本文摘要：摘要:為支撐現(xiàn)代數(shù)字城市的部署和實(shí)施，提出了一個(gè)面向城市管理和服務(wù)的私有云平臺(tái)模型PK云，針對(duì)系統(tǒng)安全、需求牽引和迭代發(fā)展等重點(diǎn)要求，對(duì)平臺(tái)的總體架構(gòu)、軟件架構(gòu)、主要特點(diǎn)及應(yīng)用等進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。該研究能夠?yàn)榛诒妱?chuàng)眾籌和持續(xù)集成的現(xiàn)代數(shù)字城
摘要:為支撐現(xiàn)代數(shù)字城市的部署和實(shí)施，提出了一個(gè)面向城市管理和服務(wù)的私有云平臺(tái)模型———“PK云”，針對(duì)系統(tǒng)安全、需求牽引和迭代發(fā)展等重點(diǎn)要求，對(duì)平臺(tái)的總體架構(gòu)、軟件架構(gòu)、主要特點(diǎn)及應(yīng)用等進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。該研究能夠?yàn)榛诒妱?chuàng)眾籌和持續(xù)集成的現(xiàn)代數(shù)字城市業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的研發(fā)提供解決方案，同時(shí)為私有云、微服務(wù)、容器等新技術(shù)在城市信息化建設(shè)中的應(yīng)用提供參考和借鑒。
關(guān)鍵詞:現(xiàn)代數(shù)字城市;云平臺(tái);PK云
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通過(guò)本網(wǎng)絡(luò)工程論文的探究，我們會(huì)認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)具有多方面的價(jià)值作用。就現(xiàn)狀而言，云計(jì)算尚且處于初級(jí)發(fā)展階段，雖然在用戶(hù)對(duì)資源的使用方式方面能夠得到有效改變，但是仍有許多方面需要加以完善。筆者認(rèn)為，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健發(fā)展及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日益提高的基礎(chǔ)上，云計(jì)算的應(yīng)用將更具有效性，通過(guò)對(duì)相關(guān)技術(shù)的改進(jìn)及新技術(shù)的應(yīng)用，相信云計(jì)算在互聯(lián)網(wǎng)中將更具應(yīng)用前景，進(jìn)一步為互聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)健發(fā)展起到推波助瀾的作用。
0引言
當(dāng)前，城市在信息化建設(shè)過(guò)程中主要存在三方面問(wèn)題:一是普遍未從信息安全角度出發(fā)，系統(tǒng)脆弱、安全性低;二是技術(shù)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致政府本質(zhì)性、全局性需求未得到有效滿(mǎn)足;三是政府主建模式流程漫長(zhǎng)，迭代升級(jí)滯后。為有效解決這些痛點(diǎn)問(wèn)題，中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“中國(guó)電子”)提出了“現(xiàn)代數(shù)字城市”的理念和建設(shè)思路，以“安全為先，需求牽引，迭代發(fā)展”為導(dǎo)向，能夠?yàn)槌鞘行畔⒒D(zhuǎn)型升級(jí)、提高城市治理和電子政務(wù)建設(shè)的水平提供有效支撐�，F(xiàn)代信息系統(tǒng)通常采用“支撐平臺(tái)+應(yīng)用/服務(wù)”的體系結(jié)構(gòu)，隨著技術(shù)的發(fā)展，平臺(tái)、應(yīng)用(服務(wù))的形態(tài)在不斷演化，平臺(tái)形式從操作系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)器發(fā)展到現(xiàn)在的云平臺(tái)，應(yīng)用(服務(wù))從C/S應(yīng)用、B/S應(yīng)用發(fā)展到目前主流的App等。當(dāng)前，支撐平臺(tái)朝著軟硬一體化快速交付、持續(xù)升級(jí)集成、眾創(chuàng)眾籌開(kāi)發(fā)、智能運(yùn)維保障、數(shù)據(jù)支持等方向演化，其中，私有云的“云+端”架構(gòu)以其“交付即使用”的突出優(yōu)勢(shì)逐漸成為信息系統(tǒng)的主流架構(gòu)。
“云+端”解決方案能夠大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)配置部署的復(fù)雜性和成本，顯著提高部署應(yīng)用的時(shí)效，成為現(xiàn)代數(shù)字城市建設(shè)中的重要抓手。為支撐“現(xiàn)代數(shù)字城市”的實(shí)施和部署，本文提出了一個(gè)基于“PK體系”的云平臺(tái)模型———PK云平臺(tái)，或稱(chēng)PK云[1]。“PK”體系是以飛騰處理器和銀河麒麟操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)形成的軟硬件生態(tài)體系的簡(jiǎn)稱(chēng)，P代表“Phytium處理器”，K代表“Kylin操作系統(tǒng)”。
PK云平臺(tái)綜合運(yùn)用容器、微服務(wù)等最新云技術(shù)，面向管理者、開(kāi)發(fā)者、使用者包括政產(chǎn)學(xué)研用等各類(lèi)城市信息化建設(shè)主體，提供安全可信、體驗(yàn)友好、兼容適配、靈活部署的數(shù)字城市業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐，是一個(gè)支持信息系統(tǒng)持續(xù)眾創(chuàng)發(fā)展的應(yīng)用生態(tài)服務(wù)的安全環(huán)境;該平臺(tái)提供云端融合的新一代私有云解決方案，能夠軟硬一體直接交付使用，是一套易使用、易管理、高可靠、可快速?gòu)?fù)制的虛擬計(jì)算和服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，是高質(zhì)量推動(dòng)現(xiàn)代數(shù)字城市建設(shè)的利器。
1平臺(tái)的總體架構(gòu)
1.1現(xiàn)代數(shù)字城市建設(shè)理念
現(xiàn)代數(shù)字城市需要兼顧安全、需求和迭代發(fā)展，PK云平臺(tái)必須支持這三方面的需求。因此，現(xiàn)代數(shù)字城市的設(shè)計(jì)思路為:基于國(guó)產(chǎn)化的基礎(chǔ)設(shè)施，配備安全保密體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和運(yùn)維管理體系，在深化需求分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)敏捷開(kāi)發(fā)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)迭代發(fā)展，向參與城市信息化建設(shè)的各類(lèi)客戶(hù)提供所需的敏捷服務(wù)。
1.2平臺(tái)的分層設(shè)計(jì)
面向現(xiàn)代數(shù)字城市建設(shè)要求，PK云平臺(tái)設(shè)計(jì)堅(jiān)持安全性、易用性和靈活性原則。一是設(shè)計(jì)安全體系，從底層基礎(chǔ)到云端應(yīng)用，各個(gè)層次、各個(gè)環(huán)節(jié)均有安全設(shè)計(jì)。二是屏蔽軟硬件復(fù)雜度，為用戶(hù)提供清晰、簡(jiǎn)單的配置和監(jiān)控服務(wù);構(gòu)建應(yīng)用基座，為用戶(hù)提供完備的應(yīng)用即插即用服務(wù)。三是構(gòu)建開(kāi)放式眾創(chuàng)眾籌的應(yīng)用商店，平臺(tái)提供應(yīng)用規(guī)范及接口標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用開(kāi)發(fā)商只需關(guān)注業(yè)務(wù)應(yīng)用，演進(jìn)升級(jí)，適應(yīng)用戶(hù)不斷變化的需求�；谝陨显瓌t，平臺(tái)采用典型的網(wǎng)絡(luò)云端設(shè)計(jì)[2]，構(gòu)建數(shù)字城市業(yè)務(wù)應(yīng)用的通用模型。
各層功能分別如下:(1)網(wǎng)(資源層):主要包括用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心中的國(guó)產(chǎn)化計(jì)算設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，以及安裝在計(jì)算機(jī)中的基礎(chǔ)軟件。這些基礎(chǔ)的軟硬件均為國(guó)產(chǎn)化，構(gòu)建了云平臺(tái)基本的安全保障。(2)云(服務(wù)層):主要提供各種云服務(wù)，包括云服務(wù)三種典型方式，即設(shè)施服務(wù)IaaS、平臺(tái)服務(wù)PaaS[3]和軟件服務(wù)SaaS，同時(shí)也提供眾創(chuàng)眾籌應(yīng)用商店功能。①基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù):通過(guò)虛擬化技術(shù)，形成計(jì)算資源池、存儲(chǔ)資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池;利用云管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源的運(yùn)行管理與服務(wù)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了管理的易用性和便利性。②數(shù)字城市業(yè)務(wù)平臺(tái)服務(wù):提供數(shù)字城市基礎(chǔ)服務(wù)、數(shù)字城市生態(tài)服務(wù)等。數(shù)字城市基礎(chǔ)服務(wù)由服務(wù)框架、服務(wù)接口和應(yīng)用容器組成，為數(shù)字城市應(yīng)用的統(tǒng)一訪問(wèn)、權(quán)限控制、應(yīng)用集成接入提供支撐;數(shù)字城市生態(tài)服務(wù)(應(yīng)用商店)為應(yīng)用的入庫(kù)、分發(fā)、部署、卸載、調(diào)度提供全面支撐。③軟件服務(wù):提供城市政務(wù)、城市交通、城市旅游等數(shù)字城市應(yīng)用服務(wù)等。(3)端(應(yīng)用層):為用戶(hù)提供個(gè)性化的應(yīng)用，一般是為用戶(hù)量身定做的各種數(shù)字城市應(yīng)用，包括典型的辦公應(yīng)用系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)等，并配置權(quán)限應(yīng)用功能。
2平臺(tái)的軟件架構(gòu)
PK云平臺(tái)軟件主要分為兩部分，一部分是部署在客戶(hù)側(cè)的私有云平臺(tái);一部分是支撐平臺(tái)的迭代發(fā)展應(yīng)用生態(tài)。私有云平臺(tái)主要提供基礎(chǔ)的云服務(wù)，而迭代發(fā)展應(yīng)用生態(tài)主要解決迭代發(fā)展的問(wèn)題，其實(shí)質(zhì)上是一個(gè)眾創(chuàng)眾籌的應(yīng)用生態(tài)。而安全保密體系部署在各個(gè)層次和環(huán)節(jié)。私有云平臺(tái)采用輕量級(jí)的應(yīng)用支撐服務(wù)框架，具備基于容器云的虛擬化運(yùn)行環(huán)境、基于微服務(wù)的服務(wù)治理架構(gòu)、基于服務(wù)中心的平臺(tái)基礎(chǔ)服務(wù)、基于應(yīng)用商店的應(yīng)用管理服務(wù)以及基于DevOps理念的持續(xù)集成服務(wù)[4]等。
2.1容器云虛擬化運(yùn)行環(huán)境
在硬件及操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，平臺(tái)采用Docker技術(shù)構(gòu)建了資源虛擬化容器云[5￣6]。容器云主要負(fù)責(zé)各應(yīng)用的底層運(yùn)行環(huán)境，可以對(duì)硬件資源實(shí)行動(dòng)態(tài)彈性精確管理(如可以根據(jù)應(yīng)用的運(yùn)行負(fù)載情況實(shí)施自動(dòng)擴(kuò)容或自動(dòng)縮容等)。容器云主要包括DOCKER容器和容器云管理平臺(tái)兩部分。DOCKER容器:應(yīng)用的底層運(yùn)行環(huán)境，可以運(yùn)行某個(gè)應(yīng)用的鏡像，可以精確控制應(yīng)用運(yùn)行時(shí)使用的系統(tǒng)資源(如CPU、內(nèi)存等)。容器云管理平臺(tái):為用戶(hù)提供管理功能，可以管理應(yīng)用、配置應(yīng)用服務(wù)運(yùn)行環(huán)境、監(jiān)控服務(wù)健康狀態(tài)、自動(dòng)擴(kuò)容、自動(dòng)縮容等。用戶(hù)已有系統(tǒng)或設(shè)備，也可以通過(guò)非托管方式繼續(xù)在原來(lái)的環(huán)境中運(yùn)行。
2.2服務(wù)治理框架
服務(wù)治理主要解決系統(tǒng)的高可用、易管理、易維護(hù)問(wèn)題。平臺(tái)采用以云化為核心的云微服務(wù)治理框架，核心理念是服務(wù)微自治，利用云調(diào)度的彈性和敏捷，逐漸消除人工治理。平臺(tái)的微服務(wù)框架主要負(fù)責(zé)服務(wù)的注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)、配置、負(fù)載均衡、單點(diǎn)故障遷移、服務(wù)監(jiān)控管理等。
2.3基礎(chǔ)服務(wù)
平臺(tái)基礎(chǔ)服務(wù)為應(yīng)用提供統(tǒng)一的公共服務(wù)以及為客戶(hù)端應(yīng)用桌面提供支撐服務(wù)。主要包括以下三部分:應(yīng)用公共服務(wù):為應(yīng)用提供統(tǒng)一的公共基礎(chǔ)服務(wù)，如組織機(jī)構(gòu)服務(wù)、消息服務(wù)、單點(diǎn)登錄服務(wù)、SSL服務(wù)、文件服務(wù)等。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展公共服務(wù)可以繼續(xù)豐富擴(kuò)展，比如大數(shù)據(jù)處理服務(wù)、人工智能服務(wù)等。桌面基礎(chǔ)服務(wù):為客戶(hù)端應(yīng)用桌面及桌面服務(wù)管理系統(tǒng)提供服務(wù)，功能主要包括用戶(hù)管理、認(rèn)證管理、桌面用戶(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)管理、在線升級(jí)等。應(yīng)用商店分中心:集成在客戶(hù)側(cè)，提供應(yīng)用商店的管理服務(wù)、接口服務(wù)及應(yīng)用倉(cāng)庫(kù)等。
2.4應(yīng)用管理服務(wù)
應(yīng)用管理服務(wù)提供針對(duì)應(yīng)用的一站式服務(wù)，包括應(yīng)用導(dǎo)入、上架、部署、開(kāi)啟、暫停、下架、刪除等操作，還可以根據(jù)不同權(quán)限對(duì)應(yīng)用進(jìn)行管理分發(fā)。
2.5持續(xù)集成服務(wù)
持續(xù)集成服務(wù)是基于DevOps理念的持續(xù)集成框架，幫助開(kāi)發(fā)者自動(dòng)完成從代碼提交到應(yīng)用部署的完整流程。
3平臺(tái)的創(chuàng)新及應(yīng)用價(jià)值
本平臺(tái)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到安全性、可用性、先進(jìn)性和易維護(hù)性要求，采用先進(jìn)的組織開(kāi)發(fā)模式和系統(tǒng)架構(gòu)，創(chuàng)新特征鮮明，應(yīng)用支撐作用突出。
3.1平臺(tái)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
平臺(tái)的創(chuàng)新價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一是植根于國(guó)產(chǎn)軟硬件基礎(chǔ)，生長(zhǎng)于PK體系生態(tài)環(huán)境，同時(shí)反哺了PK生態(tài);二是探索了眾創(chuàng)眾籌的組織開(kāi)發(fā)模式;三是實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用商店的軟件產(chǎn)品形態(tài)。這些創(chuàng)新對(duì)現(xiàn)代數(shù)字城市建設(shè)都有支撐作用。
3.2平臺(tái)對(duì)現(xiàn)代數(shù)字城市的支撐
目前，PK云平臺(tái)已在相關(guān)機(jī)關(guān)、銀行、研究所等用戶(hù)單位成功實(shí)現(xiàn)了部署和交付應(yīng)用。運(yùn)行結(jié)果證明，該平臺(tái)加速了工程建設(shè)實(shí)施的進(jìn)度，降低了現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)的集成難度，弱化了系統(tǒng)運(yùn)維與保障強(qiáng)度，提升了用戶(hù)的使用體驗(yàn)，解決了用戶(hù)關(guān)切問(wèn)題。平臺(tái)對(duì)現(xiàn)代數(shù)字城市建設(shè)的支撐作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一是在安全方面，以國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件和算法為核心，搭建成體系的安全防護(hù)系統(tǒng)，對(duì)信息系統(tǒng)按不同等級(jí)進(jìn)行防護(hù);二是眾籌眾創(chuàng)的開(kāi)發(fā)模式，能夠匯聚眾創(chuàng)成果，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的持續(xù)演進(jìn)和迭代升級(jí);三是基于應(yīng)用商店的軟件服務(wù)，能夠支持用戶(hù)進(jìn)行個(gè)性化定制和自由裝配，滿(mǎn)足不斷變化的需求，真正實(shí)現(xiàn)需求牽引。
4結(jié)論
隨著中國(guó)城市信息化建設(shè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向不斷推進(jìn)，需求牽引、迭代發(fā)展、安全可信等核心內(nèi)容的重要性日益凸顯。面對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)代數(shù)字城市建設(shè)任務(wù)，PK云平臺(tái)下一步的發(fā)展思路為:一是在服務(wù)化方面，增強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用中間件等服務(wù)的云化支持，構(gòu)建應(yīng)用APIStore能力，集成移動(dòng)地理信息等應(yīng)用服務(wù);二是在新技術(shù)和業(yè)務(wù)方面，支持人工智能、移動(dòng)邊緣計(jì)算等新應(yīng)用，不斷夯實(shí)現(xiàn)代數(shù)字城市的基礎(chǔ);三是在行業(yè)應(yīng)用方面，擴(kuò)展對(duì)電子政務(wù)、智能制造、城市數(shù)據(jù)服務(wù)等領(lǐng)域的支持，不斷擴(kuò)大現(xiàn)代數(shù)字城市建設(shè)的廣度。
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