方 明,符兴斌,谢劲松,张向周,张 健
(中软信息系统工程有限公司,北京 102209)
近年来,以云计算、大数据、人工智能、物联网等为代表的信息技术快速发展,引领信息技术和产业进入一个转折期,为数字城市实现从广域互联向泛在物联、从局域共享向云端协同、从刚性定制向柔性定义提供了技术支撑和应用借鉴,推进了城市信息化建设的不断升级,也促使现代城市在组织形态、管理方式、服务方式等领域发生着深刻的嬗变。总体来看,传统的城市信息系统建设存在的问题主要包括开发、部署及升级完善的周期漫长,对技术进步和用户需求变化的适应性差;性能功能方面与用户期待有差距,面向各类用户的个性化服务不够周到细致;大多基于商业平台,安全可信程度低;开发商单一,开发理念和手段陈旧,自定义、可扩展性、二次开发等功能较弱。面对层出不穷的新技术、新服务、新应用体验等,城市各部门用户普遍厌倦了每过几年推翻重建的信息系统建设模式;其次,移动终端及相关应用的快速发展和普及,使得用户对许多移动应用模式产生了期待。事实表明,传统城市信息化形态已不适应新时代城市现代化发展要求,基于过去的开发模式和系统架构建成的各类孤岛式业务信息系统,整体上面临升级换代的局面。面对新的挑战和机遇,必须提出蕴含新理念、新技术的新型开发模式和解决方案。
针对城市传统信息化建设过程中存在的痛点和难点问题,中国电子信息产业集团有限公司(以下简称“中国电子”或“CEC”)提出“现代数字城市”理念和建设思路。“现代数字城市”具有鲜明的时代特征,其创新点主要体现在三个方面:安全为先、需求牵引和迭代发展。在“迭代发展”方面,中国电子认为,现代数字城市建设需求多样、技术复杂,需要社会各方共同参与,持续不断地进行迭代升级,始终保持城市信息系统的先进性和安全性,切实帮助政府提高服务效能、降低运行成本,同时,有效带动城市数字产业发展,全面提升城市治理体系和治理能力。
为积极配合“现代数字城市”战略的实施和推进,更好地满足用户在城市管理与服务业务应用中对安全可信、绿色安全、便捷智能等方面的需求,中软信息系统工程有限公司(以下简称中软系统)推出了基于PK体系的城市管理服务应用支撑平台——“PK云”。
中国电子于2017年12月在第四届世界互联网大会上代表绿色计算产业联盟(GCC),正式向全世界发布“PK体系”。PK体系是以飞腾处理器和麒麟操作系统为基础,支撑IT应用的软硬件环境及其产业生态集合。P表示飞腾(Phytium)CPU+ARM标准形成的开放硬件体系;K表示麒麟(Kylin)OS+开源社区形成的软件体系。PK体系由中国电子主导构建,兼容ARM标准,已经形成了完善的自有核心架构和自有技术体系。在国内主流技术路线中,PK体系布局完整,生态成熟,已经形成全要素全系统产业支撑能力,探索出了一条支撑民族产业转型升级的可持续发展之路。
PK云基于PK体系构建,是一个面向现代数字城市的国产化私有云,也是一个支持信息系统持续众创发展的应用生态服务环境。PK云的创新主要体现在两个方面:第一,在技术上引入了云、容器、微服务等新技术,并将逐步集成移动边缘计算、城市大数据、人工智能等前沿技术成果,既解决当前管理服务的现实问题,又能解决未来数字城市业务间共享共用以及数据结果深化应用等重难点问题。第二,是信息系统开发思想和理念的创新,以及与之配套的体系架构和组织模式的创新。首先构建了满足统分结合、支持众创众筹、网-云-端形态的体系架构——众创众筹平台;其次,基于众创众筹平台形成了持续集成的敏捷开发模式。持续集成组织开发模式,能够快速形成现代数字城市的基本架构和能力,也能够为现代数字城市的持续完善和升级提供支持。基于持续集成的组织和管理模式,改变了传统信息系统的研制模式、集成模式和定型模式,为现代数字城市的迭代发展提供了能力支撑和有益借鉴。
作为敏捷软件开发的典型实践之一,持续集成(Continuous Integration,CI)的概念最早源自极限编程(Extreme Programming,XP),目的是用来减少繁复的部署过程,通过预先设置好的策略,对于周期性的或触发性的更新、迭代进行自动升级。微服务、容器等新技术的发展使得持续集成的实施变得更加容易[1-2],计算能力的提升和云环境的发展使得开发的产品可以及时获得更广泛的应用。
持续集成不仅仅是一种技术工具,其思想逐渐发展成一种指导信息系统开发总体规划、分步实施和持续优化升级的方法和策略,它提供了一体化的解决方案,使得软件开发和管理人员能够站在一个更高、更全面的位置上思考和解决问题。
PK云是基于容器技术研发的轻量级云平台。PK云主要面向现代数字城市领域,以主要用户、业务部门、服务窗口的应用需求为导向,提供一套专业、简单、灵活、稳定、安全、易用的安全可信私有云解决方案。
PK云的设计理念是屏蔽复杂性,一是屏蔽底层硬件复杂度,为用户提供清晰、简单的配置和监控服务,用户只需要关心业务容量即可;二是屏蔽软件复杂度,构建应用基座,为用户提供完备的应用即插即用服务,用户只需关注应用需求即可;三是为应用互联提供统一的鉴权、消息、数据服务等;四是构建开放式众创众筹的应用商店,平台提供应用规范及接口标准,应用开发商只需关注业务应用;五是屏蔽客户端软硬件兼容的问题,为用户提供统一的桌面服务,用户操作简单平易。
PK云的解决方案主要分为两部分,一部分是部署在客户侧的私有云平台,一部分是为平台做支撑的众创众筹平台[3],如图1所示。私有云平台是轻量级的应用支撑服务框架,平台实现了基于容器云的虚拟化运行环境、基于微服务的服务治理架构、基于服务中心的平台基础服务、基于应用商店的应用管理服务以及基于DevOps理念的持续集成服务等。
PK云的众创众筹平台,让PK云的开发者专注于系统的总体设计、制定和发布标准规范,数字城市的具体应用由软件开发商负责,基于平台联合基础软硬件厂商、独立软件产品提供商、系统集成商等共同助力现代数字城市的持续集成和迭代发展,同时打造开放的产业生态。
图1 PK云总体架构图
众创众筹平台主要包括众创众筹研发环境(社区)、众创众筹应用验证中心和应用商店三部分,组成如图2所示。
图2 众创众筹平台组成结构图
(1)众创众筹研发环境(社区)。众创众筹研发环境定义了平台的应用软件打包规范,众筹应用要满足应用商店的接口规范及打包规范。平台开发者首先搭建开发环境,开发、适配应用商店接口规范定义的接口,对接符合应用商店打包规范的软件包;其次开发者将软件包提交众创众筹应用验证中心验证合格性;然后在验证审核通过后把软件包发布到应用商店总中心;应用商店分中心通过授权后可以从总中心挑选需要的应用。
(2)众创众筹应用验证中心。验证中心对开发者提交的测试包进行审核验证,对软件包进行格式验证、接口验证、功能验证、性能验证、安全性验证和数字签名验证等。
(3)应用商店。应用商店包括应用商店总中心和应用商店分中心。
应用商店总中心是应用开发商的应用仓库,负责安全下发应用到各应用商店分中心。
应用商店分中心部署在客户私有云中,为桌面服务提供应用服务及应用管理支撑。
总中心和分中心包括了平台的一系列授权认证和安全管控机制,保证应用软件从导入到应用管理的安全和完整,以及面向不同级别用户的应用统一部署和分级管理等。
众创众筹平台能够支持持续集成的开发模式和众创众筹开发的产业模式,平台通过接入标准、云标准、发布标准等系列标准规范,为现代数字城市需求侧和众创软件产品供给侧建立供需纽带。平台提供多类型应用的开发框架和标准规范,使开发团队能以标准的、规范的方式设计和编码,支撑构建众创众筹平台生态众创、服务化发展。
众创众筹平台提供以应用为核心用户桌面端模式。提供私有云管理平台,实现云环境秒级部署、弹性伸缩、故障转移永不掉线。内建安全体系,提供基础设施层、平台支撑层、数据应用层多层次安全保障,统一构筑基础软硬件技术生态。
众创众筹平台基于应用商店构建立体服务生态。应用商店是运行在服务器的应用软件管理服务。基于应用商店服务体系,众创众筹平台为信息系统管理者、独立软件提供商、系统集成商、用户等提供全方位立体的产品服务,满足不同对象的服务需求。通过应用商店,可实现多类型众创应用(桌面应用、Web应用、HTML5应用)的入库上架,云端的一键部署,Web应用云端的智能升级,多类型应用(桌面应用、Web应用、HTML5应用等)的自动安装。
网络信息系统的本质特点是不断优化和持续升级。现代数字城市建设要实现迭代发展,就必须充分利用信息技术最新发展成果和方法理念,持续不断地对系统进行优化和升级,同时在组织机构、管理模式、服务模式等多方面多维度进行深刻变革。众创开发模式和持续集成的工程化方法,充分体现了科学发展的理念,是体系建设和技术升级的有效方法,在实践过程中,必须结合现代数字城市建设实际,把先进的方法具体化、实用化、普及化,使之真正焕发出生机和活力。现代数字城市建设是一个有始无终的工程,不是“交钥匙”工程,不可能一蹴而就;现代数字城市优化和升级也是一个“始于技术、成于管理”的工程,现代数字城市建设发展不是一种静态行为,而是一个动态的过程,因此现代数字城市建设的优化和升级是一个不断反馈、修正、优化、螺旋上升的过程,也是一个广泛集智、群策群力、精益求精的过程。运用众创开发模式和持续集成方法统筹规划和推进现代数字城市的迭代发展,仍是一个全新的课题,需要不断探索和实践。