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1、云计云计算电子政务资源管理算电子政务资源管理平台平台 1. 项目项目背景背景 江苏省太仓市政府 2009 年搬入新办公大楼，4 层作为新行政中心机房，将全部的政府机关的服务器、存储、网络设备、电子政务应用统一集中管理，中心机房不仅成为全市电子政务网络通信服务的中心， 还成为各机关单位信息化设备的集中存放地，肩负着全市政务资源集中管理的任务。然而，随着各部门业务系统的不断拓展，存放在中心机房的设备不断增多。2010 年以来 ，数字城管、税收征管、劳动保障灾备、社会经济信息统计系统相继上线，新政服务器就有 14台，机柜的存放空间渐趋饱和。并且以每台服务器 85000 元费用计，仅服务器一项的资金就
2、有近 120 万元。为了合理的部署机房，节省财政开支，太仓市信息办开始谋划新的思路。 根据我们监控软件分析，目前机房内大部分服务器的资源利用率很低，许多机器 CPU 使用率在 10%以下，内存占有率不到 30%、硬盘空间不足 20%，如果仍然沿用传统方法，每新增一个业务系统就要增添服务器，必然会导致财力、能源的巨大浪费。针对上述种种，云计算（Cloud Computing）以其资源动态分配、按需服务的设计理念，以低成本解决海量信息处理的独特魅力，提供了解决这一系列弊端的方法。 云计算就是依托网络，用一套软件系统把多个服务器整合成一个具有强大计算能力的完美系统 ，可以把计算作为一种资源动态按需分
3、配给不同的应用系统。随着应用需求的变更，可以不断地往“云”中增删设备而不影响系统的正常运行。 云计算技术的优点： 1. 云计算模式能使各个应用系统充分利用已有资源，低成本、高效率的快速推进应用系统的部署； 2. 云计算降低了应用开发的门槛，提高了开发的效率； 3. 云计算可以有效降低数据中心的建设和运营成本。 4. 项目项目简介简介 计算技术与系统的发展，从并行到分布，再到基于互联网的大规模计算；从高性能到高效能，再到高吞吐、高通量；计算系统所能提供的计算和存储能力越来越强。而从另外的角度如何以一种安全、可靠、低成本的方式将大规模的计算能力提供给用户，是目前兴起的云计算希望解决的问题。 与传统
4、高性能计算相比，云计算服务平台存在下列几个挑战：（a）应用需求繁杂。（b）资源分散且不固定。（c）资源配置复杂。 我们的产品目标在于整合上述云平台软件和虚拟化软件的功能， 提供面向政府的云平台中间件。在云计算资源虚拟化封装的基础之上，引入虚拟组织管理的概念实现虚拟资源的安全共享和访问控制，将资源调度和虚拟化封装结合在一起，实现虚拟资源的高效使用和共享。同时，云计算针对云平台服务模型的多样性， 提供可扩展的程序接口，使得用户可以按照不同的需求层次和不同的应用背景进行有针对性地二次开发。 我们的云计算系统开发与研制采用应用驱动的方法，与具体应用紧密结合，目前开展的应用包括云计算平台与服务支持下的智
5、能电网广域监控、 先进云制造资源整合、媒体内容分发与保护、农业知识资源共享、国家精品课程集成、科学数据分析与处理、电子医疗与健康服务等等。 我们以奥斯科科技、清华大学信息技术研究院与为天津大学研究生院产学研合作研究组织平台，由清华大学计算机系、自动化系、电机系等教师组成跨学科交叉研究队伍，并聘请国际国内知名学者专家担任顾问，获得国家 973 等课题的资助，并在行业应用和产业化发展上初见成效。 5. 核心技术核心技术 我们研制的云计算系统基本结构分为以下四层： 1) 流程层是云计算的最上层，实现直接和业务逻辑相关的操作与处理。本层只需关心具体的服务或者工作流程而不需要终端用户关心实现细节。 2)
6、 组织层实现云计算系统的合理系统布局，存储与安全访问机制，提供适合云计算体系本身的认证、授权、信任机制等安全策略，完成体系的动态构建、非授权访问控制等关键问题。 3) 逻辑层实现云计算平台的应用逻辑，即将底层大规模异构的元素屏蔽起来，并提供统一的访问操作机制，使得上层应用能够不用关心具体元素的类型、位置等详细信息， 只用按照逻辑层规定的接口采用与之适应的访问和处理方式即可。 4) 元素层是云计算基础架构层的最底层， 其基本功能是定义整个应用架构最基本的元素作为处理和调度的基本单位，完成元素间无缝的互操作、共享、访问控制与透明的管理功能。元素就是前面所述不同的功能部分，如何定义和规划元素是云计算
7、最核心的内容。以上四层之间的关系如下图。 图 1. 云计算服务器软件实现架构 图 2 是一个企业云计算解决方案整体架构图，同时云计算服务器希望将企业管理应用延伸到包括手机在内的各类终端。 图 2.企业云计算解决方案整体架构 云计算服务器是其中的核心所在，通过它实现数据、软件、显示、主机等应用元素的跨域共享，进而实现企业管理应用的跨域延伸。云计算服务器在企业内部的管理软件和应用与企业域外的访问与显示之间搭起云计算桥梁， 核心还在于云平台所能实现的元素层的跨域共享。主要具有以下技术特点： 提供一个用户终端，用户可通过该终端接入计算中心和存储中心，终端不需要很强的计算存储能力，只要有基本用户交互支持
8、即可 实现基于虚拟组织安全管理和认证，使得用户可以方便的建立、加入或退出一个虚拟组织，可以方便的利用虚拟组织中的资源 实现可扩展的云计算资源层，实现计算资源的动态管理，现阶段把计算、存储以及虚拟机作为元素，二次开发用户可以在此基础上添加元素 6. 云计算应用云计算应用 我们团队具备全面的系统实施能力： 本系统需要构建虚拟化下的云平台基础构架，以 IaaS 模型为原型，实现云平台下物理资源的虚拟化封装，在此基础之上提供虚拟资源的访问和控制接口，建立虚拟化资源池，方便地为用户所调用。在技术方面，已经完成了通过多个节点向云平台虚拟机传输数据，制定了良好的安全访问机制，通过云计算中间件的调度模块，控制
9、云平台。 建立高效的应用开发平台，采用合适的资源调度和管理算法，将系统软硬件资源进行快速的虚拟化封装，解决由于用户需求的不可预测性，软硬件故障，服务异构性，以及 SLA 冲突等造成的资源使用率和用户满意率之间的矛盾。对于用户需求保证足够的 CPU、内存、带宽等资源，使其可以在预定的时间内达到预期的使用效果。 实现应用服务平台。使用多视点多纬度分析的方式建立基于虚拟化资源的服务运行控制模型。基于复杂服务与子服务间依赖的分离解耦、服务之间独立自组织的思想，以及反馈控制的理论和方法进行可靠服务运行控制机制的研究。对于服务生成，拟采用本体论和需求工程结合的方法研究服务自动与半自动生成的工具和算法。 设
10、计安全的权限管理和信任机制，使得云平台不易遭受网络攻击，保护用户的隐私不容易遭到窃取，在虚拟资源按需组合和易变性高的情况下建立用户和云服务提供商之间合适的信任关系， 保证云服务的顺利进行。 建立恰当的云平台评价体系，对云平台的可靠性、可扩展性、服务质量以及系统的性能进行评估。在资源虚拟化、应用多样化、及云规模动态变化的前提下评价系统的服务质量和错误率。 在软硬件实现方面，本公司与多个国内知名中间件公司建立合作关系，保证了云计算平台的实现提供了有利条件，同时将云计算平台和客户市场紧密结合。 云计算实验环境方面，本公司已经在 IPAD、ARM9、Mobile 等多个异构数据终端，可以实时向云平台发
11、送数据，后台云服务器可以支持大量虚拟机的并发使用，其硬件配置水平足够模拟前述规模的互联系统，其接口的配置也满足实验要求； 7. 成功成功案例案例及解决方案及解决方案 智能电网广域监控。智能电网方面的典型应用体现在大电网动态监测与实时控制方面，要实现这样的功能，有赖于一个性能强大、安全可靠的软硬件平台的支持，物联网可以提供一个统一的框架下，完成海量信息测量与通信管理、系统辨识和预警、实时闭环控制的协调与优化、事故后及时自愈等，复杂互联大电网的物理系统与计算机通信网络的信息系统深度嵌入，充分实现各种功能之间的相互影响与互动。这些都需要强大的云计算数据处理服务做后盾。 先进云制造资源整合。云制造是一
12、种利用网络、云服务平台，按用户需求组织网上制造资源（制造云） ，为用户提供各类按需制造服务的一种面向服务的网络化制造新模式。基于云计算、物联网、高性能计算等技术，支持广域范围内各类制造资源（包括制造硬设备、测试平台、仿真系统、计算与通讯系统、软件、模型、数据、知识等）的共享和协同。 媒体内容分发与保护。与国家广电总局和中央电视台合作，进行媒体资源的数字化。利用云计算技术，支持下一代广播电视网(NGB)的全程、全网、可管、可控。 农业知识资源共享。利用云存储技术，针对农业生产经营过程的跨时空性和关联性特点，研究农业知识资源组织、管理和服务等若干关键技术，开发农业知识协同计算系统，从而实现农业生产
13、经营的科学决策、实时管理和个性化推送。 国家精品课程集成。以国家精品课程建设为基础，采用云计算与存储技术，集成 4000 门国家精品课程，建设适应对精品课程进行存储、检索、服务运行需求的支撑环境和共享服务平台，建设国家精品课程资源库和资源中心，建立国家精品课程共享与应用机制，实现对课程内容的快速访问和个性化主动服务，快捷地免费享用优质教育资源。 科学数据分析与处理。与美国 MIT 和 Caltech 合作，进行 PB 级引力波探测数据的管理、组织和分析工作。 电子医疗与健康服务。以电子病历的存储和共享为基础，利用云计算平台开发多样的远程医疗与健康服务。 8. 物联网物联网应用应用 物联网的体系
14、结构，可以将物联网抽象为感知单元、存储单元、传输单元、计算控制单元、 展现单元组成的一个 “超级计算机” 。 感知单元是 “键盘、 鼠标” ，感知的不是人的点击，而是热、力、光、电、声、位移等信号；存储单元是“内存、硬盘”，在物联网中还包括嵌入到电子标签或传感网络节点中的存储设备，存储单元保存采集到的各种信息（如温度、湿度、电子标签编码等）以及这些信息的处理结果数据；传输单元是“总线”，将信息通过无线传感网、电信网传送到全球每一个角落；计算控制单元是“中央处理器 CPU”，负责对信息进行集中大规模快速处理和分析，发送指令，进行指挥调度；展现单元是“显示器”，通过电脑、手机或其他设备进行物联网信息的展现。 在物联网“超级计算机”抽象模型中可以看出，通过无线传输技术，将感知单元与计算控制单元、展现单元、存储单元关联起来。由随机分布的集成有传感器、 数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成的传感网络虽然具有通信功能，但是不具备物与物的全球联通能力，因此电信运营商在物联网中扮演的传输单元的地位是不可替代的。实际上，在当前传感网络还处于发展起步阶段，不具规模效应，我利用已有的技术和资源优势，积极向物联网计算控制单元延伸，掌控物联网的核心点和制高点，像运营电信网一样运营物联网，主导物联网未来的发展。
