基于微服务架构的互联网+农业平台设计

通信管理与技术2017年4月第2期53技术业务交流Technical&OperationExchanges1引言我国是当今世界上的农业大国之一，国民经济和产业信息化同时带动了农业信息化、智慧化的发展。农业的信息化、智慧化是农业发展的必然阶段。通过对传统农业进行信息化改造、为现代农业装备智慧化设备，是农业迈入更高发展阶段的重要推手。传统的农业平台无论在功能还是建设模式上都已经无法满足现代农业建设的需要。近年来，随着敏捷开发、持续交付等开发理念的发展，以及虚拟化技术、容器技术的逐步成熟，微服务架构模式逐渐成为新的应用热点。同时，电信运营商通过对网络及IT系统的逐步改革，对云、物联网、大数据分析等信息基础功能的开发建设，推动全社会的“互联网+”发展。在这种趋势下，基于微服务架构及虚拟容器技术的平台设计思想也为互联网+农业平台规划设计提供了新的思路。通过将微服务理念引入开发平台，实现服务的无感知上线和分布式交互。2互联网+农业平台需求分析2.1需求定位本平台从农业的生产、管理、销售等各个环节的实际需求出发，以提升农业管理效率和指导农业生产为宗旨，使农业管理智能化。采用物联网、云计算、传感测量、计算机、通信、视频、多媒体等技术，完成智慧农业云平台的建设。通过互联网+农业平台，建设一个完整的贯穿农产品生产、流通和检测环节的质量追溯体系，实现对农产品的来源、去向进行双向追溯。通过该项目建设，达到农民增收、政府增税、企业增信、产品增值、品牌增名的效果，实现减农药、减化肥、减除草剂的一站式服务体系。2.2业务功能（1）农业环境监测：主要通过各类传感器，采集农田气象和环境信息，通过互连网络传输到远程服务器上，并形成农作物从种植、生长到收获全生命周期的生长环境数据。可以显示实时数据曲线，以便对环境状况进行监控；显示历史数据曲线，以便对环境变化的影响进行分析。（2）视频监控：主要是通过高清监控枪机、球机，一方面整体掌握作物长势情况、种植生产作业情况，另一方面可以及时监控自然灾害发生情况，为应急指挥提供必要的信息。（3）物联网数据采集和分发平台：采集前端多物联网设备厂商数据，统一数据格式并纳入数据库统一管理，为上层农业综合信息平台等应用平台提供所需前端数据。（4）农产品质量追溯：数据取自各个子系统，形成了作物从种子处理、大棚管理、田间精细管理、投放品使用、收割仓储一系列生产过程数据详单。用户可以通过设备查询农基于微服务架构的互联网+农业平台设计●联通系统集成有限公司黑龙江省分公司赵善龙孙婉婷/文摘要：在农业信息化、智慧化的大趋势下，传统的农业平台无论在功能还是建设模式上都已经无法满足现代农业建设的需要。为构建具有易维护、易扩展的互联网+农业平台系统，提出了基于虚拟容器的微服务架构的互联网+农业平台系统解决方案。本文对微服务架构的应用及优点进行了分析，并围绕微服务架构下的平台框架、微服务封装和交互机制给出具体规划设计。关键词：微服务；互联网+；农业；虚拟容器中图分类号：TN929.5文献标识码：B文章编号：1672-6200(2017)02-0053-04542017年4月第2期通信管理与技术Technical&OperationExchanges技术业务交流产品溯源信息、土壤信息、种植信息、企业信息、相关投放品检疫检验信息等。（5）移动数据网络访问功能：物联网通过无线网关接入移动数据网络。用户便可以手机来访问物联网数据，了解大棚内部环境的各项数据指标。（6）农业综合信息化平台：获取农事生产、气象、病虫害等各类信息，对物联网设备进行监管，查看从物联网获取的实时数据，通过农业大数据（气象数据、病虫害数据、农机数据、土地流转、农资贷款等）来指导农业生产。3基于微服务架构的互联网+农业平台框架设计3.1微服务架构简介传统的信息系统平台是将程序的所有功能打包成一个应用，部署后所有应用运行在同一进程中。这种传统架构模式易于开发测试和部署上线。但是随着网络技术的发展，表现出了一些不足之处：项目庞大，代码庞杂，管理困难；系统中的任何功能点进行改变，都要重新测试部署整个系统，升级困难；一个系统的所有功能只能采用统一的技术方案进行开发，技术路线不够灵活。微服务架构是由Amazon、eBay、Netflix等公司从实践中逐步建立起来用于将庞大的系统进行分解开发维护的架构模式。其核心理念在于，将复杂应用系统中的功能以独立业务单元的形式分解到各个离散的服务中，每个服务紧密围绕特定具体业务，有明确的功能边界，一般采用JSON等轻量级通信机制进行信息交互[1]。基于微服务架构来构建应用系统成为了一个新的选择。3.2互联网+农业平台简介互联网+农业是将现代信息技术，如大数据技术、云计算技术、物联网技术等应用于农业生产而创建的基于互联网平台的新型现代农业产品。以互联网+农业驱动，努力打造“信息支撑、管理协同、产出高效、产品安全，资源节约、环境友好”的我国现代农业发展升级版。积极贯彻落实国家、我省关于“互联网+”行动计划重大战略部署，建设“互联网+农业示范田综合监测平台”，建成基于现代信息技术的农业环境监测系统。通过对地温、气温、土壤墒情、养分含量等环境指标进行监测分析，为科学组织农业生产提供依据。建设绿色食品溯源系统，为提高农产品市场化营销助力。建设集物联网设备采集数据、系统分析获取数据、实时视频监控数据为数据获取来源的智能农业平台，包含土地流转、金融服务、气象服务、农业科技、农产品质量监管、信息服务、电子商务等业务的农业综合信息。4互联网+农业平台框架设计互联网+农业平台框架设计，目标是将现有传统农业信息平台的服务进行复用的同时，整合新服务，建设一个高内聚松耦合的易扩展平台。用户通过PC端或移动端访问农业平台，平台通过zookeeper分布式应用程序协调服务寻找相应微服务为用户提供业务服务。物联网传感器通过通信网络定时将数据转存到数据库集群，以便微服务可以通过数据库集群获取数据。如图1所示：图1基于微服务架构的互联网+农业平台框架5基于虚拟容器的微服务应用及交互机制传统的虚拟化技术为每个虚拟机都虚拟出一套完整的操作系统，部署应用时需要为每个虚拟系统都配置运行环境[2]，应用在微服务上时，由于一个应用系统被分解成不同服务，部署及维护难度将大幅升高。容器技术是一个可移植、跨平台的解决方案，将它用于微服务可以大幅提高部署及维护的效率。如图2所示：通信管理与技术2017年4月第2期55技术业务交流Technical&OperationExchanges图2基于传统虚拟化技术的微服务架构容器技术调用内核接口，通过内核共享的方式运行，容器之间共享内核并完全隔离，如图3所示。从图中可以看出，虚拟容器占用了更少的物理资源，增大了发布能力，同时虚拟容器技术为系统级虚拟技术，启动和停止相对于传统虚拟技术更快，也使部署在上面的微服务比传统虚拟技术有更好的移植性[3]。图3基于虚拟化容器技术的微服务架构微服务之间通过暴露的API供其它接口调用，实现微服务之间的进行通信，接口由URL请求地址、请求、响应消息等组成，如图4所示。图4微服务架构交互机制6应用微服务架构的特点分析相对于传统的单体应用架构，微服务架构通过将功能分解到各个离散的服务实现对应用系统的解耦，具有明显的优势：（1）原子服务：微服务框架的主要思想是将庞大的整体系统在整体功能不变的前提下分解成具有单一功能的一系列服务。每个服务的功能越单一，对其它服务的依赖越少。（2）独立部署:由于微服务具备独立的运行进程，所以每个微服务也可以独立部署。在传统架构中，如果要对应用程序中的某个服务进行需求变更，即使改变再小也要对就整体架构进行重新部署。而当要对应用微服务架构的某个服务进行需求变更时，可以独立构建并重新部署而不依赖其他微服务。可以利用Docker等虚拟机容器在云端进行部署，可以提高资源利用率，从而降低部署成本[4]。（3）技术灵活：在微服务架构中，技术选型不需要再完全统一。传统的一体化应用方式，往往需要采用某种确定的技术栈，而在微服务架构模式下，技术选型是去中心化的，将庞大的整体应用拆分为微服务后，由于每个服务有自己独立的应用架构和数据存储，可以根据不同服务和业务需求的特点选择最适合的技术栈、技术实现平台和数据库方案。（4）扩展及容错：在微服务架构下，每个服务都可以根据需求变化进行独立扩展。在微服务架构下，由于服务间松耦合的特点，故障被隔离在微服务内部。可以采用超时重试、多副本策略等容错机制，避免全局不可用。7结论综上所述，将微服务架构和容器的虚拟化技术应用于互联网+农业平台的优点显著。采用基于虚拟容器的微服务架APIAPIAPIPlatform服务Uniondata服务Auth-server服务Server微服务群......562017年4月第2期通信管理与技术Technical&OperationExchanges技术业务交流构来构建互联网+农业平台，能将软件从硬件中分离出来，既增加了系统维护性、扩展性，易于部署管理，又使得技术路线可以灵活应用，同时还解决了平台下物联网异构问题[5]。除此之外，其分布式设计又易于通过API实现跨服务通信。从而，可以将农业相关应用系统整合到一个互联网+农业平台系统中，提供农业产业链所需的各类信息化应用，满足现代化农业建设的需要。■参考文献：[1]张向祺.基于微服务的企业移动办公平台规划设计[J].信息技术与标准化,2016,(03):71-74.[2]崔蔚,李春阳,刘迪,杨超,金逸.面向微服务的统一应用开发平台[J].电力信息与通信技术,2016,(09):12-17.[3]孙海洪.微服务架构和容器技术应用[J].金融电子化,2016,(05):63-64.[4]陈春霞.基于容器的微服务架构的浅析[J].信息系统工程,2016,(03):95-96.向错误的邻区发送HORequest，终端向错误的小区发起接入请求，当然不会成功。PCI混淆示意图如图2所示：图2PCI混淆示意图如图2所示，A小区和B小区同频同PCI，服务小区与B小区有邻区关系，服务小区与A小区有无邻区关系均不影响PCI混淆事件的产生，没有邻区关系的情况下，这类问题更隐蔽。终端在所处位置测量到的PCI实际为A小区的信号，上报测量报告后，服务小区根据邻区表中的PCI信息匹配到B小区，因此向B小区发HORequest，B小区回ACK后服务小区通知终端发起随机接入，终端根据RRC重配消息向A小区发接入，接入失败。4小结由于统计点的特殊性，切换成功率差的小区不一定就是差小区，往往是它的邻区存在问题，因此很多情况下我们要根据切入成功率来定位问题，结合其他的指标互相印证，快[5]吴昌雨,李云松,刘青,王善勤.基于微服务架构的物联网应用基础框架设计[J].宿州学院学报,2015,(07):88-92.作者简介：赵善龙，男，1976年生，1999年毕业于兰州交通大学，本科，现从事软件开发工作；孙婉婷，女，1987年生，2015年毕业于哈尔滨理工大学，硕士，现从事软件开发工作。速提升切换成功率。各种情况的分析判断汇总如表2所示：表2各种情况的分析判断汇总作者简介：王荣，女，1975年生，1998年毕业于长春邮电学院，本科，现从事IT系统运维管理工作；张丽颖，女，1976年生，1998年毕业于长春邮电学院，本科，现从事电信网络维护、分析和管理、网络优化工作。阶段信令失败点可能原因表现特征切换准备目标小区未回复ACK目标小区故障所有小区往目标小区的切入准备失败率均很高目标小区阻塞目标小区阻塞次数高MME配置问题个别小区往目标小区的切入准备失败多切换执行终端未收到源小区的RRC重配干扰源小区接通率、掉线率也差切换过晚参数设置错误邻区漏配重要邻区缺失弱覆盖路测发现终端无法接入目标小区目标小区故障目标小区的接通率、掉线率也较差目标小区受干扰接入类参数问题目标小区RRC建立成功率较差弱覆盖路测发现PCI混淆服务小区向特定目标小区的切换成功率低（上接52页）