一體化繳費接入管理平臺的數據架構設計與優化

李志奎 丁立群 關英宇

國網電科院北京科東電力控制系統有限責任公司 北京 100192

0 引言

隨著信息化步伐的加快，企業為了提高工作效率也建立了相應業務系統。然而，不同的操作系統、應用軟件存在著數據存儲方式不統一的情況，使企業內部及企業之間的信息資源難以共享，形成了“信息孤島”現象。因此，構建整合管理平臺，建立信息共享機制，通過數據中心整合數據資源，能夠形成一個物理上集中管理、綜合控制的環境。

1 一體化繳費接入管理平臺的數據組成

1.1 一體化繳費接入管理平臺

一體化繳費管理平臺全面支撐電力公司、金融機構、非金融機構等多種渠道繳費，實現繳費管理、對賬管理、渠道管理、終端管理、擴展業務等業務功能，隨著相關行業的新增業務的開展，平臺將同時支持更多的新型業務。在數據部署上，一體化繳費管理平臺采用了省集中部署模式，即在全省數據大集中的基礎上，在省公司本部部署一套統一的涵蓋繳費交易、渠道注冊及變更管理、繳費渠道運營質量管理、渠道商管理、繳費終端設備資產管理、設備運行管理、擴展功能和系統支撐功能的所有功能應用，滿足省公司本部、地市公司和基層單位不同職能層次的繳費業務應用要求，這一套業務應用集中部署在一組應用服務集群之上，同時，也采用統一的系統管理應用，實現全省統一的標準代碼管理、參數配置管理、工作流管理、權限管理、日志管理、元數據管理和接口標準管理等管理維護。

1.2 數據組成概述

數據架構設計的核心目標是建立一體化繳費管理平臺規范統一的數據架構藍圖，以支持一體化繳費管理平臺的建設目標。提高應用系統運行性能，提升一體化繳費管理平臺數據的分析利用價值。其中，數據中心的組成包括以下四部分(如圖 1)。

圖1 數據中心組成

數據庫服務器：數據中心的數據為多用戶共享，數據中心是負責管理和存儲數據的軟件和硬件資源。

服務器：數據中心的直接服務對象，一般是一個總公司或組織總部。利用客戶端提供的數據資源在數據中心服務器端建立數據庫，創建關系表、索引等，以及查詢和更新數據庫中的內容。

客戶端：數據所有者的服務器。負責元數據信息的存儲，包括明密文關系屬性的對應信息、用于加密數據、保存密鑰信息等，以及構造密文索引的相關信息等；負責將用戶的明文查詢轉換為密文查詢；解密數據中心服務器端傳送過來的加密數據；并能夠對解密之后的明文進行二次過濾，并把最終正確的查詢結果呈現給查詢者。

用戶：即是數據所有者，又是數據中心的間接服務對象。通常是一個人或一個部門。經所有者授權后通過瀏覽器向數據中心客戶端提交查詢請求，訪問存儲在數據中心服務器端的所有者數據。

數據統一存儲的架構設計打破了企業信息孤島，實現全公司范圍內信息數據有效共享，實現數據的規范統一，進而充分發揮出數據的應用價值。

2 數據架構設計

一體化繳費管理平臺作為營銷業務應用系統的重要組成部分，它實現了新型繳費業務和傳統繳費業務的優化整合，滿足多種繳費渠道的數據接入，為營銷業務應用提供了高質量的客戶繳費數據，推動了營銷業務的深化應用。針對營銷業務應用及其他相關系統的數據需求，共同決定了一體化繳費管理平臺的數據模型設計。

數據架構基于數據模型進行設計，數據架構中數據技術分類和數據部署設計，分別解決每一方面的關鍵問題，同時又相互支撐，互為補充，形成一個統一、有機的整體數據架構。數據技術分類和數據部署設計在數據模型的基礎上展開，按照不同的數據分類，結合系統架構的要求進行數據部署設計。數據架構基于數據模型從兩個方面進行設計，分別是數據技術分類、數據部署設計，每個方面分別解決一個領域的關鍵問題，同時又相互支撐，互為補充，形成一個統一、有機的整體數據架構。數據技術分類和數據部署設計在數據模型的基礎上展開，按照不同的數據分類，結合系統架構的要求進行數據部署設計，實現省(直轄市)集中的數據部署設計。

一體化繳費管理平臺采用省(直轄市)公司集中部署模式，各地市公司通過網絡訪問省公司一體化繳費管理平臺開展繳費業務應用，省(直轄市)公司集中對一體化繳費管理平臺業務進行存儲和管理。一體化繳費管理平臺數據包括從營銷業務應用系統同步過來的基本檔案和應收發行數據，從電力營業廳、網上營業廳、自助繳費終端、電力POS終端、金融機構代收和非金融機構代收等不同繳費渠道接收的繳費及對賬數據，從用電信息采集系統接收的客戶電量、電費數據等相關數據。繳費數據經過一體化繳費管理平臺分析、轉換和處理后，為營銷業務應用及其相關系統提供數據應用支撐。

3 分布式集群緩存技術

一體化繳費管理平臺作為業務支持軟件系統隨著業務需求的變化將處于不斷的改進和變化中。同時，系統采用的企業級數據庫系統將建立多種接口，以滿足相關應用系統的按照接口規范數據訪問的要求，由于訪問系統的方式多種多樣，從而將產生不同的類型數據，這些數據也急需進一步優化。

雖然在應用服務器上采用緩存技術可實現上述要求，但是帶來的缺點是犧牲了應用服務器的內存來換取數據庫的頻繁I/O操作以提高整個系統的性能。

由多臺虛擬機組成一個集群系統，每臺虛擬機自身都有高速緩存，在集群中多個節點間采用分布式緩存技術交換信息，從而形成一個整體上的分布式緩存模型。對外提供一個分布式隊列請求接口，應用程序可以通過調用請求接口來訪問集群服務器。當一個遠程應用程序訪問集群服務時，應用程序首先訪問本地的緩存，并將該請求加入到分布式請求隊列，分布式緩存根據調度算法來響應分布式請求隊列中的請求，當該請求得到響應時，集群系統通過查詢處理接口將本地緩存的結果返回到分布式緩存隊列，分布式緩存將集群中返回的結果以數據對象的形式返回給遠程應用程序。對集群外的訪問者，集群內的所有緩存信息好像是一個整體，分布式緩存可以及時響應所有客戶的請求。

一體化繳費管理平臺中涉及到的業務字典表、計費匯總等實時訪問的業務數據，通過分布式集權緩存，就可以非常簡單地調用get方法取得該對象，并且由于分布式集權緩存本身的冗余機制使得任何一個應用服務器節點的失敗都不會影響到該對象的丟失。這樣既有原來各種應用服務器集群所具有的各種技術特點，而且又增加了原來各種應用服務器集群技術所沒有的共享對象訪問特性。

4 數據處理優化技術

隨著一體化繳費管理平臺的管理業務的不斷積累和發展，數據量也成幾何倍數地增長，同時應用系統采用模塊服務的模式，將導致數據庫表的數據行數增多。隨著用戶數量不斷的增長和新業務不斷出現以及企業管理流程的不斷變更，應用系統的數據量也會出現進一步的增長。以下為一體化繳費管理平臺采用的數據優化技術。

4.1 數據庫連接池

在讀寫數據庫中，資源開銷最大的是建立數據庫連接。在每一個用戶訪問時，都重新建立連接。這樣不僅要長時間等待，而且系統可能會由此導致崩潰。為了解決這一問題，提出了連接池技術。

連接池是系統在內存中建立的一個連接緩沖池，對于建立好的數據庫連接在程序中的斷開為邏輯斷開，而實際物理連接被存儲在連接池中并被加以維護。當下一個連接建立時，直接從連接緩沖池中取得一個數據庫連接，而不需重新建立。因此，可以大大地提高數據庫的響應速度，從而提高系統的性能。

4.2 優化查詢語句

以數據庫為中心的應用系統，主要操作往往是查詢操作，查詢語句的優劣直接影響數據庫訪問的速度，而查詢操作所使用的Select語句在SQL語言中代價最大，同一條查詢語句，表達形式對查詢效率往往影響極大。索引可以快速定位表中的數據記錄。使用索引可以提高數據庫的速度。如果查詢時不使用索引，查詢語句將查詢表中的所有字段。如果使用索引進行查詢，查詢語句只查詢索引字段，這樣可以減少查詢記錄，提高查詢輸度。

4.3 優化數據庫結構

數據庫設計規范化的目的是為了在表中消除冗余數據。減少了數據庫中的冗余數據，也就提高了數據庫的查詢性能。在SQL Server中，數據按頁存放，每一頁包含一個頁頭和若干數據行，數據行的大小是由行中所包含的字段數和數據類型確定，行的大小對數據庫的性能影響較大。如果數據行較小則每頁可以存放較多的行，同時高速緩存中也就能存放更多的行，減少了數據讀寫時間。在數據行包含有定長列和變長列兩種，變長列的開銷更大。在SQL Server中，數據庫默認把為空值的列作為變長列處理，因此，把列設為非空會提高數據庫的性能。數據庫對象以頁為單位存儲于磁盤上，頁間通過指針構成鏈，表將頁連成一串，對表分區是為了創建多個頁鏈， 所以采用了表分區技術，對于插入操作，分區為插入提供了多個插入點，減少了頁的互鎖競爭，加快了事務的執行速度。

根據需要在數據庫基礎上創建新表或視圖，對于多表關聯后再查詢信息的可創建新表，對于單表查詢的可創建視圖，這樣可充分發揮數據庫的容量大、可擴充等特點，所有條件的判斷、數值計算統計均可在數據庫服務器后臺統一處理后追加到臨時表中，形成數據結果的過程可用數據庫的過程或函數來實現。利用數據庫描述語言編寫數據庫的過程或函數，然后把過程或函數打成包在數據庫后臺統一運行包即可。

5 結論

本文依據企業應用系統整合的現狀和需求，提出了基于數據中心的企業應用系統整合平臺的整體架構。并探討了數據處理優化技術，整合了企業資源，消除信息孤島。符合平臺的發展方向。隨著行業的不斷發展及設備的不斷更新。本設計架構將提供了一個更高效，更靈活，可擴展性更強信息管理平臺。

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