基于分布式架構的鐵路企業社會保障管理信息系統設計

洪 鉑，朱韋橋， 靳源源

（1. 中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081；2. 中國鐵路總公司 審計和考核局，北京 100844）

鐵路企業社會保障管理主要涵蓋企業社會保險（五險）、企業年金、補充醫療保險等方面業務。隨著社會保障體系深入推廣，鐵路各級企事業單位對員工的福利保障內容逐漸從單一趨向復合；然而社會保障日常業務管理存在政策差異大、內容瑣碎、量大、復雜等問題，鐵路企業又具有點多、線長、面廣的行業特征，為實現社保的“記錄一生、保障一生、服務一生”的服務宗旨，建設統一規劃的鐵路企業社會保障管理信息系統（簡稱：社保系統）已勢在必行[1-2]。

社保系統具有政策性強、需求變化頻繁等特點，集中式的架構在可擴展性、可維護性、靈活性和維護成本等方面很難滿足業務快速變化的需要。在實踐中，我們采用了分布式架構，它是一套構建系統的準則，可以把一個復雜的系統劃分為一套簡單系統的計劃，各自系統之間應該保持相互獨立，但要與整個系統架構保持一致，分布式架構對大量數據的快速處理和響應也具有極大的優勢[3-4]，采用分布式架構搭建的系統具有更加經濟、更易擴展、數據共享性更好、系統運行效率更高等特點。

1 鐵路社保系統建設需求

1.1 管理需求

依據國發〔1998〕28號文的規定，鐵路企業的基本養老保險行業統籌移交地方管理[5]，自中國鐵路總公司成立以來，包括鐵路總公司在內，更多的鐵路企業將醫療保險、生育保險、工傷保險向地方移交。經過十幾年的改革探索，鐵路企事業單位逐步建立了社會保險、企業年金和補充醫療保險相結合的社會保障體系，鐵路企業的社會保障工作已由“粗放”轉向“精深”。同時隨著時間的推移，鐵路職工對與自身利益相關的賬戶信息、辦理情況等基本情況了解的需求也越來越強烈。

1.2 系統需求

社保系統是在管理要求的基礎上建立一套符合管理需求的體系，應包含適應不同企業、不同體系、不同地方的管理要求，在統一規劃的體系架構下，搭建不同適應性的組件和硬件平臺，從而滿足建立統一信息化系統的需求。另外社保系統需要對全路人員的基本信息進行存儲，建立人員變動情況追溯機制，系統需要支持業務辦理人員可快速查詢變動情況，一般職工（在職職工和退休職工）可以在鐵路內部網絡和互聯網上方便快捷的查詢自身權益信息。

2017年，鐵路總公司在鐵路大數據應用中，將社保數據作為資源管理領域的一部分，從企業管理的角度對人員的參保情況、資金使用情況等進行分析和風險控制[6-7]，這就對社保業務數據的存儲提出了更高的要求。隨著鐵路企業改革的深化，其社保管理需求也在不斷的發展和變化，因此，系統的可持續性和擴展性也是系統在建立過程中必須考慮的問題。

2 系統架構

2.1 邏輯架構

社保系統在規劃時，將職工查詢、業務辦理和統計分析進行了分離，依據3種業務的不同特點采用不同的理念和技術。

（1）職工查詢業務主要是為了適應在鐵路內部網絡和互聯網上均可查詢，除了支持一般的PC外還應支持當前的各種移動設備。因此，為了適應這種需要，應采用多級緩存技術，并將部分頁面進行靜態化處理，同時依據各自查詢的業務需求創建目錄，在提高查詢和展現效率的同時，對各自異構網絡進行適應。

（2）業務辦理功能集中在鐵路內部網上，應重點考慮各單位、各地方，以及企業未來業務發展方向，在這部分功能的規劃中應重點對業務和數據庫進行拆分，在降低系統耦合度的情況下，盡量做到模塊的舞臺化。

（3）統計分析業務主要是為管理人員和相關領導提供決策支持，分為定時統計和實時統計兩部分，其中，實時統計應限定數據范圍，定時統計利用系統閑時進行運算，形成計算結果，并提供較為豐富的展現方式。

鐵路企業社保系統邏輯架構，如圖1所示。

圖1 鐵路企業社保系統邏輯架構

（1）客戶層：支持PC瀏覽器和手機APP。手機APP主要提供業務查詢功能，PC瀏覽器支持業務辦理和職工查詢。手機APP可以通過反向代理，訪問服務器。

（2）前端層：使用域名解析實現查詢和日常業務辦理的負載均衡，內容分發主要為查詢功能提供本地加速以及反向代理服務。

（3）應用層：在應用集群上分別部署相關業務應用，主要分為社會保險、補充醫療、年金管理、統計查詢等業務模塊。

（4）服務層：將業務使用的公共模塊搭建在服務集群上，主要提供登錄服務、基本查詢服務、權限管理服務、會話管理服務、報表服務等。

（5）數據處理層：這一層作為較為特殊的一層，一方面對數據存儲層中的數據進行抽取和處理，同時依據實際情況可以直接對應用層提供數據分析服務。提供離線數據分析和實時數據分析兩種方式，如將月報、季報、年報等具有明顯時間任務的統計報表設置定時任務，利用系統閑時進行運算后進行存儲，另一方面為一定范圍內的數據提供實時數據分析。

（6）數據存儲層：含使用關系型數據庫集群（支持讀寫分離）、NOSQL集群、分布式文件系統集群、分布式Cache等技術，支持應用層和服務層的日志數據收集，以及關系數據庫、NOSQL數據庫的結構化和半結構化數據收集，同時為相關業務數據提供存儲支持。

2.2 網絡架構

鐵路企業社保系統應橫跨鐵路企業內網和Internet網絡：（1）為鐵路職工和退休職工提供相關的權益查詢功能；（2）面需要與外部相關機構進行數據溝通。

外部相關機構的溝通主要包括地方社保中心以及年金管理機構，通過構建統一的數據交互平臺，在確保交互安全的情況下，直接與鐵路企業內部網絡進行數據交互。因此依據實際情況，可以采用ETL工具對數據進行清洗后導入系統，如圖2所示。

圖2 鐵路企業社保系統網絡架構

服務器和集群可以采用云服務器進行彈性控制，在系統實際運行過程中依據實際訪問情況，隨時對硬件資源進行調整，從而實現資源更加合理的分配和使用。

2.3 數據規劃

社保系統不但要對全路的職工進行管理，而且還要對職工的變動情況、權益情況等進行存儲維護，由于數據量大的特點，引入了分布式存儲系統，達到構建成本低、高性能、可擴展和易用的目的[8]。

大集中式的系統架構已應用多年，業務和技術的發展受限于數據層，業務的連續性也依賴于底層數據的處理，因此，社保系統架構基于對數據一致性和可用性原則進行設計[9]，使用數據庫代理路由實現對數據的分區分域存儲，對客戶端屏蔽后端數據庫拆分細節，增強了拆分規則的可維護性，同時，也為程序的適應性和擴展性提供很大的幫助。

在社保系統進行部署時，部署架構基于廣義的3層架構模型，并參照CSLA.NET框架提出的部分思想進行優化。在CSLA.NET框架中提出，將一般意義上的業務層和數據訪問層放到同一臺機器上可以提高性能和容錯性，因此在社保系統的部署時將這兩層進行合并，統稱為業務層。CSLA.NET框架中的數據存儲和管理層未納入3層機構，在社保系統中將其作為第3層的數據存儲層進行統一管理。綜上所述，社保系統從部署角度考慮分為3層：界面層、業務層（包含數據訪問層的業務層）、數據存儲層。

結合社保系統的數據特點及存儲規劃，社保系統部署和數據庫存儲結構，如圖3所示。

圖3 鐵路企業社保系統數據規劃

按年進行時間切分的方式。在實際應用中縱向切分方式可以依據實際需要進行改進。

3 關鍵技術

采用分布式架構對社保系統進行搭建，主要是為了解決社保系統面臨大量明細數據的快速、高效查詢問題，解決由于系統過于復雜而帶來的擴展性問題，全面提高系統的穩定性。因此社保系統架構主要基于以下3種技術規劃和建設。

3.1 NoSQL數據庫

在社保系統中NoSQL數據庫集群提供了高效可靠的緩存服務。數據先寫入NoSQL數據庫，再由NoSQL數據庫寫入關系型數據庫；檢索時，系統會對NoSQL數據庫進行檢索，NoSQL數據庫定時與關系型數據庫進行同步。另外，社保系統也利用NoSQL數據庫集群搭建了Session共享服務器，用于解決分布式系統中的Session統一管理問題。

3.2 DNS和CDN

域名解析服務（DNS）和內容分發網絡（CDN）為社保系統在互聯網中運行提供高效、安全、穩定的訪問機制。社保系統中職工個人的社保數據提供互聯網查詢功能，而個人的查詢操作多針對明細數據，智能線路判斷和高效的緩存機制會在很大程度上提高系統的響應速度。由于CDN的存在，網絡直接攻擊源IP的可能性降低，對提高系統的整體安全性也有極大的幫助。

3.3 數據庫層代理路由服務

社保系統的數據庫層代理服務采用基于代理模式的分庫分表中間件進行實現。分庫分表中間件的應用，屏蔽了關系型數據庫的物理存儲位置，對用戶和開發人員來說面對的只是一個關系型數據庫。執行查詢時分庫分表中間件可以對結果進行過濾和屏蔽，有效的解決由于網絡傳輸延遲和服務器性能差異帶來的數據無法同一時間返回的問題，同時分庫分表中間件一般以關系型數據庫的原生SQL作為開發語言，支持數據存儲規則的統一的配置管理，降低了項目組的學習和管理成本，提高了開發效率。

4 應用效果

基于分布式架構的社保系統已經上線運行。NOSQL集群和數據庫層代理服務技術的全面應用，以及內容分發網絡與域名解析的結合應用，令系統在互聯網上運行的個人查詢功能具有較高的安全性和較好的用戶體驗。

例如：在年金模塊的建設過程中，不僅僅要滿足當前業務辦理的需要，也要對歷年的繳費數據和各類報表進行支持。500萬條個人歷史繳費信息在進行分布式存儲后，在4 h內完成了近10年的各類月報、季報和年報的生成。通過專線的方式，實現了與外部機構的數據交互，規范和提高了年金業務的辦理效率。在系統的推廣過程中，為了適應鐵路企業不同的內部管理要求，必須對部分程序進行修改，同時由于模塊相對獨立，系統的改建范圍較小，極大地降低了改造難度和測試工作量，提高了系統部署的效率。

5 結束語

社保系統不僅僅是一個業務辦理系統，在為領導提供決策支持的同時，更是與鐵路職工利益息息相關，社保系統的建設，能夠做到社保數據對職工公開和透明，在一定程度上增加了職工與社保部門的溝通，降低了總體溝通成本，將會對鐵路企業整體提高社保業務的服務水平起到積極的推動作用，也為其他業務復雜、數據量較大的系統架構規劃提供了可行的參考方案。