高可用物流信息系统的构建

近年来，全球电子商务快速发展，电子商务在经济活动中的地位和作用越发凸显，已经成为全球社会经济发展的关键之一。物流业作为电子商务的重要支撑，其建设速度也在不断加快，如何构建一个稳定、可靠、安全的物流信息系统，已成为大部分企业物流主管、学者和物流工程师所面临的一个共同课题。

每一个物流信息系统的构建，都离不开先进的工业以太网、多节点的服务器集群和稳定可靠的物流信息软件。本文重点分析构建高性能物流信息系统，实现“365×24”运行目标，在工业以太网、多节点的服务器集群和物流信息软件这三个方面的设计思路和模式。

一、工业以太网

工业以太网建设要求网络须具备可靠稳定的信息交换和处理能力，以实现承上启下的系统控制和调度功能，并提供与ERP、PLC接口硬件和相关配置。网络的可靠性、安全性、带宽等是物流信息系统对网络建设需求的重点。工业以太网拓扑图，如图1。

1.网络设备冗余布置以及网络设备之间的冗余链路

在各层网络设备均采用冗余布置，每个节点上的网络设备数量均大于一台。网络设备间的链路连接采用单模光纤，尽量降低干扰影响。同时启用生成树算法协议STP（Spanning Tree Protocol），通过生成树保证一个已知的网络设备在网络拓扑中沿一个环动态工作。网络设备与其他网络设备交换BPDU消息来监测环路，然后关闭选择的交换机接口取消环路，从而实现冗余链路之间的无缝切换。

2.采用高可靠性和高带宽的网络设备

设备平均无故障时间（MeanTime Between Failures，简称MTBF）必须大于300000小时（30年）。

工业以太网网络设备之间采用单模光纤的1000M高速链路连接；网络设备与服务器、PLC之间采用超6类屏蔽双绞线；所有网络设备端口均为10/100/1000M自适应端口；核心交换机背板带宽达到100Gbps，工业以太网的带宽得到有效保证。

3.综合布线及供电

布线时交换机与PLC、服务器，采用冗余的双绞线链接。各种线缆长度、接线规范符合标准要求、机柜接地良好；各网络设备间的链路连接采用单模光纤，冗余的链路走不同的桥架。所有网络设备均采用冗余UPS供电，保证突然断电后维护人员有足够的时间来正常打开和关闭网络设备，防止浪涌电流对设备的损坏。同时，在网络设计、器件选择、设备安装、桥架布置中充分深圳到自贡物流考虑使用环境电磁兼容性等，避免出现电磁干扰对可靠性的影响。

4.网络安全性

在网络建设开始时就需考虑采用严密的网络安全措施。通过良好的控制网络，不仅要能够进行定性管理，而且还能够定量的分析网络，了解网络健康状况。有预见地发现网络上的问题，并将其消灭于萌芽状态，降低安全威胁所带来的损失，使网络管理的投入达到事半功倍的效果。

核心层交换机和接入层交换机都可以划分不同的VLAN，通过访珠海到宁夏物流问控制来保证接人系统的计算机是受管理的。整个工业以太网仅通过防火墙与外网相连，关闭交换机、防火墙等的所有空闲端口，所有主机与外网的通讯在防火墙的ACL通过MAC地址进行过滤。不允许非接口主机与外网通讯；工业以太网的安全性得到有效保障。

5.网络的可管理性

工业以太网选用的网络网络设备均支持SNMP V1/V2协议，并在监控工作站上深圳到宁德物流安装相应网络管理软件，网络管理软件可作为网络系统的2级网管，提供SNMP、MIB，支持接人到网络系统网络管理系统平台（1级网管），并可在1级网络管理平台上自动发现、生成行李系统网络拓扑，对每台运行的网络设备进行图形化管理。

通过网络管理软件完成以下功能：a.网络设备的图形配置；b.网络设备异常报警；c.日志管理；d.网络设备流量报告；e.网络设备的运行状态、运行时常以及当前温度；f.网络设备的访问控制列表ACL配置、主机地址过滤以及数据包过滤策略等配置。通过网络管理运用可以早期发现存在的异常并提早解决，而不是等到出现问题后再处理，保证了网络的高管理性。

二、多节点服务器集群

多节点服务器集群包括数据库集群、数据采集与设备监控服务器集群、物流信息应用服务器集群和域服务器集群等。每一个服务器均与两个交换机相连，服务器的两个网卡通过双网卡绑定软件将其在逻辑上设置成一个网卡，确保任意一个网卡或链路出现问题的时候不影响服务器正常运行。

1.数据库服务器集群

数据库服务器集群硬件基于Windows双机热备的集群服务器原理构建，包括两台服务器、磁盘阵列、磁带库、SAN交换机等硬件设备，主要用于存储物流信息系统接收到的外部接口信息以及物流信息系统的内部数据，磁盘阵列配备多块热插拨硬盘以支持存储超过1年系统业务数据的联机访问、查询、统计。该集群磁盘管理采用自动存储管理ASM，具有如下主要特点：

（1）ASM提供了在所有磁盘之上的自动负载均衡，从而减少文件系统中的热点；

（2）当增加或移除磁盘时，ASM可以自动进行联机磁盘重组；

（3）ASM使用了智能存储阵列中用到的冗余特性，存储数据时使用镜像和条带化，这可以提高可靠性和性能。

2.数据采集与设备监控服务器集群

数据采集与设备监控服务器集群是基于WinCC6.2+WinCC Server（服务器软件）+WinCC Redundancy（冗余软件）套件的方式进行配置来实现的应用级的集群，主要实现设备数据采集、设备故障诊断、报警等功能。 WinCC Server和WinCC Redun-dancy提供PLC数据通讯服务和冗余服务：WinCCServer和WinCCRedundancy并行运行在两个冗余的服务器上。这两台服务器彼此监视对方，当其中一台服务器出现故障时，第二台服务器承担整个系统的控制任务。当故障的服务器恢复运行时，所有消息内容、过程值归档都回录到恢复的服务器上。WinCC具有如下特点：

（1）支持冗余及高效切换；

（2）内置所有操作和管理功能，可简单、有效地进行组态；

（3）可基于Web持续延展，采用开放性标准，集成简便；

（4）集成的Historian系统作为IT和商务集成的平台。

3.物流信息应用服务器集群

物流信息应用服务器集群是基于ActiveMQ中间件实现的应用级的集群，具有性能稳定及系统可管理性等优点，主要用于调度、路由、追踪货物并控制分拣机正确分拣货物，同时把生产过程中生成的数据存入数据库服务集群。

ActiveMQ是Apache出品，能力最强劲的开源消息总线，具有如下特点：

（1）从设计上保证了构建高性能的集群，支持客户端一服务器，点对点等模式；

（2）完全支持JMS1.1和J2EE1.4规范（持久化，XA消息，事务）；

（3）支持多种传送协议：in-VM、TCP、SSL、NIO、UDP、JGroups、JXTA；

（4）支持通过JDBC和ioumal提供高速的消息持久化。

4.域服务器集群

域服务器集群是基于MicrosoftWindows Server的集群系统，主要用于通讯、域名控制和域名管理服务，具有如下特点：

（1）安全集中管理，统一安全策略；

（2）环境集中管理，利用AD可以统一客户端桌面、IE、TCP/IP等设置；

（3）活动目录是企业基础架构的根本，为企业整体统一管理做基础，为其它服务器集群提供域服务。

三、可靠稳定的物流信息软件

物流信息软件系统主要负责对外系统接口、设备调度、路由管理、处理过程数据管理、货物输送过程追踪、设备管理、备件管理、用户管理以及各种查询、统计等工作。可以采用组件技术、分布式应用技术、冗余技术和最新的web技术实现，系统功能结构如图2。

1.服务器间信息同步

可以采用ActiveMQ作为信息总线，所有数据通过信息总线实时同步，在一台服务器上生成的信息通过发布进程自动发布到另外一台服务器从而实现数据在两个服务器上的一致。同时两台服务器相互监听，若发现另外一台服务器故障，立即切换到当前服务器运行，切换时间小于50毫秒。服务器间信息同步情况，如图3。

这种分布式的系统结构，在处理分拣区PLC各种请求的时候，物流信息的所有服务器角色是等效的。无论PLC将消息发送至那个服务器，PLC都将得到正确的回复。但是，某些特殊的情况可能使用这些服务器的某一个来进行信息处理，例如需要仅有一个服务器在某一时刻连接到企业ERP系统时，物流信息系统通过“投票运算法则”，选择其中的一台作为“主”服务器连接到企业ERP系统。

2.系统功能块的实现

物流信息系统开发可采用PUB/SUB模型、OOA方法、SOA方法等技术，同时结合NHibernate工具自动完成表结构到类的转换，可以有效保证代码质量。人机交互界面使用Microsoft MVC4.0框架、使用AjaX进行界面数据更新，可以提高用户体验。人机交互界面使用的MVC结构模式，如图4。

通过先进工业以太网的搭建、多节点服务器集群的使用、可靠稳定物流信息软件的设计，能有效保证物流信息系统的高效、可靠、稳定，助力现代电子商务达到一个更新的高度。