融合技術(shù)的智慧健康管理范文
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1云端一體化的平臺框架
盡管新型網(wǎng)絡化應用形態(tài)強調(diào)了若干技術(shù)的融合，但從支撐平臺角度看，可以歸結(jié)為云端一體化設計的平臺框架。平臺框架藍圖描述了新應用形態(tài)的基本架構(gòu)要素，分為云側(cè)和端側(cè)兩部分，如圖2所示。端側(cè)是指靠近用戶或被監(jiān)控對象一側(cè)的部分，包括智能檢測設備、手機、電腦和一體機等，提供了數(shù)據(jù)采集和感知功能，包括前端設備層、中間件和框架層，還有其上的應用和業(yè)務邏輯層。云側(cè)為后臺云服務，采用面向服務思想設計，資源和功能以服務方式提供，提供數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)分析等服務。云側(cè)包括四部分：動態(tài)基礎設施、服務與框架、云應用、云環(huán)境支撐與監(jiān)管。云端一體化為技術(shù)融合提供了可能。
1.1端側(cè)架構(gòu)前端設備大致可劃分四個類別:桌面機或筆記本、移動終端、傳感設備和物聯(lián)網(wǎng)關(guān)。桌面機的計算能力最強，傳感設備的計算能力較弱。底層硬件之上為操作系統(tǒng)層，需要根據(jù)業(yè)務需求和硬件特性做技術(shù)選型。在操作系統(tǒng)層之上為基礎模塊層，引入框架+模塊的設計方案來構(gòu)建前端通用基礎模塊，包括數(shù)據(jù)處理、通信鏈接、安全加密、第三方API服務等，前端開發(fā)人員可以方便地復用基礎模塊減少重復工作，提高開發(fā)效率?；A模塊之上為業(yè)務模塊，業(yè)務模塊根據(jù)業(yè)務需求具體制定，基礎模塊為其提供API接口。最上層為應用層，從開發(fā)角度將前端應用類型劃分為Web應用、Native應用、Widget應用和Hybrid應用四種類型。各類設備的具體特點不同，需要采用不同的技術(shù)路線。移動終端的計算和存儲能力較桌面機弱，屏幕較小，待機時間較短，具備無線接入互聯(lián)網(wǎng)能力。該類設備存在Android/iOS/Windows多種平臺，平臺差異性給開發(fā)帶來不便，考慮跨平臺開發(fā)需求，建議采用Phonegap框架。但跨平臺開發(fā)框架會在性能上有降低，如果對此有較高的要求，應考慮本地應用開發(fā)模式。傳感設備類設備運算能力一般很弱，存儲能力極為有限，該類設備通常只負責采集和上傳數(shù)據(jù)。其硬件和平臺差異性更大，需要考慮采用J2ME/OSGi等框架屏蔽底層差異，簡化應用開發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)關(guān)類設備運算能力受限，有少量存儲空間，有持續(xù)電源供應。該類設備通常用于控制一定范圍內(nèi)的傳感設備，需要處理數(shù)據(jù)緩沖、協(xié)議適配等。建議采用剪裁版Linux，篩選合適的中間件，定制業(yè)務邏輯。
1.2云側(cè)架構(gòu)云側(cè)架構(gòu)如圖3所示。動態(tài)基礎設施是將底層資源虛擬化，形成資源池，便于動態(tài)供給。但需要注意的是，動態(tài)基礎設施對云應用來說只是使能因素(Enabler)，不是必備因素。在動態(tài)基礎設施之上的是云應用支撐平臺，它是一個中間件軟件的邏輯集合，用以支持若干應用的開發(fā)和運行。云應用也需要支撐平臺，使得應用架構(gòu)師可以從中間件選型和搭建中解脫出來。云應用支撐平臺包含了經(jīng)過驗證的產(chǎn)品和開源框架，可以根據(jù)需要選擇部署，未來會逐漸演化成PaaS平臺。服務是后端的核心，可作為構(gòu)建部件被組裝成云應用。服務是軟件資產(chǎn)，可以被重用。為方便管理將服務分層，包括資源服務層、業(yè)務服務層和展現(xiàn)與接入服務層。云應用和服務都運行在云支撐平臺上，在構(gòu)建云應用時應當優(yōu)先集成這些產(chǎn)品和服務。云服務中心的側(cè)翼提供監(jiān)控管理和配置部署能力，并提供云應用開發(fā)環(huán)境與業(yè)務支撐。云環(huán)境監(jiān)管提供集中統(tǒng)一的全方位的監(jiān)控管理服務，從底層硬件和機房環(huán)境到高層應用。云支撐平臺是框架的核心之一，包括組件容器、總線、處理框架、分布式組件、復雜事件處理、規(guī)則引擎與任務調(diào)度和消息通知/遞送。云化應用要求在設計開發(fā)過程中遵循組件化原則，組件需要在容器環(huán)境內(nèi)運行，需要平臺提供容器服務。基于Java技術(shù)路線，可以選擇JEE容器，若有動態(tài)模塊化的需求，可以選擇OSGi容器?？勺冞壿嫸嘤媚_本編寫，腳本在腳本引擎中解析執(zhí)行?？偩€的天然特性對解決云應用的復雜性和分布性很有幫助。最基本的形態(tài)為消息總線，消息內(nèi)容可以是普通數(shù)據(jù)也可以是控制指令，衍生出專門用途的總線，比如數(shù)據(jù)總線、服務總線和事件總線。程序邏輯可以集成一些通用框架，如流處理框架、批處理框架和并行處理框架等。事件驅(qū)動有利于松耦合的架構(gòu)設計，事件處理引擎從數(shù)據(jù)流中識別出事件，觸發(fā)響應邏輯，響應邏輯按照預定規(guī)則處理事件。為了增加系統(tǒng)靈活性，可采用規(guī)則引擎。系統(tǒng)可變邏輯部分采用規(guī)則編寫，規(guī)則引擎解析執(zhí)行，規(guī)則可以根據(jù)業(yè)務改動。資源服務層包括分布式文件存儲服務、數(shù)據(jù)庫存儲服務和在線存儲服務。在云環(huán)境下，要求能夠有效的存儲管理海量的不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，當有新的存儲需求時可以通過增加新硬件便捷的、不影響業(yè)務的擴展存儲空間，并能提供高性能的數(shù)據(jù)訪問。
設計該層時需要根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型和應用場景選擇合適數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。如對于鍵值對形態(tài)的數(shù)據(jù)采用鍵值數(shù)據(jù)庫存儲效率更高，對于社會關(guān)系和興趣圖譜等類型的數(shù)據(jù)應采用圖數(shù)據(jù)庫存儲，對于電子病歷和檔案之類的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)應采用XML數(shù)據(jù)庫存儲。內(nèi)容展現(xiàn)交付包括門戶框架、負載與性能、通信框架、終端通道和安全接入。門戶框架為用戶提供統(tǒng)一的訪問入口，提供個性化、單點登錄等內(nèi)容，它匯集各個信息源的內(nèi)容。聚合(Mashup)是從多個分散的站點獲取信息源，組合成新網(wǎng)絡應用的一種應用模式，例如地圖聚合、新聞內(nèi)容聚合等。云應用的用戶分布在不同地域，為了加快訪問速度，對靜態(tài)內(nèi)容采用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡CDN。彈性負載均衡管理資源池的伸縮，可以偵測負載情況，根據(jù)流量自動調(diào)整資源池的規(guī)模。有些云應用前端與后端有頻繁的、大量的數(shù)據(jù)交互，為提高效率可采用異步非阻塞的網(wǎng)絡通信機制。終端通道負責終端接入、安全驗證、根據(jù)不同設備類型適配內(nèi)容等功能。業(yè)務服務層包括構(gòu)建云應用所需要的可復用的服務，可以是定制業(yè)務服務或第三方服務，例如分詞服務、垂直搜索服務、推送服務和推薦服務等。智能推薦服務基于對用戶行為數(shù)據(jù)的追蹤和分析，綜合社交媒體的數(shù)據(jù)，提供個性化推薦。云服務強調(diào)以用戶為中心主動服務，云推送服務會將消息、通知、圖片等內(nèi)容主動推送給用戶。開發(fā)者可以通過服務組合定制云化應用。運營支撐層負責管理云側(cè)的大規(guī)模節(jié)點環(huán)境，將計算、存儲和網(wǎng)絡資源交付給用戶，使用戶能夠?qū)I(yè)務系統(tǒng)快速部署到指定環(huán)境中。該層設置配置管理服務器，實現(xiàn)配置的自動部署和供給，同時實現(xiàn)了全方位的集中的監(jiān)控管理。
1.3融合平臺框架的設計準則融合技術(shù)平臺與傳統(tǒng)應用架構(gòu)不同，在設計原則上需要做如下考慮。傳統(tǒng)軟件的架構(gòu)往往是靜態(tài)的、剛性的，體現(xiàn)在很難擴展功能和難以改變處理邏輯。云時代業(yè)務更加敏捷，需要軟件架構(gòu)也具備動態(tài)性和靈活性，體現(xiàn)在用規(guī)則或腳本處理可變邏輯以及組裝應用等方面。失效是設計必須考慮的問題。傳統(tǒng)軟件傾向于采購昂貴但可靠的服務器，設計時往往假定失效是偶然因素。與之相比，云應用可能采用廉價的服務器，加之分布部署，機器和網(wǎng)絡的失效幾率增加。所以需要在設計時將失效作為必須考慮的問題,系統(tǒng)必須有容錯機制并能從故障中恢復。軟件單元松耦合，采用黑盒方式設計構(gòu)件，并保證合理的接口設計。松耦合設計有利于應用水平伸縮，采用消息和異步機制處理構(gòu)件間的交互。根據(jù)需求及負載自動增加或釋放資源，有利于資源優(yōu)化配置以及應對周期性的資源需求，實現(xiàn)彈性設計。面向大眾消費者的應用和某些運營商業(yè)務不允許中斷，此類應用應考慮使用熱插拔技術(shù)設計構(gòu)件。熱插拔技術(shù)可以在應用不關(guān)閉的情況下識別插件的加入和卸載行為。傳統(tǒng)軟件往往精打細算，在資源使用上采用合理的容量規(guī)劃方法估算確定。但在云時代,應用可能圍繞消費者服務,效率和用戶體驗比資源更為重要,往往采用資源換效率的做法。比如采用固態(tài)磁盤,采用分布式緩存而非直接訪問數(shù)據(jù)庫,將數(shù)據(jù)庫讀寫分離等。云應用大并發(fā)是尋常現(xiàn)象。為避免瓶頸，需要在各層有所應對。比如采用非阻塞機制增大系統(tǒng)吞吐，采用多節(jié)點集群分散壓力，或采用流行的Map-reduce框架等。應根據(jù)數(shù)據(jù)特性和數(shù)據(jù)庫的存儲機制選擇合適的數(shù)據(jù)庫，比如關(guān)系圖譜類數(shù)據(jù)存放在圖數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)數(shù)據(jù)熱度采用分級存儲等。
2未來的工作
智慧健康管理領(lǐng)域已經(jīng)取得了一些進展，但仍有許多問題值得進一步研究。當前許多項目都實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和初步感知，但對數(shù)據(jù)的進一步分析和挖掘仍然不夠。為了提供更加智能化的服務，需要深入研究不同數(shù)據(jù)源的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合分析。智能化的一個重要體現(xiàn)是主動服務模式，如傳統(tǒng)被動的請求相應模式不同，主動服務模式要求系統(tǒng)在感知的基礎上識別出用戶所處的情境，并依據(jù)規(guī)則作出響應，這一模式需要平臺框架中消息推送和實時推薦等服務的支持。此外，由于平臺整合了眾多的第三方機構(gòu)，在安全、數(shù)據(jù)保護和服務接口標準化等方面也需要深入研究。
作者：任英杰單位：東軟集團股份有限公司軟件架構(gòu)國家重點實驗室
