問題的提出
由于云計算具有超強的計算能力和低成本、高安全性、以用戶為中心等特性，在網絡資源共享等方面具有明顯的優勢，因此在各個領域有著廣泛的應用前景。而在國內，物流行業正在經歷著由傳統物流向現代物流進行轉變的歷史關頭，建設區域物流公共信息平臺成為物流業調整和振興規劃九大重點工程之一。物流公共信息平臺的本質就是為各方提供單個物流企業無法完成的資料收集、資源整合，提供一整套的流程化、標準化的數據交互和業務協同服務，實現信息流、商流、物流、資金流的協同合一。
目前，國內外對于區域物流公共信息平臺的研究主要集中在業務層，更關注平臺承載哪些服務和功能、覆蓋了哪些行業領域，而鮮有借助云計算平臺從架構、技術、資源整合、標準化接口、互聯互通、外延擴展等方面進行深入研究。本文試圖利用新興的云計算理念和技術，構建基于云計算架構的物流公共信息平臺，為物流信息化提供新的發展思路。
云計算簡介
（一）云計算的定義
云的定義目前在業內還不是很統一，維基百科（Wikipedia.org）對于云計算的定義也在不斷更新，目前最新的定義是：云計算是一種動態的易擴展的且通常通過互聯網提供虛擬化資源的計算方式，用戶不需要了解云內部細節，不必具有云內部的專業知識或者直接控制基礎設施。
可以通俗理解云計算就是以虛擬化技術為基礎，以互聯網為載體提供基礎架構、平臺、軟件等服務為形式，整合大規模可擴展的計算、存儲、數據、應用等分布式計算資源進行協同工作的計算模式。從最根本的意義上說，云計算就是數據存儲在云端，應用和服務存儲在云端，用戶充分利用數據中心強大的計算能力，實現各自業務系統的自適應性。
（二）云計算的特點
雖然產業界和學術界由于各自的理解能力不同，基于不同的利益出發點考慮，演變了眾多的云計算定義和分類，如私有云和公有云等，但云計算最關鍵的特點即計算資源能夠被動態地有效分配，消費者能夠最大限度地使用計算資源而無需管理底層復雜技術是各方普遍認同的。總體而言，云計算具有以特點：
靈活的自治性，云計算系統提供的是服務，服務的實現機制對于用戶來說是透明的，不需要了解云計算的具體機制和技術，系統軟硬件能夠自動進行配置，提供需要的服務；可靠的數據存儲中心，云計算系統由大量的計算機構成集群向用戶提供數據管理服務，由數據中心的管理者對數據進行統一的管理、分配資源、負載均衡、安全管理等，利用數據冗余和分布式存儲保障數據的可靠性；高可靠性、可用性和可擴展性，云計算系統可以自動檢測失效節點，并將后續服務請求分配給負載輕的節點，從而提供可靠的服務，保證服務的可用性，當用戶的系統規模發生變化時候，云計算系統可根據用戶需求自由伸縮；極高的經濟性和服務多樣性，通常組建超大規模的服務器集群相比同樣性能的超級計算機成本低很多，并且各業務系統可以根據自己的需要靈活地租借適合自己的云計算能力。此外在云計算平臺上，用戶可以支付不同的費用，獲得不同等級、不同功能的服務；通過虛擬化提高系統利用率，云計算系統可以看成是一個虛擬資源池，各種服務和資源都保存在云端，通過在服務器上部署虛擬機，最大程度上利用系統的運算能力，負載可以在各種虛擬資源上平滑地進行遷移。
（三）云計算的體系架構
云計算不是一個單獨的服務，它是一組服務的集合，傳統意義上對云計算采用分層的架構，這些層定義了提供服務的級別。
最底層為基礎設施即服務層（Infrastructure as a service，IaaS），在此將基礎設施資源（計算、存儲和網絡）以服務的形式提供出來，不僅包括虛擬化的計算資源、存儲，還要保證用戶訪問時的網絡帶寬，具有在特定的服務質量約束（QoS）的情況下出租計算機或數據中心的能力，使之能執行任意操作系統和軟件。
在基礎設施層之上是平臺即服務層（Platform as a service，PaaS），這一層向用戶提供了更高性能、更個性化的基礎硬件和軟件服務，是整個云計算系統的核心層。主要包括并行程序設計和開發環境、結構化海量數據的分布式存儲管理、分布式文件系統以及實現云計算的其他系統管理工具，如資源部署、分配、監控管理、安全管理、分布式并發控制等。簡而言之，PaaS把基礎架構資源封裝成平臺環境提供給用戶和應用，應用的開發者不需要擔心應用運行所需要的資源。
在平臺層之上的是軟件即服務層（Software as a service，SaaS），這層是云計算應用最廣泛的一層，為最終的用戶提供各種應用服務。SaaS允許用戶從Internet訪問云服務，可以在多租戶運營平臺下運行，采用計量服務，允許出租特定的應用程序，并計時收費。
云計算平臺由于采用了層次化的架構設計，因此各層之間是獨立的，結構清晰，靈活性很好，結構上易于分割，便于實現和維護，接口開放，標準規范，容易組建和管理。
基于云計算架構的物流公共信息平臺
（一）建設物流公共信息平臺的背景
物流業是融合運輸業、倉儲業、貨代業和信息業等的復合型服務產業，由于涉及的領域廣，已經成為各國新的經濟增長點。加快發展現代物流業，可以使得我國更好的適應經濟全球化，提高經濟運行質量和效益，提高國家綜合實力和企業國際競爭能力。
由于歷史和現實原因，我國物流行業采用非標準化的運作，造成物流成本高居不下。美國物流費用支出占制造業和流通企業銷售的9.17%，歐盟國家的平均水平為8.73%，日本的物流費用所占比重僅為5.45%。在一些新興發展中國家和地區，韓國占11.1%，而中國物流開支約占銷售額的25%-30%，相當于全國GDP的16.7％，僅為世界平均水平的一半。
為了積極扶植引導物流業的發展，國務院于2009年3月正式印發了《物流業調整和振興規劃》，從六個方面分析了我國物流業發展現狀、存在問題以及應對當前全球經濟狀況發展物流業的對策，并提出了九項重點工程，為振興物流產業創造了機遇。
近年來，傳統物流正在向現代物流進行轉變，現在物流的根本宗旨就是提高物流效率、降低物流成本、快速滿足客戶需求，呈現出信息化、網絡化、自動化、標準化等發展趨勢，其中信息化是現代物流的核心，利用現代信息技術，可以實現物流、資金流和信息流的有機統一。由于認識到隨著互聯網的發展和物流信息技術運用的成熟，物流信息平臺已經成為物流行業發展的一大趨勢，因此國家在物流業振興的九大重點工程中明確的提出“推動區域物流信息平臺建設，鼓勵城市間物流平臺的信息共享”，“加快建設有利于信息資源共享的行業和區域物流公共信息平臺項目”。
（二）物流公共信息平臺的主要需求
物流公共信息平臺需要連接區域內的物流企業、企業的物流部門以及政府管理部門等相關職能部門的信息系統，是物流信息交換和匯集的中心，其建設的目的主要是滿足物流系統中各個環節的不同層次的信息需求和功能需求。
根據使用對象和范圍的不同，可以將平臺的功能需求分為物流企業、客戶企業和政府管理部門三個層面：
物流企業主要是包括市場需求信息匯集（運輸、倉儲配送、裝卸等）、物流業務日常運作管理（電子數據交換EDI、交易管理、電子報關、稅收等）、基礎設施信息管理（港口水運信息、鐵路信息、航空信息、道路設施信息等）、其他公共服務信息（相關政策、市場調研、法律法規等）。客戶企業主要包括物流市場供給信息（供應商資料、資質、評估、報價等）、業務運作管理（電子數據交換、交易管理、合同管理、違約賠償、補救處理等）。政府管理部門主要需要平臺提供區域物流系統運行的各項基礎數據，以便為物流預測、規劃和設計等活動提供支持。
物流公共信息平臺的建設必須依賴于最新的網絡通訊技術和計算機管理技術，從技術角度出發平臺的設計需要采用以下各種物流信息管理技術：
數據自動采集與存儲需求，利用最新的各種技術如FRID射頻識別技術、GIS/GPS系統等準實時采集各類物流信息數據，應用數據庫技術、數據庫挖掘技術、海量數據存儲與管理等技術對各類信息進行組織、處理和存儲。分布式數據及系統的安全技術需求，由于物流公共信息平臺是個開放式系統，和眾多其他相關系統相聯，對安全技術有更高的要求，在程序接口上將采用密碼和加密技術、密鑰管理技術、數字簽名技術、數字水印技術、異構防火墻等。數據通信與交互需求，為了消除信息孤島現象，物流公共信息平臺整合了區域內多方的異構系統，借助分組交換數據網、移動通信網完成EDI通信，應用CORBA、XML、Web Service、EDI/XML等技術滿足區域物流業的信息共享和信息交互要求，確保通信網絡良好的開放性和擴展性。信息標準化需求，為了方便地接入全國的區域物流公共信息平臺聯網，最終平滑融合到全球的物流信息平臺，在數據結構設計過程中，所有數據信息均要服從物流信息分類編碼標準體系以及EDI相關代碼標準體系的規定。
（三）云計算物流公共信息平臺特征
通過以上對物流公共信息平臺的業務、技術需求分析，從中可以發現平臺顯示出以下幾點云計算特征：
對信息資源有大規模海量的需求，區域內的物流公共信息平臺整合了現有各大物流企業、政府部門眾多的信息系統，同時需要實時跟蹤商品物流信息狀態，對這些海量的信息進行匯總、拆分、統計、備份，這需要彈性增長的存儲資源和大規模并行計算能力。
資源負載變化大，物流公共信息平臺有些應用在峰值負載、閑時負載和正常負載之間差距明顯，如網上報關、結算等應用，會在某些特定的時間資源負載呈現爆發式增長，而平常時候可能很穩定，呈現低負載狀態。
以服務方式提供計算能力，目前國內大中型物流企業雖然都已經建立起自己的物流信息系統，但這些系統只是些信息孤島，在數據一致性和信息共享方面有先天性的缺陷。而在物流行業中占95%以上的中小企業沒有自己的信息系統，也不可能花費巨大采購大而全的物流軟件。雖然各個物流企業在業務流程方面存在較大差異，但從行業運營角度來看，其計算控制需求是相同的，因此可以將這部分功能剝離出來，封裝成面對不同行業不同企業的服務，以平臺服務的方式提供給客戶，客戶只要滿足服務接口要求，就能享受到這些服務能力。
（四）云計算物流公共信息平臺架構設計
針對上述的云計算特征，考慮引入云計算技術構建物流公共信息平臺。基于云計算架構的物流公共信息平臺最主要是實現了資源共享、動態分配，從而達到幫助企業降低IT方面的投入和支出的目的。物流公共信息平臺采用分層式設計，主要包括以下幾個部分：
云基礎設施層（IaaS）。引入云計算中的物理資源虛擬化技術，將信息平臺眾多使用者的硬件資源實現共享，如不用為每個客戶分配一個固定的存儲空間，而是所有客戶共用一個跨物理存儲設備的虛擬存儲池等。根據實際的需求對這些共享的資源進行動態分配，用最少的資源實現客戶需求，減少運營成本，提升服務質量。采用服務器集群技術和負載均衡技術，將大量的物理服務器關聯起來，從外界看如同一臺巨大的虛擬服務器，改善整個物流公共信息平臺的整體性能、堅固性、可靠性和安全性。
云平臺層（PaaS）。PaaS是物流公共信息平臺的核心，實現了物流信息的采集、計算、統計、共享等功能，采用分布式存儲、分布式計算技術，實現對海量數據的分析處理，滿足了大數據量且實時性要求非常高的物流信息數據處理要求。例如采用Hadoop的HDFS技術，將一個大的數據文件分割為多個小文件塊，保存在不同的存儲節點上，采用MapReduce技術將一個任務分解成多個子任務，分布執行，然后將處理結果匯總。在平臺實際設計部署時，需要針對物流行業的計算模型，將計算功能從業務流程中剝離出來，包裝成為標準服務提供給上層的云應用調用，實現接入云平臺層的行業應用接口標準化，為行業應用提供高性能的計算能力。
云應用層（SaaS）。云應用層實現了物流行業各類應用的業務流程，同時也可以集成第三方物流（Three party logistics，3PL）企業應用服務，從而演變為第四方物流（Fourth party logistics，4PL）信息平臺。在整合各方服務的同時，通過應用虛擬化技術，實現多租戶共享存儲、計算能力等資源，提高資源利用率，降低運營成本，而多租戶之間在共享資源的同時互相隔離，保證了客戶數據的安全性。
云管理。由于采用了彈性資源伸縮機制，各個租戶占用的硬件資源和應用資源都是變化的，因此需要平臺支持按需計費方式，根據租戶訂購的應用、占用資源的動態變化，生成計費清單，提供給計費系統用于計費出賬。此外還需要平臺配套的用戶管理、安全管理、服務水平協議（SLA）、消息管理、數據交換管理等功能。
（五）云計算物流公共信息平臺主要功能設計
在進行物流公共信息平臺各層的具體設計時，最底層即基礎設施層可以采用目前成熟的IaaS產品來實現，例如Windows Azure等，平臺層可以采用目前第三方中間件產品，例如VMforce等，而物流公共信息平臺主要開發工作集中在各種共享基礎服務組件和開放給用戶的各種標準化服務上。云計算架構的一個典型的特點就是將各種服務和應用進行標準化封裝，以供系統內部和外部進行調用，這些封裝的功能應用主要包括：
部署在SaaS層的應用信息服務分為：
標準門戶服務：各類信息介紹、人才招聘、市場動態、行業新聞、法律法規、企業名錄等；信息資源查詢服務：路況、環境、氣象信息的發布查詢，港口、航運、公路貨運、航空、鐵路等貨運實時信息，企業貨物和物流企業運力、倉儲狀態的實時動態展示等；會員管理服務：會員登錄注冊、單證管理、權限管理、ISP服務、CA證書認證申請和管理、會員貨物狀態和位置跟蹤、交易跟蹤管理、會員資信評估、交易統計等；交易管理服務：物流服務信息和商品信息查詢、網上下單、在線交易、合同簽寫、訂單查詢和統計、客戶管理、商機管理、貨物和流程實時跟蹤定位、電子支付、資金結算等；遠程物流信息系統外包服務：建立應用服務提供商（Application Service Provider，ASP）子平臺，幫助廣大的中小企業實現物流節點企業的信息化；電子政務服務：為物流服務外包企業提供一站式、一體化服務，包括與政府部門相關的網上報稅、交稅、海關保稅區監管、海關網上報關、網上通關及通關數據支持、網上出入境檢驗、災害救急，與服務機構關聯的電子結算、信用融資、物流保險等；決策分析服務：為用戶提供數據統計和報表服務，通過建立物流業務的數學模型，對已有數據進行分析，鑒別、評估、對比物流戰略和策略上的可選方案，例如車輛日程安排、設施選址、顧客服務分析等。
部署在PaaS層的支撐組件服務分為：
基礎數據交換處理服務：該服務負責平臺上各種物流信息的采集、分類、加工、標準化、儲存、分析、評價、中轉、發送、反饋、管理和控制，實現平臺與接入各信息系統之間的數據規范、格式轉換。不僅要實現平臺上交易雙方的無縫對接，還要和其他區域或上一級物流公共信息平臺的連接與數據交換。在具體實現方面可以采用成熟的企業服務數據總線（ESB）產品，輔以強大的接口適配器，采用消息觸發傳遞機制對現有的信息系統進行數據集成。
貨物跟蹤服務：集成先進的GPS、GIS、GMS、物聯網等一系列跟蹤定位技術實現貨物及運輸車輛的實時跟蹤定位，將貨物與車輛跟蹤、物流資源信息查詢、運輸信息平臺、網上物流管理等有機結合，實現物流管理的全過程控制，提高物流作業的準確性和安全性，加強物流運作對客戶的透明性，減少貨物損失和延時。
結論
基于云計算的物流公共信息平臺是個跨區域、跨平臺端到端的業務協同平臺，提供多元化的服務，可以做到各企業之間的橫向整合，實現區域物流資源的共享，最大限度優化配置社會物流資源，提升物流全過程的整體運作水平。
展望物流公共信息平臺未來的發展趨勢有以下兩個方面：
其一是縱向的深入開發，挖掘云計算平臺的潛力，封裝更多的SaaS服務，通過ASP形式提供給平臺使用者。利用ESB技術完善數據交換功能，解決數據傳輸正確與否的確認、數據時效性控制等問題，提供更安全可靠的數據交換技術。
其二是橫向的聯網和融合，國家將在“十二五”期間建立全國性的物流信息平臺，與此同時，多個區域性公共物流信息平臺正在發展和成熟，下一步這些獨立的平臺之間需要進行聯網和融合，需要統一數據、接口和業務標準，同時要求數據交換中心具有數據的轉發、備份、路由等功能，能實現多個交換中心的協同工作。
本文提出的物流公共信息平臺架構在云計算技術之上，由于云計算架構具有領先性的技術優勢，可以大幅降低運營的資本投入，能夠實現業務的迅速擴張，降低物流企業的經營費用。通過基于云計算架構的物流公共信息平臺的建設，可以實現物流信息資源的共享，不僅對完善現代物流功能具有重要的現實意義，而且對發展跨行業、跨區域、跨國度的現代物流具有實際的應用價值。
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本文標題：云計算架構下的物流公共信息平臺設計探討
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