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第2章 系统框架设计与实现.docx
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第 2 章 系统框架设计与实现
2.1 系统框架设计
2.1.1 云计算技术应用
2.1.1.1 云计算简介
云计算是在分布式计算(Distributed Compung)、网格计算(Grid Compung)和并
行计算(Parallel Compung)基础上发展起来的,其前身是利用并行计算解决大型问题的
网格计算和将计算资源作为可计量服务提供的公用计算,在互联网宽带技术和虚拟化技术
高速发展后发展起来【】,云计算的演化过程如下图所示:
对于云计算的概念说法不一,但云计算所具备的特征如下:
1)能够整合大规模异构计算资源
传统的分布式计算一般仅能应用于一个小范围的计算网络(如局域网),且对计算资源
的同构性要求较高,难以处理在计算和存储能力、操作系统、开发平台等方面存在很大差
异的计算资源。而通过云计算则可以整合分布在一个广阔地域内的、分属于若干个组织的
计算资源,形成一个功能非常强大的计算和存储平台。
2)易于动态扩展
可扩展性是云计算与传统计算模式相比的最大优势之一。由于云计算能够集成硬件种
类、网络类型、操作系统、软件平台等各不相同的各种计算设备,因此,在需要时云计算
平台的计算和存储能力可以得到方便和快速的扩展。与传统计算平台需要几天甚至几个星
期的系统升级时间相比,云计算平台的升级一般仅需要几分钟,且可以在不影响系统整体
运行的情况下动态进行。此外,云计算平台可以建立在现有的硬件基础上,在升级时也只
需按照需求增添相应的设备,而不需要像升级传统计算平台那样将设备完全更换,从而可
节省大量硬件购置成本。
3)虚拟化与服务
虚拟化也是云计算的一个重要特征。无论一个云计算平台实际整合了多少计算设备,
在用户看来其就是一个单一实体,也是获得计算服务的唯一接口。由于应用了虚拟化技术
云计算平台既可以将多个计算任务放在同一台功能强大的设备(如大型工作站)上运行,也
可以将一个计算任务拆分成若干部分,分别在多台设备上运行。这样,就可以最大限度地
利用系统内的闲置计算资源。此外,通过利用虚拟化技术,云计算平台可以根据客户的需
求动态分配计算资源和构造系统平台。此外,若干设备的故障不影响云计算平台整体运行
也不会中断向用户提供服务。
2.1.1.2 云计算平台应用
通过分析云计算的特征,可以看出,对于面向社区的疾病诊断决策支持系统,通过应
用云计算技术,首先可以解决过去由于分散式系统建设模式导致的系统建设周期长、多点
维护成本高、故障处理缓慢的问题,全面提升了 xxx;其次,云计算将海量存储计算的资源
汇集成资源池,各应用系统可以根据需求获取动态地部署、配置及回收计算机资源;最后
在云计算解决方案中,运算和存储远程集中托管,与具体应用环境隔离,在解决数据共享
问题的基础上还有效保证了数据的安全性。因此,采用云计算技术建设面向社区的疾病诊
断决策支持系统较之传统的构建模式有着明显的优势,即降低了社区医疗机构的 IT 负担,
又 xxx
从体系结构的角度来看,一个云计算系统是为配置各种计算机软件、硬件和网络资源、
运行客户应用程序而搭建的平台。美国国家标准和技术研究院的云计算定义中明确了三种
服务模式:
软件即服务 (SaaS):消费者使用应用程序,但并不掌控操作系统、硬件或运作的
网络基础架构。是一种服务观念的基础,软件服务供应商,以租赁的概念提供客
户服务,而非购买,比较常见的模式是提供一组帐号密码。例如: Microso# CRM
与 Salesforce.com
平台即服务 (PaaS):消费者使用主机操作应用程序。消费者掌控运作应用程序的
环境(也拥有主机部分掌控权),但并不掌控操作系统、硬件或运作的网络基础
架构。平台通常是应用程序基础架构。例如: Google App Engine。
基础架构即服务 (IaaS):消费者使用“基础计算资源”,如处理能力、存储空间、网
络组件或中间件。消费者能掌控操作系统、存储空间、已部署的应用程序及网络
组件(如防火墙、负载平衡器等),但并不掌控云基础架构。例如 : Amazon
AWS、Rackspace。
是基于 PaaS 构建面向社区的临床决策支持软件服务,主要精力在于构建应用程序的业务
逻辑上,而不在于基础平台的构建、运维以及平台的扩展性和灾难防备上。另一方面由于
医疗数据涉及隐私问题,放在公有云上存在安全性的问题。因此,本文旨在提供基于云计
算的系统框架的技术方案。
2.1.2 架构模式选取
2.1.2.1 B/S 架构简介
C/S 结构,即 Client/Server(客户机/服务器)结构,它通过将任务合理分配到 Client 端
和 Server 端,利用两端的硬件环境,降低系统的通讯开销, 为早期软件系统首选的架构。
随着 Internet 技术的兴起,出现了 C/S 结构的一种变化或者改进的结构,是 B/S 结构,
即 Browser/Server(浏览器/服务器)结构。在这种结构下,用户界面完全通过 WWW 浏览
器实现,主要事务逻辑在服务器端实现,仅少部分事务逻辑在前端实现。它主要是利用了
不断成熟的 WWW 浏览器技术,结合浏览器的多种 Script 语言(VBScript、javascript)和
AcveX 用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能,并节约了开发
成本,是一种全新的软件系统构造技术。
目前大部分的临床决策支持系统采用 C/S 结构开发实现,但对于面向社区的疾病诊断
决策支持系统,应用的环境为广域网,用户数量庞大,分散各地。然而 C/S 结构采用的是
Intranet 技术,适用于局域网环境,在用户数量增多时,性能会明显下降,而 B\S 架构可满
足广域网环境大量的用户,可动态配置WEB、服务器满足访问量增多时的性能稳定。另
一方面,B/S 架构在系统的维护与升级的简易性方面也有不可比拟的优势,对于分布在各
地的社区机构来说减少了 IT 相关的工作量。因此,系统选用 B/S 架构作为系统框架的开发
架构。
2.1.2.2 MVC 模式简介
MVC 的英文是 Model-View-Controller,概念上将视图从流程控制、业务逻辑独立开来,并
定义了相互间作用的机制,使得各个模块的开发相对独立,这样一个应用被分成三个层—
—模型层、视图层、控制层。
1.Model
事务逻辑模块,通常是系统的核心部分,它包含数据操作和业务规则。它表示的是解决方
案空间的真正的逻辑。模型的构成与具体的应用问题紧密相关。通常模型包括数据访问、
业务逻辑和业务规则。
2.View
用户视图模块,这是用户界面部分。此模块承担连接用户和应用程序之间的接口角色,是
一个系统中与用户关系最为密切的部分,也是需求变化最容易发生的部分。一方面,View
模块将用户的请求传递给应用程序,触发应用程序对用户请求的处理逻辑;另一方面 ,
View 模块将请求的处理结果返回给用户。
3.Controller
流程控制模块,这是前面两者的接口。控制器根据用户的操作判断所要执行的业务逻辑,
关主要用于接收和转发用户请求。通常,从视图接收到用户请求后根据用户提供的业务信
息传递给相应的模型处理,再将结果结合相应的视图返回展示给用户。
综上,MVC 的工作流程是:控制器接收用户请求并调用相应的模型进行处理;模型处
理用户请求并返回数据;控制器利用返回的数据渲染相应的视图展示给用户。
采用 MVC 模式进行系统框架的开发,可以降低数据描述和应用操作的耦合度,使系统
结构清晰,各模块内的组件可复用性易于实现。而且各个部分的分离使得系统的维护性和
扩展性得到极大的提高。
综合以上分析,系统采用云计算平台作为基础 ,将 MVC 模式应用于 B\S 架构的系统框架的
设计,因此系统的整体框架图如下所示。
2.2 核心模块设计
2.2.1 基于 Web Service 的推理引擎模块
推理引擎部分是知识规则应用于问题求解的载体,根据系统输入数据的当前内容,利
用知识库的内容,按照一定的推理策略,去解决当前的问题。由于系统需要解决的不是使
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