李學(xué)軍 徐 東 胡俊鵬

1.山東電力集團公司 山東 濟南 250001；2.國家電網(wǎng)技術(shù)學(xué)院 山東 濟南 250002

0 引言

隨著辦公信息系統(tǒng)的發(fā)展，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，架構(gòu)對一個信息系統(tǒng)變得越來越重要。計算機軟件體系架構(gòu)是軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，主要反映軟件系統(tǒng)中個組件、模塊、數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。好的架構(gòu)不僅對系統(tǒng)的開發(fā)起到指導(dǎo)性作用，而且還能有效的降低系統(tǒng)開發(fā)管理的復(fù)雜性，提高復(fù)用的程度，減少系統(tǒng)開發(fā)的成本等，可以說，它是信息系統(tǒng)詳細設(shè)計等階段的基礎(chǔ)，使得不同的受益人及開發(fā)人員達成一致的目標，確保設(shè)計思路被清晰的傳達和理解。

大型企業(yè)辦公信息系統(tǒng)歷經(jīng)多年的研究與建設(shè)，先后出現(xiàn)過大型主機、客戶/服務(wù)器、三層架構(gòu)以及基于web的架構(gòu)等多個架構(gòu)模式，這些體系架構(gòu)所處理的主要問題是把握計算、存儲和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)調(diào)發(fā)展，平衡系統(tǒng)運行速度和開發(fā)速度，基于現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)功能實現(xiàn)的帕累托最優(yōu)。近些年逐步發(fā)展起來的云計算成為系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計提供了新的思路。云計算環(huán)境能夠提供動態(tài)資源池和虛擬化平臺，給用戶提供一種安全的、快速的、便捷的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)和計算服務(wù)，具有滿足辦公信息系統(tǒng)各種業(yè)務(wù)變化與各種軟件應(yīng)用的能力，通過把復(fù)雜的計算從客戶端轉(zhuǎn)移到了云中，為企業(yè)建設(shè)信息化、智能化和移動化的辦公信息系統(tǒng)搭建提供了強有力的體系架構(gòu)支撐。

1 云計算的概述

云計算源于較早之前的大規(guī)模分布式計算技術(shù)，它透過網(wǎng)絡(luò)和軟件技術(shù)將龐大的計算處理程序自動拆分成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)完成計算任務(wù)，將處理結(jié)果回傳給用戶。

1.1 云計算環(huán)境的特點

1）虛擬化。云計算通過虛擬化技術(shù)，在服務(wù)器端進行資源的虛擬和優(yōu)化配置，為用戶提供需要的硬件配置，以及高吞吐率的存儲介質(zhì)，強大的計算能力以及網(wǎng)絡(luò)帶寬等。

2）服務(wù)質(zhì)量可控（QoS）。云計算能夠向用戶提供滿足QoS要求的服務(wù)，能夠根據(jù)用戶的需求對系統(tǒng)做出調(diào)整，提供滿足用戶需要的硬件配置、網(wǎng)絡(luò)帶寬、存儲容量等。

3）高可靠性、可用性和可擴放性。保證用戶能夠隨時隨地訪問所需服務(wù)，并在用戶規(guī)模變化時，根據(jù)用戶的需求變化自由伸縮。

4）自治性。云計算系統(tǒng)是一個高度自治系統(tǒng)，系統(tǒng)的管理對用戶來說是透明的，不同的管理任務(wù)是自動完成的，系統(tǒng)的硬件、軟件、存儲能夠自動進行配置，從而實現(xiàn)對用戶按需提供。

1.2 云計算體系的一般結(jié)構(gòu)

云計算體系結(jié)構(gòu)一般分為三層（如圖1），分別為：

1）基礎(chǔ)設(shè)施層。通過在一個服務(wù)器上生成多個虛擬機，為向用戶提供基本的計算能力、存儲能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬等。整個基礎(chǔ)設(shè)施以“服務(wù)”的方式向用戶提供，即IaaS（Infrastrure as a Service）

2）平臺層。平臺層作為整個云計算平臺的核心層起到承上啟下的作用，它在基礎(chǔ)設(shè)施層所提供資源的基礎(chǔ)上提供了多種平臺級服務(wù)，如并行編程環(huán)境、機構(gòu)化數(shù)據(jù)管理、分布式文件系統(tǒng)及分布式緩存服務(wù)等。平臺層提供應(yīng)用程序運行及維護所需的一切平臺資源，以平臺服務(wù)的方式向外界提供，即：PaaS（Platform as Service）

3）應(yīng)用層。它是面向用戶提供簡單的軟件應(yīng)用服務(wù)以及用戶交互接口等，把軟件當作服務(wù)，即：SaaS（Software as a Service）。

圖1 云計算系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1.3 云計算實現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)

1）虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)是云計算底層架構(gòu)的重要基石，這一技術(shù)通過優(yōu)化算法和軟件技術(shù)對傳統(tǒng)上相互獨立的計算能力、存儲、網(wǎng)絡(luò)進行統(tǒng)一管理，形成虛擬的資源池，實現(xiàn)對資源的二次分配、調(diào)度和管理，為建立一個靈活、可擴展的服務(wù)平臺提供基礎(chǔ)保障。

2）Web服務(wù)與SOA

云服務(wù)一般是以Web服務(wù)的形式提供。云服務(wù)的組織和協(xié)同可以借助面向服務(wù)的架構(gòu) （SOA）進行管理。SOA架構(gòu)下的云服務(wù)可以部署在各種分布式平臺上，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問各種服務(wù)。早期一些基于網(wǎng)絡(luò)的SOA包括RPC、DCOM和ORBs（object request brokers）等，這些技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)比較成熟。Web服務(wù)和SOA逐步成為云計算的架構(gòu)技術(shù)基礎(chǔ)。

3）并行編程模型

隨著Web 2.0的發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)上的信息呈指數(shù)級增長，各類搜索引擎、在線事務(wù)處理等應(yīng)用系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的規(guī)模越來越大，系統(tǒng)性能和開發(fā)提出了更高的要求。并行編程模型為開發(fā)者提供了一個簡單易用的編程模型來并行處理用戶的數(shù)據(jù)，使得開發(fā)者不僅可以專注于商務(wù)邏輯的處理，又能夠更好地利用云計算系統(tǒng)的資源，為云計算系統(tǒng)的開發(fā)提供了強有力的工具。

2 新一代辦公信息系統(tǒng)設(shè)計研究

我們將新一代辦公信息系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)分為五層，即云基礎(chǔ)設(shè)施層、云計算平臺層、業(yè)務(wù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和業(yè)務(wù)流程層，它們的關(guān)系如圖2中框內(nèi)所示。

2.1 云基礎(chǔ)設(shè)施層

云計算基礎(chǔ)設(shè)施層主要由軟件基礎(chǔ)設(shè)施和硬件基礎(chǔ)設(shè)施組成，硬件基礎(chǔ)是由服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與傳統(tǒng)的通訊設(shè)備、計算設(shè)備以及辦公設(shè)備等組成。軟件基礎(chǔ)設(shè)施主要由操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、負載管理等中間件組成。

2.2 云計算平臺層

云計算平臺層主要包括并行程序設(shè)計和開發(fā)環(huán)境、結(jié)構(gòu)化海量數(shù)據(jù)的分布式存儲管理系統(tǒng)、海量數(shù)據(jù)分布式文件系統(tǒng)以及實現(xiàn)云計算的其他系統(tǒng)管理工具。平臺層通過REST技術(shù)，能夠非常方便將中間件層所支撐的部分服務(wù)提供給調(diào)用者。此外，通過并行處理技術(shù)，為用戶提供海量數(shù)據(jù)的處理能力。通過各類平臺的管理技術(shù)，使大量服務(wù)器協(xié)同工作，為用戶提供多個組織服務(wù)，且各服務(wù)間保持良好的隔離性和安全性。通過智能化、自動化的手段實現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運行。

圖2 新一代辦公信息系統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

2.3 業(yè)務(wù)服務(wù)層

與傳統(tǒng)辦公信息系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)不同，基于云計算的新架構(gòu)下的業(yè)務(wù)服務(wù)層向用戶提供軟件的應(yīng)用服務(wù)以及用戶接口，把軟件以服務(wù)形式提供給用戶，充分應(yīng)用云服務(wù)平臺的系統(tǒng)資源及計算能力，實現(xiàn)辦公信息系統(tǒng)與云計算平臺之間的交互。

2.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要由各種辦公業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)組成，主要的系統(tǒng)包括文件管理系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)、任務(wù)協(xié)作系統(tǒng)、知識管理系統(tǒng)、辦公輔助系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)是建立在業(yè)務(wù)服務(wù)之上的。由于這些服務(wù)在開發(fā)過程中得到良好封裝，使業(yè)務(wù)應(yīng)用層的涉及到的辦公信息系統(tǒng)功能的組裝和構(gòu)造更加靈活。

2.5 業(yè)務(wù)流程層

業(yè)務(wù)流程層由眾多跨部門的、端到端的業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)活動監(jiān)督機制組成。業(yè)務(wù)流程是有層次性的，這種層次性體現(xiàn)在由上至下、由整體到部分、由宏觀到微觀、由抽象到具體的邏輯管理，一個業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行，往往跨部門、跨業(yè)務(wù)的。業(yè)務(wù)流程層應(yīng)用業(yè)務(wù)分析的成果，通過對實際辦公流程上各環(huán)節(jié)與信息系統(tǒng)中業(yè)務(wù)層中組件服務(wù)的管理，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流的快速組裝和運轉(zhuǎn)。

3 新一代辦公信息系統(tǒng)的優(yōu)點

在傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)下，辦公信息系統(tǒng)通常很難實現(xiàn)全業(yè)務(wù)運作，企業(yè)內(nèi)舊業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)之間很難實現(xiàn)無縫集成，辦公信息系統(tǒng)也不能針對新的業(yè)務(wù)模式做出迅速有效的調(diào)整。通過為辦公信息系統(tǒng)搭建云計算服務(wù)平臺，解決了當前辦公信息系統(tǒng)建設(shè)周期長，管理效率較低；服務(wù)器一方面規(guī)模日益龐大，高能耗、存儲空間緊張，另一方面卻利用率低，系統(tǒng)環(huán)境資源浪費日益嚴重；業(yè)務(wù)需求反映不夠靈敏，不能有效地調(diào)配系統(tǒng)資源適應(yīng)業(yè)務(wù)需求等問題。

3.1 一體化的技術(shù)平臺全面提升系統(tǒng)效率

在云計算的模式下，采用一體化的、集中的、能動態(tài)部署的協(xié)作技術(shù)平臺來支撐各種類型的協(xié)作服務(wù)。這些服務(wù)能夠根據(jù)業(yè)務(wù)高峰期和低谷期的要求不同，動態(tài)獲得資源配額，使用戶體驗得到有效提升。集中化的動態(tài)部署，一方面使系統(tǒng)管理水平和管理效率得到提高，另一方面使與功能擴展相關(guān)的開發(fā)部署工作的連續(xù)性得到提高，實現(xiàn)真正的按需布置、持續(xù)優(yōu)化。

3.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性得到提高

云計算系統(tǒng)采用分布式的存儲方式存儲數(shù)據(jù)，可擴展的分布式文件系統(tǒng)能對大量數(shù)據(jù)進行訪問和應(yīng)用，大大提高了辦公信息用戶對各種數(shù)據(jù)搜索的響應(yīng)速度。采用存儲文件副本的方式來保證數(shù)據(jù)可靠性，即同一份數(shù)據(jù)會在多個節(jié)點保存副本，此項技術(shù)的應(yīng)用確保了辦公信息系統(tǒng)中信息存儲的安全性。

3.3 數(shù)據(jù)挖掘能力得到加強

云計算分布式虛擬化系統(tǒng)，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理能力得到大幅提升。辦公信息系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)量龐雜，有些應(yīng)用如檔案管理涉及到海量數(shù)據(jù)管理。云系統(tǒng)在執(zhí)行用戶數(shù)據(jù)挖掘指令的時候，能夠?qū)⑵洳渴鸬酵慌_物理機上且互不干擾。它能將用戶所需要的在資源池中準確的定位，并觸發(fā)與其相關(guān)的應(yīng)用。這對辦公信息系統(tǒng)建立統(tǒng)一搜索、垂直搜索和智能搜索，構(gòu)建專業(yè)化、智能化、一體化的統(tǒng)一數(shù)據(jù)挖掘平臺提供了保障，為企業(yè)提供高質(zhì)量、高性能和高度安全的搜索基礎(chǔ)服務(wù)。

3.4 終端設(shè)備用戶體驗得到提升

基于云計算的系統(tǒng)將存儲、網(wǎng)絡(luò)帶寬及計算能力等資源以云的方式共享和統(tǒng)一調(diào)度。終端要求相應(yīng)減少，這使用戶對接入終端有了更多的選擇，即使用配置較低的瘦客戶端設(shè)備仍能獲得很好的用戶體驗，為移動辦公等靈活多樣的接入需求提供了強大的支撐。

4 結(jié)論

新一代辦公信息系統(tǒng)應(yīng)用云計算技術(shù)，為辦公業(yè)務(wù)提供了更加靈活和強大的信息處理工具。它能夠提供的動態(tài)資源池和虛擬化平臺，給用戶提供一種安全的、快速的、便捷的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)和計算服務(wù)。用戶只需要一個訪問網(wǎng)絡(luò)的終端，例如電腦或者手機，便可以得到像以往超級計算機的計算能力。云計算通過把復(fù)雜的計算從客戶端轉(zhuǎn)移到了云中，為企業(yè)建設(shè)信息化、智能化和移動化辦公的搭建提供了強有力的基礎(chǔ)保障。 云計算與辦公信息系統(tǒng)的結(jié)合，提高了企業(yè)內(nèi)部資源的利用，降低了辦公與企業(yè)運營的成本，確保企業(yè)各種資源有的效管理，對企業(yè)各種資源進行分類存儲和共享。通過提供云計算服務(wù)，有效的避免了公司集團化辦公受到地域、時間的限制，提升了企業(yè)整體競爭力。

［1］王鵬.云計算［M］.北京：人民郵政出版社，2010.

［2］芬加.云計算.21世紀的商業(yè)平臺［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009.

［3］王鵬.計算機的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用實例［M］.北京：人民郵政出版社，2010.

［4］里特豪斯.云計算實現(xiàn)、管理與安全［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

［5］Patterns， Service-Oriented Architecture and Web Services， IBM.com/Redbooks.

［6］Michael Miller， Cloud Computing： Web-Based Applications That Change the Way You Work and Collaborate Online， ［2008-8-21］.

［7］Jonesmt， Cloud Computing with Linux cloud Computing platforms and applications ［EB/OL］， ［2008-10-15］，http：//www.ibm.com/developworks/library.

［8］VMware virtualization technology ［EB/OL］， ［2008-12-15］， http：//www.vmware.com.