一種基于移動云的物流服務原型設計

摘要：隨著物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，針對目前物流企業(yè)在管理軟件維護方面花費高昂成本的問題，結(jié)合云計算、移動操作終端設計了一種基于移動云的物流服務原型。該原型不僅有效地降低了企業(yè)軟件開發(fā)成本、硬件采購和維護費用，同時也為中小型企業(yè)提供一整套的流程化、標準化的數(shù)據(jù)交互和業(yè)務協(xié)同物流服務，實現(xiàn)物流平臺的快速搭建與使用。

關(guān)鍵詞：云計算；應用商店；數(shù)據(jù)隔離；移動終端；物流服務

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：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)濟全球化、現(xiàn)代信息網(wǎng)絡技術(shù)的日益完善和全球運輸業(yè)的高速發(fā)展，物流業(yè)已快速發(fā)展成為西方發(fā)達國家第三產(chǎn)業(yè)中一個充滿生機與活力的行業(yè)，被人們認為是繼節(jié)約資源和提高勞動生產(chǎn)力之后的第三利潤源。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)務量的增長需求。企業(yè)若啟用新的管理系統(tǒng)，將面臨著業(yè)務流程重組，大數(shù)據(jù)遷移等高昂成本。這種情況下，客戶更希望能夠購買和更新物流業(yè)務中的某些特定流程業(yè)務，而不希望高成本開發(fā)或購買全新的物流系統(tǒng)。另一方面，移動網(wǎng)絡的發(fā)展也給物流管理行業(yè)帶來了新的變革。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)進行拆分，分解成小的業(yè)務模塊。

2 模型設計方案

基于上述背景，該文設計了一種基于移動與的物流服務原型。通過對物流服務的子服務模塊的劃分的可操作性和可行性。在子服務模塊的基礎上，快速設計和開發(fā)可供使用的多模式架構(gòu)。最終再將服務發(fā)布至云計算平臺，通過應用商店的通過應用商店的模式進行應用展示和分發(fā)。因此該文的主要研究目標是通過整合目前物流服務模型和多種應用架構(gòu)再結(jié)合云計算平臺和移動客戶端的發(fā)展等提出了基于移動云的物流服務原型。該物流服務原型主要分為云服務端和業(yè)務操作端。云服務端主要分為服務應用商店和物流云服務后臺，架構(gòu)如圖1所示。

1）物流服務商店，借鑒App store的模式，按服務種類（倉儲、運輸、配送等），服務支持平臺（谷歌（Android）、微軟（Windows Mobile ）、蘋果（iPhone ））發(fā)布服務。服務商店提供了一個方便而高效的服務展示和銷售體系。同時，客戶也可以通過服務商店快速的查找和下載符合自身企業(yè)發(fā)展的應用服務、支付相應的服務費用。

2）移動云物流服務端通過整合底層的物理資源（CPU、內(nèi)存、存儲器、帶寬），通過虛擬化方案管理物理層的資源，搭建一個分布式平臺。分布式平臺管理主要包括容量調(diào)配、網(wǎng)絡監(jiān)控、資源供給、計費等功能。然后分布式平臺上面部署自己的SaaS服務，如倉儲管理服務、運輸管理服務、配送管理服務等。SaaS服務層主要包括身份識別、虛擬化隔離、安全保障、服務計費等。

3）業(yè)務操作端主要用于完成物流業(yè)務。隨著安卓系統(tǒng)的普及、手機處理功能的日益強大，使得將移動手機取代傳統(tǒng)PC機處理業(yè)務成為可能。另外通過手機成像可以取代RFID掃描器，使得手機完全可以實現(xiàn)物流的各個環(huán)節(jié)。

3 云平臺設計

3.1 云平臺總體架構(gòu)設計

在設計云計算資源管理平臺前，需要考慮以下實際需求。計算虛擬技術(shù)的多樣選擇（KVM、XEN、ESX、ESXi、Hyper-V和XenServer等）；存儲技術(shù)/設備的多樣支持（NAS、IP-SAN和FC-SAN等）；網(wǎng)絡技術(shù)/設備的多種支持（交換機、路由器和防火墻等）。這三個需求要求IaaS平臺能屏蔽底層的具體技術(shù)/設備的差別對外呈現(xiàn)基本一致的能力與接口?；谟嬎闾摂M化、網(wǎng)絡和存儲等技術(shù)自成體系的原因，整個架構(gòu)設計中須考慮將計算虛擬化、網(wǎng)絡和存儲獨立成三個子系統(tǒng)或服務。另外，云計算資源管理平臺的整體軟件架構(gòu)必須做到松耦合，通過組合組件、模塊和服務來構(gòu)成整個系統(tǒng)。云平臺分為五個層面，分別為用戶訪問層、管理中間件層、OpenStack Nova、虛擬資源層、硬件設施層。云平臺五層框架模型如圖2所示。

圖2 云平臺五層框架模型

1）硬件設施層：硬件設施位于云計算架構(gòu)的底層，是云平臺的基礎，為整個開發(fā)云平臺提供硬件設施的保障。提供可度量的計算設備、存儲設備、網(wǎng)絡設備和單機操作系統(tǒng)等基礎資源，通過虛擬化技術(shù)整合異構(gòu)平臺的硬件資源。用戶可以在之上部署或運行各種軟件，包括客戶操作系統(tǒng)和應用業(yè)務。

2）虛擬資源層：通過對底層硬件設施的虛擬化，包括對計算設備、存儲設備和網(wǎng)絡設備的虛擬，在該層形成一個龐大的、有效統(tǒng)一可管理的虛擬資源池。虛擬資源池由虛擬服務器的集合組成。虛擬服務器作為業(yè)務承載的最小單元，對外提供業(yè)務服務。

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

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

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

本文搭建的私有云計算平臺由客戶端、控制器以及計算節(jié)點3個部分組成。客戶端可以由實驗室中處于同一網(wǎng)段內(nèi)的任何一臺物理機來擔任，通過在瀏覽器中輸入相應地址來訪問云平臺；控制器運行除nova-compute外的所有nova-services，這些服務可以部署在一臺物理機上，也可以為了提高效率，分別部署在不同的物理機上；計算節(jié)點運行nova-compute組件，所有的計算節(jié)點需要和控制節(jié)點進行鏡像交互，網(wǎng)絡交互。該文采用單控制節(jié)點加N個計算節(jié)點的模式，主要用于概念證明和實驗環(huán)境。

3.2云平臺中物流企業(yè)數(shù)據(jù)隔離方案

在基于移動云的物流服務上，大量的企業(yè)級用戶在同一個云平臺上工作。這些不同的業(yè)務需要在云平臺上各自獨立的運行而不能出現(xiàn)數(shù)據(jù)和計算的交叉。該文采用云平臺層面的虛擬機隔離方案，有效的解決了不同物流企業(yè)間的數(shù)據(jù)“物理”隔離。

云平臺為每個物流企業(yè)級用戶分配了一個特定的虛擬機。從企業(yè)級用戶來看，使用的虛擬機并不對其他企業(yè)級用戶開放。不同的企業(yè)級用戶使用的虛擬機之間彼此獨立，不存在數(shù)據(jù)的交叉和交互。這樣封閉性的虛擬機隔離保證了企業(yè)級用戶之間的數(shù)據(jù)隔離。另外每個虛擬機都有著單獨的訪問入口和訪問權(quán)限，很好的保證了數(shù)據(jù)的安全。云平臺層面的虛擬機隔離如圖3所示。

圖3 云平臺虛擬機隔離方案圖

4 服務應用客戶端設計

4.1物流服務業(yè)務劃分

物流管理工作的核心是對供應鏈中存貨的管理。本套物流服務系統(tǒng)將整個物流過程可視化和電子化，通過網(wǎng)絡連接物流的各個環(huán)節(jié)。物流業(yè)務由客戶合同開始，先后進過業(yè)務接單、業(yè)務單生成、報關(guān)、倉儲、運輸、費用等環(huán)節(jié)，最后對業(yè)務進行歸檔，從而完成整個物流業(yè)務。我們可以將物流服務系統(tǒng)從業(yè)務流程上分為報關(guān)模塊、倉儲模塊、運輸模塊、費用模塊。各模塊之間預留調(diào)用接口，單獨開發(fā)獨立客戶端。

4.2 倉儲模塊子系統(tǒng)設計

在倉儲環(huán)節(jié)中，倉庫操作員根據(jù)倉儲單通過PDA對倉庫物品進行上架、下架、查詢、移庫等操作。PDA通過無線連接將業(yè)務傳輸至業(yè)務PC，再通過打印機打印相關(guān)表格如倉儲單等。同時在貨品入庫時需要生成貨品條碼，通過條碼打印機打印后貼至貨物上。倉儲環(huán)節(jié)通過交換機和VPN連接遠程數(shù)據(jù)庫。倉儲業(yè)務包括信息設置、貨品管理、入庫業(yè)務、出庫業(yè)務、業(yè)務查詢和數(shù)據(jù)同步等六個環(huán)節(jié)。如圖4所示。

5 結(jié)束語

基于移動云的物流服務原型通過借鑒App store的理念，將大型的物流管理軟件按照物流業(yè)務模塊劃分為子系統(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、標準化的數(shù)據(jù)交互和業(yè)務協(xié)同物流服務，實現(xiàn)快速適應的物流平臺搭建與使用，用戶通過手機、PC客戶端和瀏覽器等實現(xiàn)物流業(yè)務的開展。

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