基于大數(shù)據(jù)庫(kù)的大型管理信息系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

王仲科

（陜西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西省寶雞市 721001）

進(jìn)入二十一世紀(jì)，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)庫(kù)在各行各業(yè)得以應(yīng)用，為企業(yè)管理帶來(lái)了極大的便利，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，企業(yè)信息管理地位越來(lái)越重要，為滿足企業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)需求，管理信息系統(tǒng)需要隨時(shí)作出調(diào)整，保障適應(yīng)性與靈活性，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用程序是MIS 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)重要的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)靈活的、可靠的管理信息系統(tǒng)不僅能夠提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，而且有利于延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期。

1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析

作為信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節(jié)，需求分析旨在了解用戶的實(shí)際需要，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界予以反映，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)前首先需要對(duì)企業(yè)不同部門、不同報(bào)表類型的關(guān)系進(jìn)行梳理，明確工作流程，掌握企業(yè)的業(yè)務(wù)情況，分析業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)而設(shè)計(jì)出具有良好性能及適應(yīng)性的數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 方法庫(kù)通用設(shè)計(jì)

管理信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)及用戶是一個(gè)不斷變化的過(guò)程，這就對(duì)MIS 開(kāi)發(fā)及維護(hù)提出了更高的要求。通常為了滿足動(dòng)態(tài)變化需求，往往要不斷的對(duì)程序進(jìn)行修改，不僅增加了工作量，而且會(huì)導(dǎo)致陷入惡性循環(huán)，系統(tǒng)適應(yīng)性差。數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用程序是MIS 系統(tǒng)重要緩解，應(yīng)盡量避免修改，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)適用性強(qiáng)的MIS系統(tǒng)，能夠保留用戶業(yè)務(wù)變化接口。以棉紡企業(yè)為例，由于其涉及到的原料多種多樣，需要進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，但在具體統(tǒng)計(jì)過(guò)程中由于不同部門統(tǒng)計(jì)方式及標(biāo)準(zhǔn)不同，同一類產(chǎn)品也具有一定的差異性。如按照純棉、滌棉分類，按照純棉、棉氨分類。在對(duì)上述原料分類整理時(shí)，應(yīng)充分考慮多種可能性，如類別的修改與增加、類別改變、同一部門多個(gè)統(tǒng)計(jì)方案等，如表1、表2所示。按照序號(hào)進(jìn)行分類，在需要調(diào)整時(shí)不需要修改數(shù)據(jù)庫(kù)便能夠完成修改，操作簡(jiǎn)單，且能夠?qū)?wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確的說(shuō)明。

表1：原料種類

表2：統(tǒng)計(jì)方法表

1.3 復(fù)雜數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)報(bào)表編制是MIS系統(tǒng)最為常用的功能，部分報(bào)表比較復(fù)雜，若方法不正確不僅會(huì)導(dǎo)致人力、物力的浪費(fèi)，而且會(huì)減慢運(yùn)行速度，增加維護(hù)難度。針對(duì)這一問(wèn)題可以采用SQL 法，其包括函數(shù)功能，能夠達(dá)到高效處理。應(yīng)用Server 中的語(yǔ)句借助CASE 功能，可以在不同表達(dá)式輸出相應(yīng)的值，在一個(gè)語(yǔ)句中便能夠完成多個(gè)游標(biāo)。以表3為例，在對(duì)該成績(jī)表進(jìn)行分析時(shí)，以往需要6 個(gè)語(yǔ)句完成數(shù)據(jù)查詢，而利用CASE 功能的函數(shù)項(xiàng)，可以發(fā)出一條語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)表數(shù)據(jù)的全面查詢。具體流程如下：

表3：成績(jī)表

SELECT 生產(chǎn)單位、工種、COUNT（工號(hào)）

SUM（CASE）評(píng)級(jí) WHEN“優(yōu)” THEN 1 ELSE 0 END

SUM（CASE）評(píng)級(jí) WHEN“一級(jí)” THEN 1 ELSE 0 END

…………

以此類推

FORM TB1

1.4 冗余與性能平衡

目前，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)一般采用的是第三范式理論，其一方面能夠減少冗余度，另一方面能夠降低數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)需求，所有實(shí)體均被進(jìn)行定義，提高了數(shù)據(jù)的規(guī)則性，同時(shí)也降低了數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)與修改的難度。通過(guò)減少表的列數(shù)，能夠促進(jìn)排序及創(chuàng)建索引速度的加快，單個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)存放的數(shù)據(jù)量增加，同時(shí)也使得單表查詢速度加快。大型MIS 系統(tǒng)中往往需要進(jìn)行大量原始數(shù)據(jù)制作報(bào)表或臺(tái)賬等，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范構(gòu)建基表，報(bào)表的顯示及統(tǒng)計(jì)需要多表連接。連接關(guān)系越多、關(guān)系越大其需要的開(kāi)銷也越多。建議在數(shù)據(jù)庫(kù)查詢操作中采用一元操作模式對(duì)常用的、對(duì)性能有較高要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。為兼具性能及規(guī)范化的要求，需要保持冗余與性能的平衡。如在棉紡企業(yè)中，每次進(jìn)場(chǎng)的原棉均應(yīng)在物資處進(jìn)行檢驗(yàn)與編號(hào)，其屬性標(biāo)識(shí)具有唯一性?？刹捎玫谌妒降男问綄?duì)關(guān)系情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)?？梢砸詢蓚€(gè)小關(guān)系的方式對(duì)大關(guān)系予以標(biāo)識(shí)，T2、T3 分別表示棉檢室，子系統(tǒng)均由專人負(fù)責(zé)，防止在開(kāi)發(fā)利用中出現(xiàn)沖突。含水率、含雜率往往是與原料入庫(kù)同時(shí)存在，檢驗(yàn)相關(guān)報(bào)表需要顯示產(chǎn)地、批號(hào)等相關(guān)信息，在設(shè)計(jì)方面采用逆規(guī)范化可以在T3 中添加產(chǎn)地、批號(hào)、地區(qū)。為避免數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)更新異常的情況，需要構(gòu)建觸發(fā)器，確保冗余、派生等相關(guān)數(shù)據(jù)與基本數(shù)據(jù)一致，注重對(duì)事物邏輯的處理，確保數(shù)據(jù)更新一致性。

2 系統(tǒng)硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)

以往數(shù)據(jù)庫(kù)多應(yīng)用二維關(guān)系模型，應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)的方式，能夠順利實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及程序的擴(kuò)充，具有獨(dú)立性高、冗余低等優(yōu)勢(shì)。隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展，非結(jié)構(gòu)化與半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)出現(xiàn)，以往二維關(guān)系模型已經(jīng)無(wú)法滿足信息管理系統(tǒng)的需求，此次研究構(gòu)建的大數(shù)據(jù)下通信信息管理系統(tǒng)，對(duì)硬件系統(tǒng)作出如下優(yōu)化。

2.1 外部接口優(yōu)化

在大數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)支持下，管理信息系統(tǒng)與其他系統(tǒng)形成了密切的聯(lián)系，為保障能夠達(dá)到最優(yōu)效果，需要優(yōu)化外部結(jié)構(gòu)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中上下層網(wǎng)管接口情況。其次，要對(duì)光纜監(jiān)察模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行再設(shè)計(jì)，進(jìn)一步優(yōu)化辦公文件與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的接口。需要注意的是上述接口優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)均應(yīng)支持Web Service、TCP 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享功能。

2.2 服務(wù)層優(yōu)化

服務(wù)層主要由多個(gè)服務(wù)器構(gòu)成，其能夠?qū)νㄐ畔到y(tǒng)所有單元模塊數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的處理，并對(duì)數(shù)據(jù)信息展開(kāi)有邏輯性的分析。信息管理系統(tǒng)要求為達(dá)到信息管理目標(biāo)需要及時(shí)對(duì)通信信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其能夠滿足數(shù)據(jù)庫(kù)信息服務(wù)要求，完成處理后再傳輸?shù)较乱荒K進(jìn)行處理。整個(gè)信息管理是一個(gè)公開(kāi)的、透明的過(guò)程，保證信息管理系統(tǒng)的人性化。

3 軟件系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 接入層點(diǎn)接入

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件時(shí)，需要保持接入層信息傳輸與主通信層信息傳輸?shù)囊恢滦裕瑸榱诉_(dá)到這一目的，在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)將通信交換機(jī)與路由器連接，一般需要3 臺(tái)交換器才能夠保障對(duì)應(yīng)局域網(wǎng)交換器各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，包括單元模塊信息傳輸、信息存儲(chǔ)等。接入層點(diǎn)設(shè)計(jì)要與實(shí)際情況相符，參照通信交換器與路由器情況，硬件設(shè)備與系統(tǒng)要根據(jù)實(shí)際進(jìn)行變化，保障數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌踩裕⒃诖嘶A(chǔ)上保障信息傳輸效率。

3.2 數(shù)據(jù)開(kāi)采軟件

數(shù)據(jù)信息的傳輸、開(kāi)采包括多個(gè)不同階段，所用的方法豐富多樣，在具體應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)結(jié)核數(shù)據(jù)查詢及開(kāi)采需要進(jìn)行合理化選擇。一般以興趣度為衡量標(biāo)準(zhǔn)，為獲得更為精準(zhǔn)的結(jié)果可以將其細(xì)分為實(shí)用性、創(chuàng)新性及準(zhǔn)確性等。將實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景作為出發(fā)點(diǎn)，滿足通信需求，數(shù)據(jù)開(kāi)采的方式合理選擇，確保整個(gè)信息系統(tǒng)處于正常運(yùn)行范圍內(nèi)，保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與實(shí)用性，高效執(zhí)行數(shù)據(jù)開(kāi)采工作。

4 數(shù)據(jù)獨(dú)立性

4.1 參數(shù)獨(dú)立性

為保障實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景變化時(shí)數(shù)據(jù)修改功能的實(shí)現(xiàn)，可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)衡量標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)算法等，只需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改即可，系統(tǒng)適應(yīng)性得以提升。在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)算法、標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)參數(shù)，避免僅在應(yīng)用程序中固化，當(dāng)需要修改時(shí)只需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更改，節(jié)省了工作量，提高了效率。不僅如此對(duì)相關(guān)界面進(jìn)行設(shè)計(jì)能夠使得用戶不利用DBA 也能夠完成修改，操作更為簡(jiǎn)單。若對(duì)應(yīng)用程序中算法及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行固化處理，那么不僅需要重新理解應(yīng)用程序，而且要對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行修改，過(guò)程繁瑣。

4.2 視圖設(shè)計(jì)優(yōu)化

視圖是保障GQL Server 不同功能適用性實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)，其主要功能為對(duì)動(dòng)態(tài)表靜態(tài)定義進(jìn)行創(chuàng)建。視圖在數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際應(yīng)用與關(guān)系表中充當(dāng)?shù)氖菢蛄旱年P(guān)系，除滿足基本實(shí)際需求外，還能夠通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高級(jí)算法。通常，大型網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)多個(gè)開(kāi)發(fā)人員共同完成板塊子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，采用視圖功能能夠降低其對(duì)其他子系統(tǒng)表的依賴性，使得邏輯數(shù)據(jù)更為獨(dú)立。當(dāng)子系統(tǒng)發(fā)生改變時(shí)，通過(guò)視圖能夠獲得數(shù)據(jù)模式，無(wú)需在應(yīng)用程序上修改，有利于開(kāi)發(fā)系統(tǒng)效率的提升。信息管理系統(tǒng)在對(duì)多項(xiàng)不同數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理時(shí)，多采用的是SQL，經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理的視圖能夠避免再次編寫數(shù)據(jù)SQL命令，簡(jiǎn)化了流程。不僅如此，視圖還具有數(shù)據(jù)保密功能，用戶僅能夠?qū)ψ约盒枰臄?shù)據(jù)進(jìn)行查看，其他數(shù)據(jù)則無(wú)權(quán)限查看。

4.3 存儲(chǔ)過(guò)程

與客戶應(yīng)用程序相比，存儲(chǔ)過(guò)程維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，當(dāng)實(shí)際需要發(fā)生變化后，查詢范圍及條件也會(huì)出現(xiàn)一定的變化，為適應(yīng)這一變化，需要不斷對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行修改與安裝。對(duì)響應(yīng)的存儲(chǔ)過(guò)程進(jìn)行修改與維護(hù)并保證應(yīng)用程序不發(fā)生變化是一種可靠的選擇。當(dāng)儲(chǔ)存過(guò)程被修改或發(fā)生變化后，利用DBMS 能夠?qū)崿F(xiàn)編譯，無(wú)需重新編譯安裝，一方面能夠提升系統(tǒng)靈活性，另一方面能夠減少系統(tǒng)維護(hù)性。另外，存儲(chǔ)過(guò)程往往需要預(yù)編譯，利用SQL 語(yǔ)句能夠促進(jìn)運(yùn)行速度的提升。數(shù)據(jù)的匯總、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算均能夠在服務(wù)器上得以實(shí)現(xiàn)，防止大量數(shù)據(jù)被上傳到客戶端，能夠減少網(wǎng)絡(luò)流量，使得系統(tǒng)性能得以提升。

5 試驗(yàn)測(cè)試與效果評(píng)估

研究分別在相同試驗(yàn)環(huán)境下測(cè)試了不同網(wǎng)絡(luò)通信信息管理系統(tǒng)的運(yùn)行效果，為保障試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，需要對(duì)試驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行良好的控制，避免其他因素的干擾。試驗(yàn)采用控制變量法，保證變量因素一致。從研究結(jié)果看，大數(shù)據(jù)技術(shù)支持下的管理信息系統(tǒng)更加高效，初始試驗(yàn)階段管理效率超過(guò)90%，傳統(tǒng)信息管理系統(tǒng)僅在70%左右。后續(xù)測(cè)試大數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)不斷優(yōu)化改進(jìn)，整體效率達(dá)到98%，盡管管理效果呈現(xiàn)出波動(dòng)性，但均在90%以上。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在大數(shù)據(jù)技術(shù)支持下，應(yīng)用MIS 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，需要深入了解企業(yè)實(shí)際業(yè)務(wù)，明確各部門關(guān)系及報(bào)表關(guān)系情況，優(yōu)化方法庫(kù)，并靈活運(yùn)用CASE 語(yǔ)句，強(qiáng)化數(shù)據(jù)獨(dú)立性，使其適應(yīng)性得以保障，能夠?qū)ぷ髂康倪M(jìn)行簡(jiǎn)化，提高了信息管理效率，值得推廣。