基于云服務(wù)的農(nóng)業(yè)專業(yè)鎮(zhèn)信息服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

岑運(yùn)池++葉云++張波++張金區(qū)

摘要：針對(duì)廣東省農(nóng)業(yè)專業(yè)鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中政府及企業(yè)對(duì)于現(xiàn)代化服務(wù)的具體需求，以面向農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的綜合性服務(wù)產(chǎn)品超市為載體，以提升專業(yè)鎮(zhèn)支柱產(chǎn)業(yè)及中小微企業(yè)綜合實(shí)力為目標(biāo)，以提供豐富的農(nóng)業(yè)特色服務(wù)產(chǎn)品為重點(diǎn)，強(qiáng)化專業(yè)鎮(zhèn)公共創(chuàng)新服務(wù)能力，建立適合區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展和中小微企業(yè)發(fā)展需求的專業(yè)服務(wù)產(chǎn)品整合平臺(tái)，匯聚各類產(chǎn)業(yè)服務(wù)創(chuàng)新資源、強(qiáng)化和完善服務(wù)內(nèi)容的管理、提升服務(wù)質(zhì)量及規(guī)范化水平，形成多元化的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新服務(wù)解決方案，帶動(dòng)專業(yè)鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和自主創(chuàng)新能力全面提升。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)信息化；云服務(wù)；特色農(nóng)產(chǎn)品；平臺(tái)框架；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）03-0565-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.03.045

Design and Implementation of Web Services Platform for Agricultural Professional Town Based on the Cloud Service

CEN Yun-chi1， YE Yun2，3，4， ZHANG Bo3， ZHANG Jin-qu1

（1.School of Compute Science， South China Normal University， Guangzhou 510631， China；2.Guangdong Youyuan Land Information Technology Co.， Ltd.， Guangzhou 510630， China；3.Guangdong Land Information Engineering Technology Research Center， Guangzhou 510642， China；4.Guangzhou Surveying and Mapping Geographic Information Engineering Center，Guangzhou 510642， China）

Abstract： For the specific needs of agricultural professional town in the development of government and company of Guangdong province，using comprehensiveness serve products supermarket as the carrier for agricultural industry， in order to enhance professional town pillar industry and the overall strength of micro， small and medium enterprises， which was used as the goal. Using comprehensive service of agricultural products supermarket as the key point， strengthen the public service innovation ability， set up the professional services product integration platform to fit the development of regional agriculture and small and medium-sized enterprise development needs， gather all kinds of industrial service innovation resources， strengthen and perfect the management of service content， improve service quality and level of standardization， form a diversified industrial innovation service solutions， and improve professional town industrial competitiveness and capacity for independent innovation.

Key words： agricultural information；the cloud service；agricultural products；platform architecture；system design

專業(yè)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)是廣東省重要的一種經(jīng)濟(jì)形態(tài)，近年來發(fā)展迅速，對(duì)廣東省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要作用。當(dāng)前，專業(yè)鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要增速，而其中的中小微企業(yè)的科技進(jìn)步是專業(yè)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)最為直接的發(fā)展動(dòng)力，廣東省政府高度重視對(duì)于專業(yè)鎮(zhèn)中小微企業(yè)的扶持工作。統(tǒng)計(jì)顯示，廣東全省487萬家企業(yè)中，中小微企業(yè)有460萬家。面對(duì)當(dāng)前復(fù)雜多變的國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)形勢(shì)與經(jīng)濟(jì)下行壓力，如何通過現(xiàn)代化服務(wù)保持中小企業(yè)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)健康發(fā)展，是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)背景下要探討的重要問題。

“現(xiàn)代服務(wù)超市”的概念由廣東省政府2010年提出，并結(jié)合廣東省現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展實(shí)際情況，制定了一系列發(fā)展規(guī)劃及具體方案，近年來成績突出。“現(xiàn)代服務(wù)超市”的概念是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展、在市場(chǎng)化需求推動(dòng)下形成的必然產(chǎn)物。而農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)信息不通暢[1-3]，缺乏相應(yīng)的人才配套支撐、融資環(huán)境、市場(chǎng)開拓能力、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、品牌推廣等產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)，一直是制約全國高端現(xiàn)代服務(wù)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的主要瓶頸，也是導(dǎo)致企業(yè)服務(wù)創(chuàng)新能力普遍不足的主要原因。而“服務(wù)”這種無形的商品被有序分類、通俗化描述、精準(zhǔn)化定義等加工后，具有了適應(yīng)傳統(tǒng)商品交易模式的特點(diǎn)，而“超市”這種商業(yè)模式正符合這類市場(chǎng)需求的特征。

針對(duì)廣東省農(nóng)業(yè)專業(yè)鎮(zhèn)對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化[4]的迫切需求，基于現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)在規(guī)劃咨詢、質(zhì)量檢測(cè)、信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、電子商務(wù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)創(chuàng)新、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、人才培訓(xùn)等方面，建設(shè)面向廣東農(nóng)業(yè)專業(yè)鎮(zhèn)的現(xiàn)代服務(wù)產(chǎn)品超市，為全省農(nóng)業(yè)專業(yè)鎮(zhèn)中小微企業(yè)的綜合實(shí)力提升提供現(xiàn)代服務(wù)支持。

1 總體框架

1.1 平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于云服務(wù)的農(nóng)業(yè)專業(yè)鎮(zhèn)信息服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示。

平臺(tái)以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，面向中小微企業(yè)和專業(yè)鎮(zhèn)政府部門提供一站式服務(wù)，包括規(guī)劃咨詢、質(zhì)量檢測(cè)、信息網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)創(chuàng)新、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、人才培訓(xùn)等8大服務(wù)產(chǎn)品子集，形成多元化、多形式專業(yè)鎮(zhèn)綜合服務(wù)超市建設(shè)與發(fā)展模式。

為保障服務(wù)產(chǎn)品子集的有效運(yùn)作，建立專題基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而對(duì)信息和業(yè)務(wù)功能進(jìn)行抽象與整合，充分挖掘各個(gè)產(chǎn)品子集對(duì)專業(yè)鎮(zhèn)中小微企業(yè)的綜合服務(wù)功能，以多種服務(wù)產(chǎn)品組合方式提供農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)一站式綜合解決方案。基礎(chǔ)平臺(tái)包括數(shù)據(jù)整合和服務(wù)整合兩個(gè)層面，其作用是將分散的支撐機(jī)構(gòu)提供的數(shù)據(jù)和服務(wù)功能進(jìn)行產(chǎn)品化的定義與封裝，形成規(guī)范化的8大服務(wù)產(chǎn)品子集及其拓展應(yīng)用。

1.2 服務(wù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)

平臺(tái)主要面向廣東省農(nóng)業(yè)專業(yè)鎮(zhèn)及中小微企業(yè)，提供規(guī)劃咨詢、質(zhì)量檢測(cè)、信息網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)創(chuàng)新、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、人才培訓(xùn)等8種類型的服務(wù)產(chǎn)品，產(chǎn)品的分類與內(nèi)容設(shè)計(jì)如表1所示。

2 平臺(tái)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

2.1 OpenStack云服務(wù)環(huán)境建設(shè)

云服務(wù)指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可是其他服務(wù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，各大互聯(lián)網(wǎng)巨頭相繼推出了各自的云服務(wù)，包括微軟云、百度云、騰訊云、阿里云、新浪云等。而本研究使用開源的OpenStack做為云計(jì)算平臺(tái)，其對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)Swift[5]可以用來構(gòu)建冗余的、可擴(kuò)展的分布式對(duì)象存儲(chǔ)集群（圖2）。OpenStack Swift構(gòu)筑在廉價(jià)的硬件存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施之上，無需采用RAID（磁盤冗余陣列），而是通過在軟件層面引入一致性散列技術(shù)和數(shù)據(jù)冗余技術(shù)，犧牲一定程度的數(shù)據(jù)一致性來達(dá)到高可用性和可伸縮性，支持多租戶模式、容器和對(duì)象讀寫操作，適合解決互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景下非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問題[6]。特別是在Swift1.2之后，其對(duì)存儲(chǔ)體的大小已不再做限制，因此本平臺(tái)的大量地理信息數(shù)據(jù)、圖片和文檔等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)都能存儲(chǔ)于搭建的OpenStack Swift平臺(tái)中。

Swift的主要組件包括負(fù)責(zé)前端的Proxy-node服務(wù)，該組件負(fù)責(zé)對(duì)外提供對(duì)象服務(wù)API，會(huì)根據(jù)環(huán)的信息來查找服務(wù)地址并轉(zhuǎn)發(fā)用戶請(qǐng)求至相應(yīng)的賬戶、容器或者對(duì)象服務(wù)；Account-Server組件主要提供對(duì)不同用戶存儲(chǔ)容器的管理；Container-Server負(fù)責(zé)管理用戶的存儲(chǔ)容器信息，一個(gè)容器可包含多個(gè)對(duì)象文件數(shù)據(jù)；Object-Server提供對(duì)象元數(shù)據(jù)和內(nèi)容服務(wù)，每個(gè)對(duì)象的內(nèi)容會(huì)以文件的形式存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)中，元數(shù)據(jù)會(huì)作為文件屬性來存儲(chǔ)；Replica-Server負(fù)責(zé)檢測(cè)本地分區(qū)副本和遠(yuǎn)程副本是否一致，當(dāng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)不一致時(shí)，會(huì)采用推式（Push）更新遠(yuǎn)程副本。當(dāng)用戶上傳一個(gè)文件數(shù)據(jù)時(shí)，Proxy-Server按照文件的保存路徑使用Hash Ring的信息轉(zhuǎn)換為多個(gè)設(shè)備的保存路徑，當(dāng)文件成功寫入時(shí)，至少要保證2份以上的冗余備份也寫入成功，從而保證數(shù)據(jù)的安全性和可恢復(fù)性[7]。

2.2 平臺(tái)開發(fā)實(shí)現(xiàn)

平臺(tái)開發(fā)實(shí)現(xiàn)主要采用Java技術(shù)，J2EE（Java 2 Platform Enterprise Edition）開發(fā)平臺(tái)是一套嶄新的，全然不同于傳統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用設(shè)計(jì)架構(gòu)，具有多層次分布的特點(diǎn)，包含許多組件。它提供了基于組件的一種分布式的對(duì)企事業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)的方法，定義了一個(gè)基于組件技術(shù)的多層企事業(yè)信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。它提供底層及中間件技術(shù)的服務(wù)，支持異構(gòu)環(huán)境，具有可伸縮性、穩(wěn)定的可用性及可維護(hù)性等優(yōu)點(diǎn)。使開發(fā)者可以把精力集中在業(yè)務(wù)邏輯的處理上，為搭建靈活的、可伸縮的、易維護(hù)的商務(wù)系統(tǒng)提供了良好的機(jī)制。鑒于J2EE技術(shù)在眾多大平臺(tái)中的成功應(yīng)用，基于云服務(wù)的農(nóng)業(yè)專業(yè)鎮(zhèn)信息服務(wù)平臺(tái)采用SOA技術(shù)[8]、應(yīng)用集成技術(shù)、中間件技術(shù)和MVC技術(shù)的開放式架構(gòu)[9]，采用Oracle 11g作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對(duì)整個(gè)平臺(tái)設(shè)計(jì)的應(yīng)用邏輯層次[10]進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)，其系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

表現(xiàn)層，用于在客戶端瀏覽器上展現(xiàn)業(yè)務(wù)。使用Web UI組件和用戶業(yè)務(wù)接口組件定制開發(fā)頁面，業(yè)務(wù)模塊頁面作為入口，對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行特定的展示。

業(yè)務(wù)層，基于開發(fā)支撐平臺(tái)的內(nèi)核組件可以定制開發(fā)各類系統(tǒng)。業(yè)務(wù)層中包含了系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的邏輯功能和對(duì)數(shù)據(jù)的操作等，業(yè)務(wù)邏輯層在體系架構(gòu)中處于關(guān)鍵位置，它處于數(shù)據(jù)訪問層與表現(xiàn)層中間，起到了數(shù)據(jù)交換中承上啟下的作用。

內(nèi)核組件層，開發(fā)支撐平臺(tái)的內(nèi)核及一系列功能組件構(gòu)成內(nèi)核組件層。內(nèi)核是開發(fā)支撐平臺(tái)的運(yùn)行基礎(chǔ)，包括數(shù)據(jù)管理、核心控制器、任務(wù)調(diào)度等內(nèi)核功能。內(nèi)核組件還能對(duì)第三方系統(tǒng)提供各類適配器，用于支持這些系統(tǒng)與基于開發(fā)支撐平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的集成。

數(shù)據(jù)訪問層，對(duì)于結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，平臺(tái)通過JDBC方式訪問數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)庫資源納入Web中間件提供的連接池內(nèi)，通過JDK支撐環(huán)境提供給內(nèi)核使用。對(duì)于非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，使用OpenStack Swift云存儲(chǔ)平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)管理。

2.3 平臺(tái)應(yīng)用測(cè)試

為了增加對(duì)平臺(tái)性能全面的了解，平臺(tái)搭建起來后，運(yùn)用Apache Jmeter性能測(cè)試工具對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)載測(cè)試，產(chǎn)生模擬真實(shí)使用環(huán)境和并發(fā)用戶，監(jiān)控服務(wù)器和客戶端性能指標(biāo)，判斷指標(biāo)是否異常。主要測(cè)試內(nèi)容為瀏覽器兼容性、服務(wù)器性能指標(biāo)和服務(wù)器響應(yīng)速度。

1）CPU性能測(cè)試結(jié)果：模擬多用戶并發(fā)訪問服務(wù)器。當(dāng)模擬用戶數(shù)分別達(dá)到500和700時(shí)，CPU負(fù)載率均低于50%（圖4）。

2）網(wǎng)頁訪問響應(yīng)時(shí)間：利用不同瀏覽器調(diào)閱企業(yè)信息、產(chǎn)品信息等大數(shù)據(jù)量頁面，當(dāng)模擬并發(fā)用戶數(shù)500時(shí)，服務(wù)器最小響應(yīng)時(shí)間1 000 ms，最大響應(yīng)時(shí)間9 512 ms，平均值低于10 s；模擬并發(fā)用戶數(shù)為700時(shí)，服務(wù)最小響應(yīng)時(shí)間為1 004 ms，最大響應(yīng)時(shí)間11 931 ms，平均值低于10 s。

圖5為模擬500個(gè)用戶并發(fā)訪問聚合報(bào)告，其中Samples個(gè)數(shù)即為用戶并發(fā)數(shù)，Min代表服務(wù)器響應(yīng)的最小時(shí)間，Max代表服務(wù)器響應(yīng)的最長時(shí)間，Error為請(qǐng)求錯(cuò)誤百分比，Throughput為吞吐量（服務(wù)器器每單位時(shí)間響應(yīng)的請(qǐng)求數(shù)）。

3）瀏覽器兼容性測(cè)試：用不同瀏覽器打開系統(tǒng)頁面，查看頁面布局和功能是否正常，結(jié)果如表2所示。

3 小結(jié)

針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)背景下特色農(nóng)產(chǎn)品信息化服務(wù)水平低的現(xiàn)狀，通過特色農(nóng)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)模式的探索和研究，設(shè)計(jì)了面向特色農(nóng)產(chǎn)品的信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)總體框架，并以Java技術(shù)框架結(jié)合Oracle數(shù)據(jù)庫，在廣東省的茂名市和河源市進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐。通過應(yīng)用一方面檢驗(yàn)了平臺(tái)框架的合理性和可操作性，另一方面，通過信息化的應(yīng)用能夠快速推動(dòng)給區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，包括：①給地方農(nóng)業(yè)管理部門帶來方便，通過平臺(tái)提供的企業(yè)信息統(tǒng)計(jì)、農(nóng)產(chǎn)品信息統(tǒng)計(jì)、空間分布統(tǒng)計(jì)、農(nóng)作物種植統(tǒng)計(jì)等統(tǒng)計(jì)匯總功能，能夠及時(shí)掌握所轄區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展的狀況，輔助促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展政策的制定。②拓寬農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)的銷售范圍，較低產(chǎn)品的宣傳成本。企業(yè)通過平臺(tái)注冊(cè)登記后，可以將經(jīng)營的農(nóng)產(chǎn)品全部發(fā)布到平臺(tái)上，可以利用平臺(tái)的產(chǎn)品展示及在線交易咨詢功能，大大拓寬產(chǎn)品的銷售渠道。通過平臺(tái)可以為企業(yè)提供最新的農(nóng)業(yè)信息咨詢，輔助企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和市場(chǎng)決策。③增加消費(fèi)者的選擇余地。消費(fèi)者通過該平臺(tái)可以查看來自各地的特色農(nóng)產(chǎn)品，在購買前可以先進(jìn)行各種指標(biāo)的比較，便于選擇優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品。對(duì)購買的產(chǎn)品，通過產(chǎn)品追溯功能，可以實(shí)時(shí)了解產(chǎn)品的來源信息，放心食用。基于信息化對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、管理到銷售等各方面的影響，將信息技術(shù)引入特色農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展特色農(nóng)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)與應(yīng)用將會(huì)是今后農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方面。

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