上海大眾燃氣有限公司 王正喜

大眾燃氣《客戶管理信息系統(tǒng)》的技術(shù)路線

上海大眾燃氣有限公司 王正喜

通過重建大眾燃氣《客戶管理信息系統(tǒng)》來解決原有的《客戶信息管理系統(tǒng)》所存在的不足，同時引入新的管理理念、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程管理、拓展新的功能、新的服務(wù)內(nèi)容與方式，努力提升公司管理水平和為客戶服務(wù)的質(zhì)量。實現(xiàn)了燃氣客戶數(shù)據(jù)的集中管理，構(gòu)建了完善的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和完善的系統(tǒng)備份機制，技術(shù)架構(gòu)合理，系統(tǒng)運行安全可靠。

燃氣 信息系統(tǒng) 技術(shù)路線

0 概述

大眾燃氣的《客戶管理信息系統(tǒng)》是公司對外服務(wù)的重要信息管理系統(tǒng)，承擔著公司約170萬燃氣客戶各類帳務(wù)、業(yè)務(wù)以及其他信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、存儲、管理等職能，是整個公司最主要的核心系統(tǒng)之一。重建的《客戶管理信息系統(tǒng)》將以原有的《客戶信息管理系統(tǒng)》為基礎(chǔ)，結(jié)合當今其他行業(yè)成熟的管理和服務(wù)理念，融合本公司今后發(fā)展需要，涵蓋大眾燃氣對外服務(wù)和對內(nèi)管理的內(nèi)容，通過重建大眾燃氣《客戶管理信息系統(tǒng)》來解決原有《客戶信息管理系統(tǒng)》存在的不足；同時，引入新的管理理念、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程管理、拓展新的功能、新的服務(wù)內(nèi)容與方式，努力提升公司的管理水平和對客戶服務(wù)的質(zhì)量。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意

1.1 體系結(jié)構(gòu)

《客戶管理信息系統(tǒng)》提供民用業(yè)務(wù)管理、抄表開賬管理、收費管理、賬務(wù)管理、催繳訴訟管理、財務(wù)管理、工辦管理、表務(wù)管理、安檢管理、報修管理、咨詢投訴管理、燃氣具銷售、表務(wù)倉庫管理及用戶檔案管理等功能。

1.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見圖1。

2 方案設(shè)計概述

硬件方案設(shè)計主要采用設(shè)備冗余方式來提高各個層面的數(shù)據(jù)安全及系統(tǒng)的高可靠性。在應(yīng)用服務(wù)器前段，利用路由器冷備的方式實現(xiàn)應(yīng)用前段的路由，并利用負載均衡設(shè)備提高應(yīng)用服務(wù)器的處理能力及容錯能力；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要利用Oracle的RAC技術(shù)，存儲方面采用IBM的LVM技術(shù)進行鏡像備份。設(shè)計方案見圖2。

圖2 設(shè)計方案示意

2.1 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

2.1.1 方案設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計原則及通過對系統(tǒng)配置分析，本系統(tǒng)采用業(yè)界占有率較高的IBM小型機及存儲解決方案。

(1)使用雙主機、雙存儲、雙交換機保障每個關(guān)鍵硬件設(shè)備無單點故障；

(2) IBM P750是IBM的中端服務(wù)器，有良好的擴展性及穩(wěn)定性；

(3)雙主機能實現(xiàn)數(shù)據(jù)負載均衡，在保證冗余的情況下，是資源最大的使用主機；

(4)雙存儲做到實時數(shù)據(jù)同步，任何一臺存儲損壞都不影響數(shù)據(jù)的讀寫訪問；

(5)由于備份系統(tǒng)對系統(tǒng)資源要求高，系統(tǒng)增加一臺PC服務(wù)器用來執(zhí)行全備份服務(wù)器角色；

(6)原來兩臺H85小型機和7133-D40存儲設(shè)備的利用：①利用Oracle的RAC技術(shù)實現(xiàn)負載，采用Oracle 11G的Data Guard技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步到該老設(shè)備當中，保證此環(huán)境與正式環(huán)境數(shù)據(jù)一致；②也可作為生產(chǎn)系統(tǒng)恢復(fù)還原的環(huán)境，可定期數(shù)據(jù)還原，作為備份數(shù)據(jù)驗證，災(zāi)難恢復(fù)演練及開發(fā)測試等角色。

設(shè)備功能應(yīng)用見圖3。

圖3 設(shè)備功能應(yīng)用示意

2.1.2 Oracle的RAC

配置兩臺主機利用Oracle的RAC功能實現(xiàn)兩臺小型機既能同時使用，提高性能，又能保證任何一臺小型機宕機或損壞均不影響生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行。

在應(yīng)用環(huán)境當中，所有的服務(wù)器使用和管理是同一個數(shù)據(jù)庫，目的是為了分散每一臺服務(wù)器的工作量，硬件上需要兩臺服務(wù)器和一個共享存儲設(shè)備，同時還需要兩類軟件，一個是集群軟件，另外一個就是Oracle數(shù)據(jù)庫中的RAC組件。所有服務(wù)器上的操作系統(tǒng)都應(yīng)該是同一類，根據(jù)負載均衡的配置策略，當一個客戶端發(fā)送請求到某一臺服務(wù)的監(jiān)聽后，這臺服務(wù)器根據(jù)系統(tǒng)的負載均衡策略，會把請求發(fā)送給本機的RAC組件處理，也可能會發(fā)送給另外一臺服務(wù)器的RAC組件處理，處理完請求后，RAC會通過集群軟件來訪問我們的共享存儲設(shè)備。

2.1.3 硬件存儲

2.1.3.1 RAID磁盤冗余

利用數(shù)組方式來作磁盤組，配合數(shù)據(jù)分散排列的設(shè)計，提升數(shù)據(jù)的安全性。配置光纖存儲陣列，完成后能達到2.4TB左右的容量，能滿足10年內(nèi)的數(shù)據(jù)增長。

2.1.3.2 LVM雙硬盤邏輯鏡像備份

考慮到數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)是整個客戶系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，數(shù)據(jù)的安全性和整個系統(tǒng)的可靠性都集中到唯一的磁盤系統(tǒng)，一旦磁盤存儲系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致業(yè)務(wù)不能順利進行，將會對外服務(wù)造成不可挽回的損失。

本系統(tǒng)建立了完全冗余的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)采用LVM技術(shù)進行磁盤存儲系統(tǒng)之間的接管，實現(xiàn)了應(yīng)用存儲系統(tǒng)的高可用性。即使有一半的主機系統(tǒng)和一半的存儲系統(tǒng)發(fā)生故障，不能正常工作，整個系統(tǒng)也不會發(fā)生癱瘓，仍舊可以繼續(xù)運行，能充分滿足高可靠性和連續(xù)可用性的要求。

應(yīng)用LVM的方案對現(xiàn)有環(huán)境沒有改變，不存在數(shù)據(jù)集中遷移的問題，系統(tǒng)能保持同時在線，不存在系統(tǒng)接管、應(yīng)用重新啟動的問題，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的平滑過渡。

2.2 負載均衡

使數(shù)據(jù)始終以一個穩(wěn)定、安全的方式處理系統(tǒng)，即便存在單臺核心應(yīng)用服務(wù)器不能提供服務(wù)時，仍能保持整體服務(wù)器群數(shù)據(jù)的完整性。通過服務(wù)器負載均衡技術(shù)，使整體應(yīng)用持續(xù)穩(wěn)定運行，即便發(fā)生單點或多點故障仍然能夠保證正常提供服務(wù)。

在使用負載均衡算法方面，Array APV支持多種服務(wù)器負載均衡算法(持續(xù)性的和非持續(xù)性的)。非持續(xù)性算法包括輪循算法、最少連接算法、最短響應(yīng)時間算法、散列算法等等；持續(xù)性算法從任一個特定的客戶端發(fā)出的請求都被分配到一個實服務(wù)組中的同一個實服務(wù)器上進行處理。

本系統(tǒng)采用最少連接算法(Least Connection)和基于IP算法相結(jié)合的方式來保障系統(tǒng)穩(wěn)定的同時提供負載的均衡。

2.3 查詢服務(wù)器

本系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)庫進行開發(fā)的，數(shù)據(jù)庫的性能決定了本系統(tǒng)性能的好壞。所有的數(shù)據(jù)庫性能瓶頸都集中磁盤I/O中，為了提升系統(tǒng)的速度，最好的直接的方式就是改進磁盤的I/O。如替換SSD，采用類似PCI-e的緩存硬件等。由于SSD的速度相對內(nèi)存來說還是差了一個數(shù)量級別(10倍差距)，所以最好的方式就是應(yīng)用系統(tǒng)通過控制內(nèi)存，將數(shù)據(jù)庫中的常用數(shù)據(jù)進行緩存。

本系統(tǒng)性能提速方案的意圖是將數(shù)據(jù)流直接在內(nèi)存中進行控制，使用一個驅(qū)動控件配合系統(tǒng)的架構(gòu)完成這個過程。

本系統(tǒng)采用驅(qū)動控件為SC Express，它能把從硬盤中讀取的數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)內(nèi)存或閃存，使系統(tǒng)在下次訪問該數(shù)據(jù)時可以很快從內(nèi)存讀取，避免再次讀取速度較慢的硬盤，從而突破硬盤瓶頸，提升系統(tǒng)性能。

其基本原理：系統(tǒng)設(shè)計將硬盤分配內(nèi)存作緩存，并攔截系統(tǒng)發(fā)送至硬盤的I/O請求。如果I/O請求讀取的數(shù)據(jù)已經(jīng)在緩存中，則直接讀取緩存中的數(shù)據(jù)并完成I/O請求。否則數(shù)據(jù)則從硬盤中讀取出來，并存入緩存，同時完成I/O請求。由此可見，從緩存讀取的數(shù)據(jù)量越多，則系統(tǒng)性能提升的越多。

2.4 鏈路聚合的應(yīng)用

鏈路聚合功能是將交換機的多個低帶寬端口捆綁成一條高帶寬鏈路，可以實現(xiàn)鏈路負載平衡，避免鏈路出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象。通過配置，可通過兩個三個或是四個端口進行捆綁，分別負責特定端口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，防止單條鏈路轉(zhuǎn)發(fā)速率過低而出現(xiàn)丟包的現(xiàn)象。

它可以充分利用所有設(shè)備的端口及端口處理能力，增加設(shè)備間的帶寬，并且在其中一條鏈路出現(xiàn)故障時，可以快速地將流量轉(zhuǎn)移到其他鏈路，這種切換為毫秒級?？傊?，鏈路聚合增加了帶寬和可靠性，具有很高的靈活性和負載均衡能力以及系統(tǒng)容錯。

2.5 架構(gòu)的可擴展性

隨著外部環(huán)境和管理需求的不斷變化，對應(yīng)的系統(tǒng)必須能夠有足夠的技術(shù)保障來應(yīng)對這些變化。在軟件方面，用戶可以根據(jù)需要通過系統(tǒng)提供的功能配置模塊增刪組件或簡單配置，而不需要對軟件系統(tǒng)本身做任何程序上的修改就可以達到目的。同樣在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，便捷的通過配置和簡單增添硬件數(shù)量就滿足系統(tǒng)運行需要。

2.6 系統(tǒng)的可維護性

本系統(tǒng)使用四層架構(gòu)進行軟件開發(fā)，使得開發(fā)人員只需關(guān)注整個結(jié)構(gòu)中的其中某一層，當發(fā)生變更時可以很容易用新的實現(xiàn)來替換原有層次的實現(xiàn)，降低了層與層之間的依賴從而使得軟件易于理解，方便改動。由于系統(tǒng)能有效保證所有補丁和升級將在用戶登錄系統(tǒng)時自動檢測新的版本，自動升級，升級模塊僅需發(fā)布在版本控制服務(wù)器上，而不是直接針對客戶端，升級過程完全不影響正常使用，使得軟件的發(fā)布安全可靠。

2.7 集成工作流平臺

本系統(tǒng)借鑒了目前比較流行的K2等工作流系統(tǒng)，設(shè)計出符合本系統(tǒng)簡單流程審批的工作流系統(tǒng)。利用此系統(tǒng)可方便的定義工作流，包括相關(guān)步驟及處理角色。比如審批、民用流程、表務(wù)工單管理等。使用工作流引擎后，公司員工只需將精力集中在處理自己關(guān)心的數(shù)據(jù)上，從而達到縮短業(yè)務(wù)的處理周期，提高工作效率的目的。

2.8 統(tǒng)一的接口平臺

系統(tǒng)建立了統(tǒng)一的接口平臺，不管公司內(nèi)部的系統(tǒng)還是外部系統(tǒng)都最終將通過接口平臺和客戶管理信息系統(tǒng)進行交互。本系統(tǒng)主要接口有：962777熱線接口、銀行和付費通等接口、公司內(nèi)部系統(tǒng)接口。系統(tǒng)所有的對外接口均采用WCF的形式實現(xiàn)。

2.9 數(shù)據(jù)結(jié)轉(zhuǎn)

為優(yōu)化系統(tǒng)性能、固化歷史數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用月結(jié)方式將賬務(wù)、業(yè)務(wù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)在每月工作結(jié)束后自動歸檔到歷史庫。

每月工作結(jié)束后，本系統(tǒng)將定期自動將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中上月的客戶基本信息、抄表開賬信息、繳費信息、賬務(wù)處理等信息在歷史庫數(shù)據(jù)庫中制作快照，并以所屬賬務(wù)年月命名，隨后在當前庫中刪除已銷賬的燃氣賬單記錄。這樣做基于以下考慮：

(1)控制當前庫中數(shù)據(jù)量的大小，提高各類操作速度。目前燃氣用戶數(shù)約在170萬左右，大部分采用雙月抄表，則每月新增抄表數(shù)據(jù)量約在80萬條，每年則會超過960萬，這僅僅是抄表情況，如考慮收費、報修、賬務(wù)處理方面的數(shù)據(jù)，每年新增數(shù)據(jù)量則會超過3 000萬條。

(2)月度結(jié)轉(zhuǎn)后歷史數(shù)據(jù)固定不變，報表統(tǒng)計不會因為后續(xù)操作而出現(xiàn)變化，以保證在不同時期查詢同一年月的報表時提供一致的數(shù)據(jù)及可追溯用戶的歷史基本信息和用氣情況。

(3)由于部分數(shù)據(jù)需要跨月查詢，考慮采用月度分區(qū)、年度結(jié)轉(zhuǎn)實現(xiàn)縮減當前庫的壓力。Tivoli Storage Manager(以下簡稱TSM)來實現(xiàn)對存儲管理的需求。

針對不同類型的主機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)保護和存儲管理的要求，系統(tǒng)使用了TSM提供的兩種級別的備份方式：一種是基于文件級別的備份；第二種是基于數(shù)據(jù)庫級別的備份。

為了確保Oracle等數(shù)據(jù)庫7×24小時的運行狀態(tài)，系統(tǒng)采用TSM和TSM for Databases來實現(xiàn)這兩類數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)庫的在線備份和恢復(fù)的功能。

系統(tǒng)的備份機制采用以下三種方式進行：

(1)數(shù)據(jù)庫同步Golden Gate。Golden Gate TDM (交易數(shù)據(jù)管理)軟件是一種基于日志的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)復(fù)制軟件，它通過解析源數(shù)據(jù)庫在線日志或歸檔日志獲得數(shù)據(jù)的增刪改變化，再將這些變化應(yīng)用到目標數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)源數(shù)據(jù)庫與目標數(shù)據(jù)庫同步。此環(huán)境主要用于查詢和報表打印等。

(2)數(shù)據(jù)庫同步Data Guard。原來兩臺H85小型機和存儲設(shè)備利用Oracle的 RAC技術(shù)實現(xiàn)負載，采用Oracle11G的Data Guard技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步到該老設(shè)備當中，保證此環(huán)境與正式環(huán)境數(shù)據(jù)一致。一方面增加數(shù)據(jù)庫的備份提高安全性，另一方面可利用同步環(huán)境實現(xiàn)外部查詢接口，緩解正式庫的整體壓力。此環(huán)境主要用于各銀行及付費通接口的使用。

(3)完全備份。主要是將除結(jié)轉(zhuǎn)以外的數(shù)據(jù)全部備份到本地。利用Oracle本身的RMAN腳本，實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份。每天全備份數(shù)據(jù)存入小機本身，之后將文件拷貝備份服務(wù)器中，系統(tǒng)將每天進行一次完全備份。目前系統(tǒng)能保存一個月的完整備份，其內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫文件、日志文件以及控制文件等。

2.10 系統(tǒng)安全策略管理

2.1 0.1 管理方面

安全管理主要有：權(quán)限控制、敏感數(shù)據(jù)、輸入校驗、異常處理、系統(tǒng)監(jiān)控、日志等管理。

2.1 0.2 數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)

為了提高數(shù)據(jù)庫性能和系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)采用Golden Gate的方式建立快照數(shù)據(jù)倉庫，利用數(shù)據(jù)庫底層日志傳輸功能，實現(xiàn)快照庫與正式庫的同步，保證快照數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)及時性與準確性。

在備份和存儲管理解決方案中，系統(tǒng)采用IBM

圖4 數(shù)據(jù)備份示意

3 軟件架構(gòu)體系和開發(fā)環(huán)境

3.1 軟件架構(gòu)體系

本系統(tǒng)應(yīng)用微軟DotNet4.0體框架，采用C/S架構(gòu)，基于多層(N-Layer)架構(gòu)進行設(shè)計和開發(fā)。系統(tǒng)分為表示層、應(yīng)用層、業(yè)務(wù)邏輯層、引擎調(diào)度層、引擎層、服務(wù)層、基礎(chǔ)架構(gòu)層、實體層、資源層等多層。

開發(fā)環(huán)境

基于Microsoft.NET4.0的技術(shù)，C#語言開發(fā)，Oracle11G，利用WCF三層應(yīng)用程序架構(gòu)。

服務(wù)器運行環(huán)境：Windows Server2008及以上，IIS6.0及以上。

客戶端運行環(huán)境：Windows XP/Windows 2000 /Windows Vista/Windows 7操作系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)調(diào)試

本系統(tǒng)的測試分為幾個階段：編碼階段、綜合測試階段、UAT階段以及壓力測試階段。

4.1 編碼測試階段

完成一個功能模塊后，采用“白盒”測試方法對該功能模塊進行單元測試，保證這些單元模塊的正確性、有效性，從根本上保證系統(tǒng)的正確實現(xiàn)。

4.2 綜合測試階段

檢測各個模塊之間的接口是否正確，系統(tǒng)能否正常工作，此外審核系統(tǒng)的功能是否符合需求說明。

4.3 UAT階段

客戶現(xiàn)場測試各模塊功能是否符合要求，主要是針對易用性等方面進行現(xiàn)場調(diào)試。

4.4 壓力測試

由全體業(yè)務(wù)、賬務(wù)及相關(guān)平臺操作人員，模擬極限場景集中壓力測試。

5 結(jié)語

本系統(tǒng)采用設(shè)備冗余方式來提高各個層面的數(shù)據(jù)安全及系統(tǒng)的高可靠性。在應(yīng)用服務(wù)器前段，利用負載均衡設(shè)備來提高應(yīng)用服務(wù)器的處理能力及容錯能力；交換機采用鏈路聚合技術(shù)實現(xiàn)鏈路負載平衡，具有很高的可靠性、靈活性和負載均衡能力及系統(tǒng)容錯；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Oracle的RAC，存儲方面采用IBM的LVM技術(shù)進行鏡像備份。

本系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)庫進行開發(fā)的，為了提升數(shù)據(jù)庫的性能，系統(tǒng)采用了SC Express底層驅(qū)動控件，它把從硬盤中讀取的數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)內(nèi)存或閃存，使系統(tǒng)在下次訪問該數(shù)據(jù)時可以很快從內(nèi)存讀取，避免再次讀取速度較慢的硬盤，從而突破硬盤瓶頸，提升系統(tǒng)性能。

本系統(tǒng)采用多種模式的數(shù)據(jù)備份機制，既有實時數(shù)據(jù)同步備份，又有每晚的完全備份；既有支持異構(gòu)(可以跨不同數(shù)據(jù)庫、不同操作系統(tǒng)、不同硬件)，又有支持同構(gòu)的實時備份；能確保實時性、交易完整性和數(shù)據(jù)安全性。

基于冗余技術(shù)的硬件系統(tǒng)，能保證整個系統(tǒng)安全可靠運行，任何單點的硬件故障不會影響到整個系統(tǒng)的正常運行。

綜上所述，本系統(tǒng)實現(xiàn)了燃氣客戶數(shù)據(jù)的集中管理；構(gòu)建了完善的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和完善的系統(tǒng)備份機制，技術(shù)架構(gòu)合理，系統(tǒng)運行安全可靠。因此，預(yù)期在此平臺上的管理，將是全方位和前瞻性的。

Technical Route of Customer Information Management of Dazhong Gas Company

Shanghai Dazhong Gas CO., Ltd. Wang Zhengxi

The customer information management is established to make up the shortcomings of the existing system, and to realize the centralized management of the customers’ datum, which has the perfect database structure and rational technical framework and can make the system more safety and reliability.

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