浅谈云计算及其在公安网的应用

摘要：云计算是全球不可逆转的一个趋势，是新一代信息技术的重要发展方向，被视为中国新一代信息技术实现创新突破、跨越式发展的战略机遇。国务院的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》和《关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》，将云计算作为新一代信息技术产业的重要发展方向和新兴业态加以扶持，并将物联网和云计算工程作为中国“十二五”发展的二十项重点工程之一由此可见“云计算”重要性和发展云计算的必要性。公安网络是互联网之外的一个部级网络，覆盖范围之广仅次于互联网，是一个独立的网络生态环境。

关键词：云计算；信息技术；IAAS；OpenStack；公安网

一、云计算的综述

（一）云计算的概念

云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云计算（Cloud Computing）是网格计算（Grid Computing ）、分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）、效用计算（Utility Computing）、网络存储（Network Storage Technologies）、虚拟化（Virtualization）、负载均衡（Load Balance）等传统计算机和网络技术发展融合的产物。

中国网络计算、云计算专家刘鹏教授对云计算做了长短两种定义。长定义是：云计算是一种商业计算模型。短定义是：云计算是通过网络按需提供可动态伸缩的廉价计算服务。

（二）云计算的原理

原理是通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。

云计算按照层次将业务模式划分为3层，最顶层是软云，中间层是平云，底层是基云。在基云之下是构建云计算的基础技术。

（三）云计算核心技术

云计算系统运用了很多技术，其中以编程模型、数据治理技术、数据存储技术、虚拟化技术、云计算平台治理技术最为关键。

（1）虚拟化技术

虚拟化技术是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，它可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程，减少软件虚拟机相关开销和支持更广泛的操作系统方面。虚拟化技术根据对象可分成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等。在云计算实现中。计算系统虚拟化是一切建立在“云”上的服务与应用的基础。

（2）分布式海量数据存储

云计算系统由大量服务器组成，同时为大量用户服务，因此云计算系统采用分布式存储的方式存储数据，用冗余存储的方式（集群计算、数据冗余和分布式存储）保证数据的可靠性。

（3）海量数据管理技术

云计算需要对分布的、海量的数据进行处理、分析，因此，数据管理技术必需能够高效的管理大量的数据。

（4）编程方式

云计算提供了分布式的计算模式，客观上要求必须有分布式的编程模式。云计算采用了一种思想简洁的分布式并行编程模型Map―Reduce。Map―Reduce是一种编程模型和任务调度模型。主要用于数据集的并行运算和并行任务的调度处理。

（5）云计算平台管理技术

云计算系统的平台管理技术能够使大量的服务器协同工作，方便的进行业务部署和开通，快速发现和恢复系统故障，通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的可靠运营。

（四）云计算的服务模式

（1）软件即服务（SaaS）

所谓SaaS是指用户通过标准的Web浏览器来使用Internet上的软件。SaaS在人力资源管理软件上的应用较为普遍。以销售和管理SaaS而闻名，是企业应用软件领域中最为知名的供应商。

（2）平台即服务（PaaS）

所谓PaaS是指云计算服务商提供应用服务引擎，如互联网应用程序接口（API）或运行平台，用户基于服务引擎构建该类服务。

（3）基础设施即服务（IaaS）

IaaS定位于底层，向用户提供可快速部署、按需分配、按需付费的高安全与高可靠的计算能力以及存储能力租用服务，并可为应用提供开放的云基础设施服务接口，用户可以根据业务需求灵活定制租用相应的基础设施资源。

三、公安网数据中心应用私有云的意义

私有云是一种灵活的服务模式，能够帮助公安网络应对各种各样的基础架构需求。其特点主要包括：

支持异构系统：私有云支持数据中心现有（和将来）的异构基础架构，包括服务器、存储、网络硬件、操作系统、虚拟机管理程序、存储功能以及文件系统等。

与管理工具集成：私有云易于配置和扩展，能与各种IT管理工具集成并调用它们，这些管理工具主要用于安全、配置、目录、报告、数据管理、管理控制台、内部监管以及法规遵从管理。

与工作负载管理器、中间件和应用程序集成：云是为了运行应用程序而存在的，因而云管理平台必须提供灵活的可编程接口，以便能很容易地与单位必须的工作负载管理器、中间件和应用程序集成。

可配置的资源分配政策：能感知资源，能感知工作负载―能够最有效地部署和处理进入云计算环境的各种工作负载，并根据明确定义的政策，预留资源给客户，以便经济高效地满足服务水平协议（SLA）。

支持IT和业务流程：为各种IT和业务流程提供支持，允许IT部门实现操作自动化。

跨区域解决方案：具有足够的扩展性和灵活性，能在需要时通过重新配置资源，实现跨地区的IT集成。

四、OpenStack私有云的架构体系

（一）OpenStack体系结构

OpenStack 核心是计算虚拟化， 软件定义网络（SDN， Software Defined Network）， 软件定义存储（SDN，Software Defined Storage）。软件由 Nova、Neutron、Cinder、Swift、Keystone、Glance、Horizon 等项目组成。还集成了关系数据库 （ 如MySQL），消息队列（如 RabbitMQ），Apache Httpd 等第三方服务组件。

OpenStack 架构由计算节点、网络节点、 存储节点、控制节点等集群组成。

（二）OpenStack 架构设计

OpenStack Compute建立在无共享、基于消息的架构上。Cloud controller通过HTTP与internal object store交互，通过AMQP和scheduler、network controller、 和volume controller 来进行通信。为了避免在等待接收时阻塞每个组件，OpenStack Compute用异步调用的方式。

OpenStack Compute多结点物理架构：通过简单部署nova-compute在一台额外的服务器以及拷贝nova.conf文件到这个新增的结点，可以在两结点的基础上，添加更多的compute结点，形成多结点部署。在较为复杂的多结点部署中，还能增加一个volume controller 和一个network controller作为额外的结点。对于运行多个需要大量处理能力的虚拟机实例，至少是4个结点是最好的。

五、OpenStack对公安网数据中心的影响

一、OpenStack对公安网络数据中心网络设备、服务器和存储进行完全虚拟化，对设备进行统一管理，可对资源按需分配，使资源利用率最大化。

二、OpenStack可对运行的各类服务提供负载均衡，确保为终端提供更实时、快速与稳定不断线的在线服务。

三、OpenStack 高可用提供 Active/Active 双活模式及负载均衡， 能在设备出现故障时自动切换主机和从机，确保不会发生业务停止或数据丢失的情况。

四、OpenStack可实现对资源的弹性管理，在系统或服务负载增大时自动扩展资源分配。

参考文献

[1] Openstack Compute Administration Manual，http：///cactus/Openstack-compute/admin/content。

[2]刘鹏，云计算[M]，北京：电子工业主板社，2010年。