云計(jì)算在電子政務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

云計(jì)算在電子政務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

云計(jì)算興起于2007年末，在Google、IBM等巨頭公司的大力推動(dòng)下逐漸進(jìn)入了人們的視野?？偟膩?lái)說(shuō)，云計(jì)算是一種發(fā)展的分布式計(jì)算技術(shù)，它利用Internet上的資源，將其整合成“云”，成為一種超級(jí)計(jì)算模式［2-3］?！霸啤蓖ǔＪ怯梢恍┐笮头?wù)器集群組成，包括計(jì)算服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、寬帶資源等等。傳統(tǒng)的計(jì)算模式和云計(jì)算就像早先單臺(tái)發(fā)電機(jī)模式轉(zhuǎn)向發(fā)電廠集中供電的模式。云計(jì)算的出現(xiàn)使得計(jì)算能力也可以作為一種商品就像煤氣水電一樣進(jìn)行流通。隨著云計(jì)算應(yīng)用范圍的逐步擴(kuò)大，它的應(yīng)用也已經(jīng)滲入到電子政務(wù)領(lǐng)域。1云計(jì)算的概念與特征1.1云計(jì)算的概念云計(jì)算從2007年進(jìn)入人們的視野中，引起了社會(huì)各界的廣泛重視。但具體到什么是云計(jì)算，至今仍然是眾說(shuō)紛紜。維基百科中將云計(jì)算定義為一種基于Internet的計(jì)算，與電力資源的服務(wù)模式類似，共享資源、軟件和信息可以被終端計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備按需使用；IT巨頭IBM則認(rèn)為云計(jì)算既是一種新的計(jì)算模式，又是一種新的基礎(chǔ)架構(gòu)。作為一種新的計(jì)算模式，云計(jì)算把IT資源、數(shù)據(jù)、應(yīng)用以服務(wù)的形式通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶。而作為一種新的基礎(chǔ)架構(gòu)，云計(jì)算把大量的計(jì)算資源組成IT資源池，用于動(dòng)態(tài)創(chuàng)建高度虛擬化的資源提供給用戶使用［2］；國(guó)內(nèi)云計(jì)算研究的先驅(qū)中國(guó)云計(jì)算網(wǎng)則把云計(jì)算定義為：指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源，包括軟硬件及平臺(tái)資源等［4］。雖然定義多種多樣，但共同點(diǎn)就是：云計(jì)算就是將所有的資源從本地轉(zhuǎn)移到云端，用戶可以隨時(shí)隨地的利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)訪問(wèn)與使用云端資源。1.2云計(jì)算的特征縱觀國(guó)內(nèi)外云計(jì)算的相關(guān)研究，雖然它是以超大存儲(chǔ)量、低成本等優(yōu)勢(shì)吸引眾多用戶。但云計(jì)算還有其他有別于以往計(jì)算模式的優(yōu)勢(shì)，概括起來(lái)有三方面，圖1表示如下：(1)云服務(wù)器端就是提供、管理和維護(hù)云服務(wù)的一方。它是由眾多PC機(jī)、服務(wù)器等組成，體現(xiàn)了虛擬性、敏捷性、高效率性、高安全性、高可靠性和經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)；(2)中間連接端是連接云服務(wù)器端與用戶終端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它可以很大程度上降低云服務(wù)器端與用戶終端之間的相互依賴性。它體現(xiàn)了松散耦合、大規(guī)模協(xié)同和實(shí)時(shí)同步性特點(diǎn)；(3)用戶終端則是購(gòu)買、租用和消費(fèi)云服務(wù)的一方。它泛指用戶使用的終端設(shè)備，體現(xiàn)了多樣性、低成本性、共享性和綠色性特點(diǎn)。2云計(jì)算應(yīng)用在電子政務(wù)系統(tǒng)的必要性與可行性2.1必要性分析2.1.1存儲(chǔ)必要性我國(guó)的電子政務(wù)建設(shè)從1997年的全國(guó)信息化工作會(huì)議發(fā)展至今，已經(jīng)進(jìn)入了全面實(shí)施階段，核心內(nèi)容涉及電子政務(wù)全面實(shí)施、實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)化、總體規(guī)劃與協(xié)調(diào)、政務(wù)信息公開、政務(wù)信息資源開發(fā)利用與共享、電子政務(wù)績(jī)效評(píng)估等，所有都需要電子政務(wù)系統(tǒng)的存儲(chǔ)量盡可能的大而且能擴(kuò)展?！霸啤钡某霈F(xiàn)為其找到了新的解決辦法?！霸啤本哂邢喈?dāng)?shù)囊?guī)模，Google云計(jì)算已經(jīng)擁有100多萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，Amazon，IBM，Microsoft等公司的“云”均擁有幾十萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器?！霸啤蹦苜x予用戶前所未有的計(jì)算能力［5］。同時(shí)，“云”的規(guī)?？梢詣?dòng)態(tài)伸縮，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長(zhǎng)的需要。2.1.2安全必要性政府在開展電子政務(wù)的活動(dòng)中，會(huì)采集和產(chǎn)生出眾多的政務(wù)信息、用戶私密資料等等，而這些信息一般來(lái)講需要高程度的安全性保障，以防止信息丟失、信息外泄或被非法訪問(wèn)。而云計(jì)算服務(wù)器端提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，有全世界最專業(yè)的團(tuán)隊(duì)管理來(lái)信息，有全世界最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心來(lái)保存數(shù)據(jù)，嚴(yán)格的權(quán)限管理策略可以幫助用戶放心地與指定人共享數(shù)據(jù)。同時(shí)，云使用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換措施來(lái)進(jìn)一步保障服務(wù)的高安全可靠性。2.1.3交互必要性從政府所提供的公共服務(wù)的角度來(lái)看，政府已經(jīng)花費(fèi)了大量的資金投資來(lái)實(shí)現(xiàn)公共服務(wù)的在線交互式提供，而真正使用這些在線服務(wù)的用戶數(shù)量卻較少，信息孤島、信息分散等問(wèn)題層出不窮。用戶一旦連接到云中，“云”里的任何東西包括數(shù)據(jù)、設(shè)備等都是你的。用戶還可以根據(jù)自己的需要或喜好定制相應(yīng)的服務(wù)、應(yīng)用及資源，云計(jì)算平臺(tái)均可以按照用戶的需求來(lái)部署相應(yīng)的資源、計(jì)算能力、服務(wù)及應(yīng)用。2.2可行性分析2.2.1理論可行性從理論基礎(chǔ)上來(lái)看，目前已經(jīng)形成了較為完備的理論體系來(lái)支撐構(gòu)建電子政務(wù)信息系統(tǒng)。一方面，云計(jì)算理論體系研究發(fā)展速度快，理論成果層出不窮。國(guó)內(nèi)外在云計(jì)算方面的研究仍是繼續(xù)升溫，為云計(jì)算應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)打好了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。另一方面，隨著電子政務(wù)和電子政府的發(fā)展，電子政務(wù)方面的理論研究成果眾多。如：王叢霞、方潔的《Web2.0在電子政務(wù)中的應(yīng)用領(lǐng)域及其問(wèn)題研究》，周義剛的《基于本體的電子政務(wù)領(lǐng)域數(shù)字檔案管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》，劉曉英等的《我國(guó)電子政務(wù)建設(shè)的新動(dòng)向》等等，這些都為在云計(jì)算環(huán)境下研究電子政務(wù)系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)［6-8］。2.2.2技術(shù)可行性從技術(shù)條件上看，云計(jì)算其實(shí)并不是什么新技術(shù)，只是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展。而且，國(guó)內(nèi)外眾多專家和IT機(jī)構(gòu)都在對(duì)其進(jìn)行研究，已形成了一些具有代表性的技術(shù)方案體系。如IBM的政府云計(jì)算解決方案由底層——硬件和操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施、軟件系統(tǒng)和管理平臺(tái)(包括一組部署管理軟件，虛擬化組合和云計(jì)算管理系統(tǒng))、云計(jì)算提供的各種虛擬機(jī)的組合形成了各個(gè)具體的云計(jì)算使用中心［9］。而在國(guó)內(nèi)，例如用友提出了NC5.5一體化集團(tuán)管控解決方案等?？梢哉f(shuō)，這些技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方案為政府信息資源共享的“云計(jì)算化”提供了有力的借鑒和技術(shù)平臺(tái)支持。也就是說(shuō)，構(gòu)建電子政務(wù)云結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在技術(shù)上是可行的。2.2.3成本可行性從經(jīng)濟(jì)成本上來(lái)看，電子政務(wù)云結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不僅不需要高昂的建設(shè)費(fèi)用支出，而且還能降低相關(guān)管理費(fèi)用。由于云計(jì)算對(duì)用戶端設(shè)備要求很低，可將95%的工作轉(zhuǎn)移到瀏覽器，用戶端只需要運(yùn)行簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)和瀏覽器軟件即可［10］。所以說(shuō)，在云計(jì)算環(huán)境下重新建設(shè)電子政務(wù)系統(tǒng)一方面不需要購(gòu)買高昂的物理設(shè)施，另一方面由于云環(huán)境下服務(wù)器的日常維護(hù)由云服務(wù)商來(lái)提供，電子政務(wù)系統(tǒng)管理部門不必支付維護(hù)費(fèi)用，從成本上來(lái)看，利用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建電子政務(wù)系統(tǒng)也是可行的。2.2.4實(shí)踐可行性從實(shí)踐環(huán)境來(lái)看，目前已有眾多IT巨頭積極地研究和部署云計(jì)算，并獲得了一定程度的成功，如Google正在運(yùn)營(yíng)的云計(jì)算商用平臺(tái)——GAE(GoogleAPPEngine)。在這里，開發(fā)人員可以利用GAE提供的API免費(fèi)創(chuàng)建應(yīng)用服務(wù)；Amazon的EC2和ES3服務(wù)以及國(guó)內(nèi)一些IT企業(yè)的“云戰(zhàn)略”［3，9］?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)階段這些云計(jì)算的應(yīng)用，為云計(jì)算應(yīng)用于電子政務(wù)系統(tǒng)營(yíng)造了良好的社會(huì)環(huán)境并積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。3電子政務(wù)云計(jì)算系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)電子政務(wù)云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)包括4層：資源層、虛擬層、應(yīng)用管理層和業(yè)務(wù)表現(xiàn)層。其中最關(guān)鍵的是應(yīng)用管理層。圖2電子政務(wù)云計(jì)算系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)3.1資源層資源層位于系統(tǒng)體系的最底層。包含了物理資源層和資源池層。物理資源層又包含了服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備和各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，而資源池層則是云端的軟件及信息集合。云計(jì)算的提出動(dòng)機(jī)就是要整合所有的軟硬件資源，支持資源按需提供，按使用量付費(fèi)。云計(jì)算的主要思想就是資源整合與資源共享，利用云計(jì)算將現(xiàn)有的硬件設(shè)備集合，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的存儲(chǔ)能力、計(jì)算能力，滿足電子政務(wù)不斷提高的需求。通過(guò)整合，還可以大大減少硬件支出成本，實(shí)現(xiàn)社會(huì)資源的合理配置。而資源池層中軟件及信息資源整合則是把相同或相似類型的資源同構(gòu)化，建立各種不同的計(jì)算資源池，存儲(chǔ)資源池，軟件資源池等，目的就是將異構(gòu)資源同構(gòu)化，使云計(jì)算環(huán)境下的電子政務(wù)具有協(xié)同的工作基礎(chǔ)。3.2虛擬層該層包括虛擬服務(wù)器、虛擬存儲(chǔ)器和虛擬網(wǎng)絡(luò)。云計(jì)算的核心就是虛擬化，可以說(shuō)是虛擬化為我們帶來(lái)了“云”，同時(shí)也是云計(jì)算區(qū)別于傳統(tǒng)計(jì)算模式的重要特點(diǎn)。虛擬化的目的是虛擬化出一個(gè)或多個(gè)相互隔離的執(zhí)行環(huán)境，用于運(yùn)行操作系統(tǒng)及應(yīng)用，并且確保在虛擬出的環(huán)境中操作系統(tǒng)與應(yīng)用的運(yùn)行情況與在真實(shí)的物理設(shè)備上運(yùn)行的情況基本相同［5］。云計(jì)算通過(guò)虛擬化技術(shù)，可以使得系統(tǒng)中的物理設(shè)施的資源利用率得到明顯提高，可以有效地平衡電子政務(wù)云計(jì)算系統(tǒng)的性能，還使得系統(tǒng)動(dòng)態(tài)部署變得更加靈活、便捷。3.3應(yīng)用管理層這是電子政務(wù)云計(jì)算系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一層。該層作為系統(tǒng)的后臺(tái)管理層，動(dòng)態(tài)管理資源和支持電子政務(wù)系統(tǒng)的相關(guān)業(yè)務(wù)，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的容量規(guī)劃、資源的動(dòng)態(tài)部署、動(dòng)態(tài)調(diào)度，監(jiān)控、安全等。其中，容量規(guī)劃就是系統(tǒng)總體上規(guī)劃分布式的數(shù)據(jù)資源和計(jì)算資源，設(shè)計(jì)相應(yīng)的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，定義資源的單元和生命周期；動(dòng)態(tài)部署是系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化的資源模板，用戶可以根據(jù)需求選擇應(yīng)用程序、計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源等模塊進(jìn)行快速部署；動(dòng)態(tài)調(diào)度則是動(dòng)態(tài)分配系統(tǒng)的虛擬化資源，保證各種資源都能得到有效利用；監(jiān)控是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種資源的工作動(dòng)態(tài)，非正常狀態(tài)時(shí)能夠報(bào)警并自動(dòng)調(diào)整資源的分配；安全就是保證系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的安全，從而保證電子政務(wù)云計(jì)算系統(tǒng)的正常運(yùn)行。3.4業(yè)務(wù)表現(xiàn)層該層是電子政務(wù)云計(jì)算系統(tǒng)的功能體現(xiàn)層。電子政務(wù)中不僅要使該層完成基本的計(jì)算、存儲(chǔ)業(yè)務(wù)，還要提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包括網(wǎng)上軟件服務(wù)和網(wǎng)上平臺(tái)服務(wù)等。電子政務(wù)系統(tǒng)發(fā)展之初，主要有辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、知識(shí)管理系統(tǒng)等，但隨著其不斷成熟，逐漸朝著一站式電子政務(wù)辦公服務(wù)系統(tǒng)的方向發(fā)展。這和云計(jì)算的整合思想有異曲同工之處。利用云計(jì)算提供的虛擬平臺(tái)共享技術(shù)，一方面用戶可以通過(guò)系統(tǒng)提供的統(tǒng)一入口的服務(wù)平臺(tái)，方便地進(jìn)行注冊(cè)、查詢、訪問(wèn)、咨詢，保證操作簡(jiǎn)單易用，一站式得到全程電子政務(wù)服務(wù)；另一方面，工作人員也無(wú)需在不同信息系統(tǒng)中反復(fù)進(jìn)出辦公，實(shí)現(xiàn)一站式辦公，提高辦公效率。4云計(jì)算給電子政務(wù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)與潛在風(fēng)險(xiǎn)云計(jì)算的誕生被稱為是IT界的第四次革命浪潮，云計(jì)算的應(yīng)用已擴(kuò)展到眾多領(lǐng)域，它在電子政務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用也被提上日程。2010年5月21日，中國(guó)移動(dòng)在北京正式發(fā)布了大云1.0系統(tǒng)，并聯(lián)合