蔡志強(qiáng)

摘 ?要： 采用傳統(tǒng)系統(tǒng)無法對(duì)輔助信息進(jìn)行精準(zhǔn)查詢，導(dǎo)致系統(tǒng)無法滿足人們需求，為了解決該問題，提出基于云計(jì)算的電子檔案輔助信息查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)總體架構(gòu)，以云計(jì)算環(huán)境為中心，設(shè)計(jì)信息存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，使信息轉(zhuǎn)化為內(nèi)存形式，可直接被CPU訪問。針對(duì)某些信息存儲(chǔ)歷史記錄，設(shè)計(jì)分析處理模塊接口電路，保證輸入電流和輸出電流具有規(guī)律性，可恢復(fù)休眠文件。根據(jù)信息分析處理結(jié)果，設(shè)計(jì)信息查詢模塊，保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性。根據(jù)查詢模塊軟件功能，結(jié)合檔案錄入流程，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)機(jī)制，采用面向分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)與HBase數(shù)據(jù)庫，開發(fā)分布式系統(tǒng)查詢項(xiàng)目，由此完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果可知，該系統(tǒng)最高查詢精準(zhǔn)性為98%，實(shí)現(xiàn)了電子檔案輔助信息的高效查詢。

關(guān)鍵詞： 云計(jì)算; 電子檔案; 輔助信息; 查詢; 存儲(chǔ)器; 存儲(chǔ)機(jī)制

中圖分類號(hào)： TN99?34; TP311.32 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2019）11?0108?05

Abstract： The traditional system is unable to query the auxiliary information accurately， so the system can′t meet the needs of people. In order to solve the problem， the design of the electronic archives auxiliary information query system based on cloud computing is proposed. According to the overall architecture of the system， the information storage structure taking cloud computing environment as the center is designed， by which the information can be converted into memory form and accessed directly by CPU. In view of the historical records of some information storage， the interface circuit of analysis and processing module is designed to ensure the regularity of the input current and output current， and restore the dormant files. According to the results of information analysis and processing， the information query module is designed to ensure the security of the system design. In combination with the software function of query module and entering process of archives， the storage mechanism of data center is designed. The distributed storage data and HBase database are used to develop the distributed system query project， thus the system design is completed. The experimental results show that the highest query accuracy of the system can reach up to 98%， and the efficient query of electronic archives auxiliary information is realized.

Keywords： cloud computing; electronic archive; auxiliary information; query; memory; storage mechanism

0 ?引 ?言

電子檔案是人們?cè)谙嚓P(guān)活動(dòng)中直接形成具有存儲(chǔ)價(jià)值的電子化歷史記錄，可存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之中，面向個(gè)人提供基礎(chǔ)服務(wù)[1]。由于社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電子檔案數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致保管與查詢工作量也大大增加。在進(jìn)行電子檔案輔助信息查詢時(shí)，如果長(zhǎng)期直接查閱原始檔案，會(huì)對(duì)原始檔案造成嚴(yán)重破壞，因此使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行管理，可節(jié)約檔案存放時(shí)間，加快資料查詢速度，進(jìn)而減少工作人員的工作量，并對(duì)原始檔案起到保護(hù)作用。在云計(jì)算環(huán)境下，電子檔案輔助信息具有海量、異構(gòu)、種類復(fù)雜、保存時(shí)間長(zhǎng)等特性，目前尚未制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范，由此形成了信息孤島[2]。

電子檔案輔助信息查詢系統(tǒng)領(lǐng)域里，相關(guān)學(xué)者已經(jīng)做出了不少研究，針對(duì)數(shù)據(jù)之間的共享問題，提出數(shù)據(jù)跟蹤管理功能，通過統(tǒng)一方法對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)源進(jìn)行結(jié)構(gòu)化描述，使紙質(zhì)檔案與電子檔案并行。雖然該方法可有效解決遠(yuǎn)程需求，但針對(duì)存檔備查的矛盾還無從解決，為此本文提出基于云計(jì)算的電子檔案輔助信息查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)具體業(yè)務(wù)情況分析用戶權(quán)限分配策略與控制訪問，完善用戶權(quán)限管理方案[3]。

1 ?架構(gòu)設(shè)計(jì)

云計(jì)算是一種全新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方式，改善傳統(tǒng)以桌面為核心的任務(wù)處理方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃W(wǎng)絡(luò)為核心的任務(wù)處理，使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息快速傳遞?；谠朴?jì)算的電子檔案輔助信息查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的就是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自愿擴(kuò)展、統(tǒng)一管理和大量數(shù)據(jù)的高效查詢[4]。根據(jù)大數(shù)據(jù)目標(biāo)和業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，具體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 ?系統(tǒng)總體架構(gòu)

由圖1可知：根據(jù)系統(tǒng)需求，電子檔案查詢系統(tǒng)必須是在云計(jì)算環(huán)境下設(shè)計(jì)的，可進(jìn)行業(yè)務(wù)管理擴(kuò)充以及系統(tǒng)存儲(chǔ)容量橫向擴(kuò)充。因此，采用云計(jì)算理念設(shè)計(jì)的平臺(tái)具有大容量?jī)?yōu)勢(shì)，可容納海量數(shù)據(jù)信息[5]。

1.1 ?系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)總體架構(gòu)對(duì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖2所示。

圖2 ?系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

由圖2可知，系統(tǒng)總體架構(gòu)由機(jī)構(gòu)層和平臺(tái)層組成。其中：機(jī)構(gòu)層包括信息系統(tǒng)，這是電子檔案數(shù)據(jù)的主要來源;而平臺(tái)層是數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，具有基本檔案服務(wù)、注冊(cè)服務(wù)、信息共享服務(wù)和數(shù)據(jù)分析等功能[6]。

1.1.1 ?信息存儲(chǔ)模塊

傳統(tǒng)電子檔案輔助信息存儲(chǔ)采用集中串行式存儲(chǔ)方式，該方式存儲(chǔ)的云環(huán)境下的大數(shù)據(jù)信息具有限制性，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)云環(huán)境數(shù)據(jù)庫動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)。云環(huán)境數(shù)據(jù)庫作為系統(tǒng)物理存儲(chǔ)介質(zhì)上與應(yīng)用相關(guān)的動(dòng)態(tài)信息總和，通常以固定結(jié)構(gòu)存在于介質(zhì)之上[7]。

針對(duì)云環(huán)境下數(shù)據(jù)庫動(dòng)態(tài)信息資源的存儲(chǔ)，應(yīng)以云計(jì)算環(huán)境為中心，將不同設(shè)備連接起來共同完成信息查詢，該過程需要建立數(shù)據(jù)中心，將海量信息存儲(chǔ)在服務(wù)器之中，進(jìn)而為信息分析處理提供方便，信息存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 ?信息存儲(chǔ)器

由圖3可知：如果出現(xiàn)海量信息，信息存儲(chǔ)時(shí)間會(huì)大大增加，那么需提高信息存儲(chǔ)速度，保證動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)可節(jié)省時(shí)間，此時(shí)存儲(chǔ)的信息可直接被CPU訪問;如果存儲(chǔ)器對(duì)信息存儲(chǔ)速度加快，需利用內(nèi)部快速轉(zhuǎn)換功能，將信息轉(zhuǎn)化為內(nèi)存形式，此時(shí)存儲(chǔ)的信息可被CPU訪問;如果海量信息存儲(chǔ)內(nèi)存變小，需提高信息存儲(chǔ)速度，利用相應(yīng)程序?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為內(nèi)存形式，通過高速緩存使數(shù)據(jù)被CPU訪問[8]。

1.1.2 ?分析處理模塊

分析處理模塊對(duì)系統(tǒng)上存在的某些歷史記錄進(jìn)行分析，并對(duì)系統(tǒng)的休眠文件進(jìn)行恢復(fù)處理，并為信息查詢提供依據(jù)[9]。

信息查詢的分析處理模塊接口電路設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 ?分析處理模塊接口電路示意圖

由圖4可知，該接口電路由MCS?51?8051單片機(jī)進(jìn)行電流傳輸，由CAPI服務(wù)器進(jìn)行電流傳出。兩個(gè)電阻分別是輸入電流和輸出電流的阻值，可保證電流值具有規(guī)律性[10]。

1.1.3 ?信息查詢模塊

根據(jù)上述信息分析處理結(jié)果，對(duì)信息查詢模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖5所示。

圖5 ?信息查詢模塊

由圖5可知，當(dāng)管理員想要查詢電子檔案信息時(shí)，需先了解管理員身份信息，驗(yàn)證管理員身份，確定是讀者還是管理員。若是查閱者，則需了解查閱者身份信息，方便信息查詢。

以云計(jì)算環(huán)境為中心設(shè)計(jì)的信息存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，可節(jié)省時(shí)間，利用內(nèi)部快速轉(zhuǎn)換功能，將信息轉(zhuǎn)化為內(nèi)存形式，并直接被CPU訪問;分析處理模塊是對(duì)系統(tǒng)上存在的某些歷史記錄進(jìn)行分析，并對(duì)休眠文件進(jìn)行恢復(fù)處理;根據(jù)信息分析處理結(jié)果，設(shè)計(jì)信息查詢模塊，保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性。

1.2 ?系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

對(duì)查詢模塊進(jìn)行軟件部分設(shè)計(jì)時(shí)，按照云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)軟件功能劃分成5個(gè)功能，如圖6所示。

圖6 ?系統(tǒng)軟件功能

由圖6可知：通過對(duì)電子檔案處理，可獲取基本輔助信息，由此建立圖片庫和索引庫，為監(jiān)視與管理提供精準(zhǔn)信息。排除對(duì)信息中心管理人員的查詢，還需對(duì)工作人員、外來人員以及異地人員進(jìn)行查詢。從錄入批量信息到獲取電子檔案的過程就是實(shí)現(xiàn)新電子檔案輔助查詢的過程。由于錄入系統(tǒng)在呈現(xiàn)具體某個(gè)電子檔案時(shí)，需先讀取網(wǎng)頁，該網(wǎng)頁會(huì)自動(dòng)打開第二個(gè)電子檔案，該檔案也會(huì)自動(dòng)替換掉第一個(gè)打開的檔案，并錄取無法批量自動(dòng)操作的檔案。設(shè)計(jì)的檔案錄入流程如下：對(duì)檔案進(jìn)行初始化整理;打開具體檔案項(xiàng)目;查看項(xiàng)目是否要保存，如果是，則需保存該電子檔案;如果不是，則需查詢另一個(gè)檔案項(xiàng)目。

電子檔案查詢系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁與靜態(tài)網(wǎng)頁相結(jié)合的方式，是基于云計(jì)算條件下開發(fā)的。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server 2005，而中間件采用ADO.NET直接訪問數(shù)據(jù)庫。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，管理人員可通過選擇某個(gè)電子檔案項(xiàng)目查詢檔案基本信息，并設(shè)置報(bào)名信息、志愿信息、體檢信息等。為此，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)機(jī)制，如圖7所示。

圖7 ?數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)機(jī)制

采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫NOSQL相結(jié)合的模式對(duì)外提供存儲(chǔ)服務(wù)，該方式利用高擴(kuò)展特性，結(jié)合關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)敏感數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，展示極強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析處理能力。

根據(jù)存儲(chǔ)需求，采用面向分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)與HBase數(shù)據(jù)庫，開發(fā)分布式系統(tǒng)查詢項(xiàng)目。為了滿足輔助信息的完整性和安全性，將電子檔案索引信息和注冊(cè)信息全部存放于服務(wù)器之中，使用轉(zhuǎn)移工具Sqoop實(shí)現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的交互功能。

利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)查詢密集任務(wù)，MapReduce進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，通過對(duì)電子檔案數(shù)據(jù)挖掘，減輕關(guān)系數(shù)據(jù)庫的計(jì)算壓力，由此完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2 ?實(shí) ?驗(yàn)

采用Matlab R2000b作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為增強(qiáng)結(jié)果的說服力，將傳統(tǒng)基于Lucene的電子檔案檢索系統(tǒng)作為對(duì)比組，本文基于云計(jì)算電子檔案輔助信息查詢系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)組，通過對(duì)比結(jié)果驗(yàn)證基于云計(jì)算電子檔案輔助信息查詢系統(tǒng)的有效性。

2.1 ?實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置

分別設(shè)置單個(gè)電子檔案和多個(gè)電子檔案查詢模式，如表1和表2所示。

表1 ?單個(gè)電子檔案查詢模式

表2 ?多個(gè)電子檔案查詢模式

由表1和表2可知，利用查詢系統(tǒng)可獲取單個(gè)電子檔案輔助信息和多個(gè)檔案輔助信息，但是針對(duì)該信息獲取的精準(zhǔn)性還需進(jìn)行對(duì)比分析。

2.2 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

分別將傳統(tǒng)系統(tǒng)與基于大數(shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)單個(gè)電子檔案和多個(gè)電子檔案查詢獲取的輔助信息的精準(zhǔn)性進(jìn)行對(duì)比分析。

2.2.1 ?單個(gè)電子檔案

對(duì)單個(gè)電子檔案的項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行查詢，該部分輔助信息的精準(zhǔn)性在兩種系統(tǒng)中具有截然不同的結(jié)果，如圖8所示。

分析圖8可知：在60 s之內(nèi)，兩種系統(tǒng)輔助信息查詢精準(zhǔn)性變動(dòng)幅度都比較大;當(dāng)時(shí)間超過60 s后，兩種系統(tǒng)的變化幅度開始呈現(xiàn)一定的規(guī)律。當(dāng)時(shí)間為160 s時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目1和項(xiàng)目2信息查詢精準(zhǔn)性達(dá)到了最低，為20%左右;當(dāng)時(shí)間為100 s時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目1和項(xiàng)目2信息查詢精準(zhǔn)性達(dá)到了最高，分別為60%和56%。當(dāng)時(shí)間為80 s時(shí)，本文系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目1和項(xiàng)目2信息查詢精準(zhǔn)性達(dá)到了最低，為77%左右;當(dāng)時(shí)間為180 s時(shí)，本文系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目1和項(xiàng)目2信息查詢精準(zhǔn)性達(dá)到了最高，分別為96%和95%。通過對(duì)比可知，本文系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目1和項(xiàng)目2信息查詢精準(zhǔn)性高于傳統(tǒng)系統(tǒng)。

圖8 ?單個(gè)電子檔案兩種系統(tǒng)查詢精準(zhǔn)性

2.2.2 ?多個(gè)電子檔案

對(duì)多個(gè)電子檔案的多個(gè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行查詢，分別采用傳統(tǒng)系統(tǒng)與基于云計(jì)算系統(tǒng)對(duì)輔助信息精準(zhǔn)性進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如圖9所示。

圖9 ?多個(gè)電子檔案兩種系統(tǒng)查詢精準(zhǔn)性

分析圖9可知：當(dāng)時(shí)間為100 s時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)A組檔案項(xiàng)目1和項(xiàng)目2的信息查詢精準(zhǔn)性達(dá)到了最高，分別為60%和50%，而本文系統(tǒng)對(duì)A組檔案的項(xiàng)目1和項(xiàng)目2的信息查詢精準(zhǔn)性分別為42%和45%;當(dāng)時(shí)間為160 s時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)A組檔案項(xiàng)目1和項(xiàng)目2的信息查詢精準(zhǔn)性達(dá)到了最低，分別為19%和10%。而本文系統(tǒng)對(duì)B組檔案項(xiàng)目1和項(xiàng)目2的信息查詢精準(zhǔn)性在時(shí)間為200 s時(shí)達(dá)到了最低，分別為78%和83%。從圖中可以看出，本文系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目1和項(xiàng)目2中的不同檔案信息的查詢精準(zhǔn)性高于傳統(tǒng)系統(tǒng)。

2.3 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

傳統(tǒng)系統(tǒng)無論是對(duì)單個(gè)電子檔案，還是多個(gè)電子檔案輔助信息進(jìn)行查詢，其查詢精準(zhǔn)度都較低，且最低達(dá)到了10%;而基于云計(jì)算系統(tǒng)對(duì)單個(gè)電子檔案和多個(gè)電子檔案輔助信息進(jìn)行查詢，其查詢精準(zhǔn)度都較高，且最高達(dá)到了98%。由此可知，基于云計(jì)算電子檔案輔助信息查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有有效性。

3 ?結(jié) ?語

基于云計(jì)算電子檔案輔助信息查詢系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)溝通客戶與企業(yè)，因此對(duì)其進(jìn)行安全設(shè)置具有必要性。通過系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)信息安全查詢，利用軟件存儲(chǔ)相關(guān)信息，為檔案服務(wù)提供高效、先進(jìn)的服務(wù)。

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