论文电子政务云计算中心建设，该文是电子政务方面有关研究生毕业论文范文跟电子政务和计算中心和建设相关论文范文集.
田伟,林海鹏
（农业部信息中心,北京100125）
摘 要：农业电子政务发展进入政务需求变化快、业务资源大数据化的时代,传统电子政务数据中心已不能满足业务发展的需要.为了适应新形势、新需求和新技术的发展,针对农业电子政务,提出农业电子政务云计算中心建设的技术思路,统一标准规范体系、应用支撑平台和运维服务等,采用云计算技术架构和虚拟化技术,集中建设机房等基础设施,构建电子政务云计算中心,实现资源服务化,提高资源利用率,以支撑业务的发展.
关键词：电子政务；云计算；数据中心；虚拟化；运维管理
中图分类号：TP399 文献标志码：A 论文编号：cjas15120019
第一作者简介：田伟,男,1970 年出生,河南人,高级工程师,硕士,研究方向：农业信息化项目规划、建设与运维.通信地址：100125 北京市朝阳区农
展南里11 号农业部信息中心,Tel：010-59192788,E-mail：twei@agri.gov.cn.
收稿日期：2015-12-28,修回日期：2016-03-23.
0 引言
近年来,中国党和政府对信息化高度重视,对电子政务的发展和建设提出了更高的要求,各级政府投入不断加大,社会关注日益提升,电子政务逐渐成为提升政府履职能力、推动政府管理创新、优化社会管理和公共服务的重要支撑[1].以前为支撑电子政务正常运转,各级政府部门建立了大大小小的电子政务数据中心,这类以传统模式构建的数据中心在面对政务业务需求快速变化和政务资源大数据化发展的今天,已疲态频现,无法有效支撑电子政务的持续发展[2].国务院2015 年1 月发布《关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》（国发〔2015〕5 号）,提出探索电子政务云计算发展新模式的任务,鼓励应用云计算整合改造现有电子政务信息系统,实现整体部署和共建共用[3].以此为契机,利用云计算架构构建新型电子政务数据中心,已成为当前各级政府在电子政务建设中必须考虑的问题[4-8].笔者尝试探讨农业电子政务云计算中心建设的一些思路和技术,旨在为农业行业电子政务云计算中心的建设提供借鉴和参考.
1 传统电子政务数据中心存在问题
政府部门传统的电子政务数据中心一般由若干个机房、政务内外网络和各个应用系统组成.在传统IT体系架构下,其建设与运维普遍存在以下问题.
1.1 机房数量众多,资源利用率低及能耗巨大
经过多年电子政务建设,各单位形成数量众多大小不一的数据中心机房,机房规模各异,除服务于整个单位的数据中心机房外,还有一些部门也拥有自己的机房,有些机房的建设不符合国家相关标准,小、散、乱现象严重,能耗数据惊人.此外传统电子政务建设过程中,针对基础设施平台建设、升级扩容与设备更新,普遍采用独立部署服务器、网络交换与安全、存储设备的方式,各业务系统的应用软件、数据库以及中间件软件均采用独占计算、存储和网络资源,不同业务之间无法动态、高效共享相同的计算与存储资源.在此情况下,随着新业务应用系统的增加,机房面积、服务器数量和能耗需求将一直持续增长,数据中心进入恶性循环状态,PUE（能源利用效率）值居高不下.
1.2 部署新业务周期长
传统电子政务建设过程中,部署一套新业务,需要花费一至数月的时间,从最基础硬件设备（服务器、存储、网络、安全）到操作系统、中间件、数据库等软件,均需要技术人员进行安装、调试、功能与性能验证测试、配置及修改调整,然后经过若干轮测试、调整之后,才能正式上线运行.整个过程存在不可控因素较多且时间较长,对新业务的开展影响较大.
1.3 管理维护成本巨大
在传统政务数据中心,各业务系统犹如一根根烟囱,每个业务系统由一系列服务器、存储和网络等硬件设备和软件搭建而成,各业务系统不连通,软硬件资源无法共享使用.多年下来,在机房内普遍存在数量众多、型号及配置规格各异的服务器和存储等硬件设备,同时有不同版本的Windows、Linux 等操作系统和数据库软件等,导致管理维护工作繁琐,难度越来越大.此外,维持数量众多的数据中心正常运转,每年要投入巨额运行维护经费.
1.4 资源储备和弹性伸缩能力不足
传统IT 体系架构下的政务数据中心,由于各业务系统软硬件资源无法共享使用,在面对突发性高流量、高密度的业务需求时,政务计算中心的内部物理基础设施往往无法动态快速满足业务系统临时性资源需求如计算资源、存储资源等,通常只能增加额外设备解决资源需求,而在业务高峰后设备资源往往又存在闲置浪费等问题.
1.5 高可用性不足,数据安全保障薄弱
传统IT 体系架构下的政务数据中心,业务系统缺乏高可用性保障.由于业务系统严重依赖其所在服务器和存储设备等,一旦设备出现故障,势必造成业务中断,导致严重后果.
2 电子政务云计算中心建设思路
随着云计算技术的快速发展和日趋成熟,利用云计算技术构建数据中心已成为发展趋势,在电子政务领域,采用云计算技术建设电子政务数据中心已成为各级政府部门在进一步推进电子政务建设向纵深发展过程中,必须考虑的重点工作[9-10].结合地方电子政务、水利、农业等领域的相关研究成果与经验,农业电子政务云计算中心可采用“六统一”的办法来建设,即统一标准规范体系、统一基础运行环境、统一安全保障体系、统一应用支撑平台、统一运维服务体系、统一监控体系.
2.1 统一标准规范体系
统一标准规范体系涵盖电子政务的总体标准、管理标准、信息资源标准、应用支撑标准、数据交换标准、业务应用标准、网络标准和安全标准等.标准体系建设对推动和促进政务信息系统建设在标准化、规范化道路上健康发展,具有重要的指导作用.
2.2 统一基础运行环境
统一基础运行环境包括机房、网络系统、服务器、存储和备份等系统.统一的基础运行环境是政务信息化项目建设的基础,依托于统一的网络系统,复用机房环境（空间、供电、空调、消防等）、网络设备、服务器、存储和备份系统,实现政务信息化项目网络环境、服务器主机和存储备份系统共建共享.
2.3 统一安全保障体系
统一安全保障体系通过物理安全、网络安全、信息安全和安全管理的建设,实现对政务云计算中心的安全防护,有效保障信息系统的安全性、稳定性和高效性.
2.4 统一应用支撑平台
应用支撑平台由各专用组件和中间件组成,为应用系统建设提供统一的技术架构、标准与环境,提供基于软件复用等先进技术的业务应用开发与运行支撑平台,提供应用开发与整合、流程控制与管理、信息数据分析与展现、数据交换与传递于一体的应用支撑体系架构.形成可供复用的软件资源,减少软件重复开发和购置,为应用系统建设、信息资源整合、信息交换、业务应用协同提供各种公共服务[11].
2.5 统一运维服务体系
统一运维服务体系包括统一的运维团队、专业的IT 运维技术,立足于服务且从业务应用角度出发的IT管理模式及完善成熟的可管理的IT 服务流程.建设统一的运维服务体系,通过加强系统运维工作的制度管理、故障管理、档案与知识管理等,同时要提高运维人员的专业技能和综合素质,保障系统稳定、可靠、安全地运行[12].
2.6 统一监控体系
统一监控体系包括机房环境、主机和业务等监测能力.监控是依据规范制度,利用实时监测工具主动预警,对IT 基础设施进行7×24 小时监控；而应用监控则从业务层面全局掌握政务信息系统的业务状态信息、业务流程控制信息和系统健康度,实现由点到面的业务监控.
3 技术实现
电子政务云计算中心是云计算技术在电子政务数据中心的具体实现.通过搭建虚拟化集群环境[13-14],构建存储资源池,部署虚拟化软件、服务器、存储设备、网络设备,配合以云计算管理平台,实现云计算中基础架构即服务(IaaS),并以IaaS 为基础平台构建更高层次的云计算服务即平台即服务(PaaS)、软件即服务(SaaS).电子政务云计算中心总体架构见图1.
根据图1,结合传统电子政务数据中心现状,农业电子政务云计算中心建设主要包括以下几部分：机房建设、服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、云平台管理、安全保障和运维管理、两地三中心部署.
3.1 机房建设
机房是数据中心的基础,传统电子政务数据中心大多存在多个分散的机房,各级部门大小机房星罗棋布,存在维护成本高、维护水平参差不齐、安全隐患突出、无法形成合力等诸多问题.机房建设云化改造的重点就是缩减机房数量,集中资源重点建设一到两个机房,原则上本级政府建设云计算中心机房,下级各单位部门不再保留机房.
电子政务云计算中心机房必须满足各种电子设备及工作人员对温度、湿度、净洁度、电磁场强度、噪音干扰、安全保安、电源质量、防雷和接地等的要求,是安全可靠、舒适实用、节能高效和具有可扩充性的绿色机房,能保证经过云化建设来实现所有所需硬件设备的安装部署,并且机房能够满足将来的扩展和扩充需求.对新建的机房,可按照相关机房等级标准进行规划设计.对已建成的机房,综合考虑机房供电、空调制冷和UPS支撑、机房机柜可用数等等,进行升级改造.
3.2 服务器虚拟化
服务器虚拟化的目的是将服务器物理资源抽象成逻辑资源,让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器,让CPU、内存、磁盘、I/O 等硬件成为可以动态管理的“资源池”,计算资源服务化,从而提高资源的利用率,简化系统管理,实现服务器整合,让IT对业务的变化更具适应力[15].
传统电子政务数据中心是在网络不同区域部署数量众多、型号各异的服务器,云计算中心则不同,可以通过在高性能服务器上安装虚拟化软件进行服务器虚拟化.以国产品牌某型号8 路服务器为例,其中每路CPU拥有12 核心,配置768 GB的内存,每个虚拟机按配置8vCPU实施虚拟化,则该服务器可配置30 个高性能的虚拟机,即至少代替30 台传统2 路4 核物理服务器.服务器虚拟化过程中,根据实际情况以4路或8路服务器为主构建云化计算资源池,考虑物理服务器的冗余配置,每组至少3 台物理服务器,安装主流虚拟化软件进行虚拟化.从实际经验效果来看,原各业务应用系统中的各类应用服务器迁移部署在虚拟机上效果最好,而作为数据库服务器,建议以2 台8 路服务器组建数据库集群,为运行在虚拟机上的各业务应用提供数据库支撑服务.
3.3 存储虚拟化
存储虚拟化将磁盘阵列或磁带库等实际物理存储设备作为统一资源池,通过虚拟化技术和管理软件等手段将后台物理存储设备在系统前端虚拟成逻辑卷,应用服务器只需访问前端的逻辑卷,无需知道数据具体存储物理实体的类型和位置.
传统电子政务数据中心存储系统大多由品牌不一、型号各异的存储设备组成,且各存储设备无法实现资源共享.结合实际,存储虚拟化的重点是在利旧的前提下,充分考虑未来发展,构建电子政务数据中心的存储资源池.面向虚拟存储应用的网关能够满足存储集中管理、数据安全保护及云计算建设等需求,提供异构存储整合,从而形成多类型、多存储格式的统一管理的存储资源池.电子政务数据中心可通过安装部署存储虚拟化网关,以SAN存储架构方式构建存储资源池.通过安装存储虚拟化网关,允许服务器更灵活地获得存储容量,帮助提高存储空间的使用率；使服务器应用与物理存储基础设施的变化相隔离,提供故障自动切换等高可用功能；能够自动精简配置流程,实现灵活全面的虚拟存储配置等存储虚拟化管理功能.存储虚拟化网关能够将相关服务器、存储硬件和应用软件组合为高可用性和高性能的解决方案,形成高可用存储集群.
目前国产存储虚拟化网关主要有华为OceanStorVIS系列、浪潮AS8000系列等.
3.4 网络虚拟化
网络虚拟化即将网络进行逻辑化,灵活进行分割或整合,可以按需划分网络,灵活方便,具有较大的弹性,能够适应计算机服务器虚拟化后对网络环境的要求,达到提高数据中心运行效率、业务部署灵活、降低能耗、释放机架空间的目的[16].
传统电子政务数据中心网络通常按照业务应用功能划分区域,以防火墙等设备进行逻辑隔离,已不能满足云计算对数据中心网络高速、扁平、虚拟化的要求.针对传统电子政务数据中心网络,可在符合安全要求的前提下统一规划设置网络区域,减少过多的逻辑区域,实现网络区域的整合统一.安全性控制要求不高的网络区域划分可通过核心交换机设置分区控制,以便充分利用核心网络交换性能,安全控制要求较高的区域建议采用高性能专用防火墙进行隔离控制.建设过程中,重点针对核心网络设备的虚拟化,核心层网络设备应具备超大规模的数据交换能力和足够的万兆接入能力,能提供虚拟机箱技术,简化设备管理,提高交换系统的灵活性和扩展性[17-18].各服务区域尽量使用数据中心类高性能交换机.
目前国产网络设备厂商适合云计算的核心网络设备产品众多,诸如华为CloudEngine 系列、锐捷CloudComputing系列等.
3.5 云管理平台
云管理平台是管理云计算资源和服务的统一管理平台,用于实现整个云计算平台的运营管理.云管理平台通常包括服务请求管理和运行支持管理,前者提供给所有云计算服务用户所必需的自服务功能和基本的服务管理能力,后者提供给云计算服务管理员进行日常管理所必需的运行和管理功能.云管理平台国内有华为FusionCube、浪潮的云海等整体解决方案.
3.6 安全保障与运维管理
安全保障即针对云化后的数据中心进行统一安全规划建设,相对于传统电子政务数据中心,采用云化后的数据中心,所面临的安全问题更加棘手,这主要是由于传统安全技术适用的主体与云化环境中的主体已发生根本性改变,存在诸多不可控因素[19].为保障云计算中心的整体安全,应建立一套完善的安全体系平台,架构见图2.
电子政务云计算中心应以ITIL/ISO20000 为基础建立一体化的运维服务管理平台,分别实现一体化运维系统管理和一体化系统运维支撑.系统管理包含服务台、事件管理、问题管理、配置管理、变更管理、发布管理、服务级别管理等内容；系统支撑主要对IT 基础设施,如：硬件设备、操作系统、数据库、基础支撑软件、业务系统、视频监控系统等提供性能监控管,故障管理、拓扑管理、性能数据统计、机房及设备仿真展现等功能.
3.7“两地三中心”部署模式
农业行业电子政务云计算中心建设要充分考虑电子政务云计算中心的高可用性和灾难恢复能力,建议采用两地三中心方式部署建设.其中作为国家级农业数据中心,农业部建设部本级电子政务云计算中心、同城电子政务云计算数据备份中心和异地电子政务云计算灾备中心；省级农业部门建设省级电子政务云计算中心,考虑建设同城灾备中心和异地灾备中心；地市级农业部门原则上不建设单独的电子政务云计算中心,地市及以下农业部门的应用系统依托本省级的电子政务云计算中心进行建设.
4 成效农业电子政务云计算中心的建成,预期将取得明显成效,主要体现如下.
4.1 节约开支、降低能耗、提高资源利用率
机房数量的缩减在显著降低能耗的同时也节约了大量运维的政府财政开支.通过虚拟化使得IT 整体设备利用效率提高60%以上.绿色节能方面,传统数据中心PUE 在1.8~2.5 左右,而云计算中心PUE 一般低于1.6.
4.2 资源储备灵活、业务部署方便,实施周期短
云计算中心的所有计算、存储及网络资源松耦合特性使得数据中心内各种资源能灵活调度,能快速满足各种临时性资源需求.业务部署灵活方便,新业务系统实施周期由原来一至两个月时间,缩减到一至两周.
4.3 管理维护简单、可用性强、安全保障高
自动化管理是云计算中心的重要功能,可实现较少工作人员对数据中心的高度智能管理,此特性一方面能降低数据中心的人工维护成本,另一方面显著提高管理效率[20].业务应用基于虚拟资源池运行,摆脱以往特定设备故障导致业务中断的风险,系统可用性显著增强.
5 结语
电子政务发展以及大数据应用,需要云计算架构和虚拟化技术来支撑,传统数据中心需要升级改造.建设电子政务云计算中心是今后各级政府开展电子政务建设的重要工作.以“六统一”的方法指导农业电子政务云计算中心建设,有助于推进农业电子政务建设工作.笔者初步探讨以服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化等技术建设电子政务云计算中心的思路,为同业者提供借鉴和参考.
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该文结论,这是关于对不知道怎么写电子政务和计算中心和建设论文范文课题研究的大学硕士、电子政务本科毕业论文电子政务论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料.
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