摘要：隨著物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，針對(duì)目前物流企業(yè)在管理軟件維護(hù)方面花費(fèi)高昂成本的問(wèn)題，結(jié)合云計(jì)算、移動(dòng)操作終端設(shè)計(jì)了一種基于移動(dòng)云的物流服務(wù)原型。該原型不僅有效地降低了企業(yè)軟件開發(fā)成本、硬件采購(gòu)和維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)也為中小型企業(yè)提供一整套的流程化、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交互和業(yè)務(wù)協(xié)同物流服務(wù)，實(shí)現(xiàn)物流平臺(tái)的快速搭建與使用。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；應(yīng)用商店；數(shù)據(jù)隔離；移動(dòng)終端；物流服務(wù)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）05-1122-04

Design of a Logistics Services Prototype Based on Mobile Terminal and Cloud Computing

XU Xiang-xiang

（Department of Computer Science and Technology， Tongji University， Shanghai 201804， China）

Abstract： With the development of the logistics industry， considering that currently logistics enterprises cost a lot on management software maintenance， in this paper， cloud computing is combined with mobile terminal to design a logistics service prototype. This prototype not only effectively reduces the cost of software development， hardware procurement and maintenance but also provides a set of process standardization for data exchange and business collaboration logistics services for small and medium enterprises. In the end， quick to build and use the logistics platform is realized.

Key words： cloud computing； application store； data isolation； mobile terminal； logistics services

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)全球化、現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益完善和全球運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，物流業(yè)已快速發(fā)展成為西方發(fā)達(dá)國(guó)家第三產(chǎn)業(yè)中一個(gè)充滿生機(jī)與活力的行業(yè)，被人們認(rèn)為是繼節(jié)約資源和提高勞動(dòng)生產(chǎn)力之后的第三利潤(rùn)源。一方面絕大多數(shù)物流企業(yè)都有自己的物流管理系統(tǒng)，原有的物流系統(tǒng)不再能夠滿足企業(yè)業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)需求。企業(yè)若啟用新的管理系統(tǒng)，將面臨著業(yè)務(wù)流程重組，大數(shù)據(jù)遷移等高昂成本。這種情況下，客戶更希望能夠購(gòu)買和更新物流業(yè)務(wù)中的某些特定流程業(yè)務(wù)，而不希望高成本開發(fā)或購(gòu)買全新的物流系統(tǒng)。另一方面，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也給物流管理行業(yè)帶來(lái)了新的變革。物流管理擺脫了原有的人工管理、手工錄入的原有操作方式，轉(zhuǎn)變?yōu)閷Ｓ泄芾碥浖褪殖謷呙杞K端相結(jié)合的新興方式。在這樣的背景條件下，我們可以借鑒App store的理念，將龐大的物流系統(tǒng)進(jìn)行拆分，分解成小的業(yè)務(wù)模塊。

2 模型設(shè)計(jì)方案

基于上述背景，該文設(shè)計(jì)了一種基于移動(dòng)與的物流服務(wù)原型。通過(guò)對(duì)物流服務(wù)的子服務(wù)模塊的劃分的可操作性和可行性。在子服務(wù)模塊的基礎(chǔ)上，快速設(shè)計(jì)和開發(fā)可供使用的多模式架構(gòu)。最終再將服務(wù)發(fā)布至云計(jì)算平臺(tái)，通過(guò)應(yīng)用商店的通過(guò)應(yīng)用商店的模式進(jìn)行應(yīng)用展示和分發(fā)。因此該文的主要研究目標(biāo)是通過(guò)整合目前物流服務(wù)模型和多種應(yīng)用架構(gòu)再結(jié)合云計(jì)算平臺(tái)和移動(dòng)客戶端的發(fā)展等提出了基于移動(dòng)云的物流服務(wù)原型。該物流服務(wù)原型主要分為云服務(wù)端和業(yè)務(wù)操作端。云服務(wù)端主要分為服務(wù)應(yīng)用商店和物流云服務(wù)后臺(tái)，架構(gòu)如圖1所示。

1）物流服務(wù)商店，借鑒App store的模式，按服務(wù)種類（倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、配送等），服務(wù)支持平臺(tái)（谷歌（Android）、微軟（Windows Mobile ）、蘋果（iPhone ））發(fā)布服務(wù)。服務(wù)商店提供了一個(gè)方便而高效的服務(wù)展示和銷售體系。同時(shí)，客戶也可以通過(guò)服務(wù)商店快速的查找和下載符合自身企業(yè)發(fā)展的應(yīng)用服務(wù)、支付相應(yīng)的服務(wù)費(fèi)用。

2）移動(dòng)云物流服務(wù)端通過(guò)整合底層的物理資源（CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)器、帶寬），通過(guò)虛擬化方案管理物理層的資源，搭建一個(gè)分布式平臺(tái)。分布式平臺(tái)管理主要包括容量調(diào)配、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、資源供給、計(jì)費(fèi)等功能。然后分布式平臺(tái)上面部署自己的SaaS服務(wù)，如倉(cāng)儲(chǔ)管理服務(wù)、運(yùn)輸管理服務(wù)、配送管理服務(wù)等。SaaS服務(wù)層主要包括身份識(shí)別、虛擬化隔離、安全保障、服務(wù)計(jì)費(fèi)等。

3）業(yè)務(wù)操作端主要用于完成物流業(yè)務(wù)。隨著安卓系統(tǒng)的普及、手機(jī)處理功能的日益強(qiáng)大，使得將移動(dòng)手機(jī)取代傳統(tǒng)PC機(jī)處理業(yè)務(wù)成為可能。另外通過(guò)手機(jī)成像可以取代RFID掃描器，使得手機(jī)完全可以實(shí)現(xiàn)物流的各個(gè)環(huán)節(jié)。

3 云平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1 云平臺(tái)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)云計(jì)算資源管理平臺(tái)前，需要考慮以下實(shí)際需求。計(jì)算虛擬技術(shù)的多樣選擇（KVM、XEN、ESX、ESXi、Hyper-V和XenServer等）；存儲(chǔ)技術(shù)/設(shè)備的多樣支持（NAS、IP-SAN和FC-SAN等）；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)/設(shè)備的多種支持（交換機(jī)、路由器和防火墻等）。這三個(gè)需求要求IaaS平臺(tái)能屏蔽底層的具體技術(shù)/設(shè)備的差別對(duì)外呈現(xiàn)基本一致的能力與接口?；谟?jì)算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)等技術(shù)自成體系的原因，整個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)中須考慮將計(jì)算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)獨(dú)立成三個(gè)子系統(tǒng)或服務(wù)。另外，云計(jì)算資源管理平臺(tái)的整體軟件架構(gòu)必須做到松耦合，通過(guò)組合組件、模塊和服務(wù)來(lái)構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。云平臺(tái)分為五個(gè)層面，分別為用戶訪問(wèn)層、管理中間件層、OpenStack Nova、虛擬資源層、硬件設(shè)施層。云平臺(tái)五層框架模型如圖2所示。

圖2 云平臺(tái)五層框架模型

1）硬件設(shè)施層：硬件設(shè)施位于云計(jì)算架構(gòu)的底層，是云平臺(tái)的基礎(chǔ)，為整個(gè)開發(fā)云平臺(tái)提供硬件設(shè)施的保障。提供可度量的計(jì)算設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和單機(jī)操作系統(tǒng)等基礎(chǔ)資源，通過(guò)虛擬化技術(shù)整合異構(gòu)平臺(tái)的硬件資源。用戶可以在之上部署或運(yùn)行各種軟件，包括客戶操作系統(tǒng)和應(yīng)用業(yè)務(wù)。

2）虛擬資源層：通過(guò)對(duì)底層硬件設(shè)施的虛擬化，包括對(duì)計(jì)算設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬，在該層形成一個(gè)龐大的、有效統(tǒng)一可管理的虛擬資源池。虛擬資源池由虛擬服務(wù)器的集合組成。虛擬服務(wù)器作為業(yè)務(wù)承載的最小單元，對(duì)外提供業(yè)務(wù)服務(wù)。

3）資源調(diào)度層：該層是云計(jì)算資源管理平臺(tái)的核心部分，主要是基于OpenStack的nova組件，用于執(zhí)行實(shí)際的供應(yīng)和部署。主要完成的功能有：在Web界面和數(shù)據(jù)庫(kù)之間進(jìn)行通信，獲得具體的部署流程和任務(wù)；為請(qǐng)求的應(yīng)用配置和管理已安裝的鏡像。根據(jù)不同請(qǐng)求的環(huán)境類型（裸機(jī)鏡像或虛擬機(jī)鏡像），都能確保鏡像被加載并能夠用于請(qǐng)求。

4）管理中間件層：該層通過(guò)集成鏡像操作系統(tǒng)、中間件和應(yīng)用程序軟件開發(fā)環(huán)境來(lái)生成一個(gè)虛擬機(jī)鏡像平臺(tái)，該平臺(tái)以服務(wù)的形式提供給用戶。用戶只需要選擇鏡像并在云中提供的機(jī)器上使用鏡像而不需要在其機(jī)器上安裝任何特定的服務(wù)或數(shù)據(jù)庫(kù)。鏡像可以被加載到裸機(jī)，也可加載到所選的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

5）用戶訪問(wèn)層：用戶通過(guò)Web界面訪問(wèn)云系統(tǒng)，選擇需要使用的應(yīng)用程序組合。

本文搭建的私有云計(jì)算平臺(tái)由客戶端、控制器以及計(jì)算節(jié)點(diǎn)3個(gè)部分組成。客戶端可以由實(shí)驗(yàn)室中處于同一網(wǎng)段內(nèi)的任何一臺(tái)物理機(jī)來(lái)?yè)?dān)任，通過(guò)在瀏覽器中輸入相應(yīng)地址來(lái)訪問(wèn)云平臺(tái)；控制器運(yùn)行除nova-compute外的所有nova-services，這些服務(wù)可以部署在一臺(tái)物理機(jī)上，也可以為了提高效率，分別部署在不同的物理機(jī)上；計(jì)算節(jié)點(diǎn)運(yùn)行nova-compute組件，所有的計(jì)算節(jié)點(diǎn)需要和控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行鏡像交互，網(wǎng)絡(luò)交互。該文采用單控制節(jié)點(diǎn)加N個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的模式，主要用于概念證明和實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

3.2云平臺(tái)中物流企業(yè)數(shù)據(jù)隔離方案

在基于移動(dòng)云的物流服務(wù)上，大量的企業(yè)級(jí)用戶在同一個(gè)云平臺(tái)上工作。這些不同的業(yè)務(wù)需要在云平臺(tái)上各自獨(dú)立的運(yùn)行而不能出現(xiàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算的交叉。該文采用云平臺(tái)層面的虛擬機(jī)隔離方案，有效的解決了不同物流企業(yè)間的數(shù)據(jù)“物理”隔離。

云平臺(tái)為每個(gè)物流企業(yè)級(jí)用戶分配了一個(gè)特定的虛擬機(jī)。從企業(yè)級(jí)用戶來(lái)看，使用的虛擬機(jī)并不對(duì)其他企業(yè)級(jí)用戶開放。不同的企業(yè)級(jí)用戶使用的虛擬機(jī)之間彼此獨(dú)立，不存在數(shù)據(jù)的交叉和交互。這樣封閉性的虛擬機(jī)隔離保證了企業(yè)級(jí)用戶之間的數(shù)據(jù)隔離。另外每個(gè)虛擬機(jī)都有著單獨(dú)的訪問(wèn)入口和訪問(wèn)權(quán)限，很好的保證了數(shù)據(jù)的安全。云平臺(tái)層面的虛擬機(jī)隔離如圖3所示。

圖3 云平臺(tái)虛擬機(jī)隔離方案圖

4 服務(wù)應(yīng)用客戶端設(shè)計(jì)

4.1物流服務(wù)業(yè)務(wù)劃分

物流管理工作的核心是對(duì)供應(yīng)鏈中存貨的管理。本套物流服務(wù)系統(tǒng)將整個(gè)物流過(guò)程可視化和電子化，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接物流的各個(gè)環(huán)節(jié)。物流業(yè)務(wù)由客戶合同開始，先后進(jìn)過(guò)業(yè)務(wù)接單、業(yè)務(wù)單生成、報(bào)關(guān)、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、費(fèi)用等環(huán)節(jié)，最后對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行歸檔，從而完成整個(gè)物流業(yè)務(wù)。我們可以將物流服務(wù)系統(tǒng)從業(yè)務(wù)流程上分為報(bào)關(guān)模塊、倉(cāng)儲(chǔ)模塊、運(yùn)輸模塊、費(fèi)用模塊。各模塊之間預(yù)留調(diào)用接口，單獨(dú)開發(fā)獨(dú)立客戶端。

4.2 倉(cāng)儲(chǔ)模塊子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)中，倉(cāng)庫(kù)操作員根據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)單通過(guò)PDA對(duì)倉(cāng)庫(kù)物品進(jìn)行上架、下架、查詢、移庫(kù)等操作。PDA通過(guò)無(wú)線連接將業(yè)務(wù)傳輸至業(yè)務(wù)PC，再通過(guò)打印機(jī)打印相關(guān)表格如倉(cāng)儲(chǔ)單等。同時(shí)在貨品入庫(kù)時(shí)需要生成貨品條碼，通過(guò)條碼打印機(jī)打印后貼至貨物上。倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)通過(guò)交換機(jī)和VPN連接遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)。倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)包括信息設(shè)置、貨品管理、入庫(kù)業(yè)務(wù)、出庫(kù)業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)查詢和數(shù)據(jù)同步等六個(gè)環(huán)節(jié)。如圖4所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于移動(dòng)云的物流服務(wù)原型通過(guò)借鑒App store的理念，將大型的物流管理軟件按照物流業(yè)務(wù)模塊劃分為子系統(tǒng)。企業(yè)用戶可以選擇部分子系統(tǒng)來(lái)拓展原有的物流管理系統(tǒng)。該原型為中小型企業(yè)提供一整套的流程化、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交互和業(yè)務(wù)協(xié)同物流服務(wù)，實(shí)現(xiàn)快速適應(yīng)的物流平臺(tái)搭建與使用，用戶通過(guò)手機(jī)、PC客戶端和瀏覽器等實(shí)現(xiàn)物流業(yè)務(wù)的開展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙少卡，李立耀，凌曉，等.基于OpenStack的清華云平臺(tái)構(gòu)建與調(diào)度方案設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2013，33（12）：3335-3338，3349.

[2] 羅軍舟，吳文甲，楊明等.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)：終端、網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2011，34（11）：2029-2051.

[3] 張林衡，賈卓生.基于應(yīng)用商店構(gòu)建移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件分享平臺(tái)[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2012，39（z2）：126-128.

[4] 楊勇，王強(qiáng).云服務(wù)數(shù)據(jù)隔離技術(shù)[J].信息安全與通信保密，2012（2）：57-59，66.

[5] 林闖，蘇文博，孟坤，等.云計(jì)算安全：架構(gòu)、機(jī)制與模型評(píng)價(jià)[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2013，36（9）：1765-1784.