云計算與信息資源共享管理機制

文/鐘瑛

云計算是以虛擬化技術為基礎形成的一種新型網絡應用模式。云計算必須在互聯(lián)網的狀態(tài)下對計算機資源進行匯集和管理，借助超級計算模式為用戶提供數(shù)據(jù)存儲、網絡計算、資源共享等服務，進而提高互聯(lián)網資源的利用效率。云服務廠商提供IT基礎設施服務，用戶可以按照自己的使用需求，租用基礎設施，支付云計算平臺服務費。云計算的出現(xiàn)為信息資源共享管理目標的實現(xiàn)提供了可能。借此，本文就云計算與信息資源共享管理展開研究。

1 云計算的概念

云計算是以虛擬化技術為基礎形成的一種新型網絡應用模式。從廣義上來講，云計算是一種按照網絡需求擴展，實現(xiàn)所有網絡服務增加、分配與使用的應用模式，其中涉及互聯(lián)網、信息技術等服務；從狹義上來講，云計算是指通過信息技術基礎設施交付使用的一種應用模式，需要按照網絡需求對硬件、平臺和軟件資源進行分配。云計算必須在互聯(lián)網的狀態(tài)下對計算機資源進行匯集和管理，借助超級計算模式為用戶提供數(shù)據(jù)存儲、網絡計算、資源共享等服務，進而提高互聯(lián)網資源的利用效率。云服務廠商提供IT基礎設施服務，用戶可以按照自己的使用需求，租用基礎設施，支付云計算平臺服務費。

2 云計算的服務模式

云計算服務模式根據(jù)美國國家標準和技術研究院的標準可分為IaaS（基礎設施級服務）、PaaS（平臺級服務）、SaaS（軟件級服務）三個模式。

2.1 IaaS

該模式通過建構資源池、按需調度資源、提供IT服務等方式，使用戶在獲取使用權限的情況下，可借助基礎設施層從云端獲取所需數(shù)據(jù)和軟件服務，或從資源池中快速獲取資源。

2.2 PaaS

該模式的基礎信息架構十分靈活，利用虛擬服務器集群聚集網絡資源，對資源進行集中部署，并且在解決集群系統(tǒng)協(xié)同問題上利用了分布式技術，便于各取所需。

2.3 SaaS

該模式以基礎設施層和平臺層為基礎，向用戶提供各類應用服務，這些服務需要在統(tǒng)一平臺上支付服務費用，并按照規(guī)范化的管理流程進行操作，形成了集服務創(chuàng)建、組裝、訂閱、管理等環(huán)節(jié)于一體的管理模式。

3 信息資源共享管理系統(tǒng)的需求及設計原則

3.1 系統(tǒng)需求分析

在進行系統(tǒng)需求分析時，應當從兩個方面著手，一方面是對業(yè)務需求進行具體分析，另一方面則是對系統(tǒng)的性能需求進行全方位分析，這樣可以確保設計出來的系統(tǒng)滿足使用需要。

3.1.1 業(yè)務需求

對本系統(tǒng)的開發(fā)主要是為了滿足如下業(yè)務需求：

（1）信息資源共享。本次開發(fā)的系統(tǒng)應當能夠解決不同應用系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通問題，并滿足大數(shù)據(jù)共享的需要，為不同的應用系統(tǒng)進行信息資源訪問提供統(tǒng)一的接口標準，支持多種傳輸方式，如Web、HTTP等。

（2）由于本文所開發(fā)的系統(tǒng)是一個基礎平臺，需要為各類應用系統(tǒng)提供信息資源共享服務，所以應當為不同的應用系統(tǒng)提供一種共享的編程模型，以便開發(fā)人員能以簡單的方式，對Web服務進行構建，并將之在服務器上進行合理部署。

（3）本系統(tǒng)應當能夠為信息資源提供安全保障，具體而言，就是要在功能管理上為用戶提供一種安全管理機制，不僅應包含加密和解密，還應包含節(jié)點身份認證等安全管理功能。

3.1.2 功能需求

滿足業(yè)務方面的需求是系統(tǒng)構建的重要前提，這樣可以保證系統(tǒng)的有效應用。除此之外，系統(tǒng)還應當滿足功能需求，如，應當能夠對信息資源進行有效匯集，并為信息資源共享提供相應的服務。同時，系統(tǒng)還應滿足認證、授權等功能的統(tǒng)一管理需要，為系統(tǒng)的應用對象提供基礎功能服務。

3.2 系統(tǒng)的設計原則

3.2.1 先進性原則

本系統(tǒng)采用云計算平臺、ESB等先進技術進行設計，建設在國內同行業(yè)中技術領先的軟硬件支撐平臺，保證應用系統(tǒng)的先進性。

3.2.2 實用性原則

本系統(tǒng)要根據(jù)信息資源的查閱流程，以及系統(tǒng)使用者的使用習慣與知識水平，設計實用性較強的操作功能，提高系統(tǒng)操作的快捷性，便于信息資源查詢和管理。

圖1：基于云計算的信息資源共享管理系統(tǒng)框架示意圖

3.2.3 開放性原則

本系統(tǒng)支持應用程序的跨平臺操作，提供數(shù)據(jù)接口，既要保證信息資源在本應用程序中的獨立性，又要保證信息資源與其他應用程序系統(tǒng)中的信息具備一定關聯(lián)性，從而幫助用戶獲取更加全面的信息資源，提高應用集成服務效率。

3.2.4 可靠性原則

本系統(tǒng)采用最前沿、最成熟的技術進行設計，即便是在系統(tǒng)網絡發(fā)生故障，或主機、數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問題時，也能夠快速修復系統(tǒng)。

3.2.5 安全性原則

本系統(tǒng)采用數(shù)字簽名技術、防火墻技術、身份認證技術、平臺安全認證技術等先進的信息安全防護技術，能夠建立起全方位的安全保障體系，有助于保障信息資源免受破壞。

3.2.6 便捷性原則

本系統(tǒng)在設計開發(fā)中采用Web B/S方式，便于用戶直接登錄網絡就能夠通過網頁指引自主獲取信息資源服務。

4 基于云計算的信息資源共享管理系統(tǒng)的構建

4.1 云計算的技術優(yōu)勢

4.1.1 資源利用率高

云計算在公共資源池中不斷聚集大量資源，對這些資源進行統(tǒng)籌管理，并以租用的方式為用戶提供資源服務，能夠大幅度提升資源共享程度和綜合利用效率。從社會資源配置方面來看，云計算實現(xiàn)了海量資源的按需配置，既避免了資源浪費，又降低了部分地區(qū)的網絡寬帶峰值荷載，有助于保證主機資源獲取效率。

4.1.2 設備依賴度低

云計算平臺借助于虛擬化技術分隔基礎設備與應用軟件，這使得基礎設施層與軟件層相分離，用戶在使用云計算平臺獲取服務時無需關注基礎設施層的情況，而只要在虛擬化層中進行虛擬操作，就可獲取動態(tài)的資源配置服務，這種服務對用戶主機設備性能并無過高要求。

4.1.3 數(shù)據(jù)安全性高

云計算平臺使用了數(shù)據(jù)多副本容錯技術和計算節(jié)點同構可互換技術，使云計算平臺具備數(shù)據(jù)分布存儲能力，能夠將云端不同用戶信息進行隔離，并備份到數(shù)據(jù)服務器中，增強了數(shù)據(jù)的安全性。同時，云計算平臺還在數(shù)據(jù)備份的基礎上提供數(shù)據(jù)文件恢復功能，即使在病毒入侵和黑客攻擊之后，也能找到備份資料還原數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。

4.1.4 可伸縮性強

云計算平臺可按照用戶的訪問量對資源池內的資源容量進行調整，使其具備規(guī)模可動態(tài)伸縮的特點，保證了云平臺可以滿足用戶日益增長的資源需求。云平臺依靠強大的超級計算功能，可事先預估資源規(guī)律性變化，根據(jù)預估結果設定資源分配規(guī)則，按照波動的資源需求進行動態(tài)調整，可有效滿足非固定需求的資源服務。

4.1.5 服務費用合理

云平臺可同時為大量用戶提供服務，用戶只需一臺主機就可以按照自己的需求在云平臺上申請服務，支付相應的服務費用，并立即獲取資源服務，這能夠幫助用戶節(jié)省建設高標準硬件基礎設施用于存儲和管理資源所耗費的支出。

4.2 系統(tǒng)的總體架構

本系統(tǒng)采用當前最為流行的分層結構體系，整個系統(tǒng)由四個層次組成，具體如圖1所示。

由圖1中可以清楚的看到，本系統(tǒng)包含了一個基礎平臺，即云計算中心，系統(tǒng)主要功能全部都是由該層實現(xiàn)。同時，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層包括三個數(shù)據(jù)庫，服務層可基于云計算進行數(shù)據(jù)交換，而應用層則可對信息資源進行登記，并實現(xiàn)電子文件共享。

4.3 系統(tǒng)構建的關鍵技術

4.3.1 云平臺技術

本文所設計的系統(tǒng)是以云計算技術為支撐。因此，云平臺的設計是關鍵環(huán)節(jié)，具體的設計思路如下：由于信息化的發(fā)展速度較快，從而使得系統(tǒng)構建需要解決兩個關鍵問題，一是應綜合考慮各方面因素，確保信息化建設及接口定義的規(guī)范性；二是系統(tǒng)要具備良好的可擴展性，能夠滿足長遠發(fā)展的需求，避免重大改動造成系統(tǒng)開發(fā)成本增加。綜上，經過分析，決定采用集中的模式對系統(tǒng)進行部署，為使用單位提供統(tǒng)一的應用服務，引入Java架構，建立應用支撐平臺，確保系統(tǒng)的先進性、標準化和可擴展性，并為用戶提供二次開發(fā)接口和協(xié)作機制。

4.3.2 網絡拓撲技術

本系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫平臺選用的是企業(yè)級服務器，其中云計算管理服務器可為各個節(jié)點服務器建立聯(lián)系，用戶可借助云計算客戶端對平臺進行管理。為確保相關業(yè)務的高效、連續(xù)運行，采用光纖通道存儲區(qū)域網絡實現(xiàn)冗余，保障數(shù)據(jù)鏈路的高品質和良好性能。

4.3.3 集中存儲技術

系統(tǒng)在運行的過程中，不可避免地會出現(xiàn)各種故障問題，為在系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠完成快速切換，在本次設計中引入了集中存儲架構體系，這種架構最為突出的優(yōu)勢在于可對后端共享存儲進行快速配置，從而實現(xiàn)動態(tài)的HA及數(shù)據(jù)遷移。云計算平臺的支撐軟件為VMware，這是云計算中較具代表性的操作系統(tǒng)，可在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時完成快速恢復。

本系統(tǒng)可對各應用服務器虛擬架構進行監(jiān)控和管理，可將一臺服務器配置為云計算管理服務器，利用VMware DRS，把所有可以利用的資源和預先定義好的業(yè)務進行協(xié)調。同時，可以使用VMotion，對處于運行狀態(tài)的虛擬機進行遷移，并在不中斷傳輸?shù)那疤嵯拢瓿蓪T環(huán)境的維護。

4.4 數(shù)據(jù)庫技術

由于本系統(tǒng)需要借助云計算平臺實現(xiàn)信息資源的共享管理，所以數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)設計中的關鍵環(huán)節(jié)，必須確保數(shù)據(jù)庫的合理性和可用性，才能使系統(tǒng)的功能和作用得以最大限度地發(fā)揮。在對數(shù)據(jù)庫進行設計的過程中，采用分層分步驟的設計思路，根據(jù)本系統(tǒng)的業(yè)務及功能需求，將數(shù)據(jù)庫劃分為以下幾種類型：電子文件數(shù)據(jù)庫、電子聲像數(shù)據(jù)庫和專業(yè)信息資源庫。

4.5 數(shù)據(jù)交換技術

在數(shù)據(jù)共享平臺的設計中，采用面向服務的架構體系，通過該體系數(shù)據(jù)信息的交換與共享。面向服務架構建成SOA，在該架構下，可通過網絡對不同的例程進行訪問。由于SOA公開了一個接口契約，從而使其能對服務行為進行自定義，并且可以接收并反饋相關的消息。為便于數(shù)據(jù)共享平臺的實現(xiàn)，采用開源的Apache CXF。此外，還加入了ESB，即企業(yè)服務總線，將之與SOA進行連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交互。通過數(shù)據(jù)共享平臺，可以實現(xiàn)消息的快速傳輸，借助中間件技術和隊列機制，完成數(shù)據(jù)交換與共享。監(jiān)控管理中心可為用戶提供編程訪問功能。

4.6 程序設計與應用

4.6.1 登記

（1）申請。將申請界面設計成列表形式，包括申請編號、申請登記時間、當前狀態(tài)、經辦人等展現(xiàn)字段。當申請流程完成后由系統(tǒng)提交申請，若申請流程未完成，則由申請界面提供的刪除功能將所有信息刪除。

（2）審核。將登記審核界面設計成列表形式，包括申請編號、登記時間、經辦人、詳細功能等字段。在該頁面中還包括電子業(yè)務數(shù)據(jù)情況表、電子文件等級表、資料上報表以及操作流程記錄。上述各表以附件形式存儲在審核界面，用戶可在審核界面下載附件資料，或直接查閱附件資料。

（3）備份管理。備份管理是對已有數(shù)據(jù)資料從一個數(shù)據(jù)庫拷貝到另一個數(shù)據(jù)庫，主要包括數(shù)據(jù)報送、校驗、審批、利用等內容，每次上報數(shù)據(jù)之前設置數(shù)據(jù)類型。根據(jù)上傳數(shù)據(jù)的實際情況，選擇業(yè)務數(shù)據(jù)、數(shù)字化文件、電子公文等類型，以便于數(shù)字資源歸類管理。

（4）數(shù)據(jù)報送。在數(shù)據(jù)報送界面提供電子文件備份情況查詢與打印功能以及數(shù)據(jù)上傳功能。在數(shù)據(jù)備份中，可對備份文件標注頁面。在數(shù)據(jù)上傳過程中，采用文件傳輸協(xié)議進行上傳，使其具備跟蹤上傳進度、刪除上傳數(shù)據(jù)或綁定上傳數(shù)據(jù)的功能。

4.6.2 電子文件共享

電子文件是信息資源的重要組成部分，它的共享可以通過如下方式予以實現(xiàn)：用戶可輸入需要檢索的關鍵詞，系統(tǒng)會從信息資源共享中心索引庫中進行自動檢索，并將檢索結果反饋給用戶。同時，用戶可指定相關區(qū)域進行數(shù)據(jù)檢索，系統(tǒng)會從索引文件中找出相關數(shù)據(jù)反饋給用戶。

4.6.3 系統(tǒng)應用

本文開發(fā)的系統(tǒng)在某黨政機關的數(shù)字檔案室內進行了應用：

（1）登錄首頁。登錄系統(tǒng)頁面對用戶的合法性進行認證，按用戶權限提供功能模塊，首頁模塊能夠對檔案單位的基本信息進行發(fā)布，具體功能如下：信息發(fā)布、查閱、全宗卷。

（2）數(shù)據(jù)管理。用戶可進入數(shù)據(jù)管理頁面，可在該頁面進行檔案數(shù)據(jù)編輯，并且能夠將編輯好的檔案進行歸檔。同時用戶可通過輸入關鍵詞，對檔案信息進行檢索。

（3）數(shù)據(jù)備份管理。包括數(shù)據(jù)報送及再利用兩個方面的功能，在檔案數(shù)據(jù)成功備份之后，用戶可以使用再利用功能，向檔案室發(fā)出申請，經同意后，可對檔案數(shù)據(jù)進行下載。

（4）文件共享中心。當用戶登錄共享中心后，主頁面上有文字提示“您可在此處對XX地市縣機關檔案室開放的檔案資料進行查詢”，用戶只需要在“搜索條件”中輸入需要查詢的檔案名稱，系統(tǒng)便會自動進行數(shù)據(jù)檢索，并將找到的檔案反饋給用戶。

5 結論

綜上所述，在網絡信息時代到來的今天，信息化已經成為一種全球性的發(fā)展趨勢，其在推動社會變革中起著不可替代的作用。云計算平臺的出現(xiàn)為信息化的實現(xiàn)提供了強有力的技術支撐，為信息資源的共建共享奠定了基礎。在這一前提下，應當基于云計算，構建信息資源共享管理系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)的應用，進一步提升信息資源的共享效率，并使有價值的信息能夠在各個領域中得到更加廣泛的應用。