面向現代數字城市的云平臺研究

　　摘要:為支撐現代數字城市的部署和實施，提出了一個面向城市管理和服務的私有云平臺模型———“PK云”，針對系統安全、需求牽引和迭代發展等重點要求，對平臺的總體架構、軟件架構、主要特點及應用等進行了研究和設計。該研究能夠為基于眾創眾籌和持續集成的現代數字城市業務信息系統的研發提供解決方案，同時為私有云、微服務、容器等新技術在城市信息化建設中的應用提供參考和借鑒。

　　關鍵詞:現代數字城市;云平臺;PK云

　　相關論文范文：網絡工程論文計算機云計算及實現技術

　　通過本網絡工程論文的探究，我們會認識到計算機云計算的實現具有多方面的價值作用。就現狀而言，云計算尚且處于初級發展階段，雖然在用戶對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。筆者認為，在社會經濟穩健發展及互聯網技術日益提高的基礎上，云計算的應用將更具有效性，通過對相關技術的改進及新技術的應用，相信云計算在互聯網中將更具應用前景，進一步為互聯網的穩健發展起到推波助瀾的作用。

　　0引言

　　當前，城市在信息化建設過程中主要存在三方面問題:一是普遍未從信息安全角度出發，系統脆弱、安全性低;二是技術驅動導致政府本質性、全局性需求未得到有效滿足;三是政府主建模式流程漫長，迭代升級滯后。為有效解決這些痛點問題，中國電子信息產業集團有限公司(簡稱“中國電子”)提出了“現代數字城市”的理念和建設思路，以“安全為先，需求牽引，迭代發展”為導向，能夠為城市信息化轉型升級、提高城市治理和電子政務建設的水平提供有效支撐。現代信息系統通常采用“支撐平臺+應用/服務”的體系結構，隨著技術的發展，平臺、應用(服務)的形態在不斷演化，平臺形式從操作系統、應用服務器發展到現在的云平臺，應用(服務)從C/S應用、B/S應用發展到目前主流的App等。當前，支撐平臺朝著軟硬一體化快速交付、持續升級集成、眾創眾籌開發、智能運維保障、數據支持等方向演化，其中，私有云的“云+端”架構以其“交付即使用”的突出優勢逐漸成為信息系統的主流架構。

　　“云+端”解決方案能夠大大簡化系統配置部署的復雜性和成本，顯著提高部署應用的時效，成為現代數字城市建設中的重要抓手。為支撐“現代數字城市”的實施和部署，本文提出了一個基于“PK體系”的云平臺模型———PK云平臺，或稱PK云[1]。“PK”體系是以飛騰處理器和銀河麒麟操作系統為基礎形成的軟硬件生態體系的簡稱，P代表“Phytium處理器”，K代表“Kylin操作系統”。

　　PK云平臺綜合運用容器、微服務等最新云技術，面向管理者、開發者、使用者包括政產學研用等各類城市信息化建設主體，提供安全可信、體驗友好、兼容適配、靈活部署的數字城市業務應用支撐，是一個支持信息系統持續眾創發展的應用生態服務的安全環境;該平臺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、可快速復制的虛擬計算和服務基礎設施，是高質量推動現代數字城市建設的利器。

　　1平臺的總體架構

　　1.1現代數字城市建設理念

　　現代數字城市需要兼顧安全、需求和迭代發展，PK云平臺必須支持這三方面的需求。因此，現代數字城市的設計思路為:基于國產化的基礎設施，配備安全保密體系、標準規范體系和運維管理體系，在深化需求分析的基礎上，通過敏捷開發和優化設計，實現迭代發展，向參與城市信息化建設的各類客戶提供所需的敏捷服務。

　　1.2平臺的分層設計

　　面向現代數字城市建設要求，PK云平臺設計堅持安全性、易用性和靈活性原則。一是設計安全體系，從底層基礎到云端應用，各個層次、各個環節均有安全設計。二是屏蔽軟硬件復雜度，為用戶提供清晰、簡單的配置和監控服務;構建應用基座，為用戶提供完備的應用即插即用服務。三是構建開放式眾創眾籌的應用商店，平臺提供應用規范及接口標準，應用開發商只需關注業務應用，演進升級，適應用戶不斷變化的需求。基于以上原則，平臺采用典型的網絡云端設計[2]，構建數字城市業務應用的通用模型。

　　各層功能分別如下:(1)網(資源層):主要包括用戶網絡和數據中心中的國產化計算設備、存儲設備和網絡設備等，以及安裝在計算機中的基礎軟件。這些基礎的軟硬件均為國產化，構建了云平臺基本的安全保障。(2)云(服務層):主要提供各種云服務，包括云服務三種典型方式，即設施服務IaaS、平臺服務PaaS[3]和軟件服務SaaS，同時也提供眾創眾籌應用商店功能。①基礎設施服務:通過虛擬化技術，形成計算資源池、存儲資源池、網絡資源池;利用云管理平臺實現計算、存儲、網絡等資源的運行管理與服務調度，實現了管理的易用性和便利性。②數字城市業務平臺服務:提供數字城市基礎服務、數字城市生態服務等。數字城市基礎服務由服務框架、服務接口和應用容器組成，為數字城市應用的統一訪問、權限控制、應用集成接入提供支撐;數字城市生態服務(應用商店)為應用的入庫、分發、部署、卸載、調度提供全面支撐。③軟件服務:提供城市政務、城市交通、城市旅游等數字城市應用服務等。(3)端(應用層):為用戶提供個性化的應用，一般是為用戶量身定做的各種數字城市應用，包括典型的辦公應用系統、檔案管理系統等，并配置權限應用功能。

　　2平臺的軟件架構

　　PK云平臺軟件主要分為兩部分，一部分是部署在客戶側的私有云平臺;一部分是支撐平臺的迭代發展應用生態。私有云平臺主要提供基礎的云服務，而迭代發展應用生態主要解決迭代發展的問題，其實質上是一個眾創眾籌的應用生態。而安全保密體系部署在各個層次和環節。私有云平臺采用輕量級的應用支撐服務框架，具備基于容器云的虛擬化運行環境、基于微服務的服務治理架構、基于服務中心的平臺基礎服務、基于應用商店的應用管理服務以及基于DevOps理念的持續集成服務[4]等。

　　2.1容器云虛擬化運行環境

　　在硬件及操作系統的基礎上，平臺采用Docker技術構建了資源虛擬化容器云[5￣6]。容器云主要負責各應用的底層運行環境，可以對硬件資源實行動態彈性精確管理(如可以根據應用的運行負載情況實施自動擴容或自動縮容等)。容器云主要包括DOCKER容器和容器云管理平臺兩部分。DOCKER容器:應用的底層運行環境，可以運行某個應用的鏡像，可以精確控制應用運行時使用的系統資源(如CPU、內存等)。容器云管理平臺:為用戶提供管理功能，可以管理應用、配置應用服務運行環境、監控服務健康狀態、自動擴容、自動縮容等。用戶已有系統或設備，也可以通過非托管方式繼續在原來的環境中運行。

　　2.2服務治理框架

　　服務治理主要解決系統的高可用、易管理、易維護問題。平臺采用以云化為核心的云微服務治理框架，核心理念是服務微自治，利用云調度的彈性和敏捷，逐漸消除人工治理。平臺的微服務框架主要負責服務的注冊、發現、配置、負載均衡、單點故障遷移、服務監控管理等。

　　2.3基礎服務

　　平臺基礎服務為應用提供統一的公共服務以及為客戶端應用桌面提供支撐服務。主要包括以下三部分:應用公共服務:為應用提供統一的公共基礎服務，如組織機構服務、消息服務、單點登錄服務、SSL服務、文件服務等。隨著業務的發展公共服務可以繼續豐富擴展，比如大數據處理服務、人工智能服務等。桌面基礎服務:為客戶端應用桌面及桌面服務管理系統提供服務，功能主要包括用戶管理、認證管理、桌面用戶相關數據管理、在線升級等。應用商店分中心:集成在客戶側，提供應用商店的管理服務、接口服務及應用倉庫等。

　　2.4應用管理服務

　　應用管理服務提供針對應用的一站式服務，包括應用導入、上架、部署、開啟、暫停、下架、刪除等操作，還可以根據不同權限對應用進行管理分發。

　　2.5持續集成服務

　　持續集成服務是基于DevOps理念的持續集成框架，幫助開發者自動完成從代碼提交到應用部署的完整流程。

　　3平臺的創新及應用價值

　　本平臺在系統設計時充分考慮到安全性、可用性、先進性和易維護性要求，采用先進的組織開發模式和系統架構，創新特征鮮明，應用支撐作用突出。

　　3.1平臺的主要創新點

　　平臺的創新價值主要體現在以下幾個方面:一是植根于國產軟硬件基礎，生長于PK體系生態環境，同時反哺了PK生態;二是探索了眾創眾籌的組織開發模式;三是實現了應用商店的軟件產品形態。這些創新對現代數字城市建設都有支撐作用。

　　3.2平臺對現代數字城市的支撐

　　目前，PK云平臺已在相關機關、銀行、研究所等用戶單位成功實現了部署和交付應用。運行結果證明，該平臺加速了工程建設實施的進度，降低了現有應用系統的集成難度，弱化了系統運維與保障強度，提升了用戶的使用體驗，解決了用戶關切問題。平臺對現代數字城市建設的支撐作用主要體現在以下幾個方面:一是在安全方面，以國產基礎軟硬件和算法為核心，搭建成體系的安全防護系統，對信息系統按不同等級進行防護;二是眾籌眾創的開發模式，能夠匯聚眾創成果，實現系統的持續演進和迭代升級;三是基于應用商店的軟件服務，能夠支持用戶進行個性化定制和自由裝配，滿足不斷變化的需求，真正實現需求牽引。

　　4結論

　　隨著中國城市信息化建設向數字化、網絡化、智能化方向不斷推進，需求牽引、迭代發展、安全可信等核心內容的重要性日益凸顯。面對復雜的現代數字城市建設任務，PK云平臺下一步的發展思路為:一是在服務化方面，增強對數據庫、應用中間件等服務的云化支持，構建應用APIStore能力，集成移動地理信息等應用服務;二是在新技術和業務方面，支持人工智能、移動邊緣計算等新應用，不斷夯實現代數字城市的基礎;三是在行業應用方面，擴展對電子政務、智能制造、城市數據服務等領域的支持，不斷擴大現代數字城市建設的廣度。

　　參考文獻

　　[1]中軟信息系統工程有限公司.辦公及事務處理應用支撐平臺白皮書2.0[Z].2018.

　　[2]趙恒.面向企業的創新私有云平臺的搭建[D].天津:河北工業大學，2014.

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