云計算在電子政務系統(tǒng)中的應用研究

云計算在電子政務系統(tǒng)中的應用研究

云計算興起于2007年末，在Google、IBM等巨頭公司的大力推動下逐漸進入了人們的視野?？偟膩碚f，云計算是一種發(fā)展的分布式計算技術，它利用Internet上的資源，將其整合成“云”，成為一種超級計算模式［2-3］。“云”通常是由一些大型服務器集群組成，包括計算服務器、存儲服務器、寬帶資源等等。傳統(tǒng)的計算模式和云計算就像早先單臺發(fā)電機模式轉向發(fā)電廠集中供電的模式。云計算的出現使得計算能力也可以作為一種商品就像煤氣水電一樣進行流通。隨著云計算應用范圍的逐步擴大，它的應用也已經滲入到電子政務領域。1云計算的概念與特征1.1云計算的概念云計算從2007年進入人們的視野中，引起了社會各界的廣泛重視。但具體到什么是云計算，至今仍然是眾說紛紜。維基百科中將云計算定義為一種基于Internet的計算，與電力資源的服務模式類似，共享資源、軟件和信息可以被終端計算機或其他設備按需使用；IT巨頭IBM則認為云計算既是一種新的計算模式，又是一種新的基礎架構。作為一種新的計算模式，云計算把IT資源、數據、應用以服務的形式通過互聯網提供給用戶。而作為一種新的基礎架構，云計算把大量的計算資源組成IT資源池，用于動態(tài)創(chuàng)建高度虛擬化的資源提供給用戶使用［2］；國內云計算研究的先驅中國云計算網則把云計算定義為：指IT基礎設施的交付和使用模式，通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源，包括軟硬件及平臺資源等［4］。雖然定義多種多樣，但共同點就是：云計算就是將所有的資源從本地轉移到云端，用戶可以隨時隨地的利用網絡來訪問與使用云端資源。1.2云計算的特征縱觀國內外云計算的相關研究，雖然它是以超大存儲量、低成本等優(yōu)勢吸引眾多用戶。但云計算還有其他有別于以往計算模式的優(yōu)勢，概括起來有三方面，圖1表示如下：(1)云服務器端就是提供、管理和維護云服務的一方。它是由眾多PC機、服務器等組成，體現了虛擬性、敏捷性、高效率性、高安全性、高可靠性和經濟性特點；(2)中間連接端是連接云服務器端與用戶終端的網絡設備，它可以很大程度上降低云服務器端與用戶終端之間的相互依賴性。它體現了松散耦合、大規(guī)模協(xié)同和實時同步性特點；(3)用戶終端則是購買、租用和消費云服務的一方。它泛指用戶使用的終端設備，體現了多樣性、低成本性、共享性和綠色性特點。2云計算應用在電子政務系統(tǒng)的必要性與可行性2.1必要性分析2.1.1存儲必要性我國的電子政務建設從1997年的全國信息化工作會議發(fā)展至今，已經進入了全面實施階段，核心內容涉及電子政務全面實施、實施的標準化、總體規(guī)劃與協(xié)調、政務信息公開、政務信息資源開發(fā)利用與共享、電子政務績效評估等，所有都需要電子政務系統(tǒng)的存儲量盡可能的大而且能擴展。“云”的出現為其找到了新的解決辦法?！霸啤本哂邢喈數囊?guī)模，Google云計算已經擁有100多萬臺服務器，Amazon，IBM，Microsoft等公司的“云”均擁有幾十萬臺服務器?！霸啤蹦苜x予用戶前所未有的計算能力［5］。同時，“云”的規(guī)?？梢詣討B(tài)伸縮，滿足應用和用戶規(guī)模增長的需要。2.1.2安全必要性政府在開展電子政務的活動中，會采集和產生出眾多的政務信息、用戶私密資料等等，而這些信息一般來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。而云計算服務器端提供了最可靠、最安全的數據存儲中心，有全世界最專業(yè)的團隊管理來信息，有全世界最先進的數據中心來保存數據，嚴格的權限管理策略可以幫助用戶放心地與指定人共享數據。同時，云使用了數據多副本容錯、計算節(jié)點同構可互換措施來進一步保障服務的高安全可靠性。2.1.3交互必要性從政府所提供的公共服務的角度來看，政府已經花費了大量的資金投資來實現公共服務的在線交互式提供，而真正使用這些在線服務的用戶數量卻較少，信息孤島、信息分散等問題層出不窮。用戶一旦連接到云中，“云”里的任何東西包括數據、設備等都是你的。用戶還可以根據自己的需要或喜好定制相應的服務、應用及資源，云計算平臺均可以按照用戶的需求來部署相應的資源、計算能力、服務及應用。2.2可行性分析2.2.1理論可行性從理論基礎上來看，目前已經形成了較為完備的理論體系來支撐構建電子政務信息系統(tǒng)。一方面，云計算理論體系研究發(fā)展速度快，理論成果層出不窮。國內外在云計算方面的研究仍是繼續(xù)升溫，為云計算應用于現代社會打好了堅實的理論基礎。另一方面，隨著電子政務和電子政府的發(fā)展，電子政務方面的理論研究成果眾多。如：王叢霞、方潔的《Web2.0在電子政務中的應用領域及其問題研究》，周義剛的《基于本體的電子政務領域數字檔案管理系統(tǒng)的設計與實現》，劉曉英等的《我國電子政務建設的新動向》等等，這些都為在云計算環(huán)境下研究電子政務系統(tǒng)提供了理論基礎［6-8］。2.2.2技術可行性從技術條件上看，云計算其實并不是什么新技術，只是分布式處理、并行處理和網格計算等技術的發(fā)展。而且，國內外眾多專家和IT機構都在對其進行研究，已形成了一些具有代表性的技術方案體系。如IBM的政府云計算解決方案由底層——硬件和操作系統(tǒng)的基礎設施、軟件系統(tǒng)和管理平臺(包括一組部署管理軟件，虛擬化組合和云計算管理系統(tǒng))、云計算提供的各種虛擬機的組合形成了各個具體的云計算使用中心［9］。而在國內，例如用友提出了NC5.5一體化集團管控解決方案等?？梢哉f，這些技術及其實現方案為政府信息資源共享的“云計算化”提供了有力的借鑒和技術平臺支持。也就是說，構建電子政務云結構系統(tǒng)在技術上是可行的。2.2.3成本可行性從經濟成本上來看，電子政務云結構系統(tǒng)不僅不需要高昂的建設費用支出，而且還能降低相關管理費用。由于云計算對用戶端設備要求很低，可將95%的工作轉移到瀏覽器，用戶端只需要運行簡單的操作系統(tǒng)和瀏覽器軟件即可［10］。所以說，在云計算環(huán)境下重新建設電子政務系統(tǒng)一方面不需要購買高昂的物理設施，另一方面由于云環(huán)境下服務器的日常維護由云服務商來提供，電子政務系統(tǒng)管理部門不必支付維護費用，從成本上來看，利用云計算技術構建電子政務系統(tǒng)也是可行的。2.2.4實踐可行性從實踐環(huán)境來看，目前已有眾多IT巨頭積極地研究和部署云計算，并獲得了一定程度的成功，如Google正在運營的云計算商用平臺——GAE(GoogleAPPEngine)。在這里，開發(fā)人員可以利用GAE提供的API免費創(chuàng)建應用服務；Amazon的EC2和ES3服務以及國內一些IT企業(yè)的“云戰(zhàn)略”［3，9］?？梢哉f，現階段這些云計算的應用，為云計算應用于電子政務系統(tǒng)營造了良好的社會環(huán)境并積累了豐富的實踐經驗。3電子政務云計算系統(tǒng)體系結構電子政務云計算系統(tǒng)的體系結構包括4層：資源層、虛擬層、應用管理層和業(yè)務表現層。其中最關鍵的是應用管理層。圖2電子政務云計算系統(tǒng)體系結構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器、存儲設備和各種網絡設備等，而資源池層則是云端的軟件及信息集合。云計算的提出動機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。云計算的主要思想就是資源整合與資源共享，利用云計算將現有的硬件設備集合，有效地增強系統(tǒng)的存儲能力、計算能力，滿足電子政務不斷提高的需求。通過整合，還可以大大減少硬件支出成本，實現社會資源的合理配置。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化，建立各種不同的計算資源池，存儲資源池，軟件資源池等，目的就是將異構資源同構化，使云計算環(huán)境下的電子政務具有協(xié)同的工作基礎。3.2虛擬層該層包括虛擬服務器、虛擬存儲器和虛擬網絡。云計算的核心就是虛擬化，可以說是虛擬化為我們帶來了“云”，同時也是云計算區(qū)別于傳統(tǒng)計算模式的重要特點。虛擬化的目的是虛擬化出一個或多個相互隔離的執(zhí)行環(huán)境，用于運行操作系統(tǒng)及應用，并且確保在虛擬出的環(huán)境中操作系統(tǒng)與應用的運行情況與在真實的物理設備上運行的情況基本相同［5］。云計算通過虛擬化技術，可以使得系統(tǒng)中的物理設施的資源利用率得到明顯提高，可以有效地平衡電子政務云計算系統(tǒng)的性能，還使得系統(tǒng)動態(tài)部署變得更加靈活、便捷。3.3應用管理層這是電子政務云計算系統(tǒng)中最關鍵的一層。該層作為系統(tǒng)的后臺管理層，動態(tài)管理資源和支持電子政務系統(tǒng)的相關業(yè)務，主要負責系統(tǒng)的容量規(guī)劃、資源的動態(tài)部署、動態(tài)調度，監(jiān)控、安全等。其中，容量規(guī)劃就是系統(tǒng)總體上規(guī)劃分布式的數據資源和計算資源，設計相應的分布式數據存儲系統(tǒng)，定義資源的單元和生命周期；動態(tài)部署是系統(tǒng)提供標準化的資源模板，用戶可以根據需求選擇應用程序、計算資源、存儲資源等模塊進行快速部署；動態(tài)調度則是動態(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)控是實時監(jiān)測各種資源的工作動態(tài)，非正常狀態(tài)時能夠報警并自動調整資源的分配；安全就是保證系統(tǒng)中數據信息的安全，從而保證電子政務云計算系統(tǒng)的正常運行。3.4業(yè)務表現層該層是電子政務云計算系統(tǒng)的功能體現層。電子政務中不僅要使該層完成基本的計算、存儲業(yè)務，還要提供各種網絡服務，包括網上軟件服務和網上平臺服務等。電子政務系統(tǒng)發(fā)展之初，主要有辦公自動化系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、知識管理系統(tǒng)等，但隨著其不斷成熟，逐漸朝著一站式電子政務辦公服務系統(tǒng)的方向發(fā)展。這和云計算的整合思想有異曲同工之處。利用云計算提供的虛擬平臺共享技術，一方面用戶可以通過系統(tǒng)提供的統(tǒng)一入口的服務平臺，方便地進行注冊、查詢、訪問、咨詢，保證操作簡單易用，一站式得到全程電子政務服務；另一方面，工作人員也無需在不同信息系統(tǒng)中反復進出辦公，實現一站式辦公，提高辦公效率。4云計算給電子政務帶來的優(yōu)勢與潛在風險云計算的誕生被稱為是IT界的第四次革命浪潮，云計算的應用已擴展到眾多領域，它在電子政務領域的應用也被提上日程。2010年5月21日，中國移動在北京正式發(fā)布了大云1.0系統(tǒng)，并聯合