云計算在電子政務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)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(shù)，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］?！霸啤蓖ǔＪ怯梢恍┐笮头?wù)器集群組成，包括計算服務(wù)器、存儲服務(wù)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(zhuǎn)向發(fā)電廠集中供電的模式。云計算的出現(xiàn)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(yīng)用范圍的逐步擴大，它的應(yīng)用也已經(jīng)滲入到電子政務(wù)領(lǐng)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(wù)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(shè)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(chǔ)架構(gòu)。作為一種新的計算模式，云計算把IT資源、數(shù)據(jù)、應(yīng)用以服務(wù)的形式通過互聯(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(nèi)云計算研究的先驅(qū)中國云計算網(wǎng)則把云計算定義為：指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，通過網(wǎng)絡(luò)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(zhuǎn)移到云端，用戶可以隨時隨地的利用網(wǎng)絡(luò)來訪問與使用云端資源。1.2云計算的特征縱觀國內(nèi)外云計算的相關(guān)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(wù)器端就是提供、管理和維護云服務(wù)的一方。它是由眾多PC機、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)濟性特點；(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)同和實時同步性特點；(3)用戶終端則是購買、租用和消費云服務(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。2云計算應(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存儲必要性我國的電子政務(wù)建設(shè)從1997年的全國信息化工作會議發(fā)展至今，已經(jīng)進入了全面實施階段，核心內(nèi)容涉及電子政務(wù)全面實施、實施的標準化、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)績效評估等，所有都需要電子政務(wù)系統(tǒng)的存儲量盡可能的大而且能擴展?！霸啤钡某霈F(xiàn)為其找到了新的解決辦法?！霸啤本哂邢喈?shù)囊?guī)模，Google云計算已經(jīng)擁有100多萬臺服務(wù)器，Amazon，IBM，Microsoft等公司的“云”均擁有幾十萬臺服務(wù)器。“云”能賦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(yīng)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(wù)的活動中，會采集和產(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(wù)器端提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心來保存數(shù)據(jù)，嚴格的權(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，云使用了數(shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點同構(gòu)可互換措施來進一步保障服務(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)的角度來看，政府已經(jīng)花費了大量的資金投資來實現(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，云計算平臺均可以按照用戶的需求來部署相應(yīng)的資源、計算能力、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)上來看，目前已經(jīng)形成了較為完備的理論體系來支撐構(gòu)建電子政務(wù)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(nèi)外在云計算方面的研究仍是繼續(xù)升溫，為云計算應(yīng)用于現(xiàn)代社會打好了堅實的理論基礎(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)計與實現(xiàn)》，劉曉英等的《我國電子政務(wù)建設(shè)的新動向》等等，這些都為在云計算環(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，云計算其實并不是什么新技術(shù)，只是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計算等技術(shù)的發(fā)展。而且，國內(nèi)外眾多專家和IT機構(gòu)都在對其進行研究，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(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(nèi)，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(shù)及其實現(xiàn)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(shù)平臺支持。也就是說，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)濟成本上來看，電子政務(wù)云結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不僅不需要高昂的建設(shè)費用支出，而且還能降低相關(guān)管理費用。由于云計算對用戶端設(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(shè)電子政務(wù)系統(tǒng)一方面不需要購買高昂的物理設(shè)施，另一方面由于云環(huán)境下服務(wù)器的日常維護由云服務(wù)商來提供，電子政務(wù)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(shù)構(gòu)建電子政務(wù)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(yīng)用服務(wù)；Amazon的EC2和ES3服務(wù)以及國內(nèi)一些IT企業(yè)的“云戰(zhàn)略”［3，9］?？梢哉f，現(xiàn)階段這些云計算的應(yīng)用，為云計算應(yīng)用于電子政務(wù)系統(tǒng)營造了良好的社會環(huán)境并積累了豐富的實踐經(jīng)驗。3電子政務(wù)云計算系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)電子政務(wù)云計算系統(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(xiàn)有的硬件設(shè)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(wù)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(xiàn)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(gòu)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(gòu)資源同構(gòu)化，使云計算環(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、虛擬存儲器和虛擬網(wǎng)絡(luò)。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(yīng)用，并且確保在虛擬出的環(huán)境中操作系統(tǒng)與應(yīng)用的運行情況與在真實的物理設(shè)備上運行的情況基本相同［5］。云計算通過虛擬化技術(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(yīng)用管理層這是電子政務(wù)云計算系統(tǒng)中最關(guān)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(wù)系統(tǒng)的相關(guān)業(yè)務(wù)，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(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)資源和計算資源，設(shè)計相應(yīng)的分布式數(shù)據(jù)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(jù)需求選擇應(yīng)用程序、計算資源、存儲資源等模塊進行快速部署；動態(tài)調(diào)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(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)云計算系統(tǒng)的正常運行。3.4業(yè)務(wù)表現(xiàn)層該層是電子政務(wù)云計算系統(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算、存儲業(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)上平臺服務(wù)等。電子政務(wù)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(wù)辦公服務(wù)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(shù)，一方面用戶可以通過系統(tǒng)提供的統(tǒng)一入口的服務(wù)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(wù)服務(wù)；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(xiàn)一站式辦公，提高辦公效率。4云計算給電子政務(wù)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(yīng)用已擴展到眾多領(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，中國移動在北京正式發(fā)布了大云1.0系統(tǒng)，并聯(lián)合