區域物流系統中NoSQL與關系數據庫的結合設計

廖海燕

（廣州市從化區職業技術學校，廣州510900）

區域物流系統中NoSQL與關系數據庫的結合設計

廖海燕

（廣州市從化區職業技術學校，廣州510900）

大數據時代的來臨給物流行業帶來新的機遇和挑戰，新時代的物流行業對區域性和信息化要求更高。面對數據類型繁多、數據量巨大的區域物流信息，傳統的關系型數據庫已具有一定的局限性。首先了解NoSQL數據庫特點，然后提出將NoSQL數據庫與關系型數據庫在系統中結合應用的方式，并運用到區域物流系統中，有效提高數據的動態擴展和訪問的速度。

區域物流；NoSQL關系數據庫；動態擴展

0 引言

通過深入了解物流行業現狀及問題，發現物流信息化建設過程呈現種種矛盾，例如：物流行業信息化程度不夠與當今社會物流發展程序相矛盾；物流行業信息化開展需企業付出的資金投入與企業自身生產過程中的資金投入相矛盾等。通過區域物流系統的建設，能夠有效緩解這些矛盾，提高物流資源利用率、加強政府服務能力和降低物流信息化建設成本，有效促進物流行業電子商務化。

大多數軟件系統在當前階段仍采用關系型數據庫實現，該方式需提前明確數據表的屬性，表結構需要提前設計完善，因此，后期如果要更改表的字段屬性將非常麻煩。若采用NoSQL數據庫，則可發揮其良好擴展性的優勢，通過與關系數據庫的結合，取長補短，不僅可以解決系統中數據庫難以擴展的問題，還可以提高系統在綜合查詢時的訪問速率。

1 NoSQL數據庫介紹

數據與人們的生活息息相關，大數據時代的來臨為現代人的生活帶來許多便利與挑戰，特別是在互聯網+時代，如何從數據中挖掘更高效的信息，成為大家關注并迫切需要處理的問題。面對4V特性，NoSQL數據庫與關系型數據庫相比具有易擴展、高性能、高可用、數據模型靈活等多種優勢[1]，特別是在大型的互聯網項目中的應用，包括國外的谷歌、Facebook與IBM，國內的淘寶、新浪、京東商城、360和搜狗等，在系統的開發與項目的推廣中均已采用NoSQL數據庫，并體現出其方便、快捷的特性，為互聯網公司帶來更高的效率。

NoSQL（Not Only SQL）是針對關系型數據庫中存在的，由表與表之前的關聯問題導致的性能瓶頸而提出，它主要采用不固定的鍵值對結構減少數據的存儲、計算、查詢等操作在時間與空間上的開銷。關系型數據庫具有ACID（Atomicity，Consistency，Isolation，Durability）數據屬性，而NoSQL具有BASE（Basically，Available, Soft-state，Eventually-consistent）數據屬性，與ACID較大不同之處在于其不強迫數據的強一致性，但具有更好的可用性和穩定的可靠性，其主要實現包括按功能劃分和共享分片，較適用平均分布式環境[2]。

通常情況下，NoSQL的整體架構分為數據持久層、數據分布層、數據邏輯模型層和接口層共四層，每個層次又具有多樣選擇，例如，HBase接口層能支持REST，Thrift和Map-Reduce這三種特性[3]。現階段NoSQL數據庫多種多樣，根據數據模型的不同可分為鍵值KV數據庫、列型數據庫、文檔型數據庫和圖數據庫等。鍵值數據庫中較為人知的代表是Redis和Riak；列型數據庫的代表有較為經典的HBase，還有發展較快的Cassandra；文檔型數據庫中除了Mongo DB備受青睞，近年來Couch DB也受到了人們的關注；圖形數據庫的使用場景相對前面幾種數據庫來講略遜一些。

2 區域物流系統

通過互聯網方便快捷地為區域物流企業及部門物流相關操作等服務，通過數據交換平臺使得區域物流企業運營趨向“協同商務”和“信息全程可視化”。

針對區域物流發展需要，結合現有軟件技術，實現了安全認證、報表管理、日志管理和信使提醒基礎功能，區域物流公共信息平臺在具備以下幾方面的功能：

公眾信息平臺：公眾信息平臺是為大眾提供的了解物流行業最新信息的渠道，用于發布最新行業資訊和公共信息查詢等。

電子交易平臺：可在平臺中直接進行網上采購招標、與海關系統相結合直接進行物流報關報稅等。

物流業務應用托管平臺：主要包括和物流信息化相關的功能，如在平臺中開展運輸過程的信息管理和物流下單等業務管理，甚至包括其倉儲管理等。

協同辦公平臺：主要提供給平臺用戶辦公之用，包括區域內的企業可以進行人事及資產管理等。

數據交換平臺：系統設置（網關地址、WEB服務地址、業務數據連接地址、數據交換用戶、修改密碼）、交換管理、格式定義（新增SQL格式、管理SQL格式、管理標準格式）、代碼對應（地址代碼管理、其他代碼管理）。數據交換適配器：根據業務伙伴的文檔資料格式進行與自己的文檔資料格式進行對應映射轉換的工具，它可彈性的根據文檔來制作，映射創建器需要兩個XML schemas。其中schema是裝載的，映射創建器允許用戶在兩個schema之間創建映射，一旦生成映射，則最終步驟裝入QHX并可監控它的轉換。

數據分析系統：充分利用交易等物流信息進行貨物、業務等方面的統計分析。

電子通關平臺：含平臺社區、通關查驗、海事管理、貨物監管等功能。

系統管理平臺：與其它軟件平臺相似，系統管理旨在管理用戶、權限、機構、角色等。

圖1 功能結構圖

3 數據庫特征

區域物流系統在進行數據庫設計時，首先針對各類功能進行基本信息的建立，通過對基本信息進行字段屬性的設計。由于區域物流橫跨區域廣、業務流程復雜、功能繁多，因此，在設計過程中應充分考慮其系統的靈活性和用戶操作的方便性，并預留動態擴展，使數據庫可以升級和改造。

綜合考慮各功能模塊的支撐數據的字段描述，該系統中數據庫的基本信息主要包括：客戶類型、客戶資料、貿易方式、結算方式、貨幣類型、地區資料（原“出口國家資料”）、海關資料、卸貨港口、船名航次、貨柜類型、發貨單位、包裝類型、計量單位、計量單位類型、倉位信息等。將這些基本信息進行歸類，主要包括客戶數據、海事數據、貨物數據、交易數據。

以客戶數據為例，普通的軟件系統的客戶數據相對穩定，其客戶特征可以通過數據表的屬性來表示，一個軟件系統通常針對一類用戶或者一類企業，出現需要擴展或變更的頻率較低，然而，區域物流系統面向整個區域內的物流相關的企業、個人和政府，包括海事行政管理單位、物流企業、倉儲企業、公眾群眾等，并且，每類客戶在系統中的業務流程是不統一的，客戶特征也無法用統一的數據表表示，因此，需要用到表的關系去處理。針對客戶特征，需要設計：客戶信息表、客戶類型表、客戶信息擴展表、客戶屬性表。

采用關系型數據庫進行寫入：當系統需要增加的用戶類型未曾出現過時，首先需要在類型數據表中加入新的用戶類型，然后在客戶屬性表中增加客戶的分類屬性，然后通過表單頁面錄入客戶信息表，錄入需選擇客戶類型，同時填寫客戶屬性的相關數據，最后保存數據到客戶信息表和客戶信息擴展表。當需要查詢某客戶的基本信息時，需要對四張數據表進行關聯查詢，才能得到某客戶的所有屬性，可見，在區域物流系統中，存在關系型數據庫較難滿足的動態擴展問題[4]，此時，需要結合NoSQL進行設計，將需要動態擴展的數據采用NoSQL進行存儲，而屬性較為穩定、原有關系型數據能夠滿足的情仍采用關系型數據庫，以提高系統的查詢能力。

4 NoSQL與關系數據庫結合設計

4.1 數據信息分析

首先，應根據系統的實際情況，將數據庫分為兩部分，一部為采用NoSQL數據庫為主，一部分仍采用關系型數據庫為主。

采用NoSQL數據庫的信息主要針對需屬性動態擴展的數據，該部分數據若采用關系型數據庫，將影響數據的讀取和存入速度，影響系統性能。面對區域物流的客戶數據、海事數據、貨物數據、交易數據四大類數據，采用NoSQL數據庫進行存儲的數據包括客戶數據的客戶類型、客戶屬性、客戶資料；貨物數據的貨柜類型、包裝類型、倉位信息等。

采用關系型數據庫的信息主要包括客戶數據中的客戶基本信息（客戶帳戶、余額帳戶等）；海事數據中的海關資料、地區資料、港口資料；貨物數據中的發貨信息（發貨單位、發貨時間等）、計量信息；交易數據的全部信息。

4.2 NoSQL與關系數據庫結合

系統充分利用NoSQL的動態擴展優勢，在關系型數據庫為主的信息其存儲方式不變的基礎上，將部分信息生成鋪助鏡像，如圖2（a）、圖2（b）所示。

圖2

在數據寫入階段，對于采用NoSQL數據庫為主的數據信息，數據同時寫入關系型數據庫和NoSQL數據庫，對于采用關系型數據庫為主的數據信息，僅需寫入關系型數據庫。在數據讀取階段，對于采用NoSQL數據庫為主的數據信息，數據只從NoSQL中讀取數據，對于采用關系型數據庫為主的數據信息，僅需直接讀取關系型數據庫。

寫入階段程序：

5 結語

本文在對區域物流系統充分調研的基礎上，發現在區域物流系統中，存在關系型數據庫較難滿足的動態擴展問題，因此提出結合NoSQL進行設計，將需要動態擴展的數據采用NoSQL進行存儲，而屬性較為穩定、原有關系型數據能夠滿足的情仍采用關系型數據庫，以提高系統的查詢能力。本文首先簡單介紹了NoSQL數據庫，然后分析了區域物流系統的功能結構，重點分析其數據庫特征，最后將NoSQL與關系數據庫進行結合設計，提高了系統的動態擴展能力和訪問速率。

[1]李青.基于NoSQL的大數據處理的研究[D].西安電子科技大學，2014.

[2]萬川梅.基于大數據下的NoSQL和MySQL融合的數據存儲模型研究[J].數字技術與應用，2014（2）

[3]楊磊.基于NoSQL的多維Web數據倉庫框架設計與應用[D]，2014.

[4]王艷,董麗麗.NoSQL與關系數據庫相結合的設計與實踐[J].電腦知識與技術，2014（10）.

Design of Regional Logistics System Combined w ith NoSQL and Relationship Database

LIAO Hai-yan

（Conghua Guangzhou District Vocational and Technical School，Guangzhou 510900）

The advent of big data era brings new opportunities and challenges to the logistics industry,and brings higher requirement for regional and information.Introduces the characteristics of NoSQL databases,and then proposes the NoSQL database and relational database in the system according to the application and applies it to the regional logistics system,effectively improves the data dynamic expansion and access speed.

Regional Logistics;NoSQLRelational Database;Dynamic Extension

1007-1423（2017）03-0077-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.03.020

廖海燕（1980-），女，廣東從化人，本科，助理講師，研究方向為計算機教學

2016-03-01

2017-01-15