石東賢

摘要：食品安全問題越來越受到重視，出現(xiàn)了很多食品安全追溯系統(tǒng)來記錄食品成長的各個(gè)過程。該文提出了食品安全追溯系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)的云計(jì)算平臺(tái)方案，并研究了追溯系統(tǒng)的主要功能和相關(guān)管理方法，構(gòu)建了一套安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體系，可以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)食品的跟蹤與安全信息共享。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；追溯；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

如何保障和監(jiān)管食品安全已經(jīng)成為了消費(fèi)者、經(jīng)營者和政府共同關(guān)注的問題。對(duì)復(fù)雜的食品供應(yīng)鏈進(jìn)行記錄和追蹤，使產(chǎn)品質(zhì)量和責(zé)任可以追溯，并保證成本較低，較為有效的方法是利用現(xiàn)代信息系統(tǒng)技術(shù)，對(duì)各種食品進(jìn)行有效標(biāo)識(shí)，建立從生產(chǎn)到消費(fèi)的全過程管理信息系統(tǒng)。依托國內(nèi)外先進(jìn)的食品檢測(cè)和云計(jì)算技術(shù)，搭建操作性強(qiáng)在線追溯平臺(tái)，通過手機(jī)二維碼給食品添上“身份證”，同時(shí)建立安全的存儲(chǔ)管理體系來保障身份數(shù)據(jù)信息，并有效分享給不同的生產(chǎn)者、管理者和消費(fèi)者。

1平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1總體設(shè)計(jì)

本文以水果的種植和流通為例，平臺(tái)的整體框架如下圖所示，將以食品安全管理數(shù)據(jù)庫為應(yīng)用支撐平臺(tái)，以安全追溯云平臺(tái)為核心業(yè)務(wù)平臺(tái)，支持多種系統(tǒng)的接入方式，同時(shí)為多系統(tǒng)平臺(tái)交互提供相應(yīng)的支持。

其中，應(yīng)用支撐平臺(tái)支持食品信息服務(wù)、食品安全追溯和食品管理信用評(píng)估等系統(tǒng)，這些都建立在總的云計(jì)算架構(gòu)下，為食品安全追溯系統(tǒng)提供以數(shù)據(jù)為主的應(yīng)用支持。

1.2云計(jì)算平臺(tái)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的食品追溯系統(tǒng)建立在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下，往往存在以下幾個(gè)問題：

1）服務(wù)器數(shù)量劇增

在每臺(tái)服務(wù)器上只運(yùn)行一種應(yīng)用，一方面造成服務(wù)器資源利用率低下，可能CPU利用率平均不到10%，另一方面每當(dāng)有新業(yè)務(wù)需求時(shí)，就必須增添一臺(tái)物理服務(wù)器，造成服務(wù)器數(shù)量劇增，這樣不僅增加了硬件成本，而且加劇了對(duì)數(shù)據(jù)中心的機(jī)房空間、空調(diào)和電力的消耗。

2）業(yè)務(wù)連續(xù)性缺乏保障

各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)均運(yùn)行在單一物理服務(wù)器上，既缺乏HA高可用性保護(hù)，也缺乏備份/快照等可靠性措施保護(hù)。一旦某臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，其上運(yùn)行的應(yīng)用就會(huì)中斷，且需要很長時(shí)間才能恢復(fù)運(yùn)行。

3）服務(wù)器資源利用率不高

每臺(tái)服務(wù)器上基本只運(yùn)行一種業(yè)務(wù)，雖然在峰值時(shí)段會(huì)達(dá)到40%-90%左右的資源利用率水平，但是大部分時(shí)間的服務(wù)器資源利用率都在10%以下，未能充分利用現(xiàn)有服務(wù)器的處理能力。

為了解決這些問題，我們采用了云計(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái)，該平臺(tái)將為食品安全追溯系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和計(jì)算資源，為了更好地實(shí)現(xiàn)追溯系統(tǒng)的安全性、高可用性，我們采用了服務(wù)器的虛擬化技術(shù)和分布式存儲(chǔ)技術(shù)來完成該架構(gòu)。

2功能設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究

本文將從記錄、查詢、信用和統(tǒng)計(jì)分析4個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)對(duì)基于云計(jì)算的食品安全追溯的綜合管理。

2.1記錄管理

生產(chǎn)經(jīng)營記錄是食品追溯系統(tǒng)建設(shè)中的基礎(chǔ)信息，是保證生產(chǎn)經(jīng)營者真實(shí)地記錄消費(fèi)者所關(guān)心的各個(gè)階段的信息，以便于查詢，使消費(fèi)者可以感受到生產(chǎn)經(jīng)營者對(duì)食品安全負(fù)責(zé)任的態(tài)度。為了更好地實(shí)現(xiàn)記錄的客觀性，并減輕經(jīng)營者的工作效率，很多記錄將采用物聯(lián)網(wǎng)的思維模式，比如草莓在大棚里的溫濕度，光照強(qiáng)度、濕度等等將實(shí)時(shí)記錄，并聯(lián)合農(nóng)產(chǎn)品培育專家構(gòu)建草莓生長模型，對(duì)真實(shí)的草莓生長進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和評(píng)估，對(duì)存在的問題進(jìn)行提醒，方便經(jīng)營者提高作物生產(chǎn)質(zhì)量。

2.2查詢管理

消費(fèi)者在超市或者商場(chǎng)等地方購買產(chǎn)品時(shí)，可以通過手機(jī)在產(chǎn)品的二維碼中掃描追溯食品的各種記錄，包括傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、經(jīng)營者手工記錄、階段評(píng)估報(bào)告、物流信息和安全檢測(cè)結(jié)果等等數(shù)據(jù)，讓消費(fèi)者隨時(shí)可以看到一種水果從種子到果實(shí)到最后送到自己眼前的全過程，一方面增加了產(chǎn)品的透明度，提高了產(chǎn)品的安全性，另一方面也讓消費(fèi)者更加放心購買該產(chǎn)品，提升了產(chǎn)品知名度。二維碼這種方式零距離連接了生產(chǎn)者和消費(fèi)者，是構(gòu)建整個(gè)食品追溯制度的信息技術(shù)核心之一。

2.3信用管理

信用是食品安全追溯是否能夠成功實(shí)施的基本保障。如何對(duì)追溯過程中的每個(gè)環(huán)境進(jìn)行信用等級(jí)評(píng)估是關(guān)鍵所在。本文從結(jié)合用戶和食品兩者來構(gòu)建一個(gè)比較科學(xué)的食品安全追溯信用評(píng)估體系，特別是用戶與用戶之間的信用計(jì)算，大部分的問題都出于管理人員本身的不負(fù)責(zé)任或者以假充真、以次充好、擅改標(biāo)章或記錄的情況，并建立一套合理的懲處方法。

2.4統(tǒng)計(jì)分析

隨著大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展與應(yīng)用，統(tǒng)計(jì)分析也從原先的單一結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成復(fù)雜的分布式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，本文主要對(duì)各個(gè)環(huán)境中的記錄數(shù)據(jù)，包括水果的成長記錄、用戶跟蹤監(jiān)測(cè)記錄等數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，并評(píng)估具體某個(gè)狀態(tài)下水果的實(shí)時(shí)成長報(bào)告并幫助提供解決方法，當(dāng)然有些可能就會(huì)采用自動(dòng)化技術(shù)來實(shí)施，如缺水的話就通過自動(dòng)灌溉方式來滿足。

3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1存儲(chǔ)架構(gòu)

本文將采用openfiler分布式存儲(chǔ)技術(shù)作為食品安全追溯平臺(tái)的存儲(chǔ)架構(gòu)，并通過VMWare vSphere云計(jì)算解決方案構(gòu)建整個(gè)云平臺(tái)。在云平臺(tái)中根據(jù)項(xiàng)目需求構(gòu)建多個(gè)數(shù)據(jù)中心，每個(gè)數(shù)據(jù)中心以vCenter作為服務(wù)器，并配備一定數(shù)量的ESXi主機(jī)，通過ESXi主機(jī)建立不同類型的虛擬機(jī)滿足食品安全追溯平臺(tái)需求。同時(shí)，在該平臺(tái)中通過openfiler來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的調(diào)度。

3.2遷移實(shí)現(xiàn)

當(dāng)一臺(tái)主機(jī)因?yàn)橘Y源限制或者達(dá)到一定的高峰而影響到性能時(shí)就會(huì)在平臺(tái)中采用遷移等技術(shù)來解決問題。本食品安全追溯平臺(tái)將在不同的ESXi主機(jī)之間來實(shí)現(xiàn)遷移。由于遷移受到一定的條件約束，比如主機(jī)的真實(shí)物理硬件CPU型號(hào)，會(huì)影響到遷移的實(shí)施。因此本食品安全追溯平臺(tái)在構(gòu)建基礎(chǔ)架構(gòu)時(shí)采用了統(tǒng)一的物理硬件設(shè)備來保障系統(tǒng)更加高效的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全。

4總結(jié)

通過對(duì)食品安全追溯云平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究，包括系統(tǒng)的主要功能和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)，探索了云計(jì)算在食品安全追溯平臺(tái)中的可行性和重要性，特別是通過遷移等技術(shù)實(shí)現(xiàn)高性能和數(shù)據(jù)的安全。endprint