盧麗

（廣西金融職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)南寧市 530000）

1 課題研究的背景和意義

廣西壯族自治區(qū)是全國貧困人口超過500 萬人的6 個(gè)省區(qū)之一，涉及全國集中連片特困地區(qū)的滇桂黔石漠化片區(qū)，一直以來都是全國扶貧攻堅(jiān)的主戰(zhàn)場[1]。在各項(xiàng)政策、制度、資金保障的同時(shí)，扶貧工作提出了強(qiáng)化大數(shù)據(jù)支撐的建設(shè)要求。依托國家扶貧開發(fā)建檔立卡系統(tǒng)，建立精準(zhǔn)扶貧大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，定期對(duì)貧困村、建檔立卡貧困戶進(jìn)行全面核查，精準(zhǔn)識(shí)別，動(dòng)態(tài)管理；加強(qiáng)農(nóng)村貧困監(jiān)測(cè)調(diào)查與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，為領(lǐng)導(dǎo)決策、完善政策提供科學(xué)依據(jù)。據(jù)此我們將大數(shù)據(jù)應(yīng)用到精準(zhǔn)扶貧中，設(shè)計(jì)了精準(zhǔn)扶貧管理系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

精準(zhǔn)扶貧管理系統(tǒng)主要搭建扶貧信息管理、數(shù)據(jù)審計(jì)、貧困分析、扶貧考評(píng)系統(tǒng)四大功能模塊，通過大數(shù)據(jù)、人工智能、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智慧決策、智慧幫扶、智慧預(yù)警。

2.1 扶貧信息管理

扶貧信息管理系統(tǒng)主要用來統(tǒng)計(jì)貧困戶信息、貧困村信息、貧困縣及扶貧單位信息并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的呈現(xiàn)，能按照條件進(jìn)行查詢。例如對(duì)貧困戶信息進(jìn)行查詢：按照查詢條件——所屬省、市、縣、鄉(xiāng)、村，與戶主關(guān)系，貧困戶屬性，識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，脫貧屬性，貧困人口姓名，證件號(hào)碼，或其他自定義查詢條件。

2.2 數(shù)據(jù)審計(jì)

通過數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)貧困對(duì)象信息與公安戶籍?dāng)?shù)據(jù)的對(duì)比以及貧困對(duì)象銀行存款、機(jī)動(dòng)車、不動(dòng)產(chǎn)、殘疾人員等數(shù)據(jù)的審計(jì)，并能呈現(xiàn)上述數(shù)據(jù)審計(jì)信息的綜合對(duì)比情況。

2.3 貧困分析

對(duì)貧困人口的年齡分組、健康狀況、文化程度、勞動(dòng)能力、務(wù)工狀況、貧困戶進(jìn)行分析、貧困村、貧困縣的貧困類型、致貧原因、經(jīng)濟(jì)狀況、人口分布狀況等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2.4 扶貧考核評(píng)價(jià)

對(duì)全省貧困縣黨政領(lǐng)導(dǎo)班子和領(lǐng)導(dǎo)干部的幫扶工作開展、幫扶成效、幫扶單位工作情況等進(jìn)行考評(píng)。對(duì)定量考核指標(biāo)進(jìn)行新增、修改、刪除、查看操作，根據(jù)定量考核指標(biāo)體系，將各考核內(nèi)容錄入系統(tǒng)中，作為考評(píng)依據(jù)。

3 云平臺(tái)部署設(shè)計(jì)

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

一般內(nèi)網(wǎng)工作用戶通過PC 或PAD 移動(dòng)設(shè)備接入政務(wù)內(nèi)網(wǎng)訪問系統(tǒng)，手機(jī)用戶通過SSL VPN 虛擬網(wǎng)接入系統(tǒng)，其它外網(wǎng)用戶通過互聯(lián)網(wǎng)接入外網(wǎng)網(wǎng)站，并通過網(wǎng)閘和防火墻進(jìn)行內(nèi)外網(wǎng)隔離，以保證數(shù)據(jù)中心的安全。

通過部署SSL VPN，可滿足電腦、移動(dòng)終端的隨時(shí)隨地安全加入，同時(shí)借助SSL VPN 設(shè)備中的EMM 模塊可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)移動(dòng)終端的統(tǒng)一設(shè)備管理、統(tǒng)一身份認(rèn)證、統(tǒng)一內(nèi)容管理，既保證安全接入，同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備統(tǒng)一管理。

3.2 雙活數(shù)據(jù)中心

大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)已成為企業(yè)和機(jī)構(gòu)最為重要的資產(chǎn)。數(shù)據(jù)的安全，應(yīng)用的連續(xù)性成為企業(yè)運(yùn)營的關(guān)鍵，主要解決如下問題：

業(yè)務(wù)連續(xù)性：業(yè)務(wù)無法無縫遷移；生產(chǎn)服務(wù)器出現(xiàn)宕機(jī)或者出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失狀況時(shí)，業(yè)務(wù)連續(xù)性難以保證。RPO（恢復(fù)點(diǎn)目標(biāo)）和RTO（恢復(fù)時(shí)間目標(biāo)）無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

異構(gòu)存儲(chǔ)管理難題：大量異構(gòu)的存儲(chǔ)設(shè)備和管理系統(tǒng)無法兼容，造成管理難題；系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，現(xiàn)有資源無法利舊，造成資源浪費(fèi)。

性能瓶頸：應(yīng)用集中和數(shù)據(jù)量增加導(dǎo)致出現(xiàn)存儲(chǔ)性能瓶頸，影響業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

基于存儲(chǔ)虛擬化網(wǎng)關(guān)的雙活數(shù)據(jù)中心解決方案是定位于高性能、高可用的存儲(chǔ)解決方案。該方案可實(shí)現(xiàn)在任意存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)及存儲(chǔ)虛擬化網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性和業(yè)務(wù)連續(xù)性；混合存儲(chǔ)池及虛擬卷精簡配置功能可滿足大數(shù)據(jù)環(huán)境下在線增加容量和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)以及在線維護(hù)、維修以及更換存儲(chǔ)陣列的需求。分布式的雙向雙活存儲(chǔ)虛擬化鏡像技術(shù)實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)集群負(fù)載均衡，以滿足私有云及公有云環(huán)境存儲(chǔ)大I/O 和冗余的需求。

系統(tǒng)采用Browser/Application server/DB Server 三層軟件體系結(jié)構(gòu)，即“前端HTTP 服務(wù)器--應(yīng)用服務(wù)器--數(shù)據(jù)庫服務(wù)器”模式，其中前端HTTP 服務(wù)器負(fù)責(zé)做靜態(tài)內(nèi)容服務(wù)和流量分發(fā)，將動(dòng)態(tài)請(qǐng)求轉(zhuǎn)移到后面的應(yīng)用服務(wù)器Tomcat 上。這樣的架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是具有良好的線性擴(kuò)展能力，當(dāng)訪問流量繼續(xù)擴(kuò)大時(shí)能夠方便的進(jìn)行擴(kuò)展。如果前面的http 請(qǐng)求過大，可增加http 服務(wù)器，若業(yè)務(wù)處理能力不足時(shí)，可將擴(kuò)大Tomcat 集群服務(wù)器數(shù)量；另一方面，可以增強(qiáng)內(nèi)部應(yīng)用和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性。

3.3 HTTP服務(wù)

一般情況下，一個(gè)網(wǎng)頁會(huì)產(chǎn)生3-20 個(gè)并發(fā)連接，如果我們使用應(yīng)用中間件直接作為HTTP 服務(wù)器，會(huì)導(dǎo)致并發(fā)連接方面效率較差，容易存在性能瓶頸。

為此系統(tǒng)將專門使用Nginx 來負(fù)責(zé)靜態(tài)頁面，圖片及flash 等的發(fā)布。Nginx 是一個(gè)高性能的 HTTP 和反向代理服務(wù)器，在高連接并發(fā)的情況下，Nginx 是目前頂尖的軟件平臺(tái)之一，能夠支持高達(dá) 50,000 個(gè)并發(fā)連接數(shù)的響應(yīng)。采用Nginx 技術(shù)可以提高靜態(tài)內(nèi)容發(fā)布效率，縮短靜態(tài)內(nèi)容訪問時(shí)間，也減少了應(yīng)用中間件線程的占用。在靜態(tài)化頁面的基礎(chǔ)上又大大的提高系統(tǒng)的可用性能。

4 系統(tǒng)性能優(yōu)化

4.1 分布式技術(shù)應(yīng)用

4.1.1 分布式緩存技術(shù)

使用緩存技術(shù)的目的是為了提高數(shù)據(jù)利用率和檢索效率。設(shè)想如果每次讀取數(shù)據(jù)都去訪問數(shù)據(jù)庫，對(duì)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的磁盤IO 的壓力是很大的，尤其是高并發(fā)系統(tǒng)，如果不借用緩存技術(shù)，系統(tǒng)將會(huì)無法上線運(yùn)行。

使用緩存技術(shù)，就不需要頻繁地訪問存儲(chǔ)在內(nèi)存或硬盤中的數(shù)據(jù)。當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，將結(jié)果放在緩存中，下次可以直接訪問緩存，從而帶來系統(tǒng)性能的提升。

4.1.2 負(fù)載均衡技術(shù)

負(fù)載均衡技術(shù)的應(yīng)用主要解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題、為用戶提供更好的訪問質(zhì)量、提高服務(wù)器響應(yīng)速度及提高服務(wù)器及其他資源的利用效率。

網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡允許傳入的請(qǐng)求傳播到最多達(dá)32臺(tái)的服務(wù)器上，即可以使用最多32 臺(tái)服務(wù)器共同分擔(dān)對(duì)外的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡技術(shù)保證即使是在負(fù)載很重的情況下它們也能作出快速響應(yīng)。如果網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡中的一臺(tái)或幾臺(tái)服務(wù)器不可用時(shí)，服務(wù)不會(huì)中斷。網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡自動(dòng)檢測(cè)到服務(wù)器不可用時(shí)，能夠迅速在剩余的服務(wù)器中重新指派客戶機(jī)通訊。此保護(hù)措施能夠?yàn)殛P(guān)鍵的業(yè)務(wù)程序提供不中斷的服務(wù)。

4.2 AJAX局部更新

Ajax 的主要優(yōu)勢(shì)是異步刷新，從而減少了用戶等待時(shí)間，同時(shí)局部刷新技術(shù)給Web 頁面帶來的變化有：頁面版式更加豐富、版塊化更加明顯、結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，從而使得Web 頁面能夠承載更多的內(nèi)容。Ajax 和其他技術(shù)的結(jié)合能夠使前端更加豐富，即所謂的富客戶端，結(jié)合JS 可以設(shè)計(jì)出如QQ 空間之類的復(fù)雜豐富的頁面，結(jié)合Comet 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)微博的主動(dòng)推送功能。

Ajax 前端設(shè)計(jì)時(shí)，也需要考慮以下因素：

（1）Ajax 請(qǐng)求的數(shù)據(jù)量不宜過大；

（2）對(duì)頁面的刷新面積根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定；

（3）盡量少的alert 提示信息；

（4）一定的容錯(cuò)機(jī)制使得頁面在請(qǐng)求失敗的時(shí)候不至于變形過于嚴(yán)重；

（5）適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)緩存機(jī)制等。

4.3 預(yù)加載技術(shù)

WEB 應(yīng)用程序區(qū)別于桌面應(yīng)用程序，響應(yīng)速度才是最好的用戶體驗(yàn)。如果想要速度與優(yōu)雅兼得，那就必須提前獲得圖片尺寸，如何在圖片沒有加載完畢就能獲取圖片尺寸。

瀏覽器在加載圖片的時(shí)候，圖片會(huì)先占用一塊地然后才慢慢加載完畢，并且這里大部分的圖片都是沒有預(yù)設(shè)width 與height 屬性的。因?yàn)闉g覽器能夠獲取圖片的頭部數(shù)據(jù)，基于此，只需要使用javascript 定時(shí)偵測(cè)圖片的尺寸狀態(tài)便可得知圖片尺寸就緒的狀態(tài)。

5 安全保密設(shè)計(jì)

5.1 應(yīng)用系統(tǒng)安全

5.1.1 基于資源的訪問

在程序設(shè)計(jì)過程中，我們根據(jù)用戶的具體業(yè)務(wù)，利用基于資源的訪問的思路，將權(quán)限控制到字段級(jí)別，控制頁面上的所有域可以根據(jù)用戶不同，而具備不同的權(quán)限，例如：審核意見欄只能審核人填寫，其他人只能瀏覽。

5.1.2 崗位與角色安全設(shè)計(jì)

從權(quán)限管理模型上看，目前實(shí)際應(yīng)用中比較常見的模型還是基于角色的權(quán)限管理模型（RBAC），其基本思想是根據(jù)工作中的職能崗位劃分出不同角色，將系統(tǒng)資源的訪問權(quán)限附加到角色上，并為用戶分配相應(yīng)的角色，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶訪問資源的控制。如圖1所示。

基于角色的訪問控制方法是目前公認(rèn)的解決大型系統(tǒng)的統(tǒng)一資源訪問控制的有效方法。其顯著的兩大特征是：

（1）減小授權(quán)管理的復(fù)雜性，降低管理開銷；

（2）靈活地支持系統(tǒng)的安全策略，并對(duì)管理要求的變化有很大的伸縮性。

在應(yīng)用安全的設(shè)計(jì)中將應(yīng)用系統(tǒng)的權(quán)限按照用戶的工作崗位、行政職務(wù)等要素分為系統(tǒng)權(quán)限、數(shù)據(jù)權(quán)限、系統(tǒng)角色。通過這種設(shè)計(jì)將應(yīng)用系統(tǒng)的使用權(quán)與數(shù)據(jù)的所有權(quán)、訪問權(quán)分割開來，以確保各工作崗位的用戶之間、相同工作崗位的用戶之間能夠按部就班、各行其職，在信息高度共享和信息高度保密工作上能夠達(dá)到收發(fā)自如的控制、管理。

圖1：基于角色的訪問控制模型

5.2 數(shù)據(jù)安全

雖然本項(xiàng)目采用雙活數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)，考慮了數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的備份，但也要采取離線存儲(chǔ)的備份措施。由于運(yùn)行環(huán)境和使用過程中出現(xiàn)的各種故障，使整個(gè)數(shù)據(jù)的完整性和許多因素相關(guān)，主要包括計(jì)算機(jī)本身軟硬件的故障，使用過程中的誤操作和各種計(jì)算機(jī)病毒的破壞，還有各種不可預(yù)測(cè)的自然因素也會(huì)造成數(shù)據(jù)的損壞和丟失。所以制定合理的備份方案十分必要。

目前系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的備份方案主要有如下兩種：

第一種為物理備份，該方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的完整恢復(fù)，且需要大容量的外部存儲(chǔ)設(shè)備，例如磁帶庫；

第二種備份方案為邏輯備份，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫采用此種方案，此方法不需要數(shù)據(jù)庫運(yùn)行在歸檔模式下，備份簡單。

數(shù)據(jù)備份策略擬建立一套容災(zāi)備份系統(tǒng)，通過專業(yè)備份軟件，制定策略進(jìn)行系統(tǒng)定期備份。周一到周六執(zhí)行增量備份，周日進(jìn)行完全備份，保障系統(tǒng)的容災(zāi)冗余，保護(hù)系統(tǒng)安全。

6 結(jié)束語

本文針對(duì)精準(zhǔn)扶貧大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)扶貧信息管理、數(shù)據(jù)審計(jì)、貧困分析、扶貧考評(píng)系統(tǒng)四大功能模塊，對(duì)云平臺(tái)的部署、性能優(yōu)化及安全保密設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的闡述。下一步的工作將在進(jìn)一步完善平臺(tái)頂層設(shè)計(jì)和功能的基礎(chǔ)上，積極與各級(jí)政府進(jìn)行深入合作，建設(shè)市縣級(jí)特色服務(wù)平臺(tái)，提供更具個(gè)性化的服務(wù)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)扶貧項(xiàng)目發(fā)展。