徐烨：这20年，我与应用系统的“云化”之路
摘要：在应用架构，物联网等方面有着丰富经验的徐烨，回望过去20年的工作经历，他表示应用系统的发展，就是一个不断“云化”的过程。
目前，以数字技术为主导的新一轮科技革命加速演进，数字化的进程一直伴随着互联网的发展过程。在国家政策和市场需求双重压力下，企业上云成为数字化转型升级新的突破口，越来越多的企业选择通过上云最大限度创造价值。
在应用架构，物联网等方面有着丰富经验的徐烨，回望过去20年的工作经历，他表示应用系统的发展，就是一个不断“云化”的过程。这里说的“云化”，不只是信息化应用系统上云，而是要将应用系统技术及业务架构与云计算平台相互融合的过程，并为推动行业发展服务。他以三个有代表性的项目，讲述他与应用系统的“云化”之路。
云化之路一：可视化并行申报+实时划缴税款，江苏省地级市应用系统近10年
2001年，无锡宜兴国税局启动了电子申报项目，该项目主要是能够让纳税人通过本机软件填写和提交纳税申报表，税局接收申报数据进行自动申报，成功后自动划缴税款，并把相关结果反馈给纳税人。项目有两个技术亮点：一是可视化并行申报，二是实时划缴税款。
在我们推出可视化并行申报以前，当时在行业内已经实现的电子申报后端服务，不但都是通过定时扫描纳税数据文件来串行处理申报，而且往往高峰时段要让纳税人等上2个小时以上才有申报结果，对处理程序也没有监看状态界面，都只有日志记录。
项目中自行实现了动态数据展示组件和线程管理器组件，可视化并行申报监看界面上可以对已处理申报、成功数、待申报数和正在申报的纳税人数据情况一目了然，联想到现在，这个和现在很多的监控大屏功能有些类似；由于当时所有的申报数据都是数据文件和数据库操作为多，磁盘IO和等待数据库处理会花大量的时间，所以通过线程管理器配制合理线程数量并行处理后，申报效率有了倍数的提高，高峰期纳税人等待申报结果的时间也明显缩短。
实时划款功能是初期讨论项目时提出来的，这在当时还是比较有创新性的，要知道当时根本没有税银联网协议，合作的三家银行中行、工行和建行，打报告一直到了总行才批复下来；当时虽然我刚参加工作，但对网络协议相对较熟，自己的毕业设计也因此获得了校优秀论文，所以很有信心的承担了这个任务。这个功能最后是通过线程管理组件和同步SOCKET来实现同三家银行对接，在申报成功后，可以提供秒级划缴税款，在顺利上线后，还获得了客户的高度认可。
在接下来几年中，项目开发出的软件系统在江苏省内大部分地级市里得到了推行，并制定的税银协议。直至2011年全国TIPS系统上线后，使用新的硬件加密三方划缴体系后，才逐步被替换。
云化之路二：发票存储+多服务器均衡，成国税总局参考依据
2008年，公司启动了网票项目，项目主体功能是能够自动获取开票方领购发票信息，然后进行在线或离线开俱打印发票，数据都会自动传至税局服务端，再作票税比对及纳税分析。项目主要针对增值税普通发票，涉及纳税人广，票面种类多，仅江苏当时就有近32万户企业，每年发票用量近40亿份。项目中有两个技术亮点：一是发票存储；二是多服务器均衡。
以往对于不同模版的发票存储，通常是不同类型的票使用对应的表，然后对于发票明细，都是按主表和附表来做，这样做需要保持一致性，所以对数据库有较大的压力。项目中为了解决这个问题，存储采用了微结构的方式，把发票的一条记录分成三个区，发票主杆、明细主杆和微结构存储，如图1所示，这样大大降底了对数据库一致性的要求，而增加了一些应用服务器的处理量，而应用服务器的处理量可以扩充服务器来解决的，为此获得了相关技术发明专利，并且这一微结构特别是在应用服务器相对比较容易扩充的构架下，可以较广泛的得以应用。
图1
多应用服务器并行处理，在原来电子申报项目的中后期也有应用，但最开始是用C#的异步Socket写了一个NetEqualizer的均衡器，来提供多应用服务器的并行处理，但高峰时，稳定性不是很好；在本项目改为NGINX和F5，由于F5是硬件，每台至少20万人民币以上，只有少量客户具备，所以主推是NGINX，稳定性也经受住了考验，特别是在linux上。当时印象深刻的是早期NGINX版本，比如断点续传这样的功能也无法支持，到了1.2及以后版本才支持，为此，还专门还组织了技术攻关小组，甚至阅读和修改了部分NGINX源码来解决。之后为了进一步减少单点故障，还引入LVS.DR进行更大规模并发支持，提出了组合均衡的方案，如图2所示，并获得了相关技术发明专利。
图2
后期，项目的应用系统在2010年获得了在江苏省全省的推广，也是当时国内第一个全省推广网票的省份，为国税总局在2013年发布《网络发票管理办法》提供了依据。
云化之路三：平台应用系统拥抱云服务
2016年，徐烨组建全新团队建设一个以LED屏为主的数显终端播控云平台，并以此为基础，设计出打通行业上下游的互联网平台——iLEDCloud云平台。在这个过程中，正式首次与IAAS供应商进行合作，相对以前项目而言，在技术层面在三个方面得到提升：微服务架构、高速NIO和安全业务架构。
微服务架构就是将一个平台按需切分成很多个子服务，整个平台是基于JMS总线和三级存储建立的，对JMS服务进行了定制化，提供了子服务状态监测和自动回源。基于此项能力，平台WEB前端编缉节目时，即可对关联终端设备上的数据实时可视化，大大增强了客户体验；三级存储是指本地服务器内存、局域网内高速缓存服务和数据库服务三级，针对的是任务执行效率和服务宕机的平衡，通常一次任务绑定到一个服务执行，大部分正常情况下，可以以开支最小的方式完成任务；同时在单个服务宕机时，其它服务器上的同类服务能够依据设计成本来重建这个任务并执行。
图3
如图3所示，在这个架构下，从原来2017年的单个服务，到现在已经有20个以上的服务，并随着平台发展还会不断的拆分或增加。微服务是面向云计算平台的必然，原来云计算平台就是允许对资源的伸缩适配，而一个平台中各个模块所需资源是不同的，这时通过这种分离成微服务，可以对每个微服务提供不同的适配资源，这是适配资源的进一步提升。
高速NIO是指高效的异步网络连接及数据处理。由于需要对每个数显终端进行实时控制，同时显示内容通常是视频或图片，数据量又较大，所以高效的连接管理优其重要。在本项目中全面使用NIO，包括终端连接协议和文件数据传送的FTP，通过设置以下二个要点：一是在数据处理线程代码中禁用延时代码；二是数据处理主要是协议解析和组装，把其它耗时业务代码尽量分离或设计成异步处理。经过优化代码，在单核情况下，都能较轻松支持几千个终端。同时重写了FTP文件传输服务的绝大部分代码，使其不但支持一次一密和虚拟目录的安全要求，还能满足在单线程下高效传输和速度控制。
作为互联网信息发布性平台，安全性至关重要，项目也是本地网安重点检查单位。项目首次在行业内提出了事前、事中和事后的全域安全架构，并把用户操作风险系数贯穿与平台，形成了较完整安全业务架构。对连接协议也实现了类似入侵检测(IDS)功能的防火墙，对非法协议连接可以在前置环节就可隔断其来源IP地址。平台在今年国家等保三级复评中获得了86分以上的较高评测分。至今，平台已有近3000个注册用户，上线屏量也已超1万块。
牵手华为云，携手迈向“云化”新征程
2019年，通过地方政府牵线与华为云进行合作，华为云对软件研发类企业的支持是比较全面的，有较丰富的研发测试工具，是目前研发测试领域“云化”的先行者。基于华为云ESC主机，我们搭建了iLEDCloud互联网测试环境，通过白名单机制，使我们上海终端设备研发云平台测试、昆山终端设备生产云平台测试和苏州云平台研发测试，可以在一个平台上实现，不但节省了资源，也提升了跨区域测试的工作效率。
企业上云，是企业顺应数字经济发展潮流，加快数字化、网络化、智能化转型，提高创新能力、业务实力和发展水平的重要路径。在徐烨的三个项目经历中不难发现，从单进程多线程到多服务器，再到微服务，从同步处理至多层次异步处理，从自建服务到集成第三方服务，从机房到IAAS供应商，都能体现“云化”之路上的成长。如果将同类功能的云集成称为混合云，将行业上下游的云集成称为生态云，那么混合云和生态云就是下一步 “云化”发展的目标，徐烨也希望能与华为云等高附加值的合作伙伴一起在“云化”之路上继续携手前行。
