讓稅收信息化建設變得更加綠色-云計算與虛擬化技術在稅務系統(tǒng)中的應用初探

...wd......wd......wd...讓稅收信息化建設變得更加綠色——云計算與虛擬化技術在稅務系統(tǒng)中的應用初探內(nèi)容提要：2009年12月7日，在丹麥哥本哈根召開的聯(lián)合國氣候變化大會再次敲響了環(huán)境危機的警鐘，全球人口不斷增長與環(huán)境持續(xù)惡化、資源迅速枯竭及生態(tài)環(huán)境承載能力減弱的矛盾，在許多國家和地區(qū)日益凸顯，若何節(jié)省能源、保護生態(tài)環(huán)境及實現(xiàn)可持續(xù)開展已經(jīng)是全球每個政府、每個企業(yè)和每個人所共同面臨的嚴峻挑戰(zhàn)和緊迫任務。稅收信息化建設會朝著高效率、低能耗、低成本、綠色的方向開展，利用云計算的一系列產(chǎn)品和理念，優(yōu)化IT根基設施的能源效率、以降低成本，消除空間和資源的限制。為稅收信息化建設減少成本的同時也為環(huán)境保護做出應有的奉獻。本文著重討論稅收信息化建設利用云計算和虛擬化技術在節(jié)約能耗、降低成本、提高效率等方面的優(yōu)勢。

關鍵詞：綠色云計算稅收信息化

隨著GDP的高速增長，我國的能源消耗也正以每年10%的速度在增長。據(jù)調(diào)查，全國每年800億元的政府能源消耗中，50%來自IT產(chǎn)品。在哥本哈根氣候大會中，中國已經(jīng)承諾將單位GDP碳強度降低40%-45%，而碳強度與能耗是嚴格相關的。這意味著，未來國家在各個領域內(nèi)都會嚴格限制能耗，IT領域也不例外。在這種背景下，以節(jié)能、環(huán)保、高效為核心標準價值的綠色IT產(chǎn)品將逐漸成為引領IT產(chǎn)業(yè)下一代革命的創(chuàng)新潮流。

我國稅收信息化建設從1994年稅制改革，提出“以計算機網(wǎng)絡為依托〞到2009年提出“信息管稅〞，對信息化手段的依賴程度越來越高。在稅收信息化近20年的開展過程中，稅務系統(tǒng)建設起了覆蓋全國省、市、縣〔區(qū)〕的龐大的計算機網(wǎng)絡與省級集中的數(shù)據(jù)處理模式。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心正在消耗大量的能源、空間和成本，而且近年來消耗量日益膨脹。由于數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)了井噴式增長，全國稅務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心也在不斷地升級更新中，能源的消耗可想而知。

稅務系統(tǒng)“金稅工程〞是我國政府管理部門各金字頭工程中的重要組成局部，當?shù)湍芎摹⒏咝艹蔀楦餍懈鳂I(yè)的開展方向時，稅務系統(tǒng)作為重要的政府職能部門，稅收信息化建設過程中也面臨高耗能、高污染和高成本的問題。在這種背景下，以云計算模式建設數(shù)據(jù)中心無疑是實現(xiàn)綠色未來的有力驅(qū)動力。云計算是一個極為綠色的運行模式，它的實質(zhì)就是對計算資源、存儲資源進展整合，來提高利用率和降低能耗。從技術角度看，云計算技術作為一種全新的體系架構(gòu)，不再一味追求單個服務器的性能參數(shù)，而更多的關注若何用云集群的綜合性能來彌補單個服務器的性能缺乏。通過建設“稅務私有云〞，應用虛擬化技術，使用較少的硬件和較少的電源實現(xiàn)更大的處理能力。通過適當?shù)姆治雠c集中處理，將許多低使用量設備整合為單一服務器，不僅可以縮減原始設備的電力損耗，更可以節(jié)省成本支出。

一、稅收信息化開展現(xiàn)狀

從1994年金稅工程一期的實施到今天的金稅三期工程，稅收信息化建設經(jīng)歷了一個從無到有的成長過程，稅收信息化的開展推動了征管模式的變化和稅收業(yè)務流程的重組。今天，稅收信息化建設已經(jīng)和稅務工作融為一體，成為稅務工作的有力支撐和重要組成局部。但隨著稅收征管工作需求的不斷增多，必然給稅收信息化建設提出新的要求，許多問題日益顯現(xiàn)。

〔一〕傳統(tǒng)IT架構(gòu)建設更新成本高

以山西省國稅系統(tǒng)為例，全省國稅系統(tǒng)共設置11個市局、122個縣〔市、區(qū)〕局、12個經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)稅務分局，也就是說全省至少有145個中心機房，每個機房需配備假設干服務器、存儲設備和網(wǎng)絡設備等，同時還需配備相應的電力設備、環(huán)境調(diào)節(jié)設備以及監(jiān)控設備等支撐系統(tǒng)。硬件的建設成本很高，同時隨著設備的老化、壞損，硬件的更新維修也是一筆巨大的開支。

〔二〕運行效率低、維護管理難度大

稅務系統(tǒng)應用系統(tǒng)林立，目前包括省級集中的綜合征管、防偽稅控、稽核、協(xié)查、核查、成品油、車購稅征管、貨運發(fā)票、稅庫銀、財務、人事、稅收執(zhí)法、出口退稅、數(shù)據(jù)同步、所得稅管理、公文處理系統(tǒng)等，各系統(tǒng)的技術架構(gòu)以及對于硬件設備的要求都不完全一樣，每個系統(tǒng)都部署在不同的服務器上，客觀上造成了服務器多、但資源利用率低的局面，同時由于系統(tǒng)眾多，加大了維護管理的難度。

〔三〕專業(yè)技術人員缺乏，運行維護工作繁重

我國稅務系統(tǒng)中，專業(yè)的稅收業(yè)務人員占絕大多數(shù)，信息技術人員只占很小的比例。但是隨著各項稅收業(yè)務對信息化的依賴程度越來越高，專業(yè)技術人員的工作量與日俱增，運行維護工作繁重。技術人員往往不光要保證網(wǎng)絡暢通、眾多應用系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，而且還要負責全局計算機、打印機等硬件設備以及操作系統(tǒng)的維護工作，一個一百多人的縣區(qū)局，通常只有一名專業(yè)技術人員，工作量可想而知。雖然每年通過公務員招考有局部地區(qū)的技術力量得到了補充，但是缺口仍然很大。

二、云計算的技術背景〔一〕云計算的定義

在互聯(lián)網(wǎng)技術剛剛興起時，人們畫圖時習慣用一朵云來代替互聯(lián)網(wǎng)，因此在選擇一個名詞來表示這種基于互聯(lián)網(wǎng)的新一代計算方式的時候，選擇了“云計算〞這個名詞。云計算技術的產(chǎn)生是以往技術和計算模式開展和演變的必然結(jié)果。云計算是一種計算模式，把IT資源、數(shù)據(jù)和應用作為服務通過網(wǎng)絡提供應用戶。所謂的“云〞其實就是將所有的計算資源整合起來，形成一種具備強大計算能力的資源池，透過網(wǎng)絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由這個多部服務器所組成的資源池的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。終端用戶不需要了解“云〞中根基設施的細節(jié)，不必具有相應的專業(yè)知識，也無需直接進展控制，只需要向網(wǎng)絡發(fā)出請求來得到相應的服務。

〔二〕云計算的特征

云計算具有彈性伸縮、快速部署和資源抽象的特征。

1、彈性伸縮

云計算可以根據(jù)訪問用戶的多少，增減相應的IT資源〔包括CPU、存儲、帶寬和中間件應用等〕，使得IT資源的規(guī)?？梢詣討B(tài)伸縮，滿足應用和用戶規(guī)模變化的需要。

2、快速部署

云計算模式具有極大的靈活性，足以適應各個開發(fā)和部署階段的各種類型和規(guī)模的應用程序。提供者可以根據(jù)用戶的需求及時部署資源，最終用戶也可按需選擇。

3、資源抽象

最終用戶不知道云上的應用運行的具體物理資源位置，同時云計算支持用戶在任意位置使用各種終端獲取應用服務。所以最終用戶無需了解應用運行的具體物理資源位置，云計算通過資源抽象特性來實現(xiàn)云的靈活性和應用廣泛支持性。

三、云計算在稅收信息化建設中的節(jié)能優(yōu)勢

云計算技術的出現(xiàn)，對稅務系統(tǒng)信息化建設既是機遇也是挑戰(zhàn)。從國家內(nèi)部網(wǎng)絡信息安全考慮，不宜使用在互聯(lián)網(wǎng)上運行的向任何用戶開放的公有云，因此我們需要構(gòu)建以自身網(wǎng)絡架構(gòu)為根基的云計算平臺根基設施，即稅務系統(tǒng)的“稅務私有云〞。構(gòu)建“稅務私有云〞在節(jié)能減排、降低能耗方面具有以下優(yōu)勢：

〔一〕減少硬件投資，最大限度降低成本

稅務系統(tǒng)信息化建設已走過了近20年的歷程，隨著征管業(yè)務需求的不斷增加以及設備的逐漸老化，數(shù)據(jù)中心需要持續(xù)不斷的投資更新來維護IT根基設施，而硬件設備的更新淘汰是很大一筆投資。

1、利用虛擬服務器技術，降低服務器投資

稅務系統(tǒng)應用系統(tǒng)眾多，每臺服務器運行單一的應用程序，一個省級數(shù)據(jù)處理中心至少要存放幾十臺服務器。服務器的計算能力利用率普遍低于20%，資源使用率極低，80%的計算能力都處于閑置狀態(tài)，極大地浪費了資源。

服務器虛擬化將系統(tǒng)虛擬化技術應用于服務器上，將一個服務器虛擬成假設干個服務器使用，如圖1所示，在采用服務器虛擬化之前，協(xié)查系統(tǒng)、出口退稅系統(tǒng)、稅收執(zhí)法管理系統(tǒng)三種不同的應用分別運行在三個獨立的物理服務器上；在采用服務器虛擬化之后，這三種應用運行在三個獨立的虛擬服務器上，而這三個虛擬服務器可以被一個物理服務器托管。也就是說，服務器虛擬化是在單一物理服務器上可以運行多個虛擬服務器。服務器虛擬化為虛擬服務器提供了能夠支持其運行的硬件資源抽象，包括虛擬BIOS、虛擬處理器、虛擬內(nèi)存、虛擬設備與I/O，并為虛擬機提供了良好的隔離性和安全性。同時，由于需要的服務器數(shù)量極大下降，每臺服務器的利用率大幅提高，從而顯著節(jié)省了硬件費用，也減少了將來的硬件投資。一方面由于服務器數(shù)量減少，服務器的折舊費用也隨之降低；另一方面服務器數(shù)量的減少，直接節(jié)省了電力、制冷及機房的開支。

2、利用桌面虛擬化技術，降低客戶端硬件投資

桌面虛擬化將用戶的桌面環(huán)境與其使用的終端設備解耦合。服務器上存放的是每個用戶的完整桌面環(huán)境，用戶可以使用具有足夠處理和顯示功能的終端設備，通過網(wǎng)絡訪問該桌面環(huán)境，如圖2所示。利用桌面虛擬化技術，每個稅務人員只需要使用一個靠屏幕、鍵盤與網(wǎng)絡接頭連接到“云端〞這個電腦，就可以像用水、電、煤氣一樣，按需取用這種計算能力，迅速完成各項業(yè)務工作。與現(xiàn)有的傳統(tǒng)分布式PC桌面系統(tǒng)部署相比，采用桌面虛擬化的輕量級客戶端架構(gòu)部署服務可減少硬件與軟件的采購開銷，并進一步降低稅務系統(tǒng)的內(nèi)部管理成本與風險。隨著硬件的快速更新?lián)Q代、應用軟件的增加和分布、工作環(huán)境的分散，管理和維護終端設備的工作變得越來越困難。桌面虛擬化技術的使用可大大降低電費、管理、PC購置、正版軟件購置、運行和維護等成本，同時大大提高了硬件設備的使用效率，非常符合當前節(jié)約型社會開展的需求。

〔二〕提高電能利用率，實現(xiàn)節(jié)能目標

圖3是一個典型的傳統(tǒng)模式下數(shù)據(jù)中心電力消耗的示意圖。電力輸送到數(shù)據(jù)中心后，平均只有45%被IT設備使用，其他55%那么用于冷卻系統(tǒng)等耗電設備。用于IT設備的局部，也只有30%被處理器所用，剩下的70%那么用于電源、風扇、內(nèi)存、磁盤等部件。處理器的平均負載只有5%—20%，剩余局部都被浪費了。降低服務器的數(shù)量是節(jié)省電力行之有效的方法。目前數(shù)據(jù)中心服務器的利用率普遍偏低，企業(yè)數(shù)據(jù)中心服務器資源平均利用率在10—30%之間，一半以上的IT資源都在浪費。服務器的性能越來越強，而被有效利用局部的比例卻越來越小。服務器的能耗通?？梢苑譃閮蓚€局部：一局部是CPU的能耗，這局部能耗和CPU的利用率直接相關，CPU的利用率越高那么能耗越高；另一局部是主板、內(nèi)存、網(wǎng)絡等其他部件的能耗，這一局部能耗根本為固定值，只與服務器是否開機有關。假設有三臺服務器的CPU利用率都是10%，如果可以把上面的應用遷移到一臺服務器上，關掉剩下的兩臺就可以省下這兩臺服務器的固定能耗，而運行服務器的CPU能耗也不會增加太多。稅務系統(tǒng)完全可以利用虛擬化技術設定多個虛擬機共享同一臺物理機，從而到達提升服務器資源利用率的目的，進而降低電力消耗，到達綠色節(jié)能的目的。

〔三〕將技術人員從繁瑣的重復勞動中解放出來，人力資源大大節(jié)省

稅務部門信息技術專業(yè)人才較為缺乏，尤其是縣區(qū)級稅務機關，一名技術人員往往要負責維護全局上百臺計算機，遇到軟件或操作系統(tǒng)升級、或是安裝部署一項應用時，往往要進展上百次的重復操作，工作效率極低。

云計算利用桌面虛擬化技術，將眾多終端的資源集合到后臺數(shù)據(jù)中心，利用整合資源的虛擬化軟件和服務管理軟件，由系統(tǒng)維護人員統(tǒng)一配置數(shù)百上千個客戶端設備，進展統(tǒng)一認證、統(tǒng)一管理和更為靈活的調(diào)配資源，同時對各應用系統(tǒng)進展整合，使系統(tǒng)管理員擺脫大量繁重的與物理服務器、客戶端、操作系統(tǒng)、中間件及兼容性問題打交道的管理工作，更加專注于應用的管理，而不是在每個用戶的桌面現(xiàn)場管理眾多的客戶端，減少了現(xiàn)場支持工作，加強了對應用軟件和補丁管理的控制。圖4顯示了中等規(guī)模和大型云計算環(huán)境下自動化安裝部署帶來的節(jié)省情況。虛擬化軟件和服務管理軟件的使用，使部署一套系統(tǒng)的時間從40—70小時減少到了30分鐘。在安裝環(huán)境復雜、映象眾多的情況