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倪光南:新技术发展环境下的电子政务建设

2010/11/26/9:46来源:赛迪网作者:倪光南

前言

当前电子政务建设应重视新一代信息技术发展趋势。国家领导人对此高度重视,不久前胡主席在两院院士大会上讲话指出:“互联网、云计算、物联网、知识服务、智能服务的快速发展为个性化制造和服务创新提供了有力工具和环境”。去年温家宝总理视察无锡,提出在无锡加快建立中国的感知中国中心,由此启动了全国范围内的物联网建设。在这些新兴技术中,我们尤其应积极采用云计算、物联网、开源软件等新技术、新模式,以便又好又快地推进电子政务建设,并更好地实现胡主席提出的“可靠、低成本信息化”的目标。

一、云计算

云计算是一新计算模式。自计算机发展以来,计算模式已经历了主机、个人计算机(PC)、互联网等阶段,现在云计算也被普遍认为是一新阶段(如图1所示)。

图1.计算模式的演进

最早的主机-终端模式是集中计算,一切计算资源都集中在主机上。到了PC时代,变成了分散计算,主要计算资源分散在各个PC上。互联网的出现将分散的PC联在了一起,部分计算资源虽然还分布在PC上,但已经越来越多地集中到互联网上。

云计算的出现实现了更高程度的集中,它继承和发展了网格计算、公用计算(又称效能计算)和SaaS等的优点(如图2所示)。它可将分布在世界范围内的计算资源整合为一个统一的资源为用户提供服务;另一方面,云计算又可按某个用户的需求分出所需的资源为他服务,从而使计算资源可以像电力和自来水一样,统一地实现按需服务。

图2. 云计算的演进

云计算的需求驱动来自多个方面。主要是:满足海量数据高速处理的需求,缓解当前信息时代“信息爆炸”的压力;适应业务需求和业务量的快速变化及软件服务化SaaS的趋势;大大提高IT资源的利用率,降低成本,满足绿色节能的需求。例如有人估计,云计算可以帮助节约大至80%的使用面积,60%的电源和制冷消耗,提升可高达三倍的设施利用率,使现有的资源更加高效。有数据表明,一般数据中心中,90%服务器、90%时间里的平均CPU利用率只有5%,而云计算公司CPU利用率可达60%;我国一般数据中心的能效比(总能耗/IT设备能耗)PUE=3,即通风冷却的能耗二倍于IT设备的能耗,而云计算公司的PUE只有1.2左右,基本上不需通风冷却。此外,云计算有利于集中管理,便于运营维护,最终也将增强信息安全。

云计算的主要支撑技术如下:

1.虚拟化技术

虚拟化可以在不同层次上实现。硬件(和OS)虚拟化可使一台计算机或服务器虚拟化为多台计算机或服务器,也可将分散的计算资源动态整合为一个强大的虚拟计算机并实现动态负载均衡。存储虚拟化可使分散的存储资源集中到一个大容量的存储池,统一管理并实现数据多份备份,提高可靠性。与网络相关的虚拟化既可将一个物理网络节点虚拟成多个节点增加连接数量,又可通过网络交换机或网卡虚拟化减少网络设备数量。应用或服务的虚拟化可按实际需求调配资源、快速部署应用。云端设备虚拟化可实现云端设备集中管理,支持丰富的云端设备类型,支持设备随时随地可用并相互同步。总之,虚拟化可使物理资源与服务需求之间的对应关系变得非常灵活,可实现1->N, N->1, N->M等等的任意映射关系,达到计算资源可变粒度,可伸缩、高利用率和高可用性等等要求。

2.海量分布式存储技术

图3. 世界范围内产生、获取和复制的数字信息量发展状况

由图3可知,世界范围内产生、获取和复制的数字信息量在近五年里增加为十倍。与此相应,存储器性价比最近五年里提高了25倍。在这种巨大的需求和快速的技术进步综合推动下,海量分布式存储技术应运而生。

图4. 存储器性价比最近五年里提高了25倍

这种技术采用大量分布的存储单元,以高可靠软件技术(包括冗余存储、虚拟化等等)实现低成本、高性能、高可靠性、高伸缩性的海量数据存储。传统的关系数据库对于管理结构化数据是很有效的,但当需要处理海量的结构化和非结构化数据时,需要发展新的数据管理技术,例如Google采用的GFS和BigTable技术和开源软件Hadoop采用的Hbase技术都是为了适应这类需求。一些公司也发展了专门的技术,使用户可以将现有的分散的存储资源整合为适应云计算的统一调度的海量分布式存储资源,如友友公司的数流平台和DataCell系列产品等等。

3.高效的分布式处理

这是采用大量通过网络联结的低成本计算机/计算机集群,实现高效的分布式事件和事务处理。运用动态的负载均衡、群组管理调配和容错技术,充分发挥这些计算机/计算机集群的计算能力并达到高可用性。云计算的分布式处理继承和发展了网格计算(Grid Computing)和效用计算(Utility Computing)技术。为了便于开发支持这类分布式处理的应用/服务,已发展出了一些并行编程模式,如基于开源Hadoop的HDFS和MapReduce就是一种流行的模式。这种技术的一个明显效益是使低成本的PC服务器集群可取代昂贵的小型机。

4.自动管理监控技术

云计算系统可能包含数以万计或十万计的服务器,它们分布在异地的多个数据中心中,运行着许多不同的应用。按统计规律,经常会发生某个硬件出错或失效的情况,因此系统应当具有自动管理监控能力,能快速发现故障并自动恢复,以提供不间断的服务,并能按照业务需求,方便地调整部署,使系统具有很好的可维性。数据表明,云计算的自动管理监控技术可以大大提高管理效率。例如一般数据中心的人均维护服务器<100台,而有的云计算公司的人均维护服务器可达3000台,效率高30倍。随着自动管理监控技术的发展,云计算的运维将越来越简单,成本也将越来越低。

5.云计算信息安全技术

云计算除了有一般信息系统的信息安全问题以外,还有它特殊的问题。一方面是规模巨大产生的新问题,包括计算资源,用户数量,网络结构,应用或服务种类等等,云计算都比一般信息系统有几个数量级的增加,对这样的复杂系统如何保障信息安全是一个难题。另一方面是计算模式变化产生的新问题,由于计算资源和数据已经不受用户的直接控制(对公共云),这就涉及到如何保障用户隐私权的问题。与此相关的还有法规和观念等问题,都有待于在今后的实践中逐步解决。

如同任何新事物一样,采用云计算也带来了新问题。如上所述,云计算需解决好信息安全和用户隐私问题。而且现在云计算还处在发展阶段,远没有成熟,所以还缺乏通行的标准,各家推的云计算方案/平台各不相同,各家云计算方案/平台上的服务可能互不兼容、不易迁移。在使用中还需考虑新旧系统过渡问题。因为业务往往不能中断,如何从旧的信息系统平滑地过渡到新的云计算架构的系统需要仔细规划、分步实施。

综上所述,云计算有利于整合信息资源、实现信息共享,促进政务信息化的发展。云计算提供丰富的云端设备,有利于移动办公等新业务的开展。云计算也符合当前节能减排、绿色IT的要求。在实施中,为保障信息安全,可采取私有云提供电子政务的内部服务,而对公服务可依托某个公共云进行服务,这样较易解决信息安全问题。我国政务信息化起步较迟,历史包袱较轻,过渡到云计算的代价较发达国家低,有后发优势。目前我国已有一批企业能够提供构建云计算(包括私有云、公共云)的核心技术,依托它们的技术不但能大大节省信息化开支,还能更好地实现信息系统的自主可控。

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