際管理水平的結合度。⑤系統效率。系統效率往往是評價異構系統高性能的最關鍵的指標，包括周轉時間、響應時間、信息吞吐量、可靠的數據抓取及處├淼取＊3.2 安全性能

是保證外部訪問以及數據傳輸可靠性的核心，主要包括如下5個方面：①操作系統及數據庫是否有訪問控制措施；②應用軟件、系統信息有防破壞措施；③數據庫及系統運行狀態有完備監控措施；④用戶身份是否有識別措施；⑤系統用戶信息異地備份和數據庫備份是否正常。

3.3 維護性能

系統開發與維護的“冰山”原理指出，系統維護的工作量將隨應用的深入越來越大。據不完全統計，系統維護的費用甚至可能占整個系統生命周期總費用的60%以上。系統越復雜，其維護難度越大，為了減少損失，通常需要企業盡可能地做好維護應急預案，對于突發情況，盡快予以修復。主要包括如下方面：①可擴展性。可以根據需要靈活地通過系統提供的功能配置模塊增刪組件或者簡單的配置，而不需要對系統本身做任何程序上的修改，其主要措施包括對系統中數據庫表的命名規則和用戶名進行合理重建，對元數據庫的合理設計［8］。②可移植性。如從linux環境轉移到Windows環境下的難易程度，其主要改進措施包括操作系統、數據庫、應用服務器等。

綜上所述，異構系統保持高性能涉及到多個方面，針對具體項目，在系統演進的不同周期點，其所關注的角度和重點也會有所不同。但是，可以明確的是從一個大型應用系統建設的過程來看，需要關注的層面要遠遠高于封閉式的內部系統。系統架構本身的規劃已經不是單個系統內部的事情，而是涉及到眾多方面，眾多維度，由多方參與，共同商討最終確定的。

4 基于浙江中煙工業企業批次系統實施的案例分析

浙江中煙是2006年經過國家煙草專賣局批準，“三位一體”聯合重組而成。通過“三個一”目標指引、“一個優秀企業”要求推進體制機制建設，構建了市場驅動型的企業運作模式。因此，公司整體信息化建設緊緊圍繞企業的發展戰略要求，以支撐企業運作模式、管理與業務需求為目標，全面構建與之相適應的企業信息化服務平臺，并于2009年啟動了ERP建設項目，實現了ERP與PDM、營銷平臺、高架庫、MES以及上位機等系統的銜接，構建了公司層面的、突出供應鏈高效協同運營的、一體化的信息化運作平臺，實現了財務業務一體化管理要求，更好地支撐了聯合重組后企業規模、管理層級放大所帶來的業務運作與拓展的管理需求。

為了更進一步細化物料管理的顆粒度，滿足質量追溯的需要，提升公司精細化管理水平，提出并明確利用批次，用信息手段記錄和區別物料最小單元，實現全程供應鏈運作的跟蹤與質量追溯。浙江中煙啟動了業內乃至國內領先的批次系統規劃及實施工作，開展了全業務鏈覆蓋的批次實踐。

4.1 系統架構 從外向來看，批次系統涉及到從原煙接收、分選、打葉復烤、調運到倉儲運輸、生產投料、成品下線、貼碼等眾多業務環節，包括打葉復烤遠程監視平臺、ERP系統、PDM系統、MES系統、DAS系統、高架庫系統、1號工程碼系統、質量追溯碼系統、營銷系統、掃碼系統等等。從內向來看，批次系統又涉及到眾多分子系統。如圖1所示。

圖1 浙江中煙工業企業批次系統架構

從圖1可以看出，整體架構較為復雜，11個子系統，涵蓋約130項功能。要實現功能廣泛，穩定性與實時性兼顧，需要充分考慮采用成熟技術組件的實現方式，并根據業務特點進行二次開發，從而保證系統的可靠性：①要求大數據量的承載不會影響日常業務的可靠性，支撐高效的批次信息的追蹤與追溯功能；②要求平衡數據模型復雜度與應用開發、后期維護之間的關系；③要求體現創新。

4.2 架構設計 為了保持高性能，系統在架構設計時就充分考慮應用性能、安全性能以及維護性能。

4.2.1 在應用性能方面。①技術先進性。采用將批次信息核心數據庫定位成OLTP，表設計方面盡量符合第3范式，精簡地收集必要的數據而不存在冗余；采用MQ組件實現外圍消息傳遞的隊列式管理，采用PureXML技術將數據結構層次化存儲以減少表記錄數量，同時PureXML也能夠保證高效可靠地追溯與維護XML的功能。②用戶友好性。整體采用B/S架構，JQuery作為界面技術，多渠道支持，并根據使用環境進行界面及功能優化，提升使用效率；通過通用用戶交互界面（包括交互模型和交互規范）的統一設計，借用最先進和通用性的技術創新，使得批次管理信息平臺的最終用戶可以獲得較好的使用和操作體驗，并支持未來多渠道（多種手機、IPAD）的擴展性。③智能性。數據庫內部實現表的分區化管理，提高查詢效率。④對企業的適應度。整個批次系統在企業的信息化架構中定位清晰，批次系統實施嚴格遵循企業的業務流程規范以及業務操作控制要求，通過系統實施發現管理問題，提出管理要求，累計完成9份管理操作規范。⑤系統效率。根據設計要求，在大數據量報表查詢的場景下，系統平均響應時間在5 s左右，隨著用戶量增加數據庫服務器CPU/內存占用率略有增加，但總體穩定，正常運行；200個用戶并發的情況下，系統響應時間為2 s左右，且CPU/Memory利用率皆比較穩定，系統運行正常；MQ在滿負荷時平均每秒處理數據3 309.88條，服務器性能穩定，沒有明顯波動。

4.2.2 在安全性方面。系統根據實際使用要求，采取以下4個方面的措施：①根據《信息系統安全等級保護基本要求》，對操作系統以及數據均有訪問控制措施；②根據外部人員訪問批次系統的要求，采用堡壘機機制防范外部人員非法入侵風險；③批次系統已經根據信息中心管理規范進行了備份，防范突發狀況；④在數據庫及運行監控方面，實時監控系統運行情況、數據庫狀態以及通過接口監控平臺監控部分外圍系統數據發送及接收情況；⑤通過AM身份驗證，實現單點登錄統一驗證，通過業務流程流轉與用戶職責的匹配實現操作步驟的有序分割，實現對登錄用戶及操作權限的統一┕芾懟＊

4.2.3 在維護性能方面。由于此次項目為批次項目1期，后續2期及3期項目會在1期項目基礎上做深化應用。整體開發采用模塊式迭代開發，利用組件實現功能的復用，保證了后續系統外延及深化應用的可擴展性；在可移植性方面，目前尚存在一定的問題，后續會根據系統建設需要做適當完善。

因此，整體上來看，批次系統在接收及處理外圍系統數據方面表現突出，上線整體運行情況穩定。與此同時也暴露出部分問題，例如異構系統之間數據重發機制以及如何避免垃圾數據包成為影響系統性能以及業務順暢運轉的一個重要方面。為了徹底解決上述問題，項目組引入數據審計機制，通過構建覆蓋物資組、生產組、成品組、技術組的近20張數據審計表，進行系統間數據審計，保證業務流數據的準確性和一致性。經過近1年的用戶跟蹤情況來看，交互性完全符合用戶要求，查詢響應實現預期，未出現涉及多業務組的系統故障，CPU/Memory利用率穩定，MQ在滿負荷時處理數據正常，服務器性能穩定，通過多次的安全預演以及運維測試，系統穩健，為了配合后續的大數據分析，已經啟動數據中心規劃等工作，支撐業務的全面實現。

5 結論

隨著企業信息化水平逐步提高，新技術日新月異，異構系統集成問題依然會非常突出，所衍生的基于集成基礎上對高性能追求問題相應地就更加突出。界定異構系統的功能定位，明確系統與系統之間的業務覆蓋范圍、邊界，確定通信機制，應用各類新技術是提高異構系統集成高性能的重要方面。同時，針對異構系統自身，做好與外圍系統的交互以及對運行情況的實時監控與審計也是保證系統高性能的重要努力方向。相信通過企業的信息化實踐以及優化提升，整體的集成水平也會上一個新臺階，異構系統的性能水平也會越來越高。

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