当物流行业遇见MongoDB

简介

快递物流系统里最常见的一种业务类型就是订单的查询和记录。订单的特点是随着递送过程，订单数据需要随时更新路径。数据结构上需要可以灵活应对，这点非常符合Document模型，并且MongoDB支持GIS功能，非常适用于MongoDB来支撑物流业务。并且MongoDB具备Sharding能力，而物流行业里订单比较独立，夸订单的操作很少，而对单订单来说，更新追加的操作会较多，比如再物流中转处理上。所以物流业务模型上与MongoDB非常的匹配。以下讲解一个虚拟的DEMO，可供参考，用到的特性：

• MongoDB Document的数组结构
• TTL索引，自动过期历史数据
• 复合索引，多条件查询索引
• Partial Indexes，条件索引，只索引有效数据，降低索引的占用空间
• MongoDB GIS功能，支持GeoJSON标准，可以接入第三方系统处理GEO信息。

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数据结构定义

{
  "_id": <String>,  // 订单ID
  "status": <String>, // 订单状态，shipping，deliveried等
  "order_image_url": <String>, // 订单图片信息
  "create_date": <ISODate>, // 订单创建日期
  "from": {    // 发货信息
      "city": <String>,  "address": <String>, 
      "name": <String>,  "phone": <String>, 
      "location": <GeoJSON> 
  },
  "delivery": {    // 收货信息
      "city": <String>,  "address": <String>, 
      "name": <String>,  "phone": <String>, 
      "location": <GeoJSON> 
  },
  "details": [   // 物流详情，数组结构
    {
      "action": "reviced",  // 物流动作
      "operator": "快递小哥1号",   // 操作员
      "date": <ISODate>
    }...
    ]
}

例如：

{
  "_id": "E123456789",
  "status": "delivering",
  "create_date": ISODate("2016-06-21T09:00:00+08:00"),
  "order_image_url": "http://oss/xxxxx.jpg",
  "from": {
    "city": "Hangzhou",
    "address": "文一西路969号",
    "name": "小王",
    "phone": "18657112345",
    "location": {
      "type": "Point",
      "coordinates": [
        120,
        30
      ]
    }
  },
  "delivery": {
    "city": "北京",
    "address": "朝阳区",
    "name": "朝阳群众",
    "phone": "18601011011",
    "location": {
      "type": "Point",
      "coordinates": [
        116,
        39
      ]
    }
  },
  "details": [
    {
      "action": "reviced",
      "operator": "快递小哥1号",
      "date": ISODate("2016-06-21T09:00:00+08:00")
    },
    {
      "action": "shipping",
      "station": "hangzhou-airport",
      "date": ISODate("2016-06-22T01:00:00+08:00")
    },
    {
      "action": "shipping",
      "station": "beijing-airport",
      "date":  ISODate("2016-06-22T07:00:00+08:00")
    },
    {
      "action": "shipping",
      "station": "chaoyang-station",
      "date":  ISODate("2016-06-22T15:00:00+08:00")
    },
    {
      "action": "delivering",
      "operator": "快递小哥2号",
      "date": ISODate("2016-06-23T10:00:00+08:00")
    }
  ]
}

几个注意点：

• 利用了GEO特性，使用GeoJSON标准，但是坐标系上需要注意坐标标准问题；
• 时间处理上，物流行业会涉及到国际化，所以严格按照ISO的标准，定义时间，CN+80:00；
• 订单详情里很好的利用了Document的数组特性；
• 快递订单是唯一的，可以作为MongoDB的主键；

insert到collection中后的文档：

> db.order.find().pretty()
{
    "_id" : "E123456789",
    "status" : "delivering",
    "create_date" : ISODate("2016-06-21T01:00:00Z"),
    "order_image_url" : "http://oss/xxxxx.jpg",
    "from" : {
        "city" : "Hangzhou",
        "address" : "文一西路969号",
        "name" : "小王",
        "phone" : "18657112345",
        "location" : {
            "type" : "Point",
            "coordinates" : [
                120,
                30
            ]
        }
    },
    "delivery" : {
        "city" : "北京",
        "address" : "朝阳区",
        "name" : "朝阳群众",
        "phone" : "18601011011",
        "location" : {
            "type" : "Point",
            "coordinates" : [
                116,
                39
            ]
        }
    },
    "details" : [
        {
            "action" : "reviced",
            "operator" : "快递小哥1号",
            "date" : ISODate("2016-06-21T01:00:00Z")
        },
        {
            "action" : "shipping",
            "station" : "hangzhou-airport",
            "date" : ISODate("2016-06-21T17:00:00Z")
        },
        {
            "action" : "shipping",
            "station" : "beijing-airport",
            "date" : ISODate("2016-06-21T23:00:00Z")
        },
        {
            "action" : "shipping",
            "station" : "chaoyang-station",
            "date" : ISODate("2016-06-22T07:00:00Z")
        },
        {
            "action" : "delivering",
            "operator" : "快递小哥2号",
            "date" : ISODate("2016-06-23T02:00:00Z")
        }
    ]
}

数据操作

物流快递的订单修改主要是查询和信息追加两种，主要介绍这两种：

订单信息查询，最常见的操作，用户的订单查询：

db.order.find({_id:"E123456789"});

有时需要做信息统计，按照状态来查询：

db.order.find({"status":"delivering", "delivery.city":"北京", "delivery.address":"朝阳区"});

物流状态更新时，需要更新相应的订单，MongoDB上直接$push过去即可：

db.order.update( { _id:"E123456789"}, 
{$push: {details: 
{"action":"delivering", "operator" : "快递小哥3号", "date" : ISODate("2016-06-23T13:00:00+8:00")}
}})

索引创建

_id索引，默认存在，不需要再创建；当数据量较大时，可以使用sharding结构，shardkey的选择上可以使用Hash(_id)。

TTL索引，字段create_date，180天后自动清理数据：

db.order.createIndex({"create_date":1}, {"expireAfterSeconds":15552000})

位置和状态索引，为了能快速处理“某地未处理订单”查询，这是一个多条件的查询，所以是一个复合索引，status字段放在前面，因为多数的查询都会依赖状态字段

db.order.createIndex({"status":1, "delivery.city":1, "delivery.address":1})

在这个Demo里，还有一种加快查询速度的方法就是，创建一个只包含指定状态的一个Partial Indexes索引。比如status必须为delivering 才加入到索引中，有效控制索引的大小，加快查询速度。

db.order.createIndex({"delivery.city":1, "delivery.address":1},{partialFilterExpression:{'status':{$eq:"delivering"}}})

MongoDB GIS

MongoDB遵循的事GeoJSON规范，对象的描述上通过一个type字段描述GeoJSON类型，coordinates字段描述空间信息。

{ type: "<GeoJSON type>" , coordinates: <coordinates> }

coordinates是一个[longitude, latitude]的数组类型。另外值得关注的是MongoDB GEO的使用的是WGS84标准。WGS84也是国际标准，中国使用的著名的火星坐标GCJ-02，还有一套百度坐标BD09，三者的坐标转换可以参考附录相关的链接。

附录

• GeoJSON

  • https://docs.mongodb.com/manual/reference/geojson/
  • http://geojson.org/geojson-spec.html
  • https://docs.mongodb.com/manual/reference/glossary/#term-wgs84

• MongoDB Geo Index

  • https://docs.mongodb.com/manual/core/2dsphere/
  • https://docs.mongodb.com/manual/reference/glossary/#term-legacy-coordinate-pairs

• GeoHack

  • https://tools.wmflabs.org/geohack/geohack.php?pagename=Hangzhou&params=30_15_N_120_10_E_type:city(9018000)_region:CN-33_
  • https://tools.wmflabs.org/geohack/geohack.php?pagename=Beijing&params=39_55_N_116_23_E_type:city(21700000)_region:CN-11_
  • https://en.wikipedia.org/wiki/World_Geodetic_System

• Geo Datum

  • https://github.com/wandergis/coordtransform

作者

叶翔，ApsaraDB For MongoDB 开发组