曹品一

摘 要：鐵路12306網(wǎng)上訂票系統(tǒng)自推出以來(lái)，極大程度地方便了人們的出行，使人們能夠通過(guò)電子設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)購(gòu)票，減少了長(zhǎng)時(shí)間排隊(duì)的麻煩。本文從討論鐵路12306網(wǎng)上售票系統(tǒng)的現(xiàn)狀出發(fā)，深入剖析其技術(shù)原理，包括海量請(qǐng)求處理、數(shù)據(jù)庫(kù)、電子支付等方面，之后針對(duì)網(wǎng)站運(yùn)營(yíng)中存在的一些問(wèn)題提出一些建議。自動(dòng)化技術(shù)在該系統(tǒng)的運(yùn)作中起到了很大的作用，本文對(duì)相關(guān)的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行了分析和展望。

關(guān)鍵詞：鐵路；火車票；網(wǎng)上訂票；自動(dòng)化

1 前言

春運(yùn)將至，鐵路網(wǎng)上訂票又一次成為人們討論的熱點(diǎn)。以往，購(gòu)買火車票需要去售票大廳或代售點(diǎn)，人頭攢動(dòng)的買票隊(duì)伍成為每年春運(yùn)前的新聞?lì)^條；如今，在http：//kyfw.12306.cn上，旅客就可以查看詳細(xì)的車次與余票信息，通過(guò)注冊(cè)賬號(hào)和身份核驗(yàn)，人們能夠隨時(shí)隨地購(gòu)買火車票，選擇的自由度高了，也節(jié)省了許多時(shí)間。

對(duì)維護(hù)12306網(wǎng)站信息服務(wù)的部門而言，整個(gè)售票系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，是一個(gè)高負(fù)荷、高并發(fā)的云平臺(tái)，其規(guī)模甚至比淘寶網(wǎng)大2～3倍，而且對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求非常高。因此，其對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的自動(dòng)化管理技術(shù)的考驗(yàn)也是十分嚴(yán)峻的。

本文旨在從現(xiàn)狀和技術(shù)層面詳細(xì)分析和介紹鐵路12306網(wǎng)上訂票系統(tǒng)，并提出一些看法和建議。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 客戶端

目前12306購(gòu)票系統(tǒng)分為網(wǎng)頁(yè)端和手機(jī)端兩種購(gòu)票方式，見圖1、圖2。兩種方式的界面設(shè)計(jì)十分清晰明了，旅客可以快速查詢到車次、余票量、價(jià)格、起售時(shí)間、經(jīng)停站等信息。售票系統(tǒng)在北京時(shí)間每天23：00至次日7：00進(jìn)入維護(hù)，期間不提供服務(wù)。

自開通以來(lái)，鐵路12306網(wǎng)上售票系統(tǒng)增加并優(yōu)化了許多功能，如延長(zhǎng)預(yù)售期至60天、變更到站和準(zhǔn)點(diǎn)情況查詢。

2.2 用戶數(shù)與出票量

北京鐵路局早在2012年稱網(wǎng)絡(luò)購(gòu)票注冊(cè)用戶已達(dá)800萬(wàn)。如今的注冊(cè)用戶數(shù)量不得而知，但可以預(yù)測(cè)其規(guī)模十分龐大，并且每年都在高速增長(zhǎng)。

在出票量方面，以2015年春運(yùn)為例，售賣的最高峰日出現(xiàn)在12月19日當(dāng)天開售臘月廿八的火車票（2月16日）。12306網(wǎng)站的訪問(wèn)量（PV值）達(dá)到破紀(jì)錄的297億次，當(dāng)天共發(fā)售火車票956.4萬(wàn)張，其中互聯(lián)網(wǎng)發(fā)售563.9萬(wàn)張，占59%，均創(chuàng)歷年新高。這之后的12月20日，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)售457.7萬(wàn)張。

根據(jù)最新的消息，自2016年鐵路春運(yùn)售票工作啟動(dòng)以來(lái)，截止2015年12月15日，鐵路部門已經(jīng)發(fā)售火車票1.7億張，其中通過(guò)12306網(wǎng)站發(fā)售的車票突破1億，已占到售票總量的60%。自從2011年推出網(wǎng)絡(luò)購(gòu)票以來(lái)，12306網(wǎng)站累計(jì)發(fā)售火車票35億張，方便了廣大旅客出行。

3 技術(shù)分析

3.1 海量請(qǐng)求處理

近年來(lái)，春運(yùn)、十一等時(shí)段為售票高峰，12306網(wǎng)站的壓力急劇上升，數(shù)據(jù)處理量約為日常時(shí)段的百倍。如果按照春運(yùn)高峰需求來(lái)配置資源，將造成日常資源的閑置。為提升有限資源的利用效率，同時(shí)使高峰時(shí)段不出現(xiàn)“買票難”、網(wǎng)站癱瘓等情況，該網(wǎng)站采用了排隊(duì)交易機(jī)制對(duì)旅客發(fā)起的大規(guī)模購(gòu)票請(qǐng)求進(jìn)行有效處理。

該處理模塊采用多線程模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中一個(gè)線程對(duì)后臺(tái)服務(wù)負(fù)載進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)負(fù)載情況對(duì)處理能力進(jìn)行調(diào)度。當(dāng)后臺(tái)所有處理資源繁忙時(shí)，處理模塊將自動(dòng)堵塞，避免后臺(tái)服務(wù)過(guò)載；當(dāng)后臺(tái)具有空閑資源時(shí)處理模塊將自動(dòng)喚醒，立刻從隊(duì)列中獲取購(gòu)票請(qǐng)求進(jìn)行處理；當(dāng)某數(shù)據(jù)處理中心的購(gòu)票請(qǐng)求處理異常緩慢時(shí)，處理模塊將自動(dòng)降低對(duì)該鐵路局中心請(qǐng)求所在隊(duì)列的處理速度，避免資源的長(zhǎng)時(shí)間占用，達(dá)到處理能力最大化。該處理模塊具有智能化、自動(dòng)化的特點(diǎn)。

除此之外，采用CDN加速、負(fù)載均衡、數(shù)據(jù)庫(kù)拆分等技術(shù)，采用分布式計(jì)算余票等方式也能減小延遲時(shí)間，提升點(diǎn)擊率峰值時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)對(duì)能力。

3.2 身份核驗(yàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)安全

12306購(gòu)票系統(tǒng)要求所有購(gòu)票用戶先通過(guò)身份核驗(yàn)，內(nèi)容包括姓名、生日、身份證號(hào)、手機(jī)、電子郵件等，其中姓名和身份證號(hào)在火車票實(shí)名制驗(yàn)證中起著關(guān)鍵作用。對(duì)于學(xué)生而言，還要額外輸入學(xué)校、班級(jí)、學(xué)號(hào)、乘車區(qū)間的信息。為防止“黃?！钡官u等現(xiàn)象發(fā)生，身份核驗(yàn)的設(shè)置十分嚴(yán)密，據(jù)12306官網(wǎng)稱，其身份核驗(yàn)與國(guó)家身份認(rèn)證權(quán)威部門綁定。網(wǎng)絡(luò)核驗(yàn)狀態(tài)為“待核驗(yàn)”的乘客，還需持居民身份證原件專程前往車站售票窗口辦理身份信息核驗(yàn)。

2014年末的一則新聞引發(fā)了眾人的關(guān)注：大量12306網(wǎng)站用戶數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)上瘋傳，包括用戶賬號(hào)、明文密碼、身份證、郵箱等，這些數(shù)據(jù)在一些黑客群體中流傳、買賣，但并未確定信息泄露來(lái)源。根據(jù)專家推測(cè)，這次數(shù)據(jù)泄露可能是黑客利用此前泄露的信息，通過(guò)“撞庫(kù)”得到的，即使用曾經(jīng)遭泄露的數(shù)據(jù)庫(kù)中的用戶名與密碼，嘗試登陸12306網(wǎng)站獲取用戶個(gè)人信息。

重要身份信息的泄露會(huì)對(duì)用戶的日常生活帶來(lái)巨大的影響，如惡意退票、電話詐騙等。無(wú)論事故緣由是什么，這件事都警醒網(wǎng)站后臺(tái)與用戶做好個(gè)人信息的維護(hù)工作。對(duì)于網(wǎng)站后臺(tái)，應(yīng)當(dāng)提升數(shù)據(jù)加密算法的可靠性，保障傳輸路徑通訊的安全，保障系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置等。對(duì)于用戶個(gè)人，應(yīng)當(dāng)在數(shù)據(jù)泄露事件發(fā)生后及時(shí)修改密碼，同時(shí)對(duì)于重要的賬號(hào)采用多套不同密碼，防止“撞庫(kù)”帶來(lái)的影響。

3.3 其他技術(shù)要點(diǎn)

3.3.1 購(gòu)票操作平臺(tái)

購(gòu)票操作平臺(tái)的服務(wù)對(duì)象是購(gòu)票旅客，功能包括用戶管理和交易處理，其中用戶管理又包括用戶注冊(cè)、資料修改、密碼管理、登陸管理、聯(lián)系人管理等，交易處理包括查詢、預(yù)定、支付、退票與改簽、訂單查詢、短信通知、郵件通知等。

3.3.2 安全保障平臺(tái)

總體上，安全保障平臺(tái)提供網(wǎng)站交易安全、客票系統(tǒng)交易安全、電子支付安全、系統(tǒng)間邊界安全及網(wǎng)絡(luò)安全保障功能，如對(duì)網(wǎng)頁(yè)和手機(jī)客戶端的訪問(wèn)進(jìn)行控制技術(shù)，識(shí)別仿造客戶端發(fā)出的購(gòu)票請(qǐng)求，保證官方原版客戶端才能訪問(wèn)后臺(tái)，對(duì)購(gòu)票協(xié)議進(jìn)行加密，每次訪問(wèn)請(qǐng)求都進(jìn)行安全算法的驗(yàn)證。

3.3.3 電子支付平臺(tái)

鐵路電子支付平臺(tái)提供多家銀行的支付平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)和網(wǎng)銀系統(tǒng)的統(tǒng)一對(duì)接，同時(shí)也開放銀聯(lián)與支付寶端口。除付款外，網(wǎng)站還支持在線退款、線下退款和日常對(duì)賬等功能。

3.3.4 綜合監(jiān)控平臺(tái)

通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)售票相關(guān)的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)提供狀態(tài)監(jiān)控功能，對(duì)故障設(shè)備或超載狀態(tài)提供聲音、圖像和短信多種報(bào)警手段；通過(guò)業(yè)務(wù)監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)站登錄人數(shù)、售票張數(shù)、壓?jiǎn)吻闆r、支付情況進(jìn)行業(yè)務(wù)監(jiān)控。

4 前景預(yù)測(cè)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的深入普及和網(wǎng)上售票的愈發(fā)便捷，更多的人會(huì)拋棄長(zhǎng)途奔波至火車站、排數(shù)小時(shí)長(zhǎng)隊(duì)的購(gòu)票方式，而是選擇網(wǎng)上購(gòu)票。由此來(lái)看，互聯(lián)網(wǎng)出票所占比率在近年內(nèi)依然會(huì)不斷提高。但出于互聯(lián)網(wǎng)普及率已接近飽和的考慮，增長(zhǎng)速度將會(huì)逐漸下降。

近年來(lái)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)速不斷提升，普及率也不斷提高，在此可以預(yù)計(jì)手機(jī)端的出票比率會(huì)不斷增加，但由于電腦操作相對(duì)于手機(jī)操作仍有優(yōu)勢(shì)，網(wǎng)頁(yè)端的出票比率不會(huì)發(fā)生太大變化。

5 思考與建議

5.1 訂票系統(tǒng)功能建議

5.1.1 增設(shè)選座功能

截至目前，12306網(wǎng)上售票系統(tǒng)依然只能選擇車次，而不能選擇具體座位。有些旅客愛看風(fēng)景、偏好靠窗的座位，有些腿腳不便、偏好靠走廊的座位；有些喜歡下鋪，有些則偏好中鋪和上鋪。對(duì)于老年人而言，如果買到了中鋪或上鋪的票會(huì)十分不便。如果增設(shè)選座功能，將更能提高乘客的滿意度。

但考慮到高峰時(shí)段的購(gòu)票需求，很多情況的購(gòu)票需要靠“搶票”來(lái)實(shí)現(xiàn)。增設(shè)選座功能反而可能增加操作步驟，會(huì)使購(gòu)票過(guò)程變得更復(fù)雜，這對(duì)不習(xí)慣信息化操作的旅客來(lái)說(shuō)是一種負(fù)擔(dān)。這個(gè)功能的真正實(shí)現(xiàn)還需要更深入的探討。

5.1.2 更優(yōu)的分配方法

在團(tuán)體出行時(shí)，旅客可能會(huì)買到分散的車票，甚至?xí)稚⒃诓煌噹?。在火車上如果進(jìn)行臨時(shí)換座，也會(huì)給檢票員的工作帶來(lái)很大麻煩。在建立放票規(guī)則時(shí)，如果引入更優(yōu)的分配方法，那么可以減少此類情況的發(fā)生。

5.2 無(wú)處不在的自動(dòng)化

通過(guò)對(duì)鐵路12306網(wǎng)上售票系統(tǒng)的研究與分析，我對(duì)自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)有了新的認(rèn)識(shí)，并對(duì)一個(gè)大型系統(tǒng)的構(gòu)造有了初步了解。

例如，12306網(wǎng)站在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)，采用了多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法。反饋是自動(dòng)控制中一個(gè)十分重要的概念，指的是通過(guò)對(duì)回傳數(shù)據(jù)的分析，對(duì)信息的再輸出產(chǎn)生影響，起到控制作用。前文中提到的，在網(wǎng)站后臺(tái)進(jìn)行海量請(qǐng)求處理時(shí)，各線程的工作量合理分配就是基于反饋設(shè)置達(dá)到的。在大型工廠的運(yùn)作中，鍋爐的水位、氣缸的氣壓和溫度等，都應(yīng)用反饋的原理進(jìn)行控制，保障了運(yùn)作效率和生產(chǎn)安全。

當(dāng)然，海量數(shù)據(jù)請(qǐng)求處理只是12306這個(gè)龐大的自動(dòng)化售票系統(tǒng)多個(gè)技術(shù)點(diǎn)的一個(gè)縮影。通過(guò)一系列信息化、自動(dòng)化建設(shè)，火車站購(gòu)票時(shí)的人工操作已成為過(guò)去，列車信息、用戶信息等數(shù)據(jù)的更新、管理過(guò)程都是通過(guò)購(gòu)票系統(tǒng)自動(dòng)完成的。

近年來(lái)，“智能家居”作為熱點(diǎn)頻繁闖入人們的視野。暢想未來(lái)的生活，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與處理器連接的空調(diào)、照明燈、咖啡機(jī)將能提高人們生活的效率和舒適性，還有安保系統(tǒng)與自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)保障家人的安全。這些造福人類生活的應(yīng)用背后，正是以自動(dòng)化作為核心技術(shù)的。在未來(lái)，我們的生活將離不開自動(dòng)化技術(shù)。

除此之外，一系列由自動(dòng)化與其他學(xué)科交叉形成的新興學(xué)科也正蓬勃發(fā)展，如生物信息學(xué)、現(xiàn)代物流、智能交通等。自動(dòng)化領(lǐng)域正進(jìn)一步擴(kuò)大，將是一個(gè)無(wú)限廣闊的天地。

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