基于非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建政府信息資源基礎(chǔ)庫(kù)的研究

摘? 要：借鑒國(guó)內(nèi)先進(jìn)城市經(jīng)驗(yàn)做法，建立完善涵蓋數(shù)據(jù)資源梳理、數(shù)據(jù)采集清洗、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分類分級(jí)管理、數(shù)據(jù)使用等五個(gè)步驟全流程的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的“統(tǒng)一規(guī)范”作用，從根本上解決各部門各系統(tǒng)數(shù)據(jù)存在的不標(biāo)準(zhǔn)、不完整、不一致、重復(fù)、錯(cuò)誤等數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題。通過(guò)對(duì)政府?dāng)?shù)據(jù)的研究，建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，探討數(shù)據(jù)資源平臺(tái)建設(shè)方向，分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和主題數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，開(kāi)展數(shù)據(jù)共享交換平臺(tái)的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：政府?dāng)?shù)據(jù);數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn);大數(shù)據(jù);非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù);數(shù)據(jù)要素

中圖分類號(hào)：TP39? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2022）02-0157-04

Abstract： Learn from the experience and practice of domestic advanced cities， establish and improve the data standard and specification system covering the whole process of five steps： data resource combing， data collection and cleaning， database design and storage， data classification and hierarchical management and data use， give full play to the “unified and standardized” role of standardization construction， and fundamentally solve the data quality problems of various departments and systems including non-standard， incomplete， inconsistent， duplicate， error and so on. Through the research of government data， establish the data structure model， explore the construction direction of data resource platform， analyze the construction of basic database and subject database， and carry out the application research of data sharing and exchange platform.

Keywords： government data; data standard; big data; non-SQL database; data element

0? 引? 言

黨的十九屆四中全會(huì)審議通過(guò)的《中共中央關(guān)于堅(jiān)持和完善中國(guó)特色社會(huì)主義制度、推進(jìn)國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化若干重大問(wèn)題的決定》（以下簡(jiǎn)稱《決定》）明確指出：“建立健全運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段進(jìn)行行政管理的制度規(guī)則[1]。

2020年4月9日，中央第一份關(guān)于要素市場(chǎng)化配置的文件指出了土地、勞動(dòng)力、資本、技術(shù)、數(shù)據(jù)五個(gè)要素領(lǐng)域改革的方向，明確了完善要素市場(chǎng)化配置的具體措施。數(shù)據(jù)作為一種新型生產(chǎn)要素，成了《意見(jiàn)》中備受關(guān)注的內(nèi)容[2]。

1? 認(rèn)識(shí)政府?dāng)?shù)據(jù)體系

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，政府的治理方式也隨之發(fā)生變化，推進(jìn)數(shù)字政府建設(shè)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)有序共享，依法保護(hù)個(gè)人信息，提高行政效能，建設(shè)人民滿意的服務(wù)型政府是重中之重[3，4]。政府?dāng)?shù)字化轉(zhuǎn)型是大數(shù)據(jù)時(shí)代政府提升社會(huì)治理效能必須面對(duì)的一場(chǎng)深刻革命，需要從量變到質(zhì)變、從理念到行為、從制度與工具到方法的系統(tǒng)性轉(zhuǎn)變[5]。

1.1? 政府?dāng)?shù)據(jù)

現(xiàn)階段，政府?dāng)?shù)據(jù)是指各級(jí)人民政府及其職能部門以及依法行使行政職權(quán)的組織在其管理或提供公共服務(wù)過(guò)程中制作、獲得或擁有的數(shù)據(jù)。是指政務(wù)部門在履行職責(zé)過(guò)程中制作或獲取的，以一定形式記錄、保存的文件、資料、圖表和數(shù)據(jù)等各類信息資源，包括政務(wù)部門直接或通過(guò)第三方依法采集的、依法授權(quán)管理的和因履行職責(zé)需要依托政務(wù)信息系統(tǒng)形成的信息資源。政府?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)政府?dāng)?shù)據(jù)的軟件載體，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的加工廠，是實(shí)現(xiàn)政府?dāng)?shù)據(jù)安全、可控管理的基礎(chǔ)[6-8]。

海量的政府?dāng)?shù)據(jù)形成大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)具有“4V”的特征，即數(shù)據(jù)規(guī)模大（Volume），數(shù)據(jù)種類繁多（Variety），數(shù)據(jù)處理速度快（Velocity），數(shù)據(jù)價(jià)值密度低（Value）。近年來(lái)，人們將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于政府行政管理及其數(shù)據(jù)處理工作，這也使得更多政府業(yè)務(wù)過(guò)程被數(shù)字化并被納入“政府?dāng)?shù)據(jù)”[9]。

1.2? 數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)

在政府?dāng)?shù)字化時(shí)代，我們的日常生活和生產(chǎn)都在不斷地產(chǎn)生數(shù)據(jù)，如何處理龐大的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。現(xiàn)今，國(guó)內(nèi)政府部門和企事業(yè)單位，數(shù)據(jù)庫(kù)99%以上都是使用國(guó)外的商業(yè)或開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)（MySQL），這是因?yàn)镮T軟（硬）件產(chǎn)品、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件等基礎(chǔ)軟件核心技術(shù)層面國(guó)外仍舊占有主導(dǎo)地位，而數(shù)據(jù)庫(kù)又是其中核心技術(shù)[10]。

有了數(shù)據(jù)，就需要有存放數(shù)據(jù)的地方。數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)即存放數(shù)據(jù)庫(kù)的兩種形式。兩者在本質(zhì)上沒(méi)有區(qū)別，都是為了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如圖1所示。

數(shù)據(jù)庫(kù)：面向業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)，一般針對(duì)的是在線業(yè)務(wù)，存儲(chǔ)的是在線業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。如：Oracle、DB2、MySQL、Sybase、MS SQL Server等。可以分為：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，其中后者又可分為KV數(shù)據(jù)庫(kù)、文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)、列數(shù)據(jù)庫(kù)。

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)：是數(shù)據(jù)庫(kù)概念的升級(jí)，面向分析，存儲(chǔ)的是歷史數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)量來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)要比數(shù)據(jù)庫(kù)更龐大得多。主要用于數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析，代表軟件為Hadoop。

ETL： 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)很多時(shí)候是需要從其他地方傳輸數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，這個(gè)過(guò)程就是ETL：extract-抽取、transform-轉(zhuǎn)換、load-加載。

無(wú)論是歷史數(shù)據(jù)還是線上數(shù)據(jù)，都是有生命周期的。比如，對(duì)于一個(gè)產(chǎn)品的用戶活躍度統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)，最近半年的數(shù)據(jù)是熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，訪問(wèn)較頻繁;而隨著時(shí)間的推移，慢慢地這些數(shù)據(jù)不再被頻繁關(guān)注，變?yōu)榱艘话銛?shù)據(jù);再隨著時(shí)間的推移，總有一天這些數(shù)據(jù)不再被關(guān)注就成了冷數(shù)據(jù)[3]。

2? 建設(shè)政府信息資源庫(kù)

近年來(lái)，如何認(rèn)識(shí)、處理政府?dāng)?shù)據(jù)成為全球其他各國(guó)的政治、行政管理以及電子政務(wù)建設(shè)的重要問(wèn)題，政府?dāng)?shù)據(jù)引起人們的廣泛關(guān)注。同時(shí)，人們對(duì)其也有著各種不同的說(shuō)法和理解。例如，就我國(guó)的情況來(lái)看，人們常常將政府?dāng)?shù)據(jù)與“開(kāi)放”“共享”聯(lián)系在一起，有時(shí)甚至是將政府?dāng)?shù)據(jù)與“開(kāi)放共享”統(tǒng)一在一起[11]。這些不同的要求給人們帶來(lái)很多困惑，也給電子政務(wù)建設(shè)帶來(lái)一些困難。但實(shí)際上，政府?dāng)?shù)據(jù)本身是一個(gè)特定歷史時(shí)期的概念，其歷史并不長(zhǎng)。在互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之前，政府?dāng)?shù)據(jù)最初是以“政府信息公開(kāi)”的面目出現(xiàn)的，主要是美國(guó)等西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家在“知情權(quán)”“透明政府”“陽(yáng)光政府”等訴求、要求下而提出的一項(xiàng)政策措施;在互聯(lián)網(wǎng)逐步得到應(yīng)用之后，政府信息公開(kāi)得到進(jìn)一步強(qiáng)化，并被賦予更多的功能要求。

2.1? 信息資源庫(kù)建設(shè)背景分析

通過(guò)大數(shù)據(jù)分析篩查，某副省級(jí)城市市直71家單位共建數(shù)據(jù)庫(kù)183套。從數(shù)據(jù)庫(kù)的類型上看，主要使用MySQL、oracle、SQL Server這三種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)量分別是31個(gè)、83個(gè)、50個(gè)，占比分別為16.9%、45.4%、27.3%;其他類型數(shù)據(jù)庫(kù)（DB2，MongoDB、Sybase、博陽(yáng)、Hadoop等）19套，占10.4%，如圖2所示。

從數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目字段統(tǒng)計(jì)情況看，共51家單位上報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目字段的電子文檔為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，占比71.8%。

2.2? 業(yè)務(wù)系統(tǒng)整合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入

政府?dāng)?shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，不僅面臨傳統(tǒng)的政府部門協(xié)調(diào)問(wèn)題，也遇到了嚴(yán)峻的法律、政策與技術(shù)等多方面的障礙，例如隱私保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全、產(chǎn)權(quán)歸屬等，這也使得政府?dāng)?shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)化舉步維艱。方式可采用建設(shè)大數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)源，通過(guò)共享交換平臺(tái)，與數(shù)據(jù)接入功能區(qū)進(jìn)行對(duì)接，完成原始數(shù)據(jù)物理集中匯聚至大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)中存儲(chǔ)。按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的清洗轉(zhuǎn)化，形成標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，分別構(gòu)建統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)和行業(yè)部門主題庫(kù)?；跇?biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的基礎(chǔ)庫(kù)和專題庫(kù)，開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)查詢、數(shù)融合比對(duì)分析等各類服務(wù)，注冊(cè)至公共數(shù)據(jù)融合平臺(tái)，由其進(jìn)行統(tǒng)一代理、發(fā)布，并對(duì)外提供共享服務(wù)，如圖3所示。

3? 建設(shè)政府信息資源基礎(chǔ)庫(kù)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，需滿足全域歸集、融合、開(kāi)放、共享，數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過(guò)程清晰合理。能為政府部門提供便捷的分析、處理海量數(shù)據(jù)的手段，能夠提供針對(duì)TB/PB級(jí)別數(shù)據(jù)的離線處理能力，如圖4所示。

3.1? 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)能力

3.1.1? SQL引擎

基于DAG（有向無(wú)環(huán)圖）執(zhí)行模式和內(nèi)存迭代計(jì)算架構(gòu)，減少落盤(pán)環(huán)節(jié)，執(zhí)行效率更高;優(yōu)化內(nèi)存使用，減少內(nèi)存回收，運(yùn)行更加穩(wěn)定;列式存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)壓縮比高，更節(jié)省IO;兼容Hive，提供豐富的內(nèi)置函數(shù);服務(wù)預(yù)啟動(dòng)，更快速返回結(jié)果;根據(jù)集群規(guī)模動(dòng)態(tài)申請(qǐng)適量資源;可適用JDBC接口訪問(wèn)，適用方便。

3.1.2? 接口編程

支持Data Frame和Data Set編程接口，支持Java、Python和Scala等多種編程語(yǔ)言。提供Java版本的Map Reduce編程接口供用戶編寫(xiě)Map和Reduce程序。

Map Reduce框架為用戶屏蔽數(shù)據(jù)的物理位置和分片實(shí)現(xiàn)等底層細(xì)節(jié)，用戶只需要關(guān)注Map和Reduce的計(jì)算過(guò)程本身，編寫(xiě)自己的Map和Reduce程序，在作業(yè)提交頁(yè)面配置作業(yè)參數(shù)并執(zhí)行作業(yè)。

3.1.3? Graph計(jì)算

圖計(jì)算的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)吞吐量本身相對(duì)不大，更看重迭代的效率。Graph計(jì)算提供類似Pregel的API，基于RDD數(shù)據(jù)模型進(jìn)行迭代。采用內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)替代磁盤(pán)IO，換來(lái)更快的性能。 面向圖數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)，適合圖算法開(kāi)發(fā)。

3.2? 全量數(shù)據(jù)采集

信息資源基礎(chǔ)庫(kù)基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的采集方式，與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接，直接抽取相關(guān)數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)具備數(shù)據(jù)源類型為數(shù)據(jù)庫(kù)的采集功能，支持主流數(shù)據(jù)庫(kù)包括Oracle、MySQL、SQL Server、PostgreSQL、MongoDB、Sybase、Teradata和DM、GBase、GaussDB等，支持多種主流大數(shù)據(jù)平臺(tái)，包括Hadoop、FusionInsight、MaxCompute等三種及以上主流大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

3.2.1? 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

信息資源基礎(chǔ)庫(kù)設(shè)計(jì)基于日志的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)增量數(shù)據(jù)抽取功能，包括但不限于Oracle、MySQL等;具備基于日志的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)增量同步功能。庫(kù)級(jí)同步提供了在一個(gè)任務(wù)配置內(nèi)管理多個(gè)表數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)同步任務(wù)的能力，在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中海量表進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移的場(chǎng)景下，能極大地縮短用戶煩瑣而重復(fù)的轉(zhuǎn)換配置工作。

3.2.2? 增量數(shù)據(jù)采集

設(shè)計(jì)通過(guò)定制計(jì)劃任務(wù)的方式，實(shí)現(xiàn)按一定周期從源系統(tǒng)中抽取當(dāng)前周期內(nèi)產(chǎn)生的增量數(shù)據(jù)，提供基于觸發(fā)器、日志、時(shí)間戳、全表對(duì)比的增量數(shù)據(jù)采集方式。日志增量同步可以避免重復(fù)的冗余的數(shù)據(jù)同步工作，特別是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量巨大時(shí)，增量同步功能就顯示出了特有的優(yōu)勢(shì)。配合作業(yè)周期調(diào)度功能，可以實(shí)現(xiàn)每次只同步本輪周期內(nèi)變化的數(shù)據(jù)，可以節(jié)省大量的時(shí)間資源和帶寬資源。實(shí)時(shí)災(zāi)備、周期災(zāi)備等對(duì)時(shí)間效率要求比較高的場(chǎng)景也是需要數(shù)據(jù)增量同步功能。

3.2.3? API接口和文件數(shù)據(jù)采集

支持基于Restful API接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。支持文件搬移與文件解析功能。具備文件夾（目錄）增量同步功能，具備針對(duì)文件夾的子文件夾和文件增、刪、改操作的實(shí)時(shí)增量同步功能。

3.3? 基礎(chǔ)庫(kù)數(shù)據(jù)規(guī)范

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范是對(duì)數(shù)據(jù)資源的各類數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯表的數(shù)據(jù)項(xiàng)應(yīng)遵循的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)（數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)、表說(shuō)明、字段描述、數(shù)據(jù)類型和要求）進(jìn)行規(guī)定。具體包括以下4項(xiàng)內(nèi)容：

3.3.1? 歸集庫(kù)數(shù)據(jù)項(xiàng)

來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)、外部委辦局等各部門的各類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)應(yīng)遵循的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.2? 資源庫(kù)數(shù)據(jù)項(xiàng)

對(duì)接入的公共結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)應(yīng)遵循的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范。

3.3.3? 主題庫(kù)數(shù)據(jù)項(xiàng)

對(duì)人口綜合庫(kù)、法人綜合庫(kù)、幾大綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中，與人口、法人、社會(huì)信用等業(yè)務(wù)相關(guān)的主題庫(kù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)應(yīng)遵循的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范。

3.3.4? 專題庫(kù)數(shù)據(jù)項(xiàng)

對(duì)人口庫(kù)、法人庫(kù)等業(yè)務(wù)專題涉及的政務(wù)服務(wù)、營(yíng)商服務(wù)等相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)應(yīng)遵循的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范。

4? 結(jié)? 論

綜上所述及分析，雖然政府信息資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)在建設(shè)上、數(shù)據(jù)歸集上仍存在許多問(wèn)題和困難，但隨著國(guó)家、省市的政策的逐步落實(shí)，國(guó)內(nèi)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，利用政府?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)資源信息開(kāi)放共享，提供社會(huì)公共數(shù)據(jù)服務(wù)勢(shì)在必行。

政府有必要建立大數(shù)據(jù)的支撐服務(wù)平臺(tái)，將政府部門在數(shù)據(jù)共享交換的過(guò)程中，沉淀的大量政務(wù)數(shù)據(jù)資源，匯聚至數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)。按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)分類，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)、清洗、脫敏、融合，形成人口、法人等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、教育、交通、醫(yī)療的主題數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，面向社會(huì)提供數(shù)據(jù)開(kāi)放共享、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)再利用、數(shù)據(jù)分析等服務(wù)，發(fā)揮政務(wù)數(shù)據(jù)的價(jià)值。持續(xù)推進(jìn)數(shù)據(jù)歸集共享工作，充分發(fā)揮已建設(shè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)作用，進(jìn)一步完善人口、法人、征信、電子證照數(shù)據(jù)歸集，建立健全共享交換平臺(tái)數(shù)據(jù)內(nèi)容，完善政府信息資源平臺(tái)的建設(shè)。

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作者簡(jiǎn)介：顧鳴聲（1975—），男，漢族，黑龍江哈爾濱人，高級(jí)工程師，碩士研究生，研究方向：教育信息化，軟件工程開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)安全管理以及大數(shù)據(jù)管理等。