向清松，馬 闖，楊文暉

（成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都，610059）

基于數(shù)據(jù)的平臺(tái)構(gòu)建相關(guān)研究

向清松，馬 闖，楊文暉

（成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都，610059）

為應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)傳統(tǒng)的軟件構(gòu)建模式的挑戰(zhàn)，論文采用面向數(shù)據(jù)體系架構(gòu)（DOA）的思想，結(jié)合傳統(tǒng)的軟件架構(gòu)模式，設(shè)計(jì)了以數(shù)據(jù)為核心，以業(yè)務(wù)為驅(qū)動(dòng)的軟件構(gòu)建模式，并經(jīng)過(guò)2015國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃“基于面向數(shù)據(jù)體系架構(gòu)（DOA）的學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)（第一期）”項(xiàng)目的實(shí)踐，初步證實(shí)了論文描述的構(gòu)建模式的優(yōu)越性和可實(shí)現(xiàn)性。

大數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)；數(shù)據(jù)；DOA；健壯性；軟件架構(gòu)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人類社會(huì)迎來(lái)了“大數(shù)據(jù)”時(shí)代。數(shù)據(jù)的“4V”特性給傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和軟件構(gòu)建模型帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

大數(shù)據(jù)時(shí)代為來(lái)臨之前，軟件平臺(tái)的構(gòu)建很大一部分都是以業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的。傳統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)流程基本都屬都是：首先梳理業(yè)務(wù)，然后定義數(shù)據(jù)。但在當(dāng)下的“大數(shù)據(jù)”時(shí)代環(huán)境中，這種軟件平臺(tái)構(gòu)建方式不能滿足現(xiàn)有平臺(tái)開(kāi)發(fā)的需要。一方面因?yàn)闃I(yè)務(wù)本身可能存在功能缺陷，另外一方面若現(xiàn)有的業(yè)務(wù)依賴原有的業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)，先前的軟件平臺(tái)有很大的概率會(huì)受到很大的影響。

本文從2015國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃“基于面向數(shù)據(jù)體系架構(gòu)（DOA）的學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)（第一期）”項(xiàng)目的實(shí)踐出發(fā)，論述基于數(shù)據(jù)的平臺(tái)構(gòu)建的優(yōu)勢(shì)和相關(guān)問(wèn)題的探討。

1　驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目構(gòu)建的動(dòng)力

在傳統(tǒng)的軟件構(gòu)建流程的流程中，業(yè)務(wù)是驅(qū)動(dòng)軟件構(gòu)建的絕對(duì)動(dòng)力。業(yè)務(wù)的梳理對(duì)軟件

構(gòu)建的范圍和架構(gòu)設(shè)計(jì)的基本框架有明確的指導(dǎo)意義。這在一定程度上確實(shí)會(huì)簡(jiǎn)化和明確軟件開(kāi)發(fā)的流程。但是采用這種軟件構(gòu)建方式構(gòu)建高質(zhì)量軟件需要很高的要求，例如在軟件層面上的要求就必須有：

第一：業(yè)務(wù)模型必須完整。整個(gè)軟件的構(gòu)建都是基于業(yè)務(wù)的，若業(yè)務(wù)模型不完整或不完善，整個(gè)軟件的構(gòu)建就將陷入迷茫的狀態(tài)。這使得軟件構(gòu)建不能按照先前規(guī)定的時(shí)間表來(lái)執(zhí)行計(jì)劃的風(fēng)險(xiǎn)加大，也對(duì)后期的軟件維護(hù)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

第二：業(yè)務(wù)之間的耦合會(huì)影響現(xiàn)有的業(yè)務(wù)。在公司的軟件生態(tài)中，不難發(fā)現(xiàn)軟件具有耦合現(xiàn)象。一方面這是市場(chǎng)的要求，另一方面這也是業(yè)務(wù)背后的數(shù)據(jù)的要求。例如：大數(shù)據(jù)項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)下的“數(shù)據(jù)打點(diǎn)”（簡(jiǎn)稱“打點(diǎn)”）工作：“打點(diǎn)”一般是先確定數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置，然后在數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置增加代碼來(lái)收集數(shù)據(jù)。若前期在對(duì)業(yè)務(wù)需求的梳理中遺漏了部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)，那“打點(diǎn)”工作就將會(huì)重復(fù)執(zhí)行，而這種重復(fù)的代價(jià)是很高的。

第三：系統(tǒng)后期維護(hù)難，重構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)大。前期的軟件構(gòu)建被需求限制了。若在軟件構(gòu)建后期，當(dāng)需求發(fā)生變動(dòng)時(shí)，軟件的維護(hù)成本將加大，甚至?xí)沟密浖媾R重構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)。

以上三點(diǎn)是業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目構(gòu)建在軟件層面上的“高要求”，當(dāng)然業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目構(gòu)建也有自己的優(yōu)勢(shì)：

（1）軟件構(gòu)建方式的受眾廣。

（2）單體項(xiàng)目的構(gòu)建簡(jiǎn)單。

（3）項(xiàng)目的前期進(jìn)度易把控。

針對(duì)以業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)軟件構(gòu)建的模式所帶來(lái)軟件層面上的基本問(wèn)題，最好的解決方案之一“面向數(shù)據(jù)的體系架構(gòu)（DOA）”。面向數(shù)據(jù)的體系架構(gòu)（DOA）是苗放教授于2012年提出的一種用于處理海量數(shù)據(jù)的軟件架構(gòu)模式。面向數(shù)據(jù)的體系結(jié)構(gòu)（DOA），采用“面向數(shù)據(jù)和以數(shù)據(jù)為核心”的思想，通過(guò)數(shù)據(jù)注冊(cè)中心（DRC）、數(shù)據(jù)權(quán)限中心（DAC）和數(shù)據(jù)異常中心（DEC）統(tǒng) 一定義數(shù)據(jù)、 管理數(shù)據(jù)和提供數(shù)據(jù)服務(wù)；通過(guò)數(shù)據(jù)應(yīng)用單元（DAUs）對(duì)各種應(yīng)用進(jìn)行管理和服務(wù)，建立一種數(shù)據(jù)大平臺(tái)與碎片化應(yīng)用的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)。

面向數(shù)據(jù)的體系架構(gòu)的核心思想是面向數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)軟件構(gòu)建。以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)軟件構(gòu)建的構(gòu)建模式在軟件層面有以下的幾個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)：

（1）信息共享。面向數(shù)據(jù)的體系架構(gòu)的核心思想是以數(shù)據(jù)為中心，業(yè)務(wù)是由數(shù)據(jù)催生的應(yīng)用單元。數(shù)據(jù)層面上的數(shù)據(jù)共享一方面使得數(shù)據(jù)圈更加完善，另一方面也使得業(yè)務(wù)之間的關(guān)聯(lián)性增強(qiáng)。

（2）適應(yīng)現(xiàn)有的軟件架構(gòu)的需要。當(dāng)下“微服務(wù)化”的體系架構(gòu)已經(jīng)被眾多大型的公司給采用?！拔⒎?wù)”的首要工作是將現(xiàn)有業(yè)務(wù)拆分。拆分的標(biāo)準(zhǔn)和方案有很多，但基于數(shù)據(jù)的拆分無(wú)疑是最恰當(dāng)、合理的拆分方式?；跀?shù)據(jù)的拆分可以更好的體現(xiàn)業(yè)務(wù)之間邏輯關(guān)系。同時(shí)也對(duì)服務(wù)的部署也有明顯的指導(dǎo)意義。

（3）增強(qiáng)系統(tǒng)的擴(kuò)展性。在以業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)軟件構(gòu)建的構(gòu)建方式中，數(shù)據(jù)只是業(yè)務(wù)的一個(gè)產(chǎn)物，這使得數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)具有很高的耦合性，故而軟件后期的擴(kuò)展性降低。但面向數(shù)據(jù)的體系架構(gòu)采用的“以數(shù)據(jù)為核心”的架構(gòu)設(shè)計(jì)從底層增加了系統(tǒng)的擴(kuò)展性。業(yè)務(wù)只是數(shù)據(jù)的一種應(yīng)用，系統(tǒng)的擴(kuò)展不是業(yè)務(wù)簇的擴(kuò)展而是數(shù)據(jù)圈的擴(kuò)展。

通過(guò)上面的論述，可以 看出可以發(fā)現(xiàn)以業(yè)務(wù)為驅(qū)動(dòng)的軟件構(gòu)建方式和以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的軟件構(gòu)建方式在軟件層面各有優(yōu)勢(shì)。結(jié)合這兩種不同的軟件構(gòu)建思維是很有必要的。

兩種不同的軟件構(gòu)建思維的一種結(jié)合方式是：數(shù)據(jù)為核心，業(yè)務(wù)為驅(qū)動(dòng)。業(yè)務(wù)的驅(qū)動(dòng)有利于限定和明確數(shù)據(jù)的定義。而以數(shù)據(jù)為核心可以很好的體現(xiàn)面向數(shù)據(jù)的體系架構(gòu)的相關(guān)優(yōu)勢(shì)。

圖1　基本框架

2　基于數(shù)據(jù)的軟件構(gòu)建模式的基本框架

現(xiàn)有的成熟的軟件構(gòu)建的架構(gòu)框架中都把數(shù)據(jù)單獨(dú)封裝成一個(gè)框架層。這樣做的目的不是使軟件以數(shù)據(jù)為核心，而是為了使軟件更好滿足“面向?qū)ο蟆钡能浖枷搿?shù)據(jù)操作封裝成一個(gè)對(duì)象，這樣可以將數(shù)據(jù)訪問(wèn)產(chǎn)生的異常集中處理，使得軟件更加健壯和易于維護(hù)。

在結(jié)合以業(yè)務(wù)為驅(qū)動(dòng)和以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的兩種軟件構(gòu)建模型的優(yōu)點(diǎn)之后，傳統(tǒng)的軟件構(gòu)建框架就有一些修改，但為了利用以業(yè)務(wù)為驅(qū)動(dòng)的軟件構(gòu)建模式的優(yōu)勢(shì)，新的軟件結(jié)構(gòu)（如圖一）只是將“以數(shù)據(jù)為中心”的核心思想融入到傳統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)中去，而不對(duì)傳統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)做大面積的修改。

圖1的框架圖是“基于面向數(shù)據(jù)體系架構(gòu)（DOA）的學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)（第一期）”采用的框架設(shè)計(jì)概念圖。

圖1 中各個(gè)部件的智能如下：

業(yè)務(wù)：業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)的一種使用方式，業(yè)務(wù)只能通過(guò)業(yè)務(wù)接口才能訪問(wèn)到數(shù)據(jù)，

業(yè)務(wù)接口層：業(yè)務(wù)接口層是業(yè)務(wù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)的入口。業(yè)務(wù)接口層是一個(gè)中間件，定義了業(yè)務(wù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)規(guī)則。其功能主要使限制業(yè)務(wù)的非規(guī)則訪問(wèn)；轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)請(qǐng)求等。

業(yè)務(wù)-＞數(shù)據(jù)映射層：業(yè)務(wù)-＞數(shù)據(jù)映射層（簡(jiǎn)稱映射層）。映射層的功能是將業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)處理邏輯統(tǒng)一起來(lái)，將業(yè)務(wù)邏輯處理轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)邏輯處理。

數(shù)據(jù)實(shí)體層：業(yè)務(wù)的處理邏輯被映射層封裝成了數(shù)據(jù)處理邏輯，數(shù)據(jù)實(shí)體層的作用就是處理數(shù)據(jù)，進(jìn)而完成業(yè)務(wù)的相關(guān)邏輯。

數(shù)據(jù)訪問(wèn)層：數(shù)據(jù)訪問(wèn)層和傳統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的功能是相同的，其主要的目的是用來(lái)封裝訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的相關(guān)功能，這樣有助于限制異常發(fā)生的區(qū)域。使軟件具有良好的穩(wěn)定性和健壯性。

db：db層是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，其實(shí)現(xiàn)的方案依照具體的需求來(lái)定。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)均可以采用。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的訪問(wèn)方式在數(shù)據(jù)訪問(wèn)層中被封裝。

從上述的功能介紹，圖1展現(xiàn)的軟件基本框架是傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)軟件構(gòu)建和面向數(shù)據(jù)的體系架構(gòu)的構(gòu)建方式的結(jié)合。既展示了業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的軟件開(kāi)發(fā)模式的優(yōu)勢(shì)，又體現(xiàn)了“以數(shù)據(jù)為核心”的軟件構(gòu)建思想，這使得軟件對(duì)于開(kāi)發(fā)后期的業(yè)務(wù)需求變化具有更好的適應(yīng)性。

3　實(shí)踐

2015國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃“基于面向數(shù)據(jù)體系架構(gòu)（DOA）的學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)（第一期）”項(xiàng)目對(duì)圖1的軟件框架進(jìn)行了理論上的實(shí)踐。通過(guò)理論實(shí)踐圖1所展現(xiàn)的軟件框架是良好的，可行的。

“基于面向數(shù)據(jù)體系架構(gòu)（DOA）的學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)（第一期）”是2015年四川省創(chuàng)新項(xiàng)目，是在“大數(shù)據(jù)時(shí)代下，海量數(shù)據(jù)具有不可估量的價(jià)值，但因?yàn)闆](méi)有一個(gè)完整的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)未能得到充分的利用，造成了數(shù)據(jù)的‘浪費(fèi)’，目前學(xué)習(xí)資源這一塊尤為突出。“的時(shí)代背景下提出的以“實(shí)現(xiàn)一款專為學(xué)習(xí)時(shí)做筆記設(shè)計(jì)的APP應(yīng)用來(lái)提高他們的學(xué)習(xí)效率，解決學(xué)習(xí)過(guò)程中筆記記錄、收集的困難且耗時(shí)的近況?！睘榻鉀Q方案的一個(gè)項(xiàng)目。

“基于面向數(shù)據(jù)體系架構(gòu)（DOA）的學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)（第一期）”項(xiàng)目符合國(guó)家“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合智慧教育的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，基于面向數(shù)據(jù)的體系結(jié)構(gòu)，搭建自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，并從移動(dòng)終端Android平臺(tái)的App入手，開(kāi)展創(chuàng)新訓(xùn)練。能將大數(shù)據(jù)與教育密切結(jié)合起來(lái)。

“基于面向數(shù)據(jù)體系架構(gòu)（DOA）的學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)（第一期）”的優(yōu)勢(shì)有：

本項(xiàng)目采用DOA架構(gòu)，能夠快捷開(kāi)發(fā)基于數(shù)據(jù)的碎片化應(yīng)用，二次開(kāi)發(fā)成本低。

數(shù)據(jù)保密性能好。DOA架構(gòu)是數(shù)據(jù)“天生加密，授權(quán)使用”的機(jī)制奠定了數(shù)據(jù)的安全基石。

數(shù)據(jù)可以很便捷地在多個(gè)應(yīng)用中得到共享。

4　總結(jié)

大數(shù)據(jù)時(shí)代的“4V”特性給傳統(tǒng)的軟件構(gòu)建模式帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。苗放教授提出的“面向數(shù)據(jù)的軟件體系架構(gòu)”在數(shù)據(jù)層面上具有很好的創(chuàng)新?！耙詳?shù)據(jù)為核心”對(duì)軟件生態(tài)，”微服務(wù)化“和軟件擴(kuò)展等具有深層次的指導(dǎo)意義。

向清松，男（1993-），計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，本科在讀.

馬闖，男（1984-），講師，成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教師，主要從事大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育指導(dǎo)工作.

Research on the construction of platform based on data

Xiang Qingsong，Ma Chuang，Yang Wenhui
（Chengdu University of Technology，College of information science and technology，Chengdu，Sichuan 610059）

The construction mode of challenges to traditional software era of big data，the data oriented architecture（DOA） theory，combined with the traditional software architecture model，designed with the data as the core，business driven software construction mode，and after the 2015 National College Students' innovation and entrepreneurship training program "data oriented system based on the architecture（DOA）learning platform（the first stage）" project practice，confirmed that the description of the construction mode of superiority and realization.

big data；business；data；DOA；robustness；software architecture

TP312

A

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：2015國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃“基于面向數(shù)據(jù)體系架構(gòu)（DOA）的學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)（第一期）”項(xiàng)目。