基于Android平臺的云計算旅游信息導航系統設計

南京信息工程大學計算機與軟件學院 張 棟 黃瑩瑩

近年來，隨著人們物質生活水平的提高，越來越多的人喜好旅游。當游客來到陌生的環境，他們需要導航設備來指導衣食住行，傳統的電子導航設備，價格昂貴，操作復雜，適用面窄。而云計算技術的出現正好滿足上述需求，作為IT產業界的一場技術革命，已經成為了IT行業未來發展的方向。在國內外，有關云計算一類的課題已經成為了重點，不僅僅是一般企業將云計算有關理念投入到技術方向上，在政府機構中也可以看見云計算的身影，基于未來的發展仍有跡可循。

“云計算”核心是將大量的網絡資源統一起來，為用戶提供高效、便捷、隨時隨地、按需求提供軟件服務。它使得超級計算能力通過互聯網自由流通成為了可能，并為各種應用開創了一種嶄新的應用模式，逐漸發展成為一種網絡應用趨勢[1]。用戶在任何時間、任何地點，用任何可以連接至互聯網的終端設備訪問“云”即可獲得所需服務。另外，隨著3 G網絡時代的到來，移動網絡速度大大提升，從而使得云與端應用軟件需求量越來越大。“云”無論如何飄必須要“落地”，即必須要有移動終端設備和相應的軟件支持。Android也由于它在市場上的占有率以及通用性，在其上實現旅游信息導航系統也將會最大可能滿足游客需求。

與旅游市場的飛速發展相比，傳統的旅游行程規劃向數字化服務發展的要求越來越迫切。在這樣的背景下，旅游網站開始興起，旅游行程規劃服務作為網站的必備功能也隨之發展。為給人們的生活提供便利，節約人們寶貴的時間，我們特設計了該項系統。該系統的研發利用Google Android手機操作系統和云計算技術的結合，使用戶可以解決旅途中的問題，達到最佳的旅行效果。“基于Android平臺的云計算旅游信息導航系統”立足現實，南京各地的旅游景點盡在一鍵掌握，將所有與旅游景點有關的最新信息反饋給用戶，幫助用戶更好的安排好行程計劃。同時，很多大學生常常因為找不到地方去郊游而煩惱。但是有了這款系統，不用擔心沒有合適的地方去郊游，它為我們節約了更多的時間和精力。因為該系統不僅能為我們提供準確旅游景點報價，還能提供景點附近的公交、旅館、車站、超市等信息，根據不同的消費水平，為大家提供不同的建議，相信這一定會使得你的郊游更加舒心和高效。

本文設計的“基于Android平臺的云計算旅游信息導航系統”與傳統旅游信息導航系統相比，能為用戶提供及時、方便、有效、準確的查詢，有著十分明顯的優勢。該系統采用美觀的界面圖形模式，用更直觀的表達，更快捷的方式，讓用戶更簡單，更輕松地查詢到旅游景點信息。

1.系統框架

本文所設計的旅游信息導航系統基于Cloud Stack虛擬云架構，客戶端基于Google Android平臺。客戶端將服務請求通過無線網絡發送到云服務器，所有的信息采集、信息識別、信息處理都在云服務器上完成，應答數據再通過網絡返回到客戶端。通過不斷提高云服務器的處理能力，進而減少了移動端的處理負擔，同時能按需享受“云”的超級計算處理能力。云平臺將多臺虛擬機和物理機以及存儲器連接在一起，能夠有效的支持并行擴展[2]。該系統通過網絡，采用請求分派機制將龐大的用戶接入自動分配到各個計算節點進行處理，同時，本系統根據負載和計算節點性能等請況來決定用戶的分配策略，這有利于合理地分配計算資源，能夠在大量用戶并發訪問時依然保證快速的處理能力和良好的服務。

本文設計的云體系結構如圖1所示，說明如下：

云用戶端：提供云用戶請求服務的交互界面，也是用戶使用云的入口，用戶通過Web瀏覽器可以注冊、登錄及定制服務、配置和管理用戶。

服務目錄：云用戶在取得相應權限后可以選擇或定制的服務列表，也可以對已有服務進行退訂的操作，在云用戶端界面生成相應的圖標或列表的形式展示相關的服務。

管理系統和部署工具：提供管理和服務，能管理云用戶，能對用戶授權、認證、登錄進行管理，并可以管理可用計算資源和服務，接收用戶發送資源和應用，動態地部署、配置和回收資源。

監控：監控和計量云系統資源的使用情況，以便做出迅速反應，完成節點同步配置、負載均衡配置和資源監控，確保資源能順利分配給合適的用戶。

服務器集群：虛擬的或物理的服務器，由管理系統管理，負責高并發量的用戶請求處理、大運算量計算處理、用戶Web應用服務、云數據存儲時采用相應數據切割算法采用并行方式上傳和下載大容量數據。

用戶可通過云用戶端從列表中選擇所需的服務，其請求通過管理系統協調相應的資源，并通過部署工具分發請求、配置Web應用。

2.系統設計

本系統主要涉及Cloud Stack云計算服務器平臺、Google Android平臺的客戶端。

2.1 基于Cloud Stack平臺的云服務器設計

2.1.1 云計算分析

云計算是虛擬化(Virtualization)、效用計算(Utility Computing)、基礎設施即服務(IaaS)、平臺即服務(PaaS)、軟件即服務(SaaS)等概念混合演進并躍升的結果，其中大部分的軟件和硬件通過動態擴展虛擬化的層次，為知識應用提供無限的空間和計算能力，信息是通過互聯網進行傳輸的，數據存儲在云端，服務存儲在云端，通過利用數據的強大計算能力，為用戶服務。首次提出“云計算”概念是在2006年8月9日，Google首席執行官埃里克·施密特(Eric Schmidt)在搜索大會上，云計算的提出，使得廉價的計算機整合在一起具有數據海量存儲和超級計算機的能力。

為了獲得強大的并發計算能力、存儲能力以及資源監控能力，該系統使用Cloud Stack平臺搭建了旅游信息的服務器。通過云平臺，透過無線網絡為移動終端提供準確、高效、迅速的信息服務。云計算中的虛擬化技術，可以實現資源的最優利用，并能夠根據用戶業務需求的變化，按需分配資源，實現動態負載均衡，同時與硬件無關的特性帶來系統自愈功能，提升系統的可靠性。在云計算實現中，計算系統虛擬化是一切建立在“云”上的服務與應用的基礎。虛擬技術目前主要啊應用在CPU，操作系統，服務器等多個方面，是提高服務效率的最佳解決方案。云計算中的分布式技術，最早是由Google規模應用于向全球用戶的搜索服務，其分布式架構，可以讓多達百萬臺的廉價計算機協同工作。分布式系統完成海量數據的分布式存儲，分布式計算編程模型完成大型任務的分解和基于多臺計算機的并行計算，分布式數據庫完成海量結構化數據的存儲，可以實現數據存儲訪問的高可靠性、高訪問性能、在線遷移、自動負載均衡。

2.1.2 Cloud Stack架構分析

Cloud Stack是一個開源的具有高可用性及擴展性的云計算平臺，同時也是一個開源云計算解決方案，可以加速高伸縮性的公共和私有云的部署、管理、配置。使用Cloud Stack作為基礎，數據中心操作者可以快速方便的通過現存基礎架構構建云服務。Cloud Stack形成的基礎設施云和數據中心運營商可以快速，輕松地建立在其現有的基礎設施提供云服務的需求，彈性云計算服務。Cloud Stack用戶可以充分利用云計算提供更高的效率，無限的規模和更快地部署性服務和系統的最終用戶。

Cloud Stack架構，如圖2所示，其中，“Zone”表示的是區域，它是Cloud Stack部署中最大的組織單位。一個區域通常會對應到一個單一的數據中心。“Zone”的優點就是提供物理上的獨立性和冗余性；“Pod”表示的是機架，同一機架中的主機處于同一子網內；“Cluster”表示的是集群，它由多個主機組成，集群提供了一種組織節點的方式，虛擬機能夠在不中斷的情況下在一個集群內遷移，一個集群只有一個物理主機節點；“Primary Storage”表示的是一級存儲，它是與集群相關聯的，用于為集群中所有運行在主機上面的虛擬機存儲硬盤跟卷文件，一般來說，至少需要一個一級存儲，為提高性能，盡量部署在接近主機的位置，本系統中同過NFS技術實現；“Secondary storage”表示的是二級存儲，它跟“Zone”相關聯，其存儲了版本文件—可以啟動虛擬機的操作系統鏡像、ISO鏡像---操作系統光盤鏡像、硬盤卷快照---存儲了用戶恢復或者創建新模版的虛擬機數據副本，本系統的二級存儲通過NFS技術實現。

2.1.3 CloudStack中對各種資源的監控分析

物理資源是虛擬化的基礎設施，對這些資源的監控及有效利用可以體現一個平臺的價值；同時監控的時效性，準確性直接影響你對資源的操作。CloudStack非常強大，它可以管理Hypervisor包括XenServer、VMWare ESXi、KVM、OracleVM，并且同時也監控在這些Hypervisor上運行的虛擬機(圖4)。CloudStack監控的主要數據有CPU，Memory、Network、DISK等。

CloudStack對資源的監控(圖3)一方面可以使管理員了解CloudStack物理資源處于什么狀態，各種資源的利用率是多少，方便管理員早做計劃；另一方面，CloudStack也會用到監控到的數據，如部署一個虛擬機到某臺物理機，會判斷此機器的資源是否滿足需求。

2.2 基于Google Android平臺的客戶端設計

2.2.1 Android客戶端搭建分析

Android系統是由谷歌公司牽頭，聯合34家手機制造商、軟件開發商、電信運營商以及芯片制造商共同組成，并與84家硬件制造商、軟件開發商及電信運營上組成開放手持設備聯盟(Open Handset Alliance)來共同研發改良的。短短兩年間，谷歌的Android系統市場占有率以驚人的速度增長，這得益于其開放源碼的經營策略和谷歌不斷進行完善升級的努力，Android是以Linux為基礎的開放源代碼操作系統，安全性和穩定性優勢明顯，操作體驗逐步向蘋果追趕，同時豐富的應用程序，可用戶自定義的界面，低廉的價格，得到了廣大開發者的青睞。

Android客戶端的展示系統如圖4所示。客戶端的實現是基于Google Android API與百度地圖的結合，主要是用來作為終端顯示，幾乎不具備信息的處理功能，大大釋放設備的存儲和內存壓力，給用戶帶來高效、快捷的服務。

2.2.2 Android客戶端效果展示

圖5a中是客戶端的主界面，主要是系統所提供功能的入口；圖5b展示內容的是旅游景點信息；圖5c展示的內容的地圖信息導航。

3.結束語

本文提出一個基于Android平臺的云計算旅游信息導航系統，利用CloudStack虛擬云平臺搭建的高性能旅游信息導航系統通過請求分配機制，將大量并發訪問用戶的識別處理工作分配到系統中不同計算節點(包括主機和虛擬機)去完成，再由計算節點將識別結果回傳到客戶端，從而為客戶端提供了高準確率、快速、個性化的旅游導航體驗。客戶端基于Google Android平臺，界面美觀友好，良好的用戶體驗。

實驗結果表明了本文提出的云計算旅游信息導航系統滿足了可實施性、可部署性、可擴展性的需求，打破了傳統的客戶端-服務器模式，將服務器部署在云端，推出了創新性的服務模式。

[1]冀勇慶.IBM的云計算[J].IT經理世界,2008(15):36-37.

[2]李楠.云計算技術的發展與挑戰性問題[J].考試周刊,2010(37):142-143.

[3]郭連城,鄭皓.云計算現狀及其發展趨勢[J].科技信息,2012(14):247-247.