معماری میکروسرویس رویدادمحور و تحمل پذیر خطا برای GIS بلادرنگ و مدیریت دارایی شهری

پژوهش حاضر با هدف طراحی و تدوین معماری میکروسرویس رویدادمحور و تحمل پذیر خطا برای سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) بلادرنگ و مدیریت دارایی شهری انجام شده است. با توجه به افزایش حجم داده های مکانی در شهرهای هوشمند و نیاز به پردازش بلادرنگ آن ها، معماری های سنتی یکپارچه پاسخگوی نیازهای پویای مدیریت شهری نیستند و ضرورت طراحی معماری های مقیاس پذیر، مقاوم و رویدادمحور بیش از پیش احساس می شود. این پژوهش از نظر هدف، کاربردی-توسعه ای و از نظر ماهیت و روش اجرا، در زمره پژوهش های کیفی با رویکرد تحلیل اسنادی، مطالعه تطبیقی و تحلیل معماری قرار دارد. گردآوری اطلاعات از طریق جستجوی نظام مند در پایگاه های داده های علمی معتبر داخلی (نورمگز، مگیران، علم نت، سیویلیکا)، استانداردهای معماری نرم افزار، مستندات فنی بسترهای پیام رسانی و گزارش های پیاده سازی سیستم های GIS بلادرنگ در کلان شهرهای جهان انجام شده است. برای تحلیل داده ها از ترکیب روش های تحلیل محتوای کیفی، تحلیل معماری و سنتزپژوهی با بهره گیری از تکنیک کدگذاری باز، محوری و انتخابی استفاده گردیده است. یافته های پژوهش نشان می دهد که معماری مرجع میکروسرویس رویدادمحور و تحمل پذیر خطا برای GIS بلادرنگ و مدیریت دارایی شهری، مبتنی بر ساختاری چهارلایه شامل لایه جمع آوری داده (IoT و حسگرها)، لایه یکپارچه سازی و پردازش رویداد (Event Broker با بسترهایی نظیر Apache Kafka و RabbitMQ)، لایه سرویس های مکانی (شامل سرویس های تحلیل فضایی، ذخیره سازی و نمایش) و لایه کاربرد و تصمیم گیری است. سامانه های موفق بین المللی نظیر GeoServer Cloud که از RabbitMQ برای انتشار رویدادها استفاده می کنند و هر نمونه میکروسرویس به عنوان تولیدکننده و مصرف کننده رویداد عمل می کند، گواهی بر کارآمدی این معماری در عمل هستند. به کارگیری مکانیسم های تحمل پذیری خطا نظیر Circuit Breaker، Retry با Backoff و Bulkhead در این معماری، قابلیت اطمینان و دسترس پذیری سیستم را در مواجهه با خطاهای شبکه، سخت افزار و سرویس افزایش می دهد و از سرایت خطا به سایر بخش های سیستم جلوگیری می کند. پیاده سازی سیستم های تصمیم یار مبتنی بر GIS بلادرنگ با این معماری می تواند منجر به کاهش زمان واکنش تا ۴۲ درصد، بهبود دقت مکان یابی منابع تا ۳۸ درصد و افزایش کارایی استقرار تجهیزات شود. با این حال، موانع زیرساختی (نبود زیرساخت های ابری یکپارچه)، موانع فنی (کمبود نیروی متخصص در حوزه معماری میکروسرویس و داده های مکانی) و موانع سازمانی (نبود هماهنگی میان دستگاه های متولی)، به عنوان مهم ترین چالش های پیش روی پیاده سازی این معماری در نظام مدیریت شهری ایران شناسایی شدند. ظام مدیریت شهری ایران برای پیاده سازی GIS بلادرنگ و مدیریت کارآمد دارایی های شهری، ناگزیر از گذار از معماری های سنتی یکپارچه به معماری میکروسرویس رویدادمحور و تحمل پذیر خطا است. مدل استقرار گام به گام مبتنی بر رویکرد مهاجرت تدریجی (Strangler Fig Pattern) شامل چهار فاز اصلی - مطالعات امکان سنجی و نیازسنجی، طراحی معماری و انتخاب فناوری ها، پیاده سازی پایلوت در یک حوزه محدود شهری، و توسعه مقیاس پذیر و یکپارچه سازی با سامانه های موجود - می تواند الگویی کارآمد برای استقرار این معماری در کلان شهرهای ایران فراهم آورد و به افزایش کارایی، قابلیت اطمینان و مقیاس پذیری سیستم های مدیریت دارایی شهری منجر شود.