沈建國

（無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 無錫 214000；江蘇省無線傳感系統(tǒng)應用工程技術(shù)研究開發(fā)中心，江蘇 無錫 214000）

基于云計算理念的數(shù)據(jù)中心研究

沈建國

（無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 無錫 214000；江蘇省無線傳感系統(tǒng)應用工程技術(shù)研究開發(fā)中心，江蘇 無錫 214000）

論文在云計算理念之下，以政府部門為例，分析和構(gòu)建更加符合資源管理和信息化建設(shè)需求的新型數(shù)據(jù)中心。首先闡述了云計算技術(shù)與虛擬化技術(shù)，在此基礎(chǔ)上從系統(tǒng)的資源利用率、系統(tǒng)管理成本、業(yè)務(wù)部署捷、管理難度等方面分析了當前的政務(wù)數(shù)據(jù)中心存在的問題，然后從基礎(chǔ)設(shè)施、云計算平臺、政務(wù)云系統(tǒng)、政務(wù)云服務(wù)、安全系統(tǒng)、系統(tǒng)應用等方面詳細闡述了基于云計算的政務(wù)數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建。

數(shù)據(jù)中心；虛擬化；云計算

1　引　言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展與應用逐步深入，我國各行各業(yè)的信息化進程也在逐漸加速，不少企業(yè)、高校、政務(wù)部門均建設(shè)了較為完善的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，基本實現(xiàn)了辦公的數(shù)字化[1]。而隨著信息化應用的逐步增多，人們生活和工作的一些方式與流程也正在逐步轉(zhuǎn)變，從而對數(shù)據(jù)中心提出了更高的要求。以政府部門為例，政務(wù)信息系統(tǒng)是數(shù)字化政府的核心組成模塊，同時也是數(shù)字政務(wù)的信息平臺和支撐平臺。隨著數(shù)字化進程的加快，數(shù)據(jù)中心的信息量將呈幾何級數(shù)增長，對信息的存儲與處理提出更高的要求。基于云計算理念的數(shù)據(jù)中心能夠顯著節(jié)約服務(wù)器投資，為信息化建設(shè)提供新的思路。本文以基于云計算的政務(wù)數(shù)據(jù)中心為例，分析和闡述利用云計算虛擬化來構(gòu)建數(shù)據(jù)中心的方案，具有比較切實的理論價值與實踐意義。

2　相關(guān)技術(shù)概述

2.1云計算技術(shù)

云計算技術(shù)是在Internet的支持下，實現(xiàn)一系列服務(wù)的模式。在Internet中借助虛擬化的資源，將一些物理和邏輯上不存在明顯聯(lián)系的多個實體整合成一個，并使之向用戶提供較為強大的服務(wù)?？梢詫⒃朴嬎阋暈橐环N技術(shù)模式，也可以將其視為一種服務(wù)模式，其最大的特點是將網(wǎng)絡(luò)作為資源的中心，通過各類虛擬化的服務(wù)為用戶提供解決方案。以基于云計算的政務(wù)系統(tǒng)為例，下圖所示為比較典型的云計算使用模型：

圖1.政務(wù)系統(tǒng)云計算使用模型

2.2虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)是實現(xiàn)云計算服務(wù)的核心之一。在此技術(shù)的支持下，能夠明顯增強軟硬件資源的利用率，從而有效提升資源的擴展性，使網(wǎng)絡(luò)的部署變得便捷高效，增強管理的方便性，降低成本。在虛擬化技術(shù)的支持下，數(shù)據(jù)中心的設(shè)置與使用能夠更加靈活，系統(tǒng)資源的配置也變得更加合理。

3　基于云計算的政務(wù)數(shù)據(jù)中心

下圖所示為本文結(jié)合政務(wù)數(shù)字化的需求而構(gòu)建的基于云計算理念的政務(wù)數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)圖。

圖2.基于云計算理念的政務(wù)云數(shù)據(jù)中心

可知在最底層是各類接入終端，通過統(tǒng)一的政務(wù)網(wǎng)絡(luò)接入到政務(wù)云平臺，并在政府安全審計與認證之下實現(xiàn)政務(wù)協(xié)同辦公平臺。從技術(shù)的層面來講，可以將云數(shù)據(jù)中心分為以下幾個方面：

3.1基礎(chǔ)設(shè)施

基礎(chǔ)設(shè)施指的是為數(shù)據(jù)中心的運行而搭建的設(shè)備與環(huán)境，例如網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備、服務(wù)器的設(shè)置以及存儲硬件單元等。此外也包含了必要的軟件資源，例如DBMS系統(tǒng)、各類公文應用系統(tǒng)等[2]。在基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建中，主要涉及的內(nèi)容包括：

3.1.1云環(huán)境的搭建。通過構(gòu)建一個虛擬化的云環(huán)境，能夠充分支持網(wǎng)絡(luò)資源的復用、減少資源管理與維護的工作量、使網(wǎng)絡(luò)資源的利用率得到顯著提升[3]。一個城市的政務(wù)數(shù)字化承載著眾多的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)，這就要求基于云計算的網(wǎng)絡(luò)在構(gòu)建時一方面應該顧及到傳統(tǒng)政務(wù)網(wǎng)的接入，另一方面也應為數(shù)據(jù)中心的接入打下基礎(chǔ)。

3.1.2虛擬化計算資源。引入服務(wù)器虛擬化系統(tǒng)設(shè)置虛擬機，實現(xiàn)資源的虛擬化。結(jié)合政務(wù)處理的特點，目前使用較為廣泛的軟件包括Citrix Xen Server、Windows Server 2008 Hyper-V、VMware ESX Server等，通過這些軟件將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，簡化系統(tǒng)管理，實現(xiàn)服務(wù)器整合[4]。

3.1.3虛擬化存儲資源。通過對存儲資源進行必要的虛擬化處理，能夠?qū)崿F(xiàn)整個數(shù)據(jù)中心底層存儲資源的統(tǒng)一設(shè)置，上層服務(wù)器不必關(guān)心底層存儲資源的屬性，僅需通過有限的接口調(diào)用一些邏輯參數(shù)，最終使得存儲系統(tǒng)相對統(tǒng)一和集中。由此可見對存儲資源進行虛擬化處理能夠使客戶享受到更為方便快捷的服務(wù)，并完全支持分布式系統(tǒng)，提升系統(tǒng)整體的安全性，為系統(tǒng)未來的擴展打下基礎(chǔ)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速、海量存儲和處理[5]。

3.2云計算平臺

在政務(wù)數(shù)據(jù)中心中，云計算平臺是核心組成單元之一，與計算平臺能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)中心的資源管理，并且支持網(wǎng)絡(luò)中的所有軟硬件的虛擬化，因此可以說其滿足了任務(wù)提交、系統(tǒng)工作的需求。結(jié)合各種資源的具體特點和屬性，云計算平臺可以為之提供符合國際標準的管理接口，從而對各類不同的資源進行統(tǒng)一的管理和配置，降低了系統(tǒng)的復雜度[6]。

3.3政務(wù)云系統(tǒng)

在云計算技術(shù)的支持下，為政務(wù)工作所涉及的各類業(yè)務(wù)提供支持，主要包括經(jīng)濟管理、市場監(jiān)管、社會管理和公共服務(wù)，以提高政府部門依法行政的水平。所有的用戶通過統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)進行登錄，對系統(tǒng)進行訪問和使用。

3.4政務(wù)云服務(wù)

在云計算理念的支持下，政務(wù)系統(tǒng)的用戶可以享受到多樣化的信息服務(wù)。可以將這些服務(wù)分為以下2個類別：1.基礎(chǔ)設(shè)施云服務(wù)。在虛擬化技術(shù)體系的支持下，以網(wǎng)內(nèi)所有的服務(wù)器設(shè)備和信息資源為基礎(chǔ)，構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施云，通過“Infrastructure as a Service”協(xié)議，提供給政務(wù)網(wǎng)中的所有用戶。網(wǎng)絡(luò)的管理者結(jié)合不同用戶具體需求，為各種角色的用戶提供符合其應用需求的虛擬服務(wù)器和存儲空間，用戶在實際使用中并不需要關(guān)心服務(wù)器的地理位置和物理屬性。以動態(tài)遷移技術(shù)與動態(tài)分配技術(shù)，為系統(tǒng)用戶提供服務(wù)，同時顯著提升了系統(tǒng)資源的利用率。2.公共平臺云服務(wù)。為政務(wù)機構(gòu)的所有應用信息提供公共平臺，例如中間件、DBMS等。在虛擬化技術(shù)的支持下搭建標準化的云平臺，通過“Platform-as-a-Service”協(xié)議，提供給政務(wù)網(wǎng)中的所有用戶。所有的用戶在需要服務(wù)的時候僅需將如中間件、DBMS等需求向管理中心進行申請，即可被分配到相應的服務(wù)，節(jié)省了資金與設(shè)備。

3.5安全系統(tǒng)

3.5.1信息安全。政務(wù)網(wǎng)絡(luò)涉及到一些機密信息，所以必要的信息安全性也是其需求之一。政務(wù)數(shù)據(jù)中心一方面應該實現(xiàn)在平臺上的所有應用的信息安全，另一方面也應實現(xiàn)存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全?；谝陨系男枨螅谠O(shè)計時就應從各個方面進行安全性能的部署，包括信息系統(tǒng)的物理安全、信息網(wǎng)絡(luò)的安全、信息管理的安全等。

3.5.2運維系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心的運行維護系統(tǒng)的配置也是十分重要的，主要涵蓋了在線監(jiān)控功能、系統(tǒng)設(shè)置功能以及維護服務(wù)功能，這幾大功能共同構(gòu)成了數(shù)據(jù)中心的支撐平臺，并周期性地監(jiān)控者系統(tǒng)中所有設(shè)備的虛擬機CPU、內(nèi)存等使用情況，結(jié)合一定的需求匹配算法進行必要的調(diào)配與均衡，通過負載分流來保證資源分配的合理性，提升資源的使用效率。

3.6系統(tǒng)應用

以某市為例，結(jié)合政務(wù)部門的信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，結(jié)合前文所述的數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式，引入云計算技術(shù)，搭建了數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，如下圖所示。

圖3.數(shù)據(jù)中心架構(gòu)示意圖

該建設(shè)方案能夠滿足廣域、城域、政務(wù)園區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)接入等多種模式之下的政務(wù)工作需求，由于我國的政務(wù)部門層級較多，且不同的業(yè)務(wù)之間區(qū)別較大，因此該系統(tǒng)能夠有效匹配這些特點，實現(xiàn)不同部門間的信息交互，滿足辦理政務(wù)的流程需求。從技術(shù)的層面上，此方案能夠在省市鎮(zhèn)幾個層級實現(xiàn)全覆蓋，通過標準的ARG3路由器與ARG3實現(xiàn)有線/無線接入模式的兼容，并以MPLSVPN來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的腹痛和安全性能的保障，通過高可靠無環(huán)以太網(wǎng)技術(shù)分層維護，保證VPN貫通。在未使用云計算模式之前，政務(wù)網(wǎng)絡(luò)共部署虛擬服務(wù)器40臺，經(jīng)統(tǒng)計，平均CPU利用率不足40%。在云計算的支持下，重新配置了服務(wù)器，提高了服務(wù)器資源的利用率，如下表所示：

4　結(jié)束語

目前，基于云計算理念的數(shù)據(jù)中心技術(shù)仍然處于不斷完善與發(fā)展的進程中，而傳統(tǒng)技術(shù)和架構(gòu)下的數(shù)據(jù)中心也將逐步被取代，所以，通過分析數(shù)據(jù)中心的云計算技術(shù)，構(gòu)建更加符合資源管理和信息化建設(shè)需求的新型數(shù)據(jù)中心，能夠契合實際需要，穩(wěn)定、可靠、成本低，具有比較好的價值。

[1]郭靜.對高?！皵?shù)字化校園”數(shù)據(jù)中心建設(shè)的研究和實踐[J].中國教育信息化,2007,(12):48.

[2]張敏,陳云海.虛擬化技術(shù)在新一代云計算數(shù)據(jù)中心的應用研究[J].廣東通信技術(shù),2014,(5):37.

[3]陳曄.基于云計算的安全數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)淺析[J].電腦知識與技術(shù),2014,(31):7235-7236

[4]萬利平,陳燕.云計算機在教育信息化中的應用探究[J].中國教育信息化,2014,(9):75.

[5]比約尼爾(劉伯超,向劍文譯).軟件工程卷3:領(lǐng)域、需求與軟件設(shè)計[M].北京:清華大學出版社,2010.

[6]張敏,陳云海,林立宇.電信運營商云計算機數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建分析[J].電信技術(shù),2014,(6):102-103.

（責任編校：京華，俊華）

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A

1673-2219（2015）05-0110-03

2015－02－15

云計算環(huán)境下教學輔助平臺的探索與構(gòu)建（項目編號SYKJ14E02）。

沈建國（1974－），男，江蘇泰州人，碩士，無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學院講師，研究方向為計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及云計算應用。