云計算基本架構模板(10篇)
時間：2023-07-19 16:56:26
導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇云計算基本架構，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
篇1
中圖分類號：TP303文獻標識碼：A文章編號：16727800（2012）008000602
作者簡介：連鴻鵬(1987-)，福建師范大學協和學院初級網絡工程師，研究方向為云計算。
0引言
虛擬化技術是伴隨著計算機的產生而發展的，虛擬化意味著對計算機資源的抽象。虛擬化技術實現了物理資源的邏輯抽象和統一表示，通過它可以提高資源利用率，并能夠根據用戶業務需求的變化，快速、靈活地進行資源部署，因此，虛擬化技術已經成為構建云計算環境的一項關鍵技術。
VMware 云基礎架構能夠讓現有的用戶從虛擬化中獲益，加速了現有數據中心云計算的轉移，與公共云基礎兼容，鋪平了向混合云模式前進的道路，成為云計算的新里程碑。
本文主要討論作為X86體系結構虛擬化技術的代表，VMware公司基于已有的虛擬化技術和優勢，提供了云基礎架構及管理、云應用平臺和終端用戶計算等多個層次上的解決方案，主要支持企業級組織機構利用服務器虛擬化技術，實現從目前的數據中心向云計算環境轉變方面的架構分析。
1VMware vSphere 簡介
VMware vSphere是在原來的VI3基礎上推出的系統，被成為業界首款云計算操作系統。vSphere將應用程序和操作系統從底層硬件分離出來，從而簡化了 IT 操作。現有的應用程序可以看到專有資源，而服務器則可以作為資源池進行管理。vSphere以原生架構的ESX/ESXi Server為基礎，讓多臺ESX Server能并發負擔更多個虛擬機。主要包括3部分：一是虛擬化管理器VMM部分的VMware ESX 4，VMware ESX Server主要是用于調配物理服務器中內存、CPU、存儲及網絡各種硬件資源，運行在物理服務器上的一個虛擬層并根據預定好的策略將這些資源分配到運行在其中的各虛擬機中，這些虛擬機以安全獨立的模式并行運行；二是用于整合和管理VMM的VMware vCenter，提高在虛擬基礎架構每個級別上的集中控制和可見性，通過主動管理發揮 vSphere 潛能，是一個具有廣泛合作伙伴體系支持的可伸縮、可擴展平臺；三是用于管理客戶端的軟件VMware Infrastructure Client。
VMware vSphere 主要通過虛擬化技術將數據中心轉變為云計算基礎架構，通過虛擬化提供自助部署和調配的功能，將IT基礎架構作為服務來交付使用。vSphere是一個整體架構而非單個產品，基本架構如圖1。
圖1VMware vSphere 的基本架構
2.1vSphere的云端部分
vSphere所謂的云端是指平臺及架構部分（PaaS和IaaS）,可以分為內部和外部云端。內部云端由各種硬件資源組成，并有vSphere負責統合云端資源，在IaaS及PaaS中，資源為硬件及OS資源。外部云端vSphere可以將這些第三方提供的資源集成到企業的IT架構中。
2.2vSphere的底層：架構服務（Infrastructure Service）
有了硬件資源之后，就需要一個Hypervisor將資源集成，然后ESX和ESXi服務器將負責硬件資源虛擬化。Infrastructure Service主要可以分為運算部分的vCompute、存儲部分的vStorage以及網絡部分的vNetwork。
（1）vCompute部分。vCompute包括了ESX/ESXi以及DRS。ESX/ESXi主要實現服務器整合、提供高性能并擔保服務品質、流水式測試和部署及可伸縮的軟硬件架構。DRS確保按需調整資源配置，根據需要和優先級壓縮和增加應用系統的資源，動態的響應負載平衡。
（2）vStorage部分。vStorage包括VM所在硬盤的文件系統VMFS以及動態分配大小的Thin Provisioning，提供多種存儲虛擬連接選擇，通過vStorage VMotion減少或消除計劃內停機，通過精簡部署降低虛擬環境的存儲要求，通過vStorage API簡化管理并提高存儲操作的效率。VMFS是專門為虛擬機設計的高性能集群文件系統，該系統可以在VMware虛擬機的VMware虛擬數據中心環境中訪問共享存儲。
（3）vNetwork部分。VMware的網絡虛擬化技術主要通過VMware vSphere 中的vNetwork網絡元素實現。通過這些元素，部署在數據中心物理主機上的虛擬機可以像物理環境一樣進行網絡互連。vNetwork的組件主要包括虛擬網絡接口卡Vnic、vNetwork標準交換機vSwitch和vNetwork分布式交換機dvSwitch。vSphere提供了一個Distributed Network的架構，不但有完整的Bridged/NAT/Host only架構，更和Cisco合作推出一個專門安裝在vSphere上的分布式網絡。
篇2
一、背景
隨著互聯網和移動互聯網的高速發展，網絡的靈活性和敏捷性要求更高，現有的傳統分布式IP網絡的局限性日益突顯，主要表現為：
1.網絡剛性。網絡設備大量由單一功能的專用設備構成，造成網絡復雜、無法協同、缺乏靈活性等弊端。
2.網元封閉。硬件和軟件一體化的封閉結構，導致設備擴展性差、價格昂貴、不同廠家的網元互通困難。
3.業務僵硬。不同廠家的網元設備功能單一封閉，新業務開發周期長、成本高，難以滿足快速靈活提供業務的要求。
4.運營復雜。大量廠家的各類專用設備以及相關的協議眾多，網絡規劃復雜，整合難度高，運營復雜，造成運營成本居高不下。
多年來積累的問題已經使得今天的IP網絡患有“動脈硬化癥”，網絡架構重構迫在眉睫。2006年，SDN概念于是應運而生。
SDN（Software Defined Network）即軟件定義網絡，是一種開放靈活和可持續演進的新型網絡架構，采用軟件化、虛擬化的“分離”方法，將現有傳統的分布式網絡架構進行重構，讓網絡中的控制面和數據轉發面進行分離，由傳統分布控制向集中控制的網絡轉變。
關于SDN網絡架構，不同的組織有不同的定義，當前較為主流的是開放網絡基金會ONF（Open Networking Foundation）對SDN分層架構的定義，如圖1所示。
該分層架構模型得到了產業界的廣泛認可和推廣使用。
SDN的核心是“S”即軟件，也就是網絡不再是“硬”的，固化封閉的，難以擴展的，而是可以通過軟件程序實現靈活的新I務開發和部署，網絡資源可以靈活調度，使得網絡作為一個管道變得更加智能和彈性可用，較好地解決運營商現有網絡運營的痛點，因此，SDN概念一經提出，就受到了運營商的青睞和積極響應。2014年以來，隨著SDN技術的逐步成熟，國內運營商開始進行局部試點商用。
二、傳統分布式IP網絡和SDN網絡架構分析
SDN是對運營商現有網絡架構進行重構，重構后的網絡是否能夠穩定運行，是否出了故障能及時恢復，是否能達到或接近傳統分布式IP網絡的可靠性可用性要求，是運營商關注的重點之一。
2.1可靠性、可用性
網絡的可靠性使用網絡運行階段平均業務失效故障間隔時間來描述，用無故障運行時間來衡量。網絡的可用性使用網絡穩定不出現故障的時間與總的時間的百分比來表示。
從通俗的角度來理解，可靠性高是指網絡持續一段較長時間（如一年或兩年）運行穩定，不出現業務失效的故障；可用性高是指網絡穩定運行不易出現故障，并且一旦出現故障能夠快速恢復。
要提升網絡的可靠性和可用性，通常采用冗錯技術來實現，也就是在網絡設計中增加冗余資源，避免單點故障造成業務失效。
2.2傳統分布式IP網絡基本架構分析
傳統分布式IP網絡的基本架構如圖2所示，分為管理平面、控制平面和數據平面。管理平面為網管系統，負責網絡監控和業務配置，當業務配置下發后即使脫網也不影響網絡的正常運轉。控制平面和數據平面由路由器等設備組成，路由器負責按路由表轉發數據包，采用IGP和BGP兩種核心分布式動態路由協議，當網管把業務配置上傳到路由器后，如果網絡狀態發生變化，控制平面即路由器會在網絡中自動擴散這些變化，各自根據新的狀態自動重新計算路由，全網采用冗余路由技術和路由快速收斂技術，當故障發生時能夠在秒級時間內使受到影響的業務得以恢復，網絡具有故障快速自愈能力。
2.3 SDN網絡基本架構分析
SDN網絡的基本架構如下圖3所示，分為應用層、控制層、基礎設施層。應用層由各類商業應用軟件程序組成，通過北向接口向控制器提交各種網絡應用；控制層由SDN控制器組成，它是整個網絡的控制中心和指揮中心，是整個網絡的“大腦”，擁有全局網絡視圖，負責實時采集全網設備狀態、網絡拓撲和各鏈路流量，生成流表并通過南向接口下發給網絡設備，同時根據網絡狀態變化或應用層提交的功能更改重新生成流表并下發；基礎設施層由網絡設備和線路組成，一方面負責接收控制器下發的流表并按之進行數據包轉發，另一方面負責將網絡資源信息和狀態上報給SDN控制器，是執行單元，本身不做決策。
從SDN網絡的架構來看，SDN控制器作為網絡的“大腦”是關鍵部位，成為單點故障引發全網故障的風險點。
2.4兩種架構的可靠性可用性比較
從傳統分布式IP網絡和SDN網絡的基本架構來看，傳統分布式IP網絡的控制功能是分布式的，任何一個單點故障發生時網絡具有快速自愈能力，而SDN網絡的控制功能全部集中在SDN控制器，有單點故障引發所有業務失效風險，因此，傳統分布式IP網絡的可靠性和可用性較高，但是，SDN具有簡化網絡、快速業務開發和部署、低成本等核心價值，值得研究對策，讓SDN網絡可用。
三、提升SDN網絡可靠性可用性的策略
可靠性和可用性是基于網絡故障來考慮的，如果能夠識別出各層可能發生的故障及對網絡的影響程度，拿出應對策略，避免網絡因單點故障而癱瘓。
從SDN網絡架構來看，各層可能出現的故障如下：
應用層
設備方面：服務器故障、應用程序故障、服務器所在機房出現斷電等故障。
鏈路方面：服務器與SDN控制器的通信鏈路故障。
安全方面：非法侵入等。
控制層
設備方面：服務器故障、SDN控制器軟件故障、服務器所在機樓出現坍塌等故障。
鏈路方面：SDN控制器和網絡設備之間的鏈路故障。
安全方面：非法接入或受DDOS攻擊等。
基礎設施層
設備方面：網絡設備故障。
鏈路方面：網絡設備之間的鏈路故障。
安全方面：非法侵入等。
針對以上各層可能出現的故障，以及各層在網絡中的重要程度，權衡成本投入以及可接受的可靠性、可用性等因素采取以下的應對策略：
3.1應用層的應對策略
應用層的設備方面故障對網絡的運行影響并不大，當應用需求通過北向接口提交給控制器，由控制器生成相關的業務邏輯變成相關流表下發給網絡設備執行，此后，應用程序的服務器即使出現脫網等故障也暫時不會影響網絡的運行。因此，用層的服務器、應用程序采用冷備份冗余設計，考慮到機房安全問題，在異地機樓部署冷備份系統。當主用系統出現異常時切換到冷備份系統上運行。
防范鏈路方面的故障，可采用一條主鏈路和一條備用鏈路。由于與應用程序通信的外部設備是可知的，因此，防范安全方面造成的故障，采取對連接的設備進行白名單設置并進行嚴格的身份認證。
3.2控制層的應對策略
SDN控制器是網絡的控制中心和指揮中心，一旦SDN控制器無法提供服務，假設基礎設施層的網絡沒有發生變化，網絡設備仍按原有的流表進行轉發，不影響網絡運行，但是此時基礎設施層的網絡拓撲如果發生變化，沒有SDN控制器重新計算路由生成新的轉發流表，對網絡的運行就會造成重大影響。因此，控制層健壯性設計非常關鍵。
防范設備方面的故障，采取SDN控制器異地機樓的熱備份設計顯得尤為重要，承載SDN控制器軟件的服務器采用云化虛擬機集群，這些虛擬機獨占物理設備不與其他用戶分享，軟件采用分布式部署，主用控制器和備份控制器同時運行，都在處理業務，是負載均擔關系，因此具有超強的自愈能力來應對單臺或多臺服務器故障，冗余保護措施在故障情況下自動生效，對外服務不中斷，故障服務器修復后重新上線，系統自動平衡工作負載。
控制器和網絡設備之間的通信鏈路如果中斷導致控制器無法控制網絡，會造成重大影響，為了防范鏈路故障的影響，應采用控制器通過多條鏈路連接到網絡設備，采取帶外專門的鏈路通道，輔以帶內控制通道作為冗余鏈路，使得任何一條鏈路故障，都不影響控制器與網絡設備的通信。
為防范非法接入或受DDOS攻擊，應采取在SDN控制器和網絡邊界處部署防火墻、入侵檢測設備以及流量清洗系統。通過防火墻和入侵檢測設備進行訪問控制、病毒木馬防治、非法入侵檢測、安全漏洞掃描等，采取只對特定的IP地址提供服務并按需開放端口原則，阻斷非法IP接入或攻擊；通過清洗系統對進出控制器的流量進行分析，一旦發現非法攻擊流量，立即引導非法流量到清洗部件。
3.3基礎設施層的應對策略
基礎設施層的網絡設備或鏈路故障，會造成部分業務中斷，故障發生后，SDN控制器會根據網絡變化情況，重新進行路由計算并生成新的流表下發給在線運行的網絡設備，實現網絡收斂。在設計網絡節點時采用傳統的設備冗余、鏈路冗余技術，部署IP FRR快速重路由，一旦節點故障發生，網絡設備在沒有控制器控制下也能自動完成路徑切換。適當加大資源冗余度，以輕載為主，鏈路帶寬利用率控制在50%以下。防范非法侵入網絡設備產生的故障，采取管理控制網絡與公網隔離，對遠程登錄進行嚴格設置和身份認證。
四、SDN可靠性可用性策略在實際網絡部署中的應用
中國電信廣西公司從2014年以來，積極推進SDN網絡的試點工作，在實際SDN試點網絡部署中綜合考慮以上可靠性可用性策略，采用如圖4的方式部署：
應用層和控制層的軟件使用云資源池分配的虛擬機來承載，同時在異地機樓云資源池上部署備用系統。應用層和控制層的虛擬機各自獨占一個VLAN與云資源池中的其它網絡進行隔離。這些虛擬機獨占物理設備不與其他用戶分享。SDN控制器采用熱備份部署。
SDN控制器與網絡設備的通信鏈路，采用帶外管理控制網絡和帶內控制通道相結合的方式。
基礎設施層采用設備、鏈路冗余配置。
在控制層部署防火墻、入侵檢測設備和流量清洗系統，保障SDN控制器的安全。
通過在SDN試點網絡進行了專線業務開通、業務流量優化、新業務開發和部署、模擬攻擊、設備主備倒換等一系列實驗，各項業務功能達到了預期效果，網絡可靠性可用性也達到商用的要求。
五、結束語
SDN網絡架構具有傳統網絡無可比擬的優勢，雖然SDN網絡的可靠性可用性相對于傳統分布式IP網絡而言，還有一些差距，但是可以通過以上的策略來提升SDN網絡的可靠性可用性，從而使SDN網絡達到可商用的目的。
參 考 文 獻
[1]閆長江，吳東君，熊怡 .SDN原理解析―轉控分離的SDN架構[M].北京：人民郵電出版社，2016
篇3
關鍵詞：數字校園；基礎設施；云計算；云服務
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）50-0069-02
進入21世紀以來，信息技術深入到經濟發展與社會生活的各個方面，人們的工作、學習及生活方式正在發生著深刻的變化，針對教育資源不均衡、全民教育、個性化學習和終身學習等問題，國家制定了《教育信息化十年發展規劃（2011―2020年）》（簡稱《教育信息化規劃》），在《教育信息化規劃》中大力倡導積極開展教育信息化建設，并提出“建設信息化公共支撐環境，提升公共服務能力和水平[2]”的發展任務，其中提到了云服務平臺、云服務模式的建設，而當前多數學校在數字校園建設中尚未上升到云服務的模式，由此，本文將對建設數字校園基礎設施云服務平臺進行探討與闡述。
一、云服務模式簡介
目前，云服務類型主要分為基礎設施即服務（Infrastructure as a Service，即IaaS）、平臺即服務（Platform as a Service，即PaaS）、軟件即服務（Software as a Service，即SaaS）三種類型，這三種類型各具特點，又有一定的層次關系。基礎設施即服務將計算、存儲、網絡等硬件基礎資源，通過虛擬化等相關技術封裝成服務提供給用戶使用，它最接近物理硬件資源，在服務層次上屬于最底層服務，用戶可以利用IaaS提供的處理、存儲、網絡以及其他硬件資源方面的服務，部署自己的操作系統，并運行自己的軟件。典型的應用如亞馬遜彈性計算云（EC2，Elastic Compute Cloud）。平臺即服務是構建在基礎設施即服務之上的服務，用戶通過PaaS提供的軟件工具和開發語言，部署自己需要的軟件運行環境和配置。用戶不必控制底層的網絡、存儲、操作系統等技術問題，底層服務對用戶是透明的，這一層服務是軟件的開發和運行環境[3]。典型的應用有Google公司的Google App Engine。
軟件即服務是一種通過Internet提供軟件應用的模式，用戶無須購買軟件，而是租用服務商運行在云計算基礎設施上的應用程序，客戶不需要管理或控制底層的云計算基礎設施，包括網絡、服務器、操作系統、存儲，甚至單個應用程序的功能[4]。典型的應用有GoogleDocs、MicrosoftOfficeOnline。
二、云服務帶給數字校園的益處
云計算（Cloud Computing）是融合了分布式計算（Distributed Computing）、并行計算（Parallel Computing）、效用計算（Utility Computing）、網絡存儲（Network Storage Technologies）、虛擬化（Virtualization）、負載均衡（Load Balance）、熱備份冗余（High Available）等傳統計算機、網絡與存儲技術的產物，因而，它兼具高可靠性、通用性強、可擴展性高等特點。教育信息化推動了教育、教學模式的改革創新，但信息技術是一門專業性強、技術更新與發展快的綜合性學科，因此，學校通過搭建云計算平臺提供云服務，將改變學校信息化建設、管理與應用的模式，綜合起來有以下幾點突出優點。
1.由專業技術團隊管理、運營云服務平臺可確保信息技術運用科學、合理、專業，用戶無須具備較高的信息技術專業知識、技能，從而可以將更多的精力投入本職工作。
2.云服務采用群集服務器，相比單機可大幅提高服務可用性、數據可靠性，進而提供持續、穩定、可靠的服務。
3.云服務采用虛擬技術能夠充分利用軟、硬件資源，避免重復投資；同時，由于云計算具有較高的靈活性與彈性，從而便于系統升級、“云”的規模擴充也易于實現。
三、基礎設施云服務平臺基本架構
在構建基礎設施云服務平臺時要秉持開放、共享、兼容的原則。開放性體現為能夠銜接已有在用的數字校園應用，同時，也要為其他校園云服務系統及二次開發預留接口；共享性表現為能夠實現與教育云等外部公共云服務系統對接；兼容性要求能夠支持自建系統、開源系統和商業系統等多種形式。針對學校中信息技術力量薄弱、分工明確、教學為主的特點，為了使廣大教師致力于教學工作，在學校中構建云服務平臺時，打破IaaS和PaaS間的界限，提出寬泛的基礎設施概念，將硬件資源（CPU、存儲、網絡）和軟件資源（操作系統、應用軟件、數據庫）通過虛擬化和云計算技術打造成基礎設施云服務平臺，其基本架構如圖1所示。
基礎設施層是基礎設施云服務平臺的最底層，在該層通過運用虛擬化技術將CPU、存儲、網絡等硬件和操作系統等軟件抽象為一個資源池，為上層架構提供服務。中間層作為承上啟下的一層，基于基礎設施層提供的資源為上層及用戶提供服務。同時，作為三層架構中的樞紐，負責提供訪問控制、工作流的管理、API接口及負載均衡和服務的高可用性。應用層作為架構的頂層直接面向用戶，為用戶提供自助服務，便于用戶申請云服務、管理應用系統；同時，向用戶展示云服務平臺的各種應用，供用戶訪問。管理層在架構中提供針對架構及服務的管理功能，涵蓋用戶管理、配置管理、計費管理、安全管理、流程管理及運行維護管理等。
四、結束語
當前，數字校園已成為助力教育信息化的基礎平臺，信息技術得到了廣泛應用，同時，伴隨著信息技術的發展、教育教學理念及教學技術的不斷創新，云計算、云服務的需求日益迫切，因而建設云服務體系已成為大勢所趨。但不應盲目照搬商業模式，應根據自身條件、特點，建設適合學校自身的云服務體系，并遵從立足自身，放眼長遠，且要秉持開放、共享、兼容的原則建設云服務體系。
參考文獻：
[1]蔣東興，付小龍.基于云服務的高校數字校園[J].科研信息化技術與應用，2012，（6）.
篇4
中圖分類號：TP315
21世紀以來互聯網技術的發展十分迅速，隨著時間的增長，一些陳舊的網絡設施不斷的被淘汰，開始進行更新換代，換代的同時計算機技術的應用也不斷的被廣大的人們所熟知，互聯網技術中有一個重要的環節對網絡的發展起到承上啟下的作用，那就是數據的存儲，如今隨著計算機技術的不斷發展這種設備的成本也隨之降低，這也促使互聯網的用戶不斷的提高。人們慢慢的都進入了互聯網的時代，使得當今社會也變的越來越信息化，同時也有很多的數據要進行處理，使得傳統的一些數據的計算方法不再適合當今互聯網的發展速度，因此傳統的一些數據中心也滿足不了當今的需求。本文主要結合當今云計算的發展狀況，研究了云計算的基本理論和概念以后，深入分析了云計算的基本架構。
1 云計算數據中心的概述
1.1 云計算的概念。云計算的定義比較多，與之關聯的理論也比較多，但是總體來講主要有以下3個方面：第一分布式計算；第二信息海量計算；第三，并行數據計算。這些概念基本上都是美國標準語技術研究中心提出的，是國際上通用的概念。云計算并不是無償的服務，它是需要收取一定費用的，收取費用的計算主要是客戶使用網絡流量的費用。目前移動網絡也不斷的發展已經從2G發展到了4G網絡，互聯網時代開始更新換代。這也使得云計算技術運用越來越廣泛，用戶可以隨時隨地的通過訪問面來獲取自己想要的數據服務，或者計算的結果，并且獲取的過程是簡單而輕松的。與此同時工業的生產也不斷的運用云計算技術開展生產活動，隨著時間的推移，云計算在工業生產中的運用不斷的擴大和普及，也越來越成熟，涉及的工業領域也越來越多。
1.2 云計算的原理。云計算的原理和云計算涉及理論領域有著密切的關系。從這些領域我們可以看出云計算技術的主要目的是將需要處理的數據在網絡上的其他計算機上進行處理和計算。而對于企業的一些數據中心來講，云計算的運行原理和和網絡上的一些原理是相似的。唯一不同的就是企業的數據是根據需求來定的，隨著網絡的普及以及網絡速度的加快，移動客戶端數據也不斷的發展，云計算的服務也越來越廣泛，比如利用手機進行購物等都是云計算衍生的產品。這些技術與以往傳統的網絡相比變的越來越開放，不像以往使用單機進行數據處理，如今隨時隨地都可以操作，這樣也使得互聯網在一定的程度上越來越普及。
2 ITIL架構
目前應用最為廣泛的架構就是ITIL架構，這種架構主要分為6個不同的模塊這些模塊在一定的程度上有很大的聯系，它們并不是孤立的，在實際的工作中要相互作用的，這樣才能完成各自的任務，下面分開介紹這6個不同的模塊：
2.1 服務支持。該部分主要是對執行某項任務時，都由哪些人員參與，他們分別扮演何種角色，以及整個任務執行的具體細節進行描述，將聯系用戶以及細節的“服務臺”功能進行明確的定義。服務支持在整個云過程中所關注的重點是，IT組織是如何按照SLA標準向具體客戶提供IT服務的。
2.2 服務交付。該部分主要是用來對客戶開展某項業務所需要的服務，主要的服務內容就是對客戶的要求進行任務分工以及IT組織在提供這項服務時所需要具備的資源進行描述。在服務的過程中一些不同的人員要執行不同的工作內容，服務交付在整個云過程中所關注的重點是，IT組織如何與客戶簽訂具體的SLA等級協定，并在具體工作開展的過程中對SLA目標實施監控。
2.3 安全管理。安全就是保證用戶信息的安全，此模塊記錄很多用戶的數據，這些數據的主要內容是記錄一些具體的規劃和管理信息及IT服務所達到的安全流程水平，用以評估和控制所存在的風險，同時根據評估結果給予相應的解決。進行安全管理的目標就是要保證整個服務過程的保密性、完整性以及可用性。
2.4 IT基礎設施管理。IT基礎設施的管理十分重要，其關系到業務成本的問題，只有合理的對基礎設施進行管理才能保證最大的業務需求，創造更大的利潤，這個模塊最主要的任務就是保證IT架構的運行效率，以最小的運行成本保證最大的運行效率是其最主要的任務，可以有效的保證IT基礎設施的穩定建設。
2.5 應用管理。應用管理就是對客戶端上的應用進行管理，這個模塊的主要任務就是對各個應用的生命周期進行管理，并且對客戶進行管理的指導，以使他們能夠在最短的時間內從服務管理的角度對整個應用系統有著較為全面的了解。
2.6 服務管理規劃與實施。該部分主要是對服務的組織、實施以及改善服務管理流程，對整個過程中所出現的問題以及具體任務進行再規劃、設計，幫助客戶確立遠景目標，同時對服務改進方案進行全面的、持續的指導。
2.7 業務視角。所謂業務視角，是用來強調服務的開展應該從業務的角度觸犯，而不是只關注服務的交付者，讓IT服務人員明白其主要工作是為了實現具體的商業目標，是為了給用戶創造最大的價值，做出最大的貢獻。
3 ITIL的云計算數據中心管理理念
對于目前面向服務的數據中心架構來講，如果要是這些架構能夠穩定的、可靠的運行就必須有一些合理的管理模式，通過強大的管理模式把服務層的每個架構進行聯系起來，才能夠使得系統的運算結構有效的運行，也能使得網絡的基本結構得到很好的改善，目前面向服務的數據中心架構能夠最大的優化系統資源的配置。上一章詳細的講了ITIL的數據架構，這些架構在理論上是比較成熟的，也能夠經得住長期的實踐考驗，在具體的實際應用中還要根據客戶的需求進行設計，設計的標準很多，其中最主要的有；結果要能實施、對總體的需求能夠準確的表達，既然主要是面向客戶的架構，那么所有的設計都要根據客戶的需求來定，這樣才能滿足客戶需要的功能。
4 云計算資源的管理
4.1 云計算管理模型。主要分為兩個部分，一個是被動式部件一個是主動式的部件，這兩種系統的結構都具有層級的結構，其中主動式的部件就是系統的各種資源，就是對系統的數據進行反復的利用，作用的內容就是系統結構的內容，通俗的說就是執行傳統以及非傳統計算過程。而作業是整個層次結構的實體，調度的主要內容就是吧任務映像到資源，而不是將作業映像到資源。
4.2 云計算的資源調度。云計算中關鍵的系統就是云計算的資源調度系統，它直接影響著資源管理的有效性和可操作性，然而云計算的動態性能以及云計算的結構性能又直接影響著云計算資源的調度，直接影響云計算的系統復雜性。云計算資源的調度系統設計可分為3類，主要有集中式、分布式以及層次式等，在這3中調度的類型中，集中調度最為常見，它主要是通過一個中央的調度中心進行數據的交換，這種調度方式主要是通過一個程序進行的，其中所有能夠使用的信息都能夠在數據的中心體現。分布調度的原理主要是進行交互式的作業，主要把數據傳送到遠程的存儲器中，用戶可以通過網絡訪問這個服務器從而獲得相關的數據，這種操作并沒有中心的系統進行操作。
5 結束語
云計算技術越來越流行，都歸功于計算機技術的發展，人們對網絡的需求與日俱增，如今這種需求涉及到很多的方面和領域，不僅在企業中有所體現，在日常生活中都與人們息息相關，本文全面的接受了云計算的一些基本架構，分析了云計算的一些概念和原理，初步了解云計算技術有一定的作用，作者水平有限，沒能在云計算的硬件和軟件上深入分析，希望這以后的生活中繼續研究。
參考文獻：
[1]羅軍舟，金嘉暉，宋愛波.云計算：體系架構與關鍵技術[J].通信學報，2011（07）：3-21.
[2]張亞娟.云計算數據中心資源管理軟件設計[J].無線互聯科技，2014（04）：90+94.
篇5
中圖分類號： TN911?34； TP37 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）14?0010?03
Cloud computing technology and modeling of mass VOD system
CHEN Xu?wen， HUANG Ying?ming
（Department of Information Engineering， Jieyang Vocational & Technical College， Jieyang 522000， China）
Abstract： With the promotion of the triple?net fusion， the mass VOD emerges out some characteristics such as complicating data， multiple platforms and huge business， which make a huge challenge to the traditional on?demand mode. By using the powerful computing ability and mass data efficient processing of cloud computation， the application of cloud computation in mass VOD system is discussed on the basis of analysis of the basic framework and technical characteristics of cloud computation and in combination with the characteristics of VOD service. The framework and working principle of the cloud computing system are analyzed. Some main technologies， such as redundancy backup of data， heartbeat detection， replacement of intelligent nodes and load balancing are elaborated. A new idea to make the mass video propagation smooth is put forward.
Keywords： cloud computation； mass VOD； Hadoop system； modeling
隨著互聯網技術和多媒體技術的迅猛發展，基于網絡的視頻點播（Video On Demand，VOD）業務成為了網絡應用的一大熱點。人們通過手機、掌上電腦等簡易的終端設備隨意欣賞視頻的新型模式極大地顛覆了傳統的電視觀看模式，逐步成為視頻點播的主流。雖然流媒體及P2P技術[1]的應用在一定程度上減輕了中央服務器和骨干網絡的負擔，優化了節目流的播放質量，但當面對熱點視頻時，海量視頻的處理傳播極大地考驗著視頻運營商的實力。另外，隨著電信網、計算機網和有線電視網三網融合步伐的快速推進，對于視頻點播業務的需求也將呈現出數據量劇增和多平臺共存的局面，光靠原有的硬件基礎絕對無法滿足形勢的發展，而增加投入勢必會增加企業的運營成本，租用第三方運營平臺將成為一種發展趨勢。
作為一種新型的商業計算模型，云計算提供了強大靈活的計算能力和高效快捷的海量數據處理方法，其高可靠性也是普通的第三租賃方所無法比擬的。本文以云計算為平臺，研究了基于云平臺的視頻點播模式，為解決海量視頻的高效傳輸提供了新方法。
1 云計算技術及海量視頻點播的技術特點
1.1 云計算的概念
自云計算（Cloud Computing）概念提出以來，至今仍沒有統一、公認的定義，比較獲得業界認可的是2011年由美國國家標準和技術研究院（NIST）提出的[2]：云計算是一種通過網絡以便利的、按需付費的模式獲取計算資源（包括網絡、服務器、存儲、應用和服務）并提高其可用性的模式，這些資源來自一個共享的、可配置的資源池，并能夠以最省力和無人干預的方式獲取和釋放。
云計算是網格計算、并行計算、分布式計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統技術和網絡技術發展融合的產物，它以虛擬化為核心，通過網絡把多個成本較低的計算實體整合成一個具有強大計算能力的資源系統，以按需、易擴展的方式為用戶提供所需的各種資源和服務。云是一個包含大量可用虛擬資源的資源池，云中的資源在使用者看來是可以無限擴展、隨時獲取、按需使用、按量付費的[3]。云模式[4]也即電廠模式，利用電廠的規模效應來降低電力價格，用戶根據用電量付費，便可源源不斷獲取電力資源，而無需維護和購買任何發電設備。
云計算具有低成本、高性能、超大規模、虛擬化、高可靠性、通用性、高可擴展性、按需服務等特點[5]。目前比較成熟的云計算業務和應用有：Google的AppEngine、Amazon的彈性計算云EC2、微軟的Azure云平臺和IBM的藍云等。
1.2 云計算的架構[5]
（1）軟件即服務（Software as a Service，SaaS）：SaaS服務供應商將各類應用軟件統一部署在服務器上，用戶通過簡易的互聯網接入終端就能直接使用，并按需按量付費。云中的軟硬件設施由供應商負責維護和管理，用戶不需顧慮類似安裝、升級和防毒等瑣事，且免去初期高昂的硬件投入、人員配置、軟件許可證等費用的支出，經濟便捷。
（2）平臺即服務（Platform as a Service，PaaS）：PaaS主要面向開發人員提供一個應用的開發和部署平臺，包括SDK、文檔、測試環境和部署環境等。平臺的部署和運維均由供應商負責，用戶可一心一意致力于研發工作。
（3）基礎設施即服務（Infrastructure as a Service，IaaS）：IaaS由底層硬件或虛擬機資源構建而成，用戶從供應商那里獲取所需的計算或存儲資源來裝載相關應用，且僅需為所租借的那部分資源付費。
1.3 海量視頻點播的技術特點
（1）文件龐大，數據量多。單個視頻文件非常大，視頻資源繁多，數據海量化。
（2）編碼多樣，業務復雜。隨著三網融合的推進及視頻播放技術的改革，必將出現多編碼、多平臺共存及多業務共享的局面。
（3）質量至上，要求嚴格。龐大的數據量對服務器性能及網絡帶寬要求甚高，而隨著點播量的快速增長，對于計算能力及處理強度的要求也相應劇增。
2 海量視頻點播系統的云計算技術與建模實現
2.1 系統架構
根據視頻點播業務的技術特征及云計算技術的特點，本文提出了基于云計算的海量視頻點播平臺的基本架構，其拓撲圖如圖1所示。用戶通過Web交互服務器向視頻點播系統發出業務請求，經Web交互服務器受理后將具體的業務要求提交給云核心服務器，由核心服務器對整個云文件系統進行控制處理，完成視頻文件的調用并反饋回客戶端。
圖1 系統架構圖
2.2 系統工作原理
系統采用Hadoop系統實現云點播平臺SaaS層的構建[6]。根據點播系統的功能要求及Hadoop系統的基本構成，包括以下幾個功能組件，闡述如下：
2.2.1 Web交互服務器
在整個點播系統中，Web交互服務器作為系統前端窗口，負責受理用戶的點播、注冊、用戶管理等常規業務，當涉及視頻文件調用時，則將業務請求轉交給后臺的云核心服務器處理，Web交互服務器僅負責點播信息的傳遞工作，沒有涉及具體視頻文件的傳輸內容。
2.2.2 云核心服務器
云核心服務器位于云計算的最上層，負責整個云系統的資源管理及任務控制。
（1）資源管理。作為Hadoop系統的主控節點，云核心服務器負責記錄文件的數據塊分割規則及這些數據塊的具體存儲位置，對內存及I/O進行集中管理。為加快維護效率，同時減輕本身負擔，云核心服務器通過與各集群主控服務器進行交互控制，對集群中的所有節點和所有虛擬機進行實時控制，維護系統的資源狀態信息表。為提高系統的運作性能，云核心服務器僅管理文件系統的元數據，具體的數據訪問則交由下層服務器負責[7]。
（2）任務控制。響應Web交互服務器的點播請求，檢索資源狀態信息表，獲取資源的具置，然后通過集群主控服務器匯總節點信息，建立客戶端與各虛擬機實例的通信，實現數據傳輸。
2.2.3 集群主控服務器
為提高云系統的運作效率，減輕核心服務器的負擔，將云系統的資源劃分成多個集群，由集群主控服務器負責管理該集群中的所有資源。集群主控服務器主要有以下作用：
（1）集群主控服務器管理其集群中的所有節點控制器和虛擬機，對系統資源進行實時監控，形成子資源狀態信息表，并將結果反饋給云核心服務器，更新整個云系統的資源狀態信息表。
（2）響應云核心服務器的任務要求，快速調用集群中的虛擬機實例，建立與客戶端機器的連接，傳輸數據。
（3）擔任Hadoop系統的主節點，控制集群中的所有從節點，對集群中所有虛擬機實例及系統資源進行統籌管理，提高系統的響應效率。
2.2.4 節點控制器
節點控制器是整個云系統的前沿陣地，在節點控制器上真正運行著虛擬機實例，并通過虛擬機管理器進行管理，虛擬機實例的數量由節點控制器的資源及計算任務的類型決定，一般為3～5臺。節點控制器的功能包括以下三方面[8]：
（1）節點控制器負責監控節點上運行的所有虛擬機實例的運行狀態及資源的使用情況，并將監控狀況實時返回給上層的集群主控服務器。
（2）響應集群主控服務器的需求，啟動虛擬機實例實現數據通信。當任務完成后或在規定時間內客戶端無響應（如客戶異常退出）時，則停止虛擬機實例運作，釋放網絡帶寬及點播資源。
（3）監控和管理虛擬機實例。包括虛擬機資源的存儲備份、虛擬機宕機的應急處理等。
2.3 系統設計的關鍵技術
2.3.1 數據的冗余備份
云系統的文件傳輸采用流媒體技術實現，即將多媒體文件壓縮后分解成若干大小相等的數據塊（數據塊的大小可根據實際情況進行配置），并統一編號，再由服務器對客戶端進行實時傳送。為了容錯，文件的所有數據塊都會有副本，即冗余備份。系統運行時，節點控制器利用虛擬機管理器對虛擬機上的文件系統進行監控，產生一份數據塊與本地文件對應關系的列表，形成塊報告返回給節點控制器，節點控制器根據塊報告進行完善（如增加數據塊具體路徑等）后反饋給集群主控服務器更新資源狀態信息表。
云系統的集群一般運行在多個機架上，不同機架上的數據通信必須通過交換機，通常機架內節點之間的帶寬比跨機架節點之間的帶寬要大，這有可能影響云系統的可靠性和性能。采用機架感知（Rack?aware）策略[9]，將數據塊以多個副本形式部署在本地機架和不同機架上，改進數據的可靠性、可用性和網絡帶寬的利用率。此策略可防止機架失效時的數據丟失，也可保證系統的性能。
2.3.2 心跳檢測技術
在任何系統設計中，硬件異常檢測總是極其重要的。云系統采用心跳檢測[10]技術來控制系統硬件的異常情況。集群主控服務器周期性地通過節點控制器接受虛擬機的心跳包和塊報告，以此判斷虛擬機的存活狀態：收到心跳包說明工作正常；若在特定時間t內沒有收到心跳包信息，則認為宕機，系統將不會發給它們任何新的I/O請求。對于宕機的虛擬機，系統將不斷進行檢測并通過虛擬機管理器進行故障修復，若在特定時間內仍無法恢復，則將重新復制該數據塊，避免該數據塊副本數減少所造成的影響。
2.3.3 智能節點替換技術
智能節點替換技術與心跳檢測技術聯合應用，當系統在特定時間內仍無法檢測到某數據塊的心跳包時，則將該數據包重新復制，此時，節點控制器將更新數據包的新位置，并使用新節點替換原來的故障節點，保證數據傳輸的連貫性。
2.3.4 負載均衡技術
負載均衡是很多系統中需要解決的重要問題。在云系統中，云核心服務器根據節點控制器發送的心跳信息和存儲的數據塊情況，掌握各節點的當前狀態，通過平衡資源狀態信息表中的資源分配情況，將數據塊分配給負載較輕、寫入速度較快的節點控制器。具體包括：在新數據加入時，為新數據尋找優越的存儲位置；若現有的資源過于集中，可采用數據塊遷移方法，重新分配合適的存儲位置，平衡整個文件存儲系統。
3 結 語
隨著三網融合進程的不斷推進，視頻點播業務將面對內容繁雜、平臺多樣、業務量激增等局面，這對傳統的視頻點播模式提出了巨大的挑戰。
本文在分析云計算的基本架構和技術特點的基礎上，結合視頻點播業務的特點，論述了云計算在視頻點播系統中的應用，對其系統架構、工作原理和關鍵技術進行了詳細的闡述，為解決海量視頻的流暢傳播提出了一個全新的思路。
參考文獻
[1] 陳旭文，林若波.基于P2P的多原VOD系統的設計[J].測控技術，2012，31（8）：27?30.
[2] MELL P，GRANCE T. NIST SD 800?145 the NIST definition of cloud computing [S]. Gaithersburg，MD： NIST Special Publication，2011.
[3] 吳朱華.云計算核心技術剖析[M].北京：人民郵電出版社，2011.
[4] GROSSMAN R L.The case for cloud computing [J]. IEEE Computer Society，IT Professional， 2009（11）：23?27.
[5] 周洪波.云計算技術、應用、標準和商業模式[M].北京：電子工業出版社，2011.
[6] HADOOP W T. 權威指南[M].曾大聃，譯.北京：清華大學出版社，2010.
[7] 劉鵬，黃宜華，陳衛衛.實戰Hadoop：開啟通向云計算的捷徑[M].北京：電子工業出版社，2011.
篇6
引言：傳統空管系統數據存儲能力有限，在大量數據訪問進入時，系統難以保持穩定的性能，這對空管的安全性帶來了不良影響。科技的進步要求空管系統必須進行發展。隨著云計算的產生和發展以及應用，空管系統引入云計算將是空管系統發展的關鍵。
一、云計算概念特點
云計算以互聯網技術作為基礎，是互聯網相關服務的增加，對于云計算的定義解釋多達上百種，廣為普遍的解釋認為，云計算是一種按照使用量付費的模式，在這一模式下提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，進入計算資源共享池中可以可以快速獲得這些資源，只要投入很少的管理工作或與服務供應商通過很少的互動將這些資源快速提供給使用者。云計算的基本架構分為基礎架構即服務、平臺即服務、軟件即服務的三層基本架構，云計算是分布式計算、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化等傳統計算機和網絡技術發展融合的產物。
二、數據分析
在空管系統中，飛行數據分為飛行計劃數據和飛行電報數據，計劃數據和雷達的數據有著密切關系，而航班狀態修改需要用到電報數據，飛行數據操作系統也要用飛行電報數據進行查詢和統計，因此在一架飛機中會有多條飛行電報數據。日志文件伴隨自動化系統工作而產生，通過對日志進行查詢能夠對故障進行分析，方便排除故障。自動化系統運行的過程中，監視信息要時刻呈現，這樣才能使空管人員實時掌握空域內的情況，了解航空器的飛行狀態[1]。監視數據由雷達進行覆蓋掃描獲得，各種雷達測量值方便空管人員進行監管。在監視中，為了獲得全面的數據并做到24小時監控，需多個雷達進行掃描。多個雷達通過多個通道所發來的原始數據會被送至雷達質量監視系統，從而進行實時分析統計。系統會將分析統計的數據存儲下來，方便日后進行數據查詢和演示。記錄儀數據是對24小時中所獲得的數據進行記錄重演，這些數據包括管制員操作、監視數據、飛行計劃數據等，相應的還有記錄在語音記錄儀中的語音記錄數據，對語音記錄數據進行重演，可以作為事故調查分析的依據。
三、數據流程
飛行數據、日志文件、監視數據和記錄儀數據共同構成了空管數據。當前空管數據的運轉周期分為兩個階段，分別是數據記錄階段和數據查詢與回放階段，數據記錄階段是指數據生成到存儲的階段，在記錄階段中，主要進行的是對實時數據進行記錄。數據查詢與回放階段是為了進行查詢和排除故障，記錄的數據被重新取出，并對其進行分析統計，這一過程是通過數據來發現問題，進行總結增強空管的安全性。
空管系統數據不但會被送到記錄重演服務器中進行存儲，還會被送到雷達質量監視系統和飛行數據操作席中。物理存儲設備將對記錄的數據進行存儲，但是物理設備容量有限，通常只能對最近一段時間內的數據進行存儲，到達存儲周期后，會將數據丟棄。在數據存儲第二階段中，物理存儲內的數據會被取出，對整個空管的操作過程進行回放，要對某個時間段的處理情況進行分析，將會調去各個服務器中的日志文件、雷達監控數據和飛行數據操作席中的數據來進行全面詳細的分析調查[2]。在實際的空管系統數據流程中可以發現空管控制系統對數據的處理能力較強，能夠對空管工作起到巨大的幫助。但是數據流程中仍然存在一定的不足，在物理存儲中，所有的數據都存儲在同一個位置，這樣一來當面對突發事故時，數據存儲會受到威脅。由于數據量龐大，特別是物理存儲的容量有限，數據清理頻繁，當需要查看時間稍久一點的數據時可能已被清理掉了。另外數據產生速度又很快，不等系統清理存儲介質就已經存滿，這樣一來就使得新數據無法被保存。在數據存儲的過程中，容易發生重復存儲的情況，監視和飛行數據存儲在不同的設備中，內容上雖然略有不同，但是這樣一來還是占據了大量的重復空間。
四、系統的再完善
空管系統的再發展、再完善可以由云計算來實現。將云計算應用在空管數據存儲管理和分析中，解決空管數據的問題，減輕空管技術部門的工作壓力。
應用云計算后，空管數據將會直接被存儲到云平臺中，避免了數據重復存儲的問題，憑借云平臺強大的存儲能力，使服務器不必再進行存儲，而專心進行演算工作。由于云平臺巨大的容量，不必為數據清理問題而擔心。另外，數據回放階段可以直接從云計算中獲得數據的分析結果，在云平臺中將分析工作直接完成，脫離了物理存儲的步驟，保護了數據安全提高了工作效率[3]。在以前的系統中，雷達監視系統只能進行簡單的分析統計，在云計算的支持下，技術人員可以進行更為復雜的分析統計，而且可以解決以往計算能力不足和面對大量數據訪問效率低的問題。云計算平臺可以提供數據備份恢復機制，空管人員就不必擔心這備份恢復問題，在遭遇突發事故或自然災害，云平臺的數據不會受到任何影響，云計算能夠為空管數據管理解決問題，使空管系統更加安全可靠。
結論：空管數據流程管理存在不足，通過云計算的應用可以對存在的問題進行解決，并推進空管數據流程系統進一步發展。隨著云計算的成熟，將會應用在更多的空管工作的更多領域，將服務器中大量的雷達數據設立在云平臺中，提高自動化系統的計算能力。云計算的加入使得空管系統邁上一個新臺階，可靠性得到更好的保障。
參考文獻
篇7
1 融合媒體環境下云平臺的規劃問題研究
在建立相應的融合媒體云平臺之前，應率先明確如下問題，即：自建自有云平臺抑或租賃現成公用云平臺。在選取時，應將自身實際和未來產業發展形式緊密結合，我們應該明確的是，日后的媒體業務均將建立在云平臺基礎之上，但這只是一個結果，其實現需要經歷較長時間，其發展程度主要取決于以下二個方面：第一，播放終端的IT、IP及智能化改進，之前的通過數字信號傳輸的設備將被IT設備取代；第二，隨著IT產業的不斷完善，尤其是以光纖寬帶和計算能力為主的快速發展，導致電視視頻制播業務面臨高碼率、高存儲、高計算能力的需求。綜上，在很長時間里，融合媒體技術的發展將呈現多種云平臺并存的局面。即：
（1）媒體自建云平臺。該平臺主要指衛視自行建立的基于虛擬云計算技術上的云系統。該平臺主要用于解決目前制播系統向云體系過渡的問題。
（2）媒體專用云平臺。該平臺主要是在硬件上租賃公有平臺上的各種設備及相應服務，選用云計算技術進行管理。媒體專用云平臺主要針對于互聯網業務。
（3）公有云平臺。所謂的公有云平臺主要是阿里云、亞馬遜等公司提供的公共計算資源服務。使用者可以自由地在公有云平臺上上傳和下載需要的各類資源，對于一些高級資源，公有云平臺提供付費服務。在融合媒體云平臺系統中，公有云平臺主要是滿足社會服務功能[1]。
2 融合媒體環境下云平臺的設計實現問題研究
在涉及到融合媒體云平臺的設計實現方面，其中ONAIR云平臺是融合媒體平臺的代表作之一。作為媒體性質較強的云平臺，ONAIR將專業化音視頻處理技術同世界領先的云計算平臺以及遍布全國的CDN網絡二者深度融合，從而提高了云平臺對視頻端播放的控制作用，拓展了其內容制作、內容播控及網絡新媒體等功能。該平臺在設計時，嚴格遵循專業化導向，通過云平臺基礎服務提供商解決設施問題。
2.1 融合媒體環境下云平臺的基本架構形式
通過分析ONAIR云平臺可知，IaaS平臺能夠支撐各種最基本的云計算服務和功能，比如前文所述的阿里云、亞馬遜云等公共平臺。中間分布的PaaS層可以細化為6層，具體為：中間層（OM）和搜索引擎層（OCSE），這兩層的主要目的為配合不同云技術服務商的不同接口，實現對不同服務商的統一封裝；接口層（ESB）該層的目的是為實現其他復雜流程提供基礎，并實現與老舊系統的實時交互；基礎服務層（OBSP）基礎服務層主要為各種音視頻文件提供各類服務，比如：后期編輯、播放等功能；運營服務層（OBSS）為整個云平臺的正常運營提供服務，實現對服務的管理、收費及日志記錄等功能，確保平臺的盈利能力；位于拓撲圖最上一層的API層，將平臺所有的服務以API的方式封裝成接口給軟件開發人員及其他合作單位。對于融合媒體環境下的云平臺而言，其基本架構ONAIR的SaaS服務功能主要是為了滿足融合媒體環境下的各類服務，比如網絡電臺、微電臺、新聞云更新及自媒體云更新等。隨著互聯網技術的不斷發展，促使人類社會的認識發生了巨大的變革，日后的互聯網技術將朝著合作、開放的方向發展，因此，ONAIR的架構設計就充分體現了這一觀點[2]。
2.2 IaaS服務的功能介紹
為了提高融合媒體環境下的云平臺ONAIR的基礎服務能力，日前，ONAIR系統已經成功和阿里云服務實現對接。就對接的成果而言，所獲得的價值非常豐碩。從資源和硬件支持角度看，阿里云在國內已經初步建立了5個核心計算服務中心，計算服務器數量已經突破20萬臺次，這種計算規模完全可以支持目前的融合媒體環境下的云平臺計算服務水平，并且還可以支持其一定程度的擴張。其中，華通云數據擁有骨干網及遍布全國各地的CDN節點，借助這一顯著優勢，確保了ONAIR云平臺系統能夠將各類音視頻實時發送到全國的任何一個角落。
2.3 PaaS服務的功能介紹
（1）云平臺轉碼服務功能：云平臺的轉碼一般選用較為常用的集群轉碼方式，集群轉碼能很好地解決大內存的視頻轉碼效率。因為轉碼系統設置在云平臺上，其云計算方式可以無線放大，從而實現對視頻的高效轉碼。在具體的視頻轉碼操作中，高清視頻的轉碼能力可以達到10倍率左右。因此，對于操作用戶而言，僅需要給出輸入輸出的文件格式、碼率和需要達到的轉碼速度即可，其具體的轉碼操作均可由ONAIR云平臺系統自動完成[2]。（2）視頻快速編譯功能：選用BS架構形式，BS架構的界面部分采用低碼率視頻用于打點、瀏覽等交互操作。交互式操作完畢后，可將其上交到云平臺系統，進而實現視頻源代碼的快速編譯，從而確保視頻傳輸和共享的清晰度。（3）視頻采集服務：目前已有的SDI信號經制定編碼器切換為IP形式后，可以將其實時傳輸至云平臺端，并及時保存，當文件播放時，可將文件轉移到特定系統下或者直接下載至客戶端。（4）視頻播放功能：IP播放系統傳輸至云平臺后，可經過視頻服務器實現與CDN的交匯對接，將播放內容實時推送至客戶端口，其中包含PC端、手機移動端及互聯網電視等。其中視頻直播服務支持各種碼率和互聯網流協議。
2.4 SaaS服務功能
（1）網絡電視播放：網絡電視播放功能集成了視頻資源集中管理和服務（VMS）及相應的網站發送模式。通過云傳輸形式，在發送前確定好需要溝通和交換的資源，便可快速在云端開通虛擬機，實現虛擬機與原有系統的對接。以前傳統的電臺建立形式需要提前購置必要的電子設備，而現在使用云端傳送的形式，只要每月上繳固定的費用，便可實現資源實時獲取，在計費方式上，不同于以往的以時間為單位的繳納形式，云端傳送采用按量計費，計費方式更加人性化。（2）云端媒體資源整合：以往的媒體資源整合方式主要采用本地數據流磁帶庫從而實現對海量數據和文件的存儲和管理，由于該設備很容易出現故障，因此o后續的正常使用和維修保養造成了巨大的困難。基于存儲設備生產技術的不斷發展和完善，受到市場供求關系的影響，存儲設備的價格逐步下滑，通過云端處理的方式實現對海量數據和文件的存儲，同之前方法相比，顯示出極高的性價比和穩定性，數據傳送和訪問更加穩定可靠[1]。（3）云端新聞更新：采用云端實時更新的方式布置新聞媒體系統，提高了新聞的推送效率，可以快速將互聯網上上傳的新聞推送至指定新聞系統。新聞和相關文章被推送至云端上，新聞工作者可以直接取閱并修改，提高了以往新聞文稿的更新效率。（4）體育賽事的云端播放：之前的體育比賽前實況直播系統都集成在IBC中心，節目制作者必須在比賽實地才能實現對比賽的實況轉播。而云端賽事直播系統，是將IBC系統集成在云端，經過云平臺將視頻資料傳輸至相關媒體機構做進一步的編輯并第一時間，這樣一來，極大地提高了賽事的制作和播放效率，壓縮了工作時間，降低了相關成本，方便了節目部門的使用。比如在2014年的青奧會中，IBC系統建立了12條子系統，借助50M寬帶，實現了在短時間內將實況節目傳輸至云平臺供客戶端實時收看[2]。
3 結束語
綜上所示，云計算相關技術是保證融合媒體下云平臺建立的基礎，隨著互聯網及云計算技術的不斷完善，云計算及配套的云平臺系統必將成為新聞媒體中的生力軍，必將引領新一代的技術潮流。
篇8
摘 要 鑒于傳統構架的協同決策（CDM）系統不能適應民航事業快速發展，提出建立基于云計算平臺的CDM系統。
首先概述了云計算的基本概念和主要特征，并總結了云計算的關鍵技術和基本架構。之后，研究了對云計算拓撲設計算法，在樹形拓撲結構的基礎上對三種算法進行了比較和選擇，確定方案為merge-MST。最后，完成云計算平臺的初步總體設計，并搭建仿真測試平臺，測試結果證明所設計的云計算CDM系統具有較好的性能。
關鍵詞 民航，協同決策系統，云計算
中圖分類號：TP392 文獻標識碼：A
doi:10.3969/j.issn.1674-7933.2015.04.004
*基金項目：上海市2013 年“ 科技創新行動計劃”信息技術領域項目（13511504700） 。
作者簡介：葉云斐，1984 年生，本科，助理工程師，主要從事及研究領域：航空計算機信息管理，Email ：leaves616@126.com ；
陳曉建，研究生，高級工程師；
陳偉青，本科，工程師；
谷葉，研究生，助理工程師。
0 引言
近年來我國民航事業快速發展，航班延誤現象愈發嚴重。中國民用航空局的《2013年民航行業發展統計公報》顯示： 2013年不正常航班占比27.66%，旅客投訴率較2012年增長13.66%。華東區域經濟發展迅速，人口密度大，以全國1/9的空域面積承載著1/3的航班流量，問題尤為顯著。以發展的眼光看問題，有必要依靠各方可靠、全面、實時的信息，采用高效合理的航班排序、放飛算法，充分利用空域時隙資源，協同決策（CDM）的概念應運而生。
民航華東空管局CDM系統于2012年12月上線運行，系統基礎數據多，計算量大，對軟硬件資源要求高。以上海虹橋、浦東兩個機場為例，每天就有5 000多架航班起落，涉及空域航路點300~400個，各航路點又分3~4個高度層；在此基礎上，CDM系統必須結合實時的流量控制、氣象預報等信息反復計算調整，且任何時刻的航班重新規劃都會影響到一整條航路上與之相關的所有航班，使計算量成倍增加。隨著航空流量的逐年增加，CDM系統計算量也以指數方式快速增長。
現有系統采用傳統架構設計，不能滿足前瞻性設計要求。理想的CDM系統架構應具有虛擬化、易擴展、按需部署、高靈活性、高可靠性、高性價比的特點。本文提出一種基于云計算的CDM系統構架，利用自動拓撲設計算法（merge-MST）設計網絡拓撲，采用Hadoop開源管理軟件實現任務調度，最后通過仿真手段驗證了該方案的可行性和適用性。
1 現有民航CDM系統的不足
協同決策是一種技術手段，更是一種基于資源共性和信息交互的多主體（空管、機場、航空公司等）聯合協作運行模式。華東空管局CDM系統從各個參與單位引接實時航班數據，建立塔臺電子進程單系統、A-CDM系統、飛行計劃處理系統等，并形成三大客戶端——流量管理客戶端、塔臺客戶端和公司機場客戶端，系統構成如圖1所示。
`該系統基于傳統的關系型數據庫，以塔臺電子進程單為例，架構示意圖如圖2所示。盡管其成熟度高、可靠性好，但隨著數據量逐漸增大，數據范圍逐漸拓寬，其存儲和查詢效率已不能滿足需求。
2 云計算平臺及其架構設計
2.1 定義和特點
云計算是一種新的計算模式，由分布式計算、并行計算和網格計算的發展而來。其后臺大量采用虛擬機，并通過互聯網形成資源池。這些虛擬資源可以根據不同的負載動態重新配置，快速并以最小的管理代價提供服務[1]。從用戶角度看，云計算具有可靠的存儲技術和嚴格的權限策略，可為客戶提供安全可靠的數據存儲中心；對用戶端的設備要求低，支持手機、平板電腦等無線通信設備；可實現不同設備間的數據、應用共享。
從硬件的角度看，云計算高度靈活，可按需投入或釋放硬件資源，從而提高整體利用率。2.2 類型
云計算按其服務層次分為三類[2]，如圖3所示：
1)基礎設施即服務（IaaS，infrastructure as a service）
在虛擬化技術的支持下，利用廉價計算機實現大規模集群運算能力，同時按需配置，為用戶提供個性化的基礎設施服務。此類型的典型代表有亞馬遜云計算AWS（Amazon Web Services）、IBM藍云等。
2) 平臺即服務（PaaS，platform as a service）
提供的服務是開發環境，允許用戶使用中間商提供的設備開發自己的程序。此類型的典型代表有GoogleApp Engine（GAE）等。
3) 軟件即服務（SaaS，software as a service）
通過Internet直接提供運行在云計算設備上的應用程序。用戶無需考慮基礎設施及軟件授權等內容。此類型的典型代表有Salesforce公司的CRM服務、ZohoOffi ce、Webex等。
2.3 關鍵技術
云計算作為一種集群計算和服務模式，運用了多種計算機技術，以編程模型、數據存儲管理、虛擬化最為關鍵。
1) 編程模型
Google提出的Map-Reduce[3]是一種流行的云計算編程模式，Map（映射）程序將數據分割成不相關的數據塊，Reduce（化簡）程序則將將數據處理的中間結果進行歸并，如圖4所示。Map-Reduce可將海量異構數據的分析處理工作分解成任意粒度的子任務，并允許在多個計算節點之間進行靈活的數據調度，此外，程序員無需關心數據塊的分配和調度，該部分工作由平臺自動完成。
2) 數據存儲管理
云計算采用分布式的方法存儲和管理數據，并利用冗余存儲保證數據的可靠性，常用技術有Google的GFS及Hadoop團隊的HDFS[4]，其中后者是前者的開源實現。
GFS系統架構如圖5所示，整個系統節點分三類：Client（客戶端）是GFS提供給應用程序的訪問接口、Master（主服務器）是管理節點， Chunk Server（數據塊服務器）則負責具體工作。Chunk Server可有多個，每個Chunk對應一個索引號（Index）。作為對比，HDFS體系結構如圖6所示。
云計算的數據管理需滿足大規模海量數據的計算和分析，大多采用列存儲的數據管理模式。現有技術中最主流的是Google的BigTable，Google對BigTable給出了如下定義：BigTable是一種為了管理結構化數據而設計的分布式存儲系統，這些數據可以擴展到非常大的規模。此外，Hadoop團隊也開發了類似BigTable的開源產品HBase和Hive。
3) 虛擬化技術
虛擬化技術是云計算區別于一般并行計算的根本性特點，其實質是實現軟件應用與底層硬件相隔離，把物理資源變成邏輯可管理資源。目前云計算中虛擬化技術主要包括將單個資源劃分成多個虛擬資源的裂分模式，也包括將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。根據對象又可分為存儲虛擬化、計算虛擬化、應用級虛擬化等等。
將虛擬化的技術應用到云計算平臺，使得云計算具有靈活的進程遷移方式，更有效的使用主機資源，在部署上也更加靈活。
2.4 架構設計
云計算體系結構的特點包括：設備眾多、規模大、采用虛擬機技術、任意地點、多種設備匯集，并可以定制服務質量等等。文獻[5]提出了一種面向市場應用的云計算體系結構，如圖7所示：
1) 用戶：用戶可以在任意地點提交服務請求；
2) SLA資源分配器：充當云后端和用戶之間的接口，包括服務請求檢測和接納控制模塊、計價模塊、會計模塊、VM監視器模塊、分發器模塊和服務請求監視器模塊；
3) 虛擬機（VMs）：為實現在一臺物理機上的多個服務提供最大彈性的資源分配；
4) 物理設備：包括服務器、存儲設備及路由器等。
基于云計算平臺的華東CDM系統還處于初步研究階段，采用本架構進行初步設計及仿真驗證。
3 云計算網絡拓撲設計
云計算系統后端的網絡由大量服務器組成，分布廣泛，復雜度高。要保證數據的暢通傳輸，需要設計一個合理高效的網絡拓撲結構。
首先，為保證管理擴展和維護的方便，將云計算系統分成多個子網，各子網采用樹形拓撲結構，如圖8所示。在此基礎上，把每個子網看成一個節點，各個節點具備流量、交換能力、地理位置等屬性，將云計算網絡拓撲抽象成圖論數學模型。如何連接各個節點，才能即滿足冗余度要求，又盡可能降低網絡架設花銷已被證明為NP-hard[6][7]，故只能求解近似最優解。此類問題的解法有兩種，一種是在限定網絡花銷的情況下最大化網絡的抗毀能力[8]，另一種是在保證網絡一定抗毀能力的條件下盡可能減小花銷[7]，本文按照后者進行設計。
在圖論領域，該問題可簡化為求解特定連通度k時最小生成子圖的問題，本文主要考慮基于圖論的k-FOREST算法[9]、merge-MST算法[10]和啟發式算法TEA[7]。通過理論推導，三種算法的時間復雜度如表1所示，其中TMST=O(m?logm)或O(n2),m代表圖邊數，n代表點數。
本文
參考文獻[11]的仿真手段對三種算法進行比較，考慮7、10、15、25個節點的場景，得到平均邊數和平均花銷的比較示意圖如圖9、10所示。
通過比較可看出，在節點數目較少時TEA算法表現最佳，但隨著節點數目增多性能迅速下降；在節點數多于20個時，則是merge-MST算法更優。
考慮到CDM系統規模龐大，僅華東區域就需要計算機點80~100個，故選取merge-MST進行網絡架構的設計。
4 總方案設計
基于云計算架構的CDM系統，依托中心節點、區域節點和業務集中節點，整合分布的物理資源，形成統一的可調配的邏輯資源。總方案結構如圖11所示。包括基礎設施、虛擬資源層、信息共享云平臺層，應用層以及貫穿始終的安全層和管理層。
1) 基礎設施層：既包括支持民航CDM系統運行所必需的基礎設施，也包括行業內可整合入CDM系統的其他設施。
2) 虛擬資源層：采用云計算技術，整合分布的硬件資源，形成資源池，靈活調配提供服務。
3) 云平臺層：涵蓋管理底層資源、支撐上層應用的各個軟件和模塊，包括平臺管理、負載均衡、中間件、業務流程管理軟件等等。
4) 應用層：將CDM系統功能進行最后一步封裝后提供給用戶。
5) 安全層：負責整個CDM系統的安全。
6) 管理層：管理整個CDM系統運行配置，包括資源管理、網絡監控、部署管理、內容管理以及用戶管理等，監控硬件、軟件等多個層次，提高整體運行效率。
5 系統測試與應用
為驗證所設計方案的可行性，并測試方案性能，本文搭建了測試環境，針對CDM系統多項業務進行了測試。
CDM系統主要業務涵蓋協同決策系統、流量管理系統、統一飛行計劃處理系統和塔臺電子進程單系統。其中協同決策系統為頂層系統；流量管理系統幫助最大限度利用空中交通服務的容量；統一飛行計劃處理系統負責接收、處理和飛行計劃；塔臺電子進程單系統則協助塔臺管制員管制飛機的起降。
5.1 硬件環境
云計算集群設有3個master節點，18個slave節點，各節點均是基于X86架構的PC機。PC機配置如表2所示。
所有測試主機均連接在千兆網絡中，網絡環境中不存在其他設備，干擾因素可忽略不計。
5.2 軟件環境
測試采用Hadoop團隊開發的開源軟件，版本如表3所示。
5.3 測試結果
通過編寫程序，在測試環境中進行電報處理、雷達軌跡處理、氣象與情報處理、橋位信息處理、航班信息、數據查詢以及協同航班處理等壓力測試，平均日最大處理條目數量如表4所示。
測試結果表明：云計算平臺計算能力強，能夠彌補現有民航CDM系統的不足，可滿足華東地區CDM系統前瞻性設計要求。
6 結束語
本文針對華東地區巨大的航班吞吐量，提出了一套基于云計算平臺的CDM系統設計方案。通過測試驗證，該系統架構具備良好的計算能力和業務處理能力，使用靈活，更滿足系統安全可靠、成本低、易拓展的需求。
基于云計算的華東空管CDM系統是現有CDM系統的發展方向，將在2015年開始詳細設計。
參考文獻
Vaquero L, Rodero-Marino L.Caceres J. et al. A break in theclouds: towards a cloud defi nition[J]. SIGCOMM ComputerCommunication Review. 2009,3(1): 50-55.
UC Berkeley 可靠自適應分布式系統實驗室, 姚宏宇譯. 云端之上——Berkeley對云計算的看法. 2009.
J. Dean, S. Ghemawat, MapReduce: Simplified DataProcessing on Large Cluster[C], OSDI’04, Sixth Symposiumon Operating System Design and Implementation, SanFrancisco, CA, December, 2004.
Sanjay Ghemawat, Howard Gobioff, Shun-Tak Leung.The Google File System[C]. Proceedings of 19th ACMSymposium on Operating Systems Principles. 2003, 37(5):20~43.
R. Buyya, C.S. Yeo, S. Venugopal, Market-OrientedCloud Computing: Vision, Hype, and Reality for DeliveringIT Services as Computing Utilities [C], The 10th IEEEInternational Conference on High Performance Computingand Communications.
S. Pierre, G. Legault, A Genetic Algorithm for DesigningDistribute Computer Network Topologies[J], IEEE Trans.Man, Systems, and Cybernetics, 28(2), 1998: 249-258.
E. Szlachcic, Fault Tolerant Topological Design for ComputerNetworks[C], Proceedings of the international Conferenceon Dependability of Computer Systems, DepCos-RELCOMEX’06.
F.M. Shao, X. Shen, and P.H. Ho. Reliability Optimization ofDistributed Access Networks with Constrained Total Cost[J],IEEE Trans. Reliability, 2005,54:412-430.
篇9
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A文章編號：1009-3044（2017）02-0232-02
Design and Implementation of Energy Saving Potential Analysis System for Waste Heat Boiler
MA Yao， DAI Yi-ru， WANG Jian
（CIMS Research Center，Tongji University，Shanghai 201804，China）
Abstract： To improve the energy saving potential of waste heat boiler， this paper puts forward the application of ontology modeling technology to the analysis of energy saving potential， and develops the energy saving potential analysis system based on B/S using . In this paper， the application of the system in a factory waste heat boiler is analyzed， which provides the basis for decision-making.
Key words： energy saving potential； ontology modeling technology；
近年砉家能源緊缺，政府大力倡導企業開展生產過程的節能減排工作，并對高能耗企業節能指標提出了較高的要求。隨著余熱回收技術快速發展，工業的余熱回收項目成本大幅度降低，同時余熱回收效率不斷提高，為企業余熱回收工作提供了良好的條件。在這樣的形勢和技術條件下，許多企業開始針對余熱回收開展研究工作，不但能完成企業的節能減排任務，同時也能為企業本身創造可觀的經濟效益。
本文通過分析企業采集的余熱鍋爐海量工況運行數據，利用本體建模技術，發掘數據之間的內在聯系，并構建工藝參數模型，進而分析并優化余熱鍋爐的工況運行參數，為節能改造提供決策依據。
1 系統設計
1.1 系統基本架構
系統設計遵守高內聚低耦合的設計模式，把系統分為數據層、業務層和表示層，如圖1所示，具體描述如下：
1）數據層。主要實現余熱鍋爐數據的快速接入、一致性存儲和數據預處理，數據包括靜態的余熱鍋爐信息描述和動態的余熱鍋爐運行過程中產生海量工況運行數據，為業務層提供基礎數據；
2）業務層。主要根據需求實現系統的業務功能，包括本體建模、工藝模型構建、工藝模型管理、工藝參數配置和工藝優化；
3）表示層。主要實現系統與用戶的交互。
1.2 系統業務流程
根據系統的基本架構對系統業務流程進行設計，主要包括數據采集、數據預處理、本體模型構建、本體查詢、工藝參數模型構建、工藝優化，如圖2所示。
首先，對余熱鍋爐采集數據進行預處理，采集數據主要分為動態數據和靜態數據。動態數據是指設備運行過程中產生的海量工況數據，比如給水流量、蒸汽流量等；靜態數據是指設備本身具有屬性數據，比如設備型號、設備功率的等。用戶對這些基本數據進行預處理，主要是對數據進行清洗和轉換，去除噪聲和無關數據，把采集數據轉換成適合數據分析的形式。
其次，根據對余熱鍋爐的研究將余熱鍋爐本體模型分為四大類，分別為余熱鍋爐結構信息、余熱鍋爐基本參數、余熱鍋爐系統信息、余熱鍋爐產品信息。其中，余熱鍋爐結構信息和余熱鍋爐基本參數包含余熱鍋爐設備描述相關信息，余熱鍋爐系統信息和余熱鍋爐產品信息包含設備運行過程中采集數據的存儲信息。本體模型構建完成后即可進行本體查詢，查詢得到動態數據顯示存儲位置，靜態數據顯示實例數據。
然后，從本體模型中提取相關數據構建工藝參數模型，本文以分析主蒸汽流量為例，將主蒸汽流量作為模型輸出量，主蒸汽溫度、主蒸汽壓力、汽包水位、給水流量、給水溫度、入口煙氣溫度和出口煙氣溫度為輸入量，選擇神經網絡構建工藝參數模型。
最后，為模型設置約束條件，以得到最大主蒸汽流量為目標（回收蒸汽1萬t，相當于節約標煤0.1032萬t；減排CO2 0.2579萬t），選擇遺傳算法對工藝參數模型進行尋優，得到最優工況參數。分析余熱鍋爐節能率具體公式如下：
T=0.103[×]S
[η=Tj-TiTi×100%]
其中，[T]為年節約噸標煤，[S]為年產蒸汽量，[η]為節能率，[Ti]為優化前的年節約噸標煤，[Tj]為優化后的年節約噸標煤。
2系統功能設計與實現
面向余熱鍋爐的大數據節能潛力分析系統由五個模塊組成，具體功能描述如下：
1）本體模型。該模塊實現本體模型導入與查看，如圖3所示，其中本體模型涵蓋余熱鍋爐的結構、參數、產品等類的各項屬性，本體模型與數據庫數據實現映射，用戶可以根據需求選擇本體查看實例數據，為節能潛力分析提供數據基礎。
2）工藝模型構建。該模型為用戶構建模型提供接口，用戶可按需求選擇工藝模型的輸入量、輸出量和算法。本文以余熱鍋爐主蒸汽流量作為輸出量為例，根據本體模型獲得影響主蒸汽流量的工況參數作為輸入量，選擇神經網絡模型算法，構建工藝參數模型。
3）工藝模型管理。該模塊實現對構建出的工藝參數模型的查看與刪除，用戶可查看不同模型的具體信息。
4）工藝參數配置。該模塊實現對工況參數閾值的設定，為工藝優化模塊尋找最優主蒸汽流量設定約束條件。
5）工藝優化。該模塊通過遺傳算法實現工藝優化，本文以發掘余熱鍋爐節能潛力為目的，提高鍋爐主蒸汽流量，由遺傳算法可獲得主蒸汽流量最大時的工況參數，并為不同模型優化得到結果提供對比功能，為企業優化工況參數提供科學的支撐。由圖4得工藝參數優化后余熱鍋爐年產蒸汽量可升到5.47萬噸，相當于節約標煤0.56萬噸，節能率提升了9.8%，可以大大提升企業效益。
3 結束語
本文通過研究余熱爐，提出將本體建模技術應用到余熱鍋爐節能潛力分析中，并完成基本架構設計，業務流程設計和系統功能設計與實現。通過分析余熱鍋爐結構信息、余熱鍋爐基本參數、余熱鍋爐系統信息、余熱鍋爐產品信息，構建余熱鍋爐本體模型，實現動態數據和靜態數據的本體查詢，并以分析主蒸汽流量為例，構建工藝參數模型，利用遺傳算法獲得最優工況參數，大大提高余熱鍋爐節能潛力，為企業節能減排工作提供決策依據。
參考文獻：
[1] 伍英，周茂軍，馬洛文， 等. 寶鋼燒結余熱鍋爐生產實踐[J]. 燒結球團，2011（3）：44-46，53.
[2] Rules-based object-relational databases ontology construction[J]. Journal of Systems Engineering and Electronics，2009（1）：211-215.
篇10
中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-120X（2016）35-0113-02 收稿日期：2016-10-13
作者簡介：朱 林（1981―），男，講師，碩士，研究方向：軟件工程、電子商務。
一、研究背景
現階段，各大高校的教育資源共享方式比較單一，效率也較低下，教育資源共享的方式通常有FTP共享、教師下發資料、通過打印實現共享或通過 U 盤進行傳輸，隨著時代的發展，這些資源共享的方式存在的弊端越來越明顯。
二、基于云計算的教育資源共享平臺設計
使用云計算構建教育資源共享平臺可以解決以上弊端，該平臺主要實現對教育資源的高效共享和安全存儲。用戶包括管理員、教師和學生，用戶都可以上傳和下載教育資源，管理員主要可以添加教師和學生信息，并對上傳的資源進行審核通過；教師可以錄入試題，批閱試卷；學生則可以在線測試，并在教師批閱試卷后進行查看。主要從以下幾個方面考慮平臺的設計：
1.云平臺系統架構的設計
系統可以采用Apache VCL云平臺進行基本架構的設計，軟件架構使用目前軟件開發常見的N層結構模型：表示層、業務邏輯層、數據訪問層以及數據存儲層。其中，表示層與用戶息息相關，用于顯示平臺輸出的數據以及系統接收用戶輸入的信息，為用戶提供一個可以進行人機交互操作的平臺；業務邏輯層是整個系統中的核心部分，主要功能在于系統業務規則的制訂、業務流程的實現等與業務需求密切相關的系統功能，它應對的是系統的領域邏輯，其處于數據訪問層與表示層之間，以弱耦合的結構在數據交換中起著橋接作用，在整體架構中的關鍵性不可忽視；數據訪問層和數據存儲層的功能比較純粹，前者主要負責對數據庫的訪問，后者主要功能是進行文件的存取。
2.數據庫的設計
任何一個軟件系統都離不開數據庫的支持，云平臺也不例外。系統在當前的狀況下運行，對于數據的儲存，數據庫基本上可以滿足用戶的需求，但考慮到業務系統的不斷更新以及數據量的快速增加，平臺在未來一段時間里在性能和易擴展性上的要求也會與日俱增。為此，根據云教育資源共享平臺的現狀和未來的發展，需要采用合理的、適應發展的存儲架構，對數據存儲與處理、擴展性、訪問接口、調度策略等做相應的優化與改善，從而加強對各種數據資源的存儲維護等行為操作。
3.角色及流程設計
在基于云計算的教育資源共享平臺中，主要有三種用戶角色，分別是系統管理員用戶、教師用戶以及學生用戶。
（1）系統管理員是該系統的主要角色，在該系統中，系統管理員需要管理教師以及學生用戶，可以創建教師與學生用戶，還可以上傳下載教育資源，對教育資源進行審核或刪除，并添加課程信息，錄入題庫，添加題目。
（2）教師業務流程。
在該系統中，教師用戶由管理員用戶創建，需要從管理員處獲取登錄賬號及密碼，教師可以上傳和下載教育資源，可以添加課程信息，錄入題庫，添加題目，新增試卷，錄入試卷，并且在學生測試后，對學生的測試進行閱卷評分，注銷退出。
（3）學生業務流程。
在該系統中，學生是主要使用者，學生用戶也由系統管理員創建，因此也需要從管理員處獲取登錄賬號和密碼，登錄后，學生可以上傳和下載教育資源，并且在線測試課程，測試后提交試卷，由教師閱卷評分后公布成績，學生可以查看課程測試的成績。
三、云計算服務類型及開發框架選擇
1.云計算服務類型
隨著云計算技術越來越成熟，云計算的服務領域也越來越廣泛，在廣大領域中云計算的服務類型主要有以下三種：
（1）基礎設施即服務。
消費者從一些完善的基礎設施中獲得相應的服務，其主要面向硬件需求的客戶，用戶只需要提供需要計算的數據。
（2）平臺即服務。
將云平臺作為服務模式，本系統的云計算即是云平臺服務，需要用戶自己寫服務器，然后將所寫的服務器部署到云平臺上即可。用戶也可以自己寫云平臺，在這里為了方便，直接將服務器部署到開源的云平臺上。而本系統所選擇的云平臺為新浪云。
（3）軟件即服務。
軟件即服務，從字面意思理解，即通過軟件的形式提供服務，在這種云計算服務中，用戶并不需要購買軟件，只需要向擁有軟件的商家租用即可，通過租用的基于Web的軟件管理經營的活動。
2.主流云平臺
當前主流的云平臺主要有阿里云、新浪云等。其中可以使用新浪提供的云平臺開發本系統。在新浪云注冊賬號，然后進入新浪云服務，創建應用，在代碼管理中上傳自己的項目war包，下載新浪云的架包，然后將代碼的war包上傳到新浪云，并啟動新浪云上的MySQL服務，配置相應的JDBC連接。
3.開發框架
本系統可以選擇SSH框架進行開發，SSH框架由Spring，Struts，HibernateM成，其中Spring可以說是一個管理層，用來管理Struts和Hibernate之間的工作，Spring框架是一個輕量級的框架，主要有IOC和AOP兩大機制。Struts是一個基于MVC模型的整合框架，即Model層、View層、Control層。因此Struts是用來做應用層，負責調用service層。Hibernate是系統的持久層，也可以說是數據訪問層，它對JDBC調用數據庫作了輕量級的封裝，省去了大量的SQL語句。SSH框架是當前比較主流的Java Web框架。
四、系統構建關鍵點分析
（1）數據庫設計是系統構建的重要組成部分。教育資源共享平臺從總體上來說是屬于教學管理類系統平臺，在設計時，可以使用SQL Server數據庫系統進行數據的存儲管理。先要對系統的各個功能要有明確的定義，在此基礎上設計出功能表，創建數據庫。另外，必須明確表的有效屬性，在建表初期，難免會有無用的屬性，需經過反復的測試，只保留必要的屬性，減少數據庫的規模。
（2）對于需求的理解程度是系統的重點，需要分析平臺設計背后所反映出來的供求關系，對資源的廣度和效度進行深度挖掘，在基本要求和功能之上，創造盡可能多的創新點，并努力提高平臺的安全性和效率。