基于云服務的農業專業鎮信息服務平臺設計與實現

岑運池++葉云++張波++張金區

摘要：針對廣東省農業專業鎮產業發展中政府及企業對于現代化服務的具體需求，以面向農業產業的綜合性服務產品超市為載體，以提升專業鎮支柱產業及中小微企業綜合實力為目標，以提供豐富的農業特色服務產品為重點，強化專業鎮公共創新服務能力，建立適合區域農業發展和中小微企業發展需求的專業服務產品整合平臺，匯聚各類產業服務創新資源、強化和完善服務內容的管理、提升服務質量及規范化水平，形成多元化的產業創新服務解決方案，帶動專業鎮產業競爭力和自主創新能力全面提升。

關鍵詞：農業信息化；云服務；特色農產品；平臺框架；系統設計

中圖分類號：S126 文獻標識碼：A 文章編號：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

專業鎮經濟是廣東省重要的一種經濟形態，近年來發展迅速，對廣東省的經濟發展起到重要作用。當前，專業鎮產業發展需要增速，而其中的中小微企業的科技進步是專業鎮經濟最為直接的發展動力，廣東省政府高度重視對于專業鎮中小微企業的扶持工作。統計顯示，廣東全省487萬家企業中，中小微企業有460萬家。面對當前復雜多變的國內外經濟形勢與經濟下行壓力，如何通過現代化服務保持中小企業經濟平穩健康發展，是互聯網技術背景下要探討的重要問題。

“現代服務超市”的概念由廣東省政府2010年提出，并結合廣東省現代服務業發展實際情況，制定了一系列發展規劃及具體方案，近年來成績突出?！艾F代服務超市”的概念是順應時代發展、在市場化需求推動下形成的必然產物。而農產品市場信息不通暢[1-3]，缺乏相應的人才配套支撐、融資環境、市場開拓能力、知識產權保護、品牌推廣等產業公共服務，一直是制約全國高端現代服務業產業化的主要瓶頸，也是導致企業服務創新能力普遍不足的主要原因。而“服務”這種無形的商品被有序分類、通俗化描述、精準化定義等加工后，具有了適應傳統商品交易模式的特點，而“超市”這種商業模式正符合這類市場需求的特征。

針對廣東省農業專業鎮對現代農業信息化[4]的迫切需求，基于現代互聯網技術、云計算技術和數據庫技術在規劃咨詢、質量檢測、信息網絡服務、電子商務、產品設計、技術創新、知識產權、人才培訓等方面，建設面向廣東農業專業鎮的現代服務產品超市，為全省農業專業鎮中小微企業的綜合實力提升提供現代服務支持。

1 總體框架

1.1 平臺架構設計

基于云服務的農業專業鎮信息服務平臺總體架構如圖1所示。

平臺以產業需求為導向，面向中小微企業和專業鎮政府部門提供一站式服務，包括規劃咨詢、質量檢測、信息網絡、電子商務、產品設計、技術創新、知識產權、人才培訓等8大服務產品子集，形成多元化、多形式專業鎮綜合服務超市建設與發展模式。

為保障服務產品子集的有效運作，建立專題基礎數據庫，進而對信息和業務功能進行抽象與整合，充分挖掘各個產品子集對專業鎮中小微企業的綜合服務功能，以多種服務產品組合方式提供農業產業一站式綜合解決方案?；A平臺包括數據整合和服務整合兩個層面，其作用是將分散的支撐機構提供的數據和服務功能進行產品化的定義與封裝，形成規范化的8大服務產品子集及其拓展應用。

1.2 服務產品設計

平臺主要面向廣東省農業專業鎮及中小微企業，提供規劃咨詢、質量檢測、信息網絡、電子商務、產品設計、技術創新、知識產權、人才培訓等8種類型的服務產品，產品的分類與內容設計如表1所示。

2 平臺開發與實現

2.1 OpenStack云服務環境建設

云服務指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關，也可是其他服務。隨著互聯網技術的發展，各大互聯網巨頭相繼推出了各自的云服務，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做為云計算平臺，其對象存儲服務Swift[5]可以用來構建冗余的、可擴展的分布式對象存儲集群（圖2）。OpenStack Swift構筑在廉價的硬件存儲基礎設施之上，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和數據冗余技術，犧牲一定程度的數據一致性來達到高可用性和可伸縮性，支持多租戶模式、容器和對象讀寫操作，適合解決互聯網的應用場景下非結構化數據存儲問題[6]。特別是在Swift1.2之后，其對存儲體的大小已不再做限制，因此本平臺的大量地理信息數據、圖片和文檔等非結構化數據都能存儲于搭建的OpenStack Swift平臺中。

Swift的主要組件包括負責前端的Proxy-node服務，該組件負責對外提供對象服務API，會根據環的信息來查找服務地址并轉發用戶請求至相應的賬戶、容器或者對象服務；Account-Server組件主要提供對不同用戶存儲容器的管理；Container-Server負責管理用戶的存儲容器信息，一個容器可包含多個對象文件數據；Object-Server提供對象元數據和內容服務，每個對象的內容會以文件的形式存儲在文件系統中，元數據會作為文件屬性來存儲；Replica-Server負責檢測本地分區副本和遠程副本是否一致，當檢測發現不一致時，會采用推式（Push）更新遠程副本。當用戶上傳一個文件數據時，Proxy-Server按照文件的保存路徑使用Hash Ring的信息轉換為多個設備的保存路徑，當文件成功寫入時，至少要保證2份以上的冗余備份也寫入成功，從而保證數據的安全性和可恢復性[7]。

2.2 平臺開發實現

平臺開發實現主要采用Java技術，J2EE（Java 2 Platform Enterprise Edition）開發平臺是一套嶄新的，全然不同于傳統開發的應用設計架構，具有多層次分布的特點，包含許多組件。它提供了基于組件的一種分布式的對企事業級應用系統進行設計、開發的方法，定義了一個基于組件技術的多層企事業信息系統的標準平臺。它提供底層及中間件技術的服務，支持異構環境，具有可伸縮性、穩定的可用性及可維護性等優點。使開發者可以把精力集中在業務邏輯的處理上，為搭建靈活的、可伸縮的、易維護的商務系統提供了良好的機制。鑒于J2EE技術在眾多大平臺中的成功應用，基于云服務的農業專業鎮信息服務平臺采用SOA技術[8]、應用集成技術、中間件技術和MVC技術的開放式架構[9]，采用Oracle 11g作為數據庫服務器對整個平臺設計的應用邏輯層次[10]進行開發實現，其系統架構設計如圖3所示。

表現層，用于在客戶端瀏覽器上展現業務。使用Web UI組件和用戶業務接口組件定制開發頁面，業務模塊頁面作為入口，對系統中的數據進行特定的展示。

業務層，基于開發支撐平臺的內核組件可以定制開發各類系統。業務層中包含了系統要實現的邏輯功能和對數據的操作等，業務邏輯層在體系架構中處于關鍵位置，它處于數據訪問層與表現層中間，起到了數據交換中承上啟下的作用。

內核組件層，開發支撐平臺的內核及一系列功能組件構成內核組件層。內核是開發支撐平臺的運行基礎，包括數據管理、核心控制器、任務調度等內核功能。內核組件還能對第三方系統提供各類適配器，用于支持這些系統與基于開發支撐平臺實現的業務系統之間的集成。

數據訪問層，對于結構化的數據，平臺通過JDBC方式訪問數據庫，將數據庫資源納入Web中間件提供的連接池內，通過JDK支撐環境提供給內核使用。對于非結構化或半結構化的數據，使用OpenStack Swift云存儲平臺進行存儲管理。

2.3 平臺應用測試

為了增加對平臺性能全面的了解，平臺搭建起來后，運用Apache Jmeter性能測試工具對系統進行負載測試，產生模擬真實使用環境和并發用戶，監控服務器和客戶端性能指標，判斷指標是否異常。主要測試內容為瀏覽器兼容性、服務器性能指標和服務器響應速度。

1）CPU性能測試結果：模擬多用戶并發訪問服務器。當模擬用戶數分別達到500和700時，CPU負載率均低于50%（圖4）。

2）網頁訪問響應時間：利用不同瀏覽器調閱企業信息、產品信息等大數據量頁面，當模擬并發用戶數500時，服務器最小響應時間1 000 ms，最大響應時間9 512 ms，平均值低于10 s；模擬并發用戶數為700時，服務最小響應時間為1 004 ms，最大響應時間11 931 ms，平均值低于10 s。

圖5為模擬500個用戶并發訪問聚合報告，其中Samples個數即為用戶并發數，Min代表服務器響應的最小時間，Max代表服務器響應的最長時間，Error為請求錯誤百分比，Throughput為吞吐量（服務器器每單位時間響應的請求數）。

3）瀏覽器兼容性測試：用不同瀏覽器打開系統頁面，查看頁面布局和功能是否正常，結果如表2所示。

3 小結

針對互聯網背景下特色農產品信息化服務水平低的現狀，通過特色農產品技術創新服務模式的探索和研究，設計了面向特色農產品的信息網絡服務平臺總體框架，并以Java技術框架結合Oracle數據庫，在廣東省的茂名市和河源市進行了應用實踐。通過應用一方面檢驗了平臺框架的合理性和可操作性，另一方面，通過信息化的應用能夠快速推動給區域農業經濟的發展，包括：①給地方農業管理部門帶來方便，通過平臺提供的企業信息統計、農產品信息統計、空間分布統計、農作物種植統計等統計匯總功能，能夠及時掌握所轄區域內農業發展的狀況，輔助促進農業發展政策的制定。②拓寬農產品企業的銷售范圍，較低產品的宣傳成本。企業通過平臺注冊登記后，可以將經營的農產品全部發布到平臺上，可以利用平臺的產品展示及在線交易咨詢功能，大大拓寬產品的銷售渠道。通過平臺可以為企業提供最新的農業信息咨詢，輔助企業進行產品設計和市場決策。③增加消費者的選擇余地。消費者通過該平臺可以查看來自各地的特色農產品，在購買前可以先進行各種指標的比較，便于選擇優勢產品。對購買的產品，通過產品追溯功能，可以實時了解產品的來源信息，放心食用?；谛畔⒒瘜r產品生產、管理到銷售等各方面的影響，將信息技術引入特色農產品產業，大力發展特色農產品網絡服務平臺的建設與應用將會是今后農業發展的重要方面。

參考文獻：

[1] 韓炳華.關于農業信息化服務現代農業的思考[J].黑龍江科技信息，2013（16）：202.

[2] 方 鈺，黃 亮，陳詩平.基于Android系統的農業信息服務平臺運行模式及發展前景[J].現代農業科技，2014（19）：340-345.

[3] 張海峰.基于Android智能手機的農業信息服務平臺應用展望[J].黑龍江農業科學，2014（8）：126-128.

[4] 余茂輝，羅 斌.發展現代農業必須樹立十大觀念[J].現代農業，2008（4）：101-103.

[5] Swift1.12.0.113.gO7634e documentation[EB/OL].http：//docs.openstack.org/developer/swift/，2014-02-20.

[6] 張華.Openstack Swift原理、架構與API介紹[EB/OL].http：//www.ibm.com/developerworks/cn/cloud/library/1310_zhanghua_ openstackswift/，2013-10-24.

[7] 李 磊，李達港，金連文，等. 基于OpenStack Swift構建高可用私有云存儲平臺[J].實驗技術與管理，2015（5）：141-144.

[8] 葉 云，李建華，危 達.基于SOA的電子政務平臺的研究及實現[J].微計算機信息，2012（12）：10-13.

[9] 吳 鵬.MVC模式與Struts架構的研究[J].軟件導刊，2010，9（8）：36-39.

[10] 王維瑞，梁建平，孫百川，等.農業信息系統開發支撐平臺的設計與應用[J].農業網絡信息，2012（5）：10-14.