云計算在出口退稅領域的應用

周紅

摘要

云計算是一種基于互聯網的新型商業計算模型，它將計算和存儲服務部署在由大量計算節點構成的資源池上，以便用戶能夠按需獲取計算能力、存儲空間和其他信息服務。其計算資源是動態的、可伸縮的、并且是虛擬化的，無論是從計算資源的規模化效益上來看，還是從節能減排方面衡量，都比傳統的計算機應用模型更具優勢，也能更好的產生經濟學上的規模效益。近年來隨著計算機軟硬件技術和網絡技術的飛速發展，云計算及應用已經走出實驗室，由概念階段逐漸進入工業應用領域。國內多個地區多個行業已經在云計算技術領域進行積極的探索和嘗試，云計算技術的應用深度和廣度進一步拓展，并形成一定的產業規模。本文旨在探索云計算技術在出口退稅領域的應用和實踐。出口退稅領域信息化起步較早，信息化程度較高，選擇該領域進行云計算應用的探索和研究更具有代表性。

【關鍵詞】云計算 云存儲 出口退稅云

1 應用背景

云計算是一種新的資源交付和使用的創新型商業模式，源于麥卡錫“把計算能力作為一種像水和電一樣的公共服務提供給用戶”的設想。隨著計算機基礎軟硬件和網絡技術的發展，網格計算、虛擬化技術日漸成熟和完善，云計算作為一種新興的資源使用和交付模式逐漸為學術界和產業界所認同。中國云發展創新產業聯盟評價云計算為“信息時代商業模式上的創新”。由國家發改委、工信部、科技部等多部委共同參與制定的《加快發展高技術服務業的指導意見》中明確將云計算產業作為未來高新技術服務業的主要方向。同時，國務院批復同意北京、上海、深圳、杭州、無錫5個城市率先開展云計算創新發展試點示范工作，對部分發展比較成熟的軟件企業及項目進行重點引導和扶持。

云計算按照產業界普遍的認知主要分為三個應用層次：基礎設施即服務層（IAAS層）、平臺即服務層（PAAS層）、軟件即服務層（SAAS層）。軟件即服務是一種新興的軟件應用模式，在這種模式下，客戶不再需要花費大量投資用于計算機硬件、軟件和技術人員，而只需要支付一定的軟件服務租賃費用，通過互聯網便可以享受到相應的硬件、軟件和維護升級服務，這是網絡應用最具效益的營運模式。目前國內外成熟的SAAS服務提供商包括亞馬遜、谷歌、中國電信、阿里云，這些應用已初具規模并產生一定的帶動效應，工信部己組織對試點地區的規模以上軟件企業進行摸底調查，對符合條件的重點規劃布局內的軟件企業進行正確引導和適當扶持，促進國內高新技術服務產業健康持續發展。

國內出口退稅企業的信息化工作經過多年的發展，逐漸積累和摸索出一套符合自身業務發展的信息管理系統，在日常出口業務操作中發揮重要作用。但是，出口企業的退稅管理工作復雜，業務流程涉及多個主管部門，相關政策會隨著產業發展情況調整，這勢必會增加出口企業的信息化成本，也給出口企業拓展業務和擴大生產帶來不利影響。另外，企業內部的信息管理系統建設投資少，技術人員缺乏，建設周期長，制約企業信息化進一步發展，而另一方面，出口企業特別是中小型出口企業靈活多變、發展迅速，急需專業的信息系統來提高工作效率，提升管理水平，增強核心競爭力，因此建立基于SAAS的企業集群信息化服務平臺刻不容緩。鑒于此，我單位擬定自主研發“出口退稅云平臺”系統。該項目旨在提供一套集中式的出口退稅業務管理服務平臺，解決江蘇省內6萬多戶企業的出口退稅業務管理服務。該項目設計理念先進、技術架構穩定、基礎設施完善、服務支撐團隊完備，軟硬件采取軟件即服務的配置方式，能夠根據業務峰、谷時期動態調整計算機軟硬件配置，合理利用資源，為出口企業提供優質高效和低成本的服務。

隨著出口企業信息化的廣泛和深入發展，建立集中運營和維護的出口退稅管理信息化平臺的需求日益凸顯，將分散在一個個出口企業的業務數據集中管理，集中維護，能夠分攤企業單獨信息化建設的成本開支，產生規模經濟效益。另外，近年出口形勢嚴峻，出口企業面臨較大生存壓力，如何降低企業運營成本，提高企業管理效率也將成為企業生存發展的重要因素。因此，構建在軟件即服務（即SAAS）基礎上的“出口退稅云平臺”必將成為出口企業信息化的首選解決方案。

據統計全國的出口退稅企業超過50萬戶，每戶企業獨立建設出口退稅管理系統軟件的投資成本比較高，信息資產的管理和維護費用支出比較大，另外還需要有專門的信息技術人員進行技術保障和運行維護。為了降低企業信息化成本，出口退稅云平臺利用云計算、云存儲等技術手段，將一個個出口企業內部獨立的出口退稅管理系統軟件進行集群化、規模化，基礎的計算機資源和網絡資源能夠進行動態的遷移和擴展，能夠根據企業對計算機資源的實時需求進行重新分配和調整，極大地提高資源利用率，從而產生規模經濟效益。該項目的市場定位和產品特性具有市場前瞻性和創新性，計算機資源的規模化運營，集群化配置能夠合理利用資源，降低總體能耗，節約成本，因此具有廣闊的市場前景。

2 研究內容

出口退稅云服務平臺由我單位進行自主設計研發和實施，該項目梳理和規范化出口退稅企業的退稅業務流程，將業務流程服務化，作為軟件即服務的具體內容。項目所需的關鍵基礎設施和管理平臺均為自主研發設計，重點解決計算機資源池、虛擬化、大規模在線事務處理、服務構建庫以及服務的監控和管理等幾個方面的問題。

軟件即服務的應用領域相當廣泛，它是在諸多計算機硬件、軟件和網絡技術發展完善之后出現的一種創新性的應用模式。出口退稅云平臺未正式立項之前，我單位就云計算專題多次開展研討會，緊跟云計算和軟件即服務SAAS的最新發展和應用推廣情況，并多次試驗性的研發相關產品，其中09年自主研發設計的“一站式ASP退免稅系統”就是軟件即服務SAAS的早期原型。

3 設計方案

出口退稅云平臺是將云計算技術與出口退稅行業相結合的綜合應用平臺，該平臺能夠充分利用最新的技術發展成果服務出口退稅行業，將出口退稅信息化推向更高的應用層次。如圖1所示。

3.1 大數據分析綜合利用助力企業成長

出口企業的業務經營管理具有連續性和規律性，這也是大數據分析的價值所在。通過將原來分散在一個個出口企業手中的獨立的數據進行集中存儲，然后進行數據清洗整理和規則化，作為分析計算的輸入。在具體方案的實現上，可以采用三級數據計算模式，首先以單個出口企業為單位，建立基于單獨企業Map/Reduce模型，計算出該企業的經營指標、產品指標、出口能力、盈利能力等指標，以及建立在這些基礎指標上的復合指標模型。其次，通過對具體行業建模，建立具體行業的Map/Reduce計算模型，輸入的基礎數據是第一步計算出來的單個企業的指標，通過計算獲取該行業的綜合模型。最后，將行業指標結合歷史數據、退稅政策模擬預測整個行業和具體企業計算指標。通過這個模型能夠給出口企業的經營管理活動提供客觀有效的決策依據。目前出口企業遭遇前所未有的風險，國際貿易大環境決定了出口企業必須快速準確的掌握最新市場方向和發展趨勢，順應市場需求，靈活應對才能走出經營困境，掌握市場競爭的主動權。

3.2 數據統一存儲保障出口企業退稅數妮安全

數據安全是信息系統建設中必須慎重考慮的因素，包括數據存儲的安全保障措施，數據計算和數據傳遞過程中防止非法竊取和泄露的安全防護機制。出口退稅云平臺通過多重存儲因子保證數據存儲的安全性，通過數據可信認證、安全審計和訪問跟蹤等措施保障數據訪問和傳遞過程的安全性。

3.3 云平臺降低企業信息化成本

信息化是各行業的必然趨勢，但不可否認企業信息化成本較高，尤其是中小企業。以往企業從信息化過程中無法預見成效，信息設備利用率參差不齊，甚至閑置浪費，嚴重阻礙企業信息化投入的積極性。在云計算相關技術及應用的帶動下，完全可以建立集中的資源池，通過虛擬化技術動態的按需配置和提供資源，出口企業能夠按照自身業務特點按需訂購服務，按量付費，這樣一方面可以提高資源利用率，另一方面則可以降低企業信息化投入成本。

上述三個方面僅僅是出口退稅云平臺的主要切入點，通過大數據的云計算模型化解以往應用計算模型成本高、中小企業實施難度大的問題，數據安全存儲也正是云存儲服務的價值所在，國內外成熟的云存儲應用服務已經比較普遍，相信不久的將來云存儲必將成為重要的存儲解決方案。

4 關鍵技術研究

4.1 虛擬化

研究基于設備虛擬化和資源池化的管理監控基礎軟件平臺，將計算機基礎元件建立在虛擬化的基礎上，而不是直接使用物理硬件。虛擬化是云計算技術中的關鍵技術之一，一般可以分為寄居架構和裸金屬架構，其中寄居架構是在操作系統的層面上進行的虛擬實現技術，目前大部分的虛擬機管理軟件，如VMware Workstation，Oracle VirtualBox等均屬于寄居架構的虛擬機實現。裸金屬架構是在計算機硬件上直接進行虛擬化，它是介于物理設備和操作系統之間的虛擬實現技術，其中VMware推出的商用軟件ESX Server和開源的Xen均為成熟的裸金屬架構的虛擬化實現。

4.2 云計算模型

利用云計算技術提供的強大計算能力和存儲能力來保障大規模數據的計算處理和存儲，借助虛擬化技術，實現長事務的數據計算服務和海量數據存儲服務。具體實現上我們選擇Hadoop框架，使用Map/Reduce模型作為云計算實現模型，將出口退稅領域的計算問題合理設計成一個個明確的Map/Reduce任務，每個Map/Reduce任務所需的計算資源可根據負載情況動態配置和調整。云存儲模型則通過Hadoop的HDFS文件管理系統實現，HDFS是典型的分布式文件管理系統，復制因子可配置，具有高容錯性，采用流式數據訪問，適合大數據集的存取，具有較高的吞吐率。如圖2所示。

4.3 服務構建庫

將出口退稅領域的業務流程標準化、服務化，建立基礎的軟件構件庫，能夠動態的進行構件的拼裝和智能組合，按需為出口企業提供軟件和服務。目前出口退稅領域政策調整和更新較快、業務管理模式不統一，企業類型和規模不同導致業務管理軟件存在較大差異，為此我們設計一套完整的出口退稅服務構件庫，按照企業類型、退稅管理規范及行業經驗將出口退稅業務流程分為生產企業構件庫、外貿企業構件庫、公共服務構件庫。服務構件庫的實現是建立在云計算模型的基礎上，將出口企業的業務計算動態分配到云計算模型中，計算和業務分離，各層職責分明，充分提高平臺的適用性和擴展性。

4.4 統一資源管理平臺

一個建立在虛擬化資源池和基礎框架之上的應用層管理平臺，負責出口退稅云平臺的業務功能管理、安全管理、服務分發、資源統計及各類報告等。5軟件架構

如圖3所示，出口退稅云平臺的具體實施分為四大部分：基礎設施層、虛擬設備管理層、業務平臺層、應用服務層，按照層次化、結構化的邏輯進行方案的設計和實施。

5.1 基礎設施層

出口退稅云平臺運行的物理設備層，包括計算節點、存儲節點和網絡設備及相關接口。

5.2 虛擬設備管理層

在物理設備層之上的虛擬化實現，通過ESX Server建立資源池，并動態配置和管理資源池中的資源。虛擬設備管理模塊通過監控資源的使用情況來決定是否啟用新資源。在實施過程中，當計算所需的CPI占用率達到90%的時間累計超過60秒時，資源管理模塊為系統增加新的計算節點，分配新的計算資源，計算節點的退出機制也是按照CPU占用率的累積時間來決定的。對網絡接口同樣也是采取虛擬化的方式，建立虛擬的網絡接口、虛擬的交換機，并根據網絡負載情況動態添加和刪除網絡接口資源。

5.3 業務平臺層

建立在虛擬設備層之上的統一管理平臺，包括應用元數據定義、協議標準定義、服務構建庫、退稅工作流框架、以及基礎的節點管理、資源管理、安全審計等。

5.4 應用服務層

為出口企業提供具體服務的應用層接口，這些應用以服務的形式對外發布。

6 技術指標

（1）平臺同時在線用戶數在3000個用戶左右，當并發量到達預設閥值（默認2700個，能夠動態配置）時，資源監控模塊會自動配置新的節點加入資源池。

（2）點擊響應時間平均為1秒，長事務處理類型的點擊響應時間控制在60秒。

（3）平均故障修復時間2～8小時。

（4）降低出口企業20%～50%的退稅業務信息化的投資成本。

7 經濟效益

出口退稅云平臺建設完成投入市場后能使我單位的出口退稅系列軟件的市場占有率提升15%以上，帶動出口退稅系統軟件產品銷售收入增幅在8%～10%左右，同時增加就業人數32人。

8 總結

云計算相關應用已經進入實際應用階段，各類通用型應用大量涌現。但是云技術應用如何與具體行業融合，產生實際商業價值還有很長一段路要走。本文積極探索云計算及相關技術，初步將云計算技術應用到具體的出口退稅行業，為出口退稅領域信息化工作邁向更深層次的發展提供有益參考。

參考文獻

[1]劉鵬.云計算（第二版）[M].電子工業出版社，2011.

[2]陳瀅.虛擬化與云計算[M].電子工業出版社，2009.

[3]熊琭，蔡立志，李建華，張春柳.云平臺多級負載平衡評測方法[J].軟件產業與工程，2013.

[4]李稚萱.云計算在基于NGB的智慧家庭業務平臺上的應用[J].物聯網技術，2012（11）.

[5]王汝林.發展“云計算”必須高度重視“云安全”[J].中國信息界，2011（01）.

[6]胡德民.企業IT在云計算時代的發展趨勢[J].程序員，2012（11）.

[7]Daniel Nurmi等.The Eucalyptus Open-source Cloud-computing System[J/OL]Google官網，2009.

[8]廣小明，胡杰，陳龍，郭京.虛擬化技術與原理實現[M].北京：電子工業出版社，2012.