摘要:云计算正在由概念逐步走进现实,其广泛的应用前景已初现端倪。本文以网站群应用为对象,阐述应用云计算模式支撑政府及企业网站群应用的方法。从两个方面构建完善的信息技术服务环境,满足网站群应用需求。一方面,以IaaS的模式搭建支撑网站群应用的云计算基础平台,另一方面,以SaaS的模式搭建网站群内容管理软件平台,按照用户需求向用户申请的计算资源分发网站群内容管理软件并提供企业网站群建设及应用服务。最大限度提高计算资源的工作效率、降低用户成本。更加方便、灵活地满足企业网络化信息传播需求,为政府及企业发展提供更加完善的信息化支撑服务。
关键词:云计算;网站群;实验;SaaS;IaaS
0. 引言
进入21世纪,IT创新层出不穷,推动互联网应用从高科技领域向社会化、大众化广泛渗透,互联网已无处不在。2010年末,我国网民数量已超过4.5亿人[1]。以Web和WAP为基础的互联网信息传播技术应用对经济社会的影响力越来越强大,丰富多彩的互联网网站蓬勃发展。商业网站在提供个性化、互动化,深化大众服务、增强影响力方面,大力发展“博客”和“播客”、WAP和“微博”、手机报和网络电视台等。政府网站普遍增强事务型WEB技术应用,集成化的网站群发展势头越来越强劲;扁平化的信息展现和专业化的信息服务形态越来越明显;WAP已开始在政府网站上应用,效果良好。
然而,支撑网站应用的服务器资源大量部署,能源消耗越来越多、管理成本越来越高、利用率逐渐走低。这是信息化发展的面临困局。为了实现IT资源管理和应用模式上的突破,云计算应运而生。当前,云计算正在由概念逐步走进现实,其广泛的应用前景已初现端倪。把云计算应用到支撑网站群系统建设与运行管理上,解决可持续发展的问题,是一个值得探讨和实践的课题
1. 信息技术发展态势
1.1 互联网信息渗透力越来越强劲
互联网的发展,已从全球化、宽带化步入到了多业务综合平台化时代。个性化的网络信息发布环境将越来越宽松,互联网环境下公共信息传播的渗透力愈来愈强劲。“博客”是Web2.0技术应用的典型案例,在无线化的推动下,“微博”应用的强大生命力已初显端倪。由此而言,互联网信息传播对Web服务能力的依赖度越来越高。
1.2 Web技术内涵越来越丰富
网络环境下的信息传播得益于Web技术。该项技术随着应用需求的日益增长而发展迅速,已从静态信息发布的Web模式逐步扩展到了动态信息互动的Web模式,应用范围越来越广泛。当前,基于个性化、订阅式、主动推送式的即时信息服务Web模式开始向应用领域渗透的趋势逐渐鲜明起来。由此而言,Web技术内涵越来越丰富。
1.3 Web应用方式越来越综合化
新的Web技术正朝着智能化方向发展。Web应用方式正在改变,上网不再意味着坐在电脑桌前打开电脑,智能手机越来越普遍,电视可以上网,移动终端设备等都无处不在地给用户带来上网体验。这就意味着Web技术将更加智能,为不同 Web 用户提供不同的体验。CSS3、HTML5等新技术的日趋成熟,将为 Web 世界带来新的美学体验,这些新功能让网页内容表达的创意更吸引人。Web导向社区化的变革将使信息实时获取成为焦点。随着越来越多的人们参与Web信息创建,信息获取方式将从过去单一来源向更社区化的来源转变。精准化、实时性搜索取代传统静态内容呈现方式将成为可期待的现实。由此而言,搜索技术武装起来的Web平台越来越庞大,为公众提供信息传播服务的网站规模也越来越大。
1.4 三网融合及低碳经济给网络信息传播环境发展带来机遇
在我国,三网融合已经政府机构批准。无线技术融入网络信息传播,面向社会大众的手机报越来越被无线终端用户所接受。广电传媒融入互联网信息传播环境以及依托互联网拓展广电传媒业务的政策壁垒拆除。三网融合的直接体验就是“三屏融合”,互联网信息传播事业会因此获得更加广泛的发展空间。
低碳经济理念正在被IT领域所接受。提高IT基础设施应用效率正在成为IT界热议的话题。以虚拟化、云计算技术改变IT基础架构,提高应用效率的尝试已经在中石化、中航信等获得成功[2]。封闭的、相互独立的IT基础架构局面正在改变。
1.5 云计算应运而生
数据存储的快速增长,产生了以GFS、SAN为代表的高性能存储技术;服务器整合需求的不断升温,推动了XEN等虚拟化技术的进步;还有Web2.0的实现、SaaS观念的快速普及、多核技术的广泛应用等,所有这些技术为产生更强大的计算能力和服务提供了可能。随着对计算能力、资源利用效率、资源集中化的迫切需求,云计算应运而生。
综合云计算定义的各种描述[3],可以理解为:以IaaS(基础设施即服务)的模式搭建系统平台,形成虚拟化的IT应用基础设施;以PaaS(平台即应用)的模式搭建支撑平台,满足IT应用需求;以SaaS(软件即服务)的模式搭建应用平台,按照用户需求分发软件授权并提供应用服务。按照云计算应用的分类[4],可以划分为:为外部用户提供云计算服务的公有云、为内部部用户提供云计算服务的私有云和提供内部服务并兼顾公共服务的混合云。
云计算不仅在技术层面上实现了物理运算效率和网络融合能力的提高,在商业模式上,云计算也为包括多个相关市场和行业都带来了质的变化。可以预计,随着对云计算的不断研究与发展,将会对市场环境在融合化、服务化、开放化以及跨越人机界限上带来广泛影响。
2. 云计算发展趋势
2.1 Web技术应用促进了云计算发展
人们越来越习惯于在互联网上获取信息。网站已成为一种全球共享的“第四媒体”。随着Web2.0的出现,网站内容不再像早些年那样是静态的,全球用户每天都在改变着网站内容。Web2.0已成为云计算的主要推动因素。云计算能够使用现有基础设施在极短的时间内处理大量信息以满足动态网站的高性能需求。
2.2 云计算使信息技术应用更为简单
虽然技术发展越来越高级,但用户希望技术仍然像以前一样容易使用。以服务的方式在互联网上提供软件取得的市场成功就是向简单化发展的一个例子。软件服务也是云计算的一个先驱。通过购买一项服务,而不是直接购买软件产品,用户能够直接使用最新的软件,没有复杂性和管理成本,也不需要进行升级。
2.3 私有云和混合云应用趋势明显
当前,越来越多的企业选择率先构建私有云和混合云,从而以一种渐进的、务实的方式实现云计算。根据由Springboard Research在2010年9月份进行的一项有中国市场云计算发展现状与趋势的第三方调查结果显示,有42%的中国企业表示正在考虑部署私有云,36%的中国企业倾向于部署混合云。
3. 基于云计算模式的网站群架构设计与实践
3.1 应用需求的提出
互联网网站已成为信息化社会中越来越重要的网络信息传播载体。在商业网站强势发展的带动下,政府机构,无论是地方行政机构还是部门管理机构,为社会公众提供服务的网站建设已经全面普及。近年来,随着Web技术的发展,政府网站群集化的影响力越来越明显,网站平台更新换代的时期正在到来。
将云计算模式应用到网站群建设与管理上,是推进云计算应用的创新性尝试。以云计算在支撑网站群建设与应用方面的成功案例,影响政府及企业网站群更新换代的操作模式,为云模式应用创造良好的环境氛围。
3.2 构建实验平台的思路
1、以提升服务和管理能力为目标
信息化应用至今,积累的大量IT基础设施需要提升服务和管理能力。为探索新的应用能够充分利用虚拟化和云基础架构,需要建立一个新的应用平台。该平台应以提升服务和管理能力为目标,包含有利于提高开发效率和确保应用可移植性的应用框架,以及能够加快和优化部署的广泛集成的平台服务。
2、以实际应用需求为依托
中国科学院于2009年整合了院属各单位300余个门户网站,在一个集群化的系统平台上建立了中国科学院网站群,影响力显著提升。因此引出了进一步扩大网站群承载能力,整合更多院属单位二级网站加入网站群的需求。但是,依然建在现有平台上则会大大增加管理难度和安全风险。采用云计算模式构建虚拟化的网站群体系架构应对网站群扩展需求,是中国科学院网站群持续发展的一个可以采用的技术路线。为了保障该技术路线的可行性,需要搭建一个基于云计算的实验平台,验证支撑网站群应用的架构体系以及运行管理方式等。标
3.3 实验平台的体系结构
1、纳入云的资源
基础设施(IaaS):采用支持虚拟化的多CPU服务器。
系统平台(PaaS):LIUNX、WINDOWS、中间件、DBMS。
应用软件(SaaS):网站群协同管理软件。
2、云管理平台
采用业界相对成熟的云计算资源管理。
3、体系结构
首先,集成云计算所需的基础设施,搭建云计算平台:在物理服务器上安装虚拟化操作系统,安装云计算服务系统,将云计算资源纳入其中,实现对资源的监控和管理,从而形成IaaS环境。在该环境中,对计算资源进行管理,为用户提供基础平台服务。
而后,在云计算平台上部署支持WEB建设与应用的软件系统,形成PaaS、SaaS环境。在该环境中,应用软件可为用户提供租用服务。基于云计算的WEB应用实验平台体系架构如图1所示。
提供WEB应用服务的软件系统要求支持集群化部署、共享数据库资源、多站点集中监控、独立管理和运行。该软件系统在云计算环境中部署,形成应用平台,为用户提供网站建设与应用的软硬件平台租用服务。在该系统中,部署了若干套支持集群化的内容协作软件。主要用于实验在各套系统中建设若干网站,验证网站系统的独立管理性、网站数据的共享性和网站群的统一监控性。多套系统共享数据库资源,并可随应用需求的扩充而动态增加。同时,在多域环境下建立独立运行的网站群,并分域进行云计算资源管理,从而验证云计算管理效率。云计算资源管理平台架构示意图如图2所示。
3.4 实验所取得的成效
1、应用系统实验效果
实验平台建成后,在其网站协作软件环境中建设了若干个实验站点,形成了多个网站群。实验表明,用户获得计算资源和获得网站协作系统软件应用授权后,即可开始进行站点建设。在建设中,使用网站协作软件完成了站点搭建,网站内容全部记录在数据库中。网站协作系统中,提供了内容采编发操作环境、内容检索工具,提供了视频文件采集与播发环境。除网站运行所需的基本内容管理功能外,还为用户提供了自行建立外挂功能模块的接口,使系统的扩充性增强。在实验平台中,还提供了站点运行监控软件,将各站点按照站群属性分别进行运行监控。站点访问量及访问者分析数据通过监控平台反映给站点管理者。
2、云计算平台实验效果
在服务器整合方面效果良好:使用虚拟化在较少的服务器上运行多个工作负载,大大减少对物理服务器的需求,从而使难以管理的服务器数量激增现象得到控制。
测试和开发环境应用效益较高:在开发和测试中使用虚拟化来降低成本、提高生产效率和产品质量,从而改变软件生命周期。
保持业务连续性:使高可用性和灾难恢复解决方案变得更经济、更简单和更可靠,从而减少停机时间。
私有云资源管理可以适应实体管理模式的现实:以研究所为单元投入资源纳入云计算管理平台,有利于网站群运行的整体性和管理的多元化,对降低安全风险、推进网站群良性扩展作用良好。
3.5 实验平台搭建的关键要素
1、存储资源应用效率是关键
搭建云计算环境,除依托虚拟化技术外,存储资源的连接方式和虚拟化是关键因素。在实验平台上,采用SAN结构为虚拟机提供两类存储资源服务。一类是虚拟硬盘,与虚拟主机关联形成虚拟服务器资源;另一类是共享存储,为虚拟服务器群提供共享存储服务。以此来保障存储资源的高效率。
2、私有云的安全性
实验平台建设是在私有云环境下实施的。这样可以保障其应用的安全性可控。在这样的环境中,服务提供方确保了服务对象使用服务的安全性。第一,保证其网站所提供的访问服务对互联网有效;第二,保证网站管理者在私有云中对网站资源实施管理。
3、从成熟的业务做起
云计算是一个新兴的IT资源管理模式,一切都在发展之中。作为用户,既要积极应对,又要稳妥实施。以网站群建设为实验对象,对充分发挥云计算效率和验证云计算平台是十分有益的。
4. 云计算环境下的管理模式探讨
在云计算实验平台上成功进行了网站群建设与运行实验。一方面,对开展此项应用做了很好的的技术积累,另一方面,也在基于云计算形成的新服务模式商业化运作上进行探讨。
4.1 IT业务链的融合化
在云计算范畴下,通信渠道、互联网和数据处理软件不再是分割的概念,而是统一在用户服务核心目标下的广义运算处理流程的一部分。因此,在商业模式上,将进一步实现通信业、互联网和信息处理的融合,形成IT业务运作的大链条。商业模式和服务提供不再分为单纯的通道、网络和软件,而是要求基于用户的多样需求,整合软件、终端、网络和应用平台,提供整体融合服务并实现效率的提高。因此,在云计算的融合概念下,基于外部信息服务和内部数据处理的全程电子商务、电子政务等新兴业务概念将会有着更好的发展环境,作为“第四媒体”的互联网网站发展也是如此。
4.2 基于互联网的IT服务化
从商业模式上来说,云计算真正实现了“以产品带服务”向“以服务带产品”的转变,未来的信息和数据应用不仅仅是处理单一的标准化任务,而是通过云网络实现任务处理和运算的广泛性和个性化,能够在一个广域的范围内通过网络资源能力的高效调配实现高效率的需求满足。云计算给用户带来的就是在本质上实现数据处理和业务的面向服务化。
网站群发展之路,以云计算为平台,向用户提供一站式的网站群建设、运行、监控服务,将成为新的方向。用户不再关心软硬件的升级、安全性,专心致力于内容建设,相信网站作为媒体的作用将会越来越凸显。
4.3 跨越人机界限
在传统的计算机和软件服务中,数据运算,信息获取和任务处理都是在一个独立的系统中完成,与人的交互仅仅是指令和结果的传递。在云计算的范畴内,用户的参与不仅仅是发布指令和获取结果,用户在整个云网络中的参与和处理任务成为云计算能力重要的组成部分。一方面,网络建立起人与人可以充分沟通的公用计算环境,把群体智能融入网络;另一方面,广泛的服务器节点和参与者共同组成的网络计算环境,也模糊了人和系统之间的界限,真正实现了“网络即是现实,软件即是服务”的云计算目标。
基于上述观点,云计算不仅仅是在技术层面上实现了物理运算能力和网络融合能力的提高,在商业模式上,云计算也为互联网网站的发展提供了新的途径,新的商业化服务模式也会因此而形成良好的发展态势。一个可期的现实是,网站群建设与运行走向商业模式的服务化。
5. 结语
综上所述,云计算是一种新型的计算模式。通过实验,作为网站群运行平台,云计算可用、适用、好用。它的主要特征是系统拥有大规模数据集、基于该数据集,向用户提供强大的信息资源服务。它使用大量的普通商用机来构建系统,通过冗余存储的方式确保整个系统的可靠性和可用性。
越来越多的IT厂商提出了云计划,并投入大量资金推动云计算的发展。这恰恰为云计算提供了良好的发展机遇。虽然现在的云计算并不能完美地解决所有的问题,但是在不久的将来,一定会有越来越多的云计算系统投入实用,云计算系统也会不断地被完善,并推动科学技术的发展。
【注】 本文获中国科学院计算机网络信息中心主任基金资助
参考文献:
[1]中国互联网络信息中心:第27次中国互联网络发展状况统计报告[R].,2011年1月19日
[2] 胡刚:用虚拟化技术实现数据中心[R].,云计算中国峰会报告,2010年3月25日
[3] 邓倩妮、陈全:云计算及其关键技术[J]., 高性能计算发展与应用,Vol.26 2009 No.1 P2-6
[4] 张建勋、古志民、郑超:云计算研究进展综述[J]., 计算机应用研究,Vol.27 No.2 P430-433
[5] 新华信咨询公司:2010年云计算技术发展研究报告[R].,http://www.sinotrust.cn/
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