浙江省数字城市一体化运维监控平台设计与实现

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  摘要:随着浙江省全面推行“数字城市地理空间框架”项目, 为保障全省各级数字城市地理信息公共服务平台运行稳定以及监控平台运行良好, 本文提出了数字城市一体化运维监控的整体框架, 从管理角度与技术角度梳理了运维指标体系, 设计并实现了由省市统一监控、县 (市) 独立运维、平台门户、信息服务及系统管理等子系统构建的一体化运维监控平台。

  0 引言

  截至2015年底, 浙江省全面推行了“数字城市地理空间框架”项目, 形成了全面、类型多样的空间框架数据集, 架构科学、开放性强的地理信息公共服务平台软件, 为“数字浙江”和“智慧浙江”的建设奠定了坚实的基础。当前, 各级数字城市运维工作中普遍遇到专业人才缺乏、技术手段单一的困局。如何自下而上地监控数字城市地理信息公共服务平台的整体运行状况、保障平台软件的可靠性, 如何自下而上地及时反馈运行问题、汇集关键的过程性数据等若干问题成为数字城市运行维护工作的重中之重。突破传统“独立运维”的思维局限, 开展省市县联动、一体化运维, 是解决上述问题的行之有效的办法。

  本文面向浙江省、市、县三级地理信息公共服务平台, 梳理了数字城市运维与管理需求、规范运维与管理流程, 设计并开发了一套高效、易用的数字城市一体化运维监控平台, 实现对应用系统、服务资源、平台软件、平台用户等信息的管理、状态的监测、运行的分析等功能, 在简化运维工作的同时保障管理人员对地理信息公共服务平台运行与应用情况的高效把控, 提升数字城市的服务质量。

  1 省市县一体化运维监控模式

  根据浙江省实际情况, 数字城市一体化运维监控平台设计为省级统一监控、市级统筹监控、县 (市) 独立运维3层模式。省级统一监控面向省级测绘管理部门, 接入全省的市县地理信息公共服务平台, 重点关注应用系统、平台软件、服务资源的阶段性统计信息, 支持数据的多特征展示与综合比较分析, 并提供基于用户行为的挖掘分析功能。此外, 省级用户拥有权限直接连入县级平台查看县 (市) 独立运维信息。市级统筹监控接入下辖市县的地理信息公共服务平台, 可实时查看各县 (市) 平台的运维状况, 同时拥有进入县 (市) 独立运维平台的权限。县 (市) 独立运维面向运维人员与县级测绘管理部门, 监控平台的支撑环境、服务资源、平台软件等情况, 支持基本信息管理、状态监测、运行分析, 同时提供自定义报告输出功能, 如图1所示。

  

  图1 一体化运维监控应用模式

  Fig.1 Applying patterns of the integrated maintenance and monitoring

  2 一体化运维监控平台设计

  2.1 运维指标体系设计

  数字城市地理信息公共服务平台功能强大, 省市县三级共60多个平台所产生的数据非常大。过多的数据对平台运维容易产生干扰, 不利于具体运维信息提取和操作。因此, 对浙江省数字城市地理信息公共服务平台及其当前运维工作进行深入分析是一体化运维监控平台设计的第一步。充分考虑浙江省数字城市各级地理信息公共服务平台的功能及特点, 首先从技术类和管理类两个视角确定运维对象, 依据运维对象设计其相关运维指标, 再将运维指标进行细化分类, 设计对应的运维参数, 由此完成运维指标体系的构建。

  技术类运维对象分为支撑环境、服务资源、平台软件、平台用户、平台应用、平台日志、使用反馈七大类。支撑环境包含数字城市服务器所在机房、服务器操作系统、软件与性能等;服务资源即平台包含的各类地理信息数据服务;平台软件即组成平台各类标准子系统如门户、数据展示、运维管理等;平台用户包含平台的用户、角色、部门等信息;平台应用即各部门基于平台搭建的专题地理信息应用系统;平台日志即平台操作日志;使用反馈即用户在平台使用中反馈的问题。管理类运维对象为平台应用、平台软件、服务资源三大类。

  浙江省数字城市一体化运维监控平台一共设计了7类运维对象、24项运维指标以及141个运维参数。

  2.2 平台数据库设计

  平台采用集中式数据管理方式, 数据上报服务接口接收各个市县的运维数据, 通过数据读写服务对上报数据进行数据处理, 最后数据存储至省级监控数据库。平台的数据库围绕运维指标内容进行设计, 包括技术类运维数据集和管理类运维数据集。其中静态数据采用关系型数据库进行存储管理, 动态实时数据 (如地图服务的实时访问信息) 则采用时间序列数据库Influx Db进行存储和管理, 如图2所示。

  

  图2 平台数据库内容

  Fig.2 Database content of the platform

  2.3 平台功能设计

  浙江省数字城市一体化运维监控平台是针对数字城市地理信息公共服务平台而专门开发的, 如图3所示。平台从管理角度与技术角度对地理信息公共服务平台进行监测与管理, 做到对重要信息实时监测, 各类信息统计分析, 异常信息实时报警, 运维信息及时记录。平台注重本身的开放性与兼容性, 开放标准接口对外提供信息服务。按照功能的组成及相互关系, 一体化运维监控平台主要包括平台门户、省/市统一监控、县 (市) 独立运维、信息服务及系统管理5个组成部分, 不同的子系统之间是一种松散耦合的关系, 具有良好的可扩展性。

  

  图3 平台功能框架

  Fig.3 Functional framework of the platform

  1) 平台门户。在线服务系统的集中展示, 为用户提供了一站式运维信息服务, 也是用户在线获取数据和服务的入口, 包括用户注册与登录、平台接入及系统入口。

  2) 省/市统一监控。为省/市地理信息公共服务平台运维数据提供一个信息化的展示入口, 围绕应用系统、平台软件、服务资源进行运维数据分析和展示, 满足省或市级管理部门用户对市县运维数据的需求。对各个市县级平台汇聚的地理信息数据服务和用户访问信息进行大数据挖掘和应用分析, 获取地理信息数据更新情况和实时访问信息。

  3) 县 (市) 独立运维系统。主要包括专题应用、平台软件、硬件环境等的监测, 各类统计指标的展示和分析, 异常警告信息的推送等。县 (市) 独立运维系统既满足运维人员的运维需求, 也满足管理人员的监控需求。

  4) 信息服务系统展示和管理平台相关的信息服务资源, 为接入其他平台提供服务描述、服务调用方法、标准接口及相应的示例代码。系统以各种Restful服务接口的方式对外提供信息服务, 以实现数据和应用的分离。

  5) 系统管理是为满足用户权限管理、平台管理、审批管理等功能而设计的多层次全方位的在线服务系统。运维管理系统将所有与平台运行维护相关的内容进行统一管理, 确保运维监控平台的稳定性、安全性。

  3 运维监控平台实现

  3.1 平台技术架构

  一体化运维监控平台架构分为支撑层、数据层、功能层、应用层4层架构, 如图4所示。其中, 支撑层是浙江省数字城市运维监控平台建设和运行需要使用的计算机软件、硬件设备、网络, 是浙江省数字城市运维监控平台建设的基础。数据层主要由运维监控数据和支撑数据两部分组成:运维监控数据主要为七大运维对象的监控数据;支撑数据包含用户数据、市县直通数据等, 用于数字城市运维监控平台的用户登录、切换等。数据层采用关系型和时间序列数据库管理软件实现海量数据的存储和管理, 确保数据的高效存取和快速访问。功能层实现支撑环境监测、服务资源监测、平台软件监测、平台日志监测、平台应用监测、使用反馈、日常运维管理、展示运行成果、生成运行报告、市县直通车、异常检测等功能, 为数字城市运维监控平台应用提供功能基础。应用层是在功能层基础上构建的数字城市运维监控平台, 监控平台面对不同用户, 主要提供省级统一监控、市级统筹监控和县级独立运维三类服务。

  

  图4 平台技术架构

  Fig.4 Technology architecture of the platform

  3.2 平台关键技术

  1) 基于Agent的网络信息实时监控。运维监控平台实现难点在于对多市县的数字城市公共服务平台的实施监控, 采用在各市县地理信息公共服务平台运行的服务器上安装代理Agent的方式, 收集平台监控数据与支撑环境数据。客户端Agent获取地理信息公共服务平台的运维信息, 如操作系统类型、数据库状态, 地理信息数据服务等, 并实时上报给运维服务器, 运维服务器通过数据接收器不断汇聚各个Agent上报的数据, 存储统一的数据库。同时告警判定对接收器上报的数据进行实时判断, 对出现故障和问题的平台及时以短信和邮件方式发送警报。数据库将数据查询结果上报至查询模块, 用以展示、分析等。运维监控平台将数据查询结果进行处理, 进一步分析后以图表形式展现, 如图5所示。

  

  图5 基于Agent的网络信息的实时监控

  Fig.5 Real time monitoring of network information based on Agent

  2) 基于脚本的运维自动化。面向日常运维工作中重复且烦琐的工作, 开发了自动化运维工具, 包括地图服务管理、系统配置、数据库自动维护3个模块。地图服务管理模块基于Arc GIS Server Administrator API, 根据业务需求定制所需要的地图资源的管理, 如服务的发布、停止、日志统计分析等功能。通过编写Shell+Python脚本方式实现对各类系统配置文件进行批量修改, 减少配置错误和提高效率。数据库在地理信息公共服务平台中担负着数据存储的重要功能, 但每个地理信息公共服务平台的表空间和用户创建工作重复且烦琐, 同样依靠开发脚本的方式批量处理并自动进行数据的备份, 保证数据的安全和可靠。上述模块的开发, 可以减少运维工作人员重复操作, 提高工作人员运维效率, 为数字城市地理信息公共服务平台自动化运维提供技术支撑。

  4 结束语

  浙江省数字城市一体化运维监控平台是国内第一款拥有自主知识产权的数字城市地理信息公共服务平台运维软件, 其建设既是顺应数字城市应用与推广工作发展的需要, 亦是结合浙江省实际情况提升数字城市运维工作水平的需要。面向全省数字城市建设成果, 切实提高地理信息公共服务平台的服务水平。其建设成果不仅能基本解决当前浙江省市县数字城市运维中管理体制落后、专业人才短缺、运维经费匮乏等问题, 同时对浙江省当前解决数字城市运维中工作量大、方法单一、自动化程度不高等技术问题也有较强的实践意义。

  作者:张剑

  来源:《测绘与空间地理信息》2019年第05期

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