孟慶德，張春霞

（東北石油大學(xué)，黑龍江大慶 163318）

在國家社會經(jīng)濟迅猛發(fā)展的背景下，信息技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r與前景已然受到各領(lǐng)域的重視[1]。檔案系統(tǒng)涉獵到的范圍非常廣泛，創(chuàng)建高效檔案系統(tǒng)現(xiàn)實意義重大[2]。此外，檔案亦是企業(yè)、高校等最基本、具有代表性的原始記錄。傳統(tǒng)意義上的檔案管理系統(tǒng)隨著社會科技的不斷發(fā)展，一些不足之處逐漸顯示出來，如傳統(tǒng)檔案尤其是紙質(zhì)版檔案在采集、歸檔、整理、分類、裝訂、保管、儲存過程中，需要大量的人力、物力[3]。傳統(tǒng)檔案更新系統(tǒng)在保存時需要巨大空間，并且需要維持儲存檔案系統(tǒng)的適宜環(huán)境，過程較為復(fù)雜[4]。電子檔案在很大程度上彌補了傳統(tǒng)形式的人工整理、歸檔、真實性的記錄缺陷[5]。

在信息化不斷發(fā)展、不斷普及智能化的大社會背景下，檔案的錄入以及整理任務(wù)均可以依靠基于虛擬平臺的檔案智能化管控系統(tǒng)[6]。一方面，基于虛擬化平臺的檔案實時更新系統(tǒng)能夠達到循環(huán)操作的目的，減少了檔案管理務(wù)工人員的使用量，形成自動化管控平臺，使檔案實時更新系統(tǒng)的利用率以及工作效率有大幅度的提高[7]。另一方面，構(gòu)建基于虛擬化平臺的檔案實時管理更新系統(tǒng)，符合社會發(fā)展所需，順應(yīng)時代發(fā)展迫切所需，利用現(xiàn)代化科技是檔案管理任務(wù)重點關(guān)注的對象之一[8]。

1 檔案系統(tǒng)總體構(gòu)架

檔案系統(tǒng)由海量信息管理資源庫、電源電壓、基礎(chǔ)電路、軟硬件設(shè)備以及其他支撐設(shè)備共同組成[9]，檔案系統(tǒng)的運行需要借助信息采集、檔案管理等諸多運行模塊，檔案系統(tǒng)總體構(gòu)架如圖1 所示。

圖1 檔案系統(tǒng)總體框圖

檔案系統(tǒng)還需要進行定期管理、維護、開發(fā)利用任務(wù)，處于時刻動態(tài)更新的狀態(tài)，借助內(nèi)部的系統(tǒng)維護、系統(tǒng)更新實現(xiàn)，保證檔案系統(tǒng)的實時性、兼容性、海量性和全面性[10]。

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)檔案硬件設(shè)備包括電源電路、虛擬機、單片機、路由器、光端設(shè)備、高性能服務(wù)器、存儲設(shè)備、檔案數(shù)字化加工系統(tǒng)，根據(jù)所需建立海量信息資源庫[11]。

2.1 單片機指令系統(tǒng)

單片機的硅片上集成了中央處理器CPU、隨機存儲器以及RAM。程序存儲器ROM 或EPROM 定時/計數(shù)器，是一種半導(dǎo)體的集成設(shè)計芯片[12]。CPU主要功能可概括為破譯指令、分析指令、執(zhí)行指令、按照指令進行相關(guān)運行；亦能夠執(zhí)行有關(guān)算法運行、邏輯分析[13]；負(fù)責(zé)存儲器內(nèi)外設(shè)備的數(shù)據(jù)信息資源交互；控制整個指令系統(tǒng)[14]。設(shè)計的CPU 包含8 條簡化指令，字長為8 bits，以出現(xiàn)的命令為指令方式，選用此方式由于其具有直接性，既能夠運用在源操作中，又能夠運行在目的性操作任務(wù)之中，具有很大的操作便利性，指令負(fù)責(zé)直接派發(fā)尋址單元的地址。信息資源數(shù)據(jù)存在于存儲器之中，每進行一個操作數(shù)便形成一個存儲單元，對應(yīng)著一個特定的地址編碼。

2.2 時鐘電路模塊

在單片機的電路設(shè)計中，還包含著時鐘電路，通常在兩個引腳之間，將晶振與兩個電容連接起來，形成片內(nèi)震蕩，片內(nèi)震蕩的形成原理是51 內(nèi)核單片機內(nèi)部設(shè)有一個高增益反放大裝置[15]。其外部與一個晶振相連，在此過程中，會激發(fā)出震蕩脈沖。通常選取石英材質(zhì)的晶振，參數(shù)范圍為1.2～12 MHz，電容參數(shù)范圍為5～30 F 即可[16]。電容參數(shù)選擇可以產(chǎn)生輕微調(diào)整頻率的功效，然而，參數(shù)值需要與晶振負(fù)載阻抗相符合，否則，時鐘電路的起振現(xiàn)象將很難發(fā)生。

3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

3.1 檔案系統(tǒng)安全保障技術(shù)

由于電子檔案能夠儲存大量信息數(shù)據(jù)、儲存方式容易、傳送信息便捷，因此，分別從檔案載體保護、單一載體保護、集群式存儲載體保護3 個方面展開分析。

1）檔案載體保護

檔案信息需要寄存在相關(guān)設(shè)備中，將光盤、磁盤、計算機主板作為信息存儲載體，所以需要對這些載體進行保護。

2）單一載體保護

檔案部門將海量檔案信息資源儲存在軟盤中，之后將載有檔案信息資源的軟盤進行排列、分類，保存在對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)，或者將其刻錄在光盤進行儲存。借助電子除塵等相關(guān)技術(shù)，調(diào)控檔案所處地區(qū)的溫濕程度，防止有害物質(zhì)對檔案載體的破壞。除此之外還要預(yù)防磁場以及振動等對檔案載體安全的影響與威脅。

3）集群式存儲載體保護

磁盤整列、光盤庫、光盤塔、磁帶庫等均屬于集群式存儲載體。利用相關(guān)手段把眾多單一存儲載體合成為一個集群式存儲載體。如果某個單一載體遭到破壞，其所承載的信息能夠自發(fā)安全地傳遞到集群中的其余載體上。將失效的單一載體換代后，之前轉(zhuǎn)移到其余載體上的資源信息還會自發(fā)轉(zhuǎn)移到更換后的新載體上，通過這種方式能夠避免信息資源缺失的問題。

3.2 檔案信息加密

加密算法通常分成兩種類型：1）傳統(tǒng)加密算法，也叫對稱加密算法；2）公開密鑰加密算法，也叫非對稱加密算法。全部的加密算法均以兩種通用規(guī)則為基礎(chǔ)：將明文中的所有元素（比特、字母等）進行特定替換，將這些明文元素變成新元素；將明文的全部元素信息重新排列組合。完成操作的基本前提條件是全部信息元素均未丟失，確保操作具有可逆性。

1）對稱加密。對稱加密算法的加密和解密密鑰是相互對稱的，加密密鑰和解密密鑰是統(tǒng)一的、完全相同的。具體加密過程如下：將64 位的明文輸入塊轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)長度為64 位的密文輸出塊，密碼長度值選用56 位。DES 將64 位輸入數(shù)據(jù)塊依照位置重新排列組合，同時將輸出分成L0、R0兩個模塊，這兩個模塊長度均為32 位，然后執(zhí)行前后替換操作，最后，L0負(fù)責(zé)左32 位的數(shù)據(jù)輸出，R0負(fù)責(zé)右32 位的數(shù)據(jù)輸出，依據(jù)這個規(guī)則執(zhí)行16 次迭代算法以后，得到L16、R16，將其作為輸入，執(zhí)行逆置換，逆置換與初始置換相反，完成對稱算法的加密。對稱加密基本原理如圖2 所示。

圖2 對稱加密

2）非對稱加密。非對稱加密體制也叫公開密鑰密碼體制，這種加密方式的加密密鑰是透明的，不具有保密特性。而解密密鑰是嚴(yán)格具有保密性、不能公開的，由此可見，這種加密方式需同時借助加密密鑰以及解密密鑰共同完成加密過程。非對稱加密機制如圖3 所示。

圖3 非對稱加密

乙方生成一組密鑰，包括公鑰和私鑰兩種密鑰，將公鑰公開；甲方獲取到乙方公開的公鑰后，利用這個密鑰將機密信息經(jīng)過加密處理之后發(fā)回乙方；乙方利用僅自己擁有的另一把特定密鑰即私鑰對經(jīng)過甲方加密處理后的機密信息執(zhí)行解密操作。乙方僅僅可以借助特定密鑰即私鑰解密經(jīng)過相關(guān)處理加密的信息。在該密文加密傳遞過程中，盡管攻擊者得到了密文，而且也了解了乙的公鑰，但仍然無法對密文進行破譯，密文的破解僅僅可以由乙方的密鑰進行破譯才有效。同樣，甲乙兩方顛倒身份，非對稱加密機制加密原理不變。

3.3 檔案信息確認(rèn)

信息確認(rèn)指嚴(yán)格確保檔案信息可分享資源范圍，避免信息資源造假、篡改以及頂替。通過數(shù)字水印手段鑒別、確認(rèn)信息的準(zhǔn)確性，數(shù)字水印手段能夠使計算機進行識別以及讀取檔案信息資源時具有保證性，確保操作的真實性。

3.4 基于虛擬化平臺的信息數(shù)據(jù)融合

數(shù)據(jù)融合映射模型包含世界空間W、測量空間M、預(yù)融合空間M 以及目標(biāo)空間O，這些空間設(shè)置借助S、F、P 3 種映射相連接，映射S 借助多傳感器由外部信息資源空間獲得原始信息資源構(gòu)成測量空間；P將以上信息資源數(shù)據(jù)進行預(yù)處理組成預(yù)融合空間，其中的信息資源經(jīng)由F 獲取到目標(biāo)資源空間。針對外部資源空間：

式中，Wmn代表外部信息資源世界第m個目標(biāo)的第n個性質(zhì)；n代表目標(biāo)的數(shù)量；m代表針對單一目標(biāo)關(guān)注的最大特征數(shù)，矩陣序列中將有較多元素為0。針對信息資源測量空間，含有t時刻的測量空間矩陣為：

式中，Dlk表示第l類傳感器之中的第k個傳感器獲取到的原始數(shù)據(jù)；l表示傳感器種類數(shù)；k表示每一種傳感器涵蓋的最大傳感器數(shù)量。同樣，該矩陣中仍有很多元素值為0，通過映射所得模型可知：

式中，Pxy為借助原始測量信息資源數(shù)據(jù)經(jīng)由預(yù)處理收集到的數(shù)據(jù)構(gòu)成。在數(shù)據(jù)集映射中，Po映射方式為一一映射。

針對目標(biāo)信息資源空間：

目標(biāo)空間為融合結(jié)構(gòu)構(gòu)成，如式（5）：

式中，Δt代表觀測時間的間隔；N代表觀測次數(shù)；F代表融合結(jié)果的特征參量。根據(jù)上述融合結(jié)果，完成檔案實時更新。

4 實 驗

4.1 實驗環(huán)境

在實驗過程中，執(zhí)行多個各不相同的任務(wù)，目的是針對在不同環(huán)境下的優(yōu)化算法適應(yīng)狀況進行檢測。因為在虛擬機運行過程中，物理機上的其余程序?qū)λ赡墚a(chǎn)生影響，所以此實驗測試時間設(shè)置在物理機空閑空載時段，借助修改源代碼，在運行進程中加入自動配置代碼，修繕配置文件，之后將提供的網(wǎng)頁打開，進行查看，對一些指標(biāo)選項進行修改，確認(rèn)后，能夠觸發(fā)相應(yīng)接口，達到目的。通過檢測系統(tǒng)中CPU、內(nèi)存、負(fù)載等性能或是網(wǎng)絡(luò)流量狀況能夠顯示出各個節(jié)點的工作情況、資源分配情況、適應(yīng)度。

4.2 實驗結(jié)果與分析

采取隨機取樣，選擇3 個Slave 的一個節(jié)點，借助Ganglia 觀察的CPU Wait 10 情況看出，升級機器配置和任務(wù)數(shù)據(jù)參數(shù)，實驗組、對照組無異常現(xiàn)象，優(yōu)化任務(wù)數(shù)據(jù)參數(shù)和機器配置，然后采用默認(rèn)配置對比，不同系統(tǒng)下運行所用時間對比結(jié)果如表1 所示。

表1 不同系統(tǒng)下運行所用時間對比情況

由表1 可知，使用虛擬化系統(tǒng)檔案實時更新所耗時長比傳統(tǒng)系統(tǒng)少，且與默認(rèn)配置相比，該系統(tǒng)更新時間為15 分27 秒，比默認(rèn)配置要少1 分18 秒。不同系統(tǒng)下系統(tǒng)CPU使用率情況如圖4所示。

圖4 不同系統(tǒng)下CPU使用率對比分析

由圖4 可知，傳統(tǒng)系統(tǒng)CPU 使用率較高，長時間使用導(dǎo)致發(fā)熱，影響系統(tǒng)工作效率。而使用虛擬化系統(tǒng)比默認(rèn)配置CPU 使用效率要低，系統(tǒng)性能良好。

5 結(jié)論

云計算模式能夠完成IT 服務(wù)的簡化，達到電子檔案資源系統(tǒng)的整理共享目標(biāo)，構(gòu)建一款新式IT 信息數(shù)據(jù)共享和電子信息資源化存儲架構(gòu)，構(gòu)建地區(qū)甚至全國的聯(lián)動運行機制。以虛擬化平臺為基礎(chǔ)的檔案更新系統(tǒng)建設(shè)能夠使資源得到統(tǒng)一整合與規(guī)劃建設(shè)，有效規(guī)避重復(fù)性建設(shè)，使運營所需維護成本大大降低；能夠達到各種各樣海量檔案資源儲存整理共享，使檔案館服務(wù)能力有效提高。