应用系统国产化适配策略

2023-05-17 03:17李廷伟李夏宋真祥
电子技术与软件工程 2023年5期
关键词:信创服务端中间件

李廷伟 李夏 宋真祥

(云上贵州大数据产业发展有限公司 贵州省贵阳市 550000)

近年,我国积极推动自主可控的技术,通过自主研发基础软硬件产品,解决信息安全的核心问题[1]。经过多年发展,目前信创产业生态逐步形成和完善,从底层芯片,到操作系统、数据库、中间件等基础软件,再到流、版、签等办公套件,QQ、微信、钉钉等常见通用软件为代表的企业应用上层应用已经完成原来的“不可用”到“可用”的蜕变,正逐步向“好用”发展。

随着信创产业发展,国产终端及服务端设备也越来越普及,近年来,党政、国企等也做了一些终端及服务器端软硬件替代的试点;国产化替代是一个系统性的工程,由于底层技术架构不一致,很多应用,特别是与芯片、操作系统强相关的应用不能在信创环境直接使用,均需要或多或少的适配改造,特别是基于Intel+Windows 技术开发的应用系统[2]。但存量应用系统的适配改造依赖于芯片厂商、操作系统厂商、数据库厂商、中间件厂商以及应用系统开发商的紧密配合,若涉及到使用第三方插件、或接口的,还需要第三方厂商配合。由于存量应用系统使用的开发语言、系统架构等不同,适配难度、成本差别较大,一般来说,使用Java 等跨平台语言开发的B/S 架构的系统适配难度及成本相对较小。

1 存量应用系统适配改造策略

为满足在信创终端正常访问存量应用系统的要求,确保用户通过信创终端正常处理业务,需要对存量应用系统进行适配改造,理想情况下,可对存量应用系统进行彻底改造,即基于国产服务器、服务器操作系统、数据库、中间件、安全产品等基础环境对应用系统进行改造。但适配改造过程需要各软硬件厂商密切配合,特别是需要应用系统开发厂商进行源码级改造。在实际推进过程中,受技术可行性、改造周期、改造费用、系统厂商配合程度等因素影响,部分系统并不具备彻底改造条件。综合考虑适配难度、适配时间成本、资金投入、应用系统厂商配合程度、存量应用系统功能升级等因素,本文提出以下几种适配策略。

1.1 终端适配

所谓终端适配,主要是视图展示层[3]的适配,是指在应用系统的服务器、服务器操作系统、数据库、中间件等均不改变的情况下,对应用系统进行适应性改造,适配后,通过信创终端及传统非信创终端均能正常访问应用系统。业务应用系统的各项功能、性能、稳定性、安全性以及易用性在信创终端上均表现正常,满足用户日常办公需求。

根据应用系统技术实现不同,终端适配工作侧重点会有所差异。从系统架构上看,B/S 架构和C/S 架构适配侧重点也不同。B/S 架构系统通过浏览器与服务端进行交互,随着WEB 应用技术发展,目前大多数WEB应用采用前后端分离架构设计及实现,此类应用终端适配主要涉及前端HTML 标签、CSS 样式、JavaScript 脚本等常规Web 技术,以及浏览器插件的适配。重点需关注系统各个页面静态页面解析、排版、字体、色彩、框线等静态元素显示,动态脚本执行,网页链接点击、跳转等鼠标事件、网页上相关元素键盘输入等人机交互功能,以及多浏览器兼容等。而C/S 架构的应用的终端适配难度相对较大,需要基于国产软硬件技术路线,重新开发和编译本地应用程序。此外,如果应用本身又引用了第三方应用程序或插件,如地图类或视频类插件,同时还要考虑第三方应用程序的国产化适配[4]。

由于系统运行的服务端未做实质性改变,系统服务端仍运行在原有的环境,终端适配难度及成本相对较低,适用于存量应用系统多,经费不足,服务端在短时间不具备替代条件,且计算机终端已经或即将替换为国产计算机终端的场景,主要解决国产终端访问存量业务系统的问题,确保终端替代后,通过国产终端及非国产终端均能正常开展业务。但由于服务端仍然部署运行在非国产化环境,应用系统本身并没有实现真正的安全可靠。

1.2 改造迁移

所谓改造迁移,是指应用系统的服务器、服务器操作系统、数据库、中间件等均替换为国产化软硬件产品,应用系统基于以上基础环境进行适应性改造和数据迁移,确保改造完成后,通过信创终端及传统非信创终端均能正常访问应用系统[5]。改造迁移主要包括应用程序迁移及数据迁移。

程序迁移包含业务应用程序、中间件、数据库程序等部件程序代码的迁移。目前多数中间件、数据库程序均有国产化版本,只需做简单的安装部署和调试工作。对于业务应用程序,由于业务强相关性,需要进行国产化移植改造。目前业界常用的应用开发语言包括PHP、Java、Python 等高级语言,所幸的是,此类语言通常有ARM 平台的解释器或虚拟机,因此适配开发量通常在于少量功能点的改造以及性能调优。另外还有部分应用直接采用微软.Net 技术或相对低级语言开发的应用,此类技术由于没有ARM 平台的中间层作为支撑,故需对源代码进行重新开发或编译,适配工作量相对较大。

迁移改造工作中另一重大工作是数据库迁移,即将原系统中Oracle、SQLServer、MySql 等非国产数据库替换为国产数据库。具体而言,数据库迁移工作又包括数据本身迁移和语法改造。数据迁移将数据从旧数据库导入新数据库,目前达梦、神通、人大金仓等国产数据库产商通常都提供了相关工具,从Oracle 等主流非国产数据库文件中读取数据,并写入国产数据库。虽然各大国产数据库厂商均声称其数据库在SQL 语法均基本与Oracle 等数据库兼容,但是,由于开发人员长期使用国外数据库产生了一定的“粘性”,常常为了编程方便或实现特殊功能,使用了一些高级特性或特殊功能,如在数据库中定义了索引、存储过程、触发器等与数据库语法强相关的元素。由于各家数据库支持的语法或底层实现机制有差异,需要在数据库迁移时进行语法适配改造,此项工作通常没有现成工具能协助完成,需要技术人员预先做好评估和设计,对原有的业务逻辑进行国产化改造。与此同时,国产数据库在产品性能、稳定性、可扩展性、规模系统运维能力等方面与Oracle、Mysql 等存在一定差距[6],为弥补这些差距,常常需要对应用系统进行优化。

通过改造迁移的系统,部署并运行在纯国产化环境,系统本身的安全可以得到很好的保障,在改造迁移过程中,亦可对系统本身功能等进行整合、优化,使得应用更能适应业务发展的需要,但此类改造的工作量较大,改造成本也相对较高,除了应用系统改造本身的费用。

1.3 基于指令翻译技术的适配

现实生活中,存在很多应用系统厂商倒闭、找不到支持的应用系统厂商(开源第三方软件或插件)、源代码缺失的应用,对代码进行改造或移植难度极大。针对此类应用,为确保终端替换后业务不中断,可在不修改目标应用程序的前提下,通过指令翻译、API 翻译等技术实现在新平台运行现有程序。常用的指令翻译器包括开源的QEMU、EXAGEAR、BOX86、BOX64 以及loongarch 最新推出的LAT、LAX 等,将源体系结构上的二进制程序转化为目标体系结构上的二进制程序,结合WINE 操作系统API 翻译软件,能实现跨芯片、跨操作系统运行应用程序,简单的说,就是实现对X86 的兼容,在不改变源码的情况下,实现在ARM 体系结构或MIPS 体系结构下运行原有X86 体系结构下的应用程序,实现在国产操作系统的信创终端上直接运行Windows 原生应用。

此方法从技术上能解决很多适配难题,帮助用户解决已有Windows 业务系统短期内不能迁移的问题,且不依赖源程序。但此方法有一定的局限性,常常会带来性能、可靠性方面的损失,不适用于高性能应用场景[7]。

1.4 基于信创环境的整合建设

整合建设就是基于国产化基础软硬件环境新建信息系统,除了产品选型应符合国产化相关要求外,建设流程和传统信息化项目建设并无差异,这里不做过多赘述,见图1 所示。但在建设过程中,需结合业务实际,考虑国产服务器、国产操作系统、国产数据库等与传统X86服务器、数据库等在性能、稳定性、特殊功能特性上的差异,特别是对成熟的行业应用,有时不能简单的适配部署,需要从业务层面进行优化,从而弥补国产软硬件环境的一些短板。

图1: 基于信创环境的选型

1.5 基于虚拟化技术的过渡方案

在进行国产化替换进程中,由于技术壁垒、应用系统厂商不配合或缺失、资金短缺、系统改造时间周期长等因素,常常出现计算机终端替换后,导致应用系统暂时无法完成适配改造的情况[8]。如国外大型打印机驱动等软件仍依赖国外技术,不能在国产终端上正常运行,但特殊业务场景下短时间内找不到可完全替代的产品,此时可通过虚拟化技术,在国产化终端与存量应用之间部署虚拟化产品的方式过渡解决,目前常见的虚拟化解决方案有信创云桌面、应用虚拟化等。

通过虚拟化手段能解决短时间业务系统不能适配的问题,但建设云桌面或应用虚拟化平台本身需要较大成本支出,且对网络条件及服务器硬件,特别是显卡等要求较高,否则会由于卡顿严重影响用户体验,此方案适用于大型用户单位或通过统筹方式建设平台后,通过提供服务的方式给较多客户、较多业务使用。但次方案中,存量应用的服务端仍运行在原环境,未实现真正意义的安全可靠,一定程度上不利于信创应用生态发展,只能作为临时过渡方案,随着信创生态不断完善,以及应用系统的不断适配及兼容,建设的虚拟化平台将逐步失去作用。

2 几种适配策略对比

不同是适配策略对适配周期、资金投入、技术要求、人员投入、相关方配合等要求各不相同,各有优缺点(详见表1)。无论应用系统采用何种适配策略,最终目的都是为了在国产化设备上运行相关应用,从而解决核心安全问题;理想情况下,服务端能替尽替,国产化软硬件满足系统功能性能要求,且应用系统根据业务发展需要进行升级优化,通过国产化终端及非国产化终端都能正常处理相关业务,但在实际执行过程中,受时间、资金、技术等因素影响,针对应用系统需分阶段进行适配,用户可根据自身情况,结合各类适配策略的优缺点,选择当下最合适的适配方式,确保业务平滑过渡。

表1: 不同适配策略对比表

3 信创适配发展趋势

随着国内轩起信创热潮,应用系统国产化是必然趋势,但受资金短缺、技术壁垒等限制,应用系统国产化进程可分批次、分阶段实施。

(1)新建的业务系统可基于国产服务器、操作系统、数据库、中间件等基础环境设施进行建设及部署;

(2)逐步完成承载本地自建存量业务系统的服务器、操作系统、数据库、中间件的国产化替换;

(3)在终端替代后,为确保业务系统不中断,不影响用户日常办公,可通过先进行终端适配或采用虚拟化等技术进行过渡,待资金、技术、生态等具备条件后,逐步完成服务端替代。

现阶段仍需要政府对信创市场加以引导,继续加大政策及资金的扶持,并逐步向党政军以外的金融、教育、电力、交通等领域逐步延伸。基于基础软硬件,不断丰富上层应用,通过行业应用拉动构建国产化信息技术软硬件底层架构体系,从而带动整个信创生态的发展,同时,各软硬件厂商、各应用系统开发商也要抓住信创的市场机遇,提前布局,基于信创环境不断优化产品,共同促进信创生态发展。

4 结束语

信息技术应用创新处于起步及快速发展阶段,目前正是信创产业发展的黄金期,但是由于起步晚,信创产品目前还仅仅是“可用”,距离产品“好用”,用户“爱用”还有很长的路。用户使用信创设备,最终是使用部署在信创环境的各类软件,信创适配是解决用户使信创设备前提,这是一项系统性工程,涉及到从芯片、整机、操作系统、数据库、中间件、各成品应用软件、应用系统厂商、用户等各方的通力配合、相互支撑,是一项长期的过程,但也是必须的过程,只有牢牢将核心技术掌握在自己手中,才能不受制于人,才能实现真正意义的安全。

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