一種兼容版氣象服務(wù)接口系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用＊

徐 娟，劉 洋，王旭東，張衛(wèi)衛(wèi)

（甘肅省氣象信息與技術(shù)裝備保障中心，甘肅 蘭州 730020）

全國(guó)綜合氣象信息共享系統(tǒng)（China Integrated Meteorological Information Service System，CIMISS）在國(guó)家級(jí)和31個(gè)?。ㄊ?、區(qū)）的氣象數(shù)據(jù)中心建成并投入業(yè)務(wù)運(yùn)行[1]，該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)收集與分發(fā)系統(tǒng)（CTS）、數(shù)據(jù)加工處理系統(tǒng)（DPC）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)（SOD）、數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)（GDS）和業(yè)務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)（MCP）5個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)組成，分別承擔(dān)數(shù)據(jù)收集、加工處理、存儲(chǔ)管理、共享服務(wù)和業(yè)務(wù)監(jiān)控任務(wù)[2]。氣象數(shù)據(jù)種類(lèi)豐富，按照氣象數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)解碼入庫(kù)的氣象資料共計(jì)14 大類(lèi)300 余種，CIMISS 管理的所有資料，均可通過(guò)CIMISS 的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口（Meteorological Unified Service Interface Community，MUSIC）提供服務(wù)。服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)了前端應(yīng)用與后端復(fù)雜異構(gòu)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的分離，解決了應(yīng)用系統(tǒng)需要根據(jù)后端數(shù)據(jù)組織方式甚至格式變化而頻繁升級(jí)改造的問(wèn)題[3]。

隨著氣象數(shù)據(jù)觀(guān)測(cè)頻次的不斷增高、加工產(chǎn)品的內(nèi)容和數(shù)量不斷豐富以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)效的需求提高，基于傳統(tǒng)信息技術(shù)構(gòu)建的CIMISS 系統(tǒng)在規(guī)模、性能和應(yīng)用支撐能力方面顯得不足[4-5]。

2020—2021年氣象大數(shù)據(jù)云平臺(tái)“天擎”（簡(jiǎn)稱(chēng)“天擎”）完成全國(guó)規(guī)劃和部署，目前已進(jìn)入業(yè)務(wù)試運(yùn)行。在“天擎”正式業(yè)務(wù)運(yùn)行之前，仍保持CIMISS 全流程正常運(yùn)行，只是新增氣象資料只對(duì)接“天擎”系統(tǒng)而不接入CIMISS，那么，為保障原接口用戶(hù)對(duì)既有和新增氣象數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)，部署了兼容版氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)兼容版接口）。

1 系統(tǒng)部署

兼容版接口系統(tǒng)利舊CIMISS 的4 臺(tái)接口應(yīng)用服務(wù)器搭載包括服務(wù)接口服務(wù)端、服務(wù)接口客戶(hù)端、Redis緩存服務(wù)、web 訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)、日志管理服務(wù)和監(jiān)控服務(wù)等在內(nèi)的應(yīng)用服務(wù)，由深信服AD 負(fù)載均衡設(shè)備提供HTTP 服務(wù)和TCP 服務(wù)，負(fù)載均衡采用路由模式進(jìn)行部署，所有流量都經(jīng)過(guò)負(fù)載均衡，可均衡任何下行流量，并盡量小地影響原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[3]。

系統(tǒng)在功能應(yīng)用上與MUSIC 基本相同，元數(shù)據(jù)庫(kù)部署在“天擎”云數(shù)據(jù)庫(kù)中，復(fù)用MUSIC 元數(shù)據(jù)庫(kù)表和信息，增加與“天擎”數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)表信息和字段，并在“天擎”結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)和文件索引庫(kù)中建立接口資料檢索所需視圖。兼容版接口和MUSIC 的切換示意圖如圖1所示。

圖1 兼容版接口和MUSIC 的切換示意圖

2 系統(tǒng)流程

2.1 接口調(diào)用流程

兼容版接口是一個(gè)可進(jìn)行數(shù)據(jù)源切換和應(yīng)急回退的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口系統(tǒng)。數(shù)據(jù)源包括原CIMISS系統(tǒng)的基礎(chǔ)庫(kù)（BDB）和氣象大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的服務(wù)庫(kù)（STDB）、歷史分析庫(kù)（HADB）和文件索引庫(kù)（FIDB）。服務(wù)庫(kù)指數(shù)據(jù)服務(wù)庫(kù)（Station Database），提供包括地面、高空、海洋、農(nóng)氣、輻射、大氣成分等在內(nèi)的通過(guò)解碼后按照要素存入的結(jié)構(gòu)化氣象數(shù)據(jù)1個(gè)月以?xún)?nèi)時(shí)間段的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)，歷史分析庫(kù)（History Analysis Database）提供服務(wù)庫(kù)中結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)1個(gè)月之前時(shí)間范圍的結(jié)構(gòu)化氣象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)，文件索引庫(kù)（File Index Database）存儲(chǔ)不需要解析文件內(nèi)容，只在文件名中提取索引信息存入文件索引庫(kù)，而把文件實(shí)體存入分布式NAS 或者Cassandra 數(shù)據(jù)庫(kù)的非結(jié)構(gòu)化氣象數(shù)據(jù)。用戶(hù)通過(guò)多種方式調(diào)用接口數(shù)據(jù)，服務(wù)端在對(duì)調(diào)用的合法性檢查確認(rèn)后，從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取數(shù)據(jù)，封裝成用戶(hù)所需的格式返回，并在日志表中對(duì)請(qǐng)求過(guò)程進(jìn)行記錄。

2.2 應(yīng)急回退

目前“天擎”系統(tǒng)尚處于試運(yùn)行階段，程序升級(jí)更新較為頻繁，當(dāng)“天擎”的解碼入庫(kù)（DPC）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（SOD）或MUSIC 兼容版出現(xiàn)系統(tǒng)性故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致部分接口氣象數(shù)據(jù)服務(wù)異常，由于氣象服務(wù)的高時(shí)效性要求，故障不允許持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，此時(shí)CIMISS基礎(chǔ)庫(kù)和MUSIC 系統(tǒng)作為備用方案便可發(fā)揮其應(yīng)急作用。

非兼容版接口系統(tǒng)性故障造成的數(shù)據(jù)服務(wù)異常，只需將接口訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)實(shí)體切換至CIMISS，對(duì)時(shí)間規(guī)整類(lèi)、衛(wèi)星重命名類(lèi)、數(shù)值預(yù)報(bào)類(lèi)等3 類(lèi)資料，除進(jìn)行數(shù)據(jù)源切換外，還需要對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性的切換。兼容版接口發(fā)生系統(tǒng)性故障時(shí)首先停止兼容版接口應(yīng)用服務(wù)，其次將負(fù)載均衡配置切回MUSIC，再次啟用MUSIC 應(yīng)用服務(wù)，最后通過(guò)web 接口調(diào)用進(jìn)行驗(yàn)證。

2.3 接口調(diào)用方式

兼容版接口提供了包括客戶(hù)端調(diào)用、Web service、REST 服務(wù)和腳本服務(wù)等多種氣象數(shù)據(jù)獲取方式，既能滿(mǎn)足業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸和高效獲取，又能為前臺(tái)交互應(yīng)用提供便捷的編程體驗(yàn)，還能為廣大氣象科研人員提供友好便捷的非編程數(shù)據(jù)獲取服務(wù)。兼容版接口支持跨平臺(tái)多語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)，Web service、REST 服務(wù)支持所有平臺(tái)和語(yǔ)言，客戶(hù)端調(diào)用服務(wù)和腳本服務(wù)支持包括Linux、Windows 等主流操作系統(tǒng)，并且兼容版接口提供包括C#、Java、C/C++、Fortran、Python 等語(yǔ)言的SDK。兼容版接口調(diào)用數(shù)據(jù)的返回格式支持內(nèi)存對(duì)象、序列化字符串、數(shù)據(jù)文件等，用戶(hù)選擇合適的接口、資料和返回格式并依照接口提供的氣象數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用方法，便能獲取所需的氣象數(shù)據(jù)。接口調(diào)用氣象數(shù)據(jù)的流程大致如圖2所示。

圖2 氣象數(shù)據(jù)接口調(diào)用流程

3 總結(jié)

通過(guò)負(fù)載均衡配置更改和不同賬戶(hù)的應(yīng)用啟?？蓪?shí)現(xiàn)MUSIC 兼容版接口系統(tǒng)的切換，在氣象數(shù)據(jù)服務(wù)異常時(shí)還可采用應(yīng)急回退的方式將應(yīng)用切回MUSIC。兼容版接口可實(shí)現(xiàn)用戶(hù)接口訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)源新舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)間的切換，是新舊業(yè)務(wù)系統(tǒng)并行期間數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)的重要保障。