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關鍵詞:
云計算人才培養OpenStackHadoop
自Google公司提出“云計算”概念以來,云計算[1-3]得到了產業界的廣泛關注。互聯網巨頭紛紛推出自己的云計算平臺,如Amazon的AWS,微軟的Azure,Google的GAE等;國內的百度、阿里巴巴、騰訊等也推出自己的云計算平臺。在我國,自《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》將云計算列為戰略性新興產業重點以來,我國政府制定了一系列指導及規劃政策促進云計算發展[4]。同時地方政府對發展云計算保持高度熱情,我國累計已有30多個省市了云計算戰略規劃、行動方案或實施工程。如北京市政府開展“祥云工程”;上海市政府開展“云海計劃”;無錫市基于IBM云計算技術架構搭建商務云、開發云、政府云等多個平臺[5]。隨著云計算技術的成熟,高校怎樣根據技術的發展培養合格的云計算人才具有重要的意義。華南理工大學廣州學院計算機工程學院根據學校的定位,以應用型人才培養的技能需求為根本出發點,根據調研企業需求,設置云計算人才培養的相關課程,為云計算人才培養教學計劃提供建議。
在云計算平臺中,OpenStack和Hadoop是兩個非常重要的開源平臺。OpenStack云計算平臺,提供基礎設施服務(計算、存儲等)。2012年就坐擁51%的市場占有率;時至今日,OpenStack產品在開源云計算市場的占有率已達69%。Hadoop的出現是計算技術發展進程中一個重要的里程碑,它使實用的大規模分布式計算和存儲成為可能。Gartner也估計,2016年,該市場規模將快速增長至8.13億美元。AlliedMarketResearch調查報告顯示,2013年至2020年,全球Hadoop市場份額將以58.2%的年復合增長率,從20億美元增長至50.2億美元,增長幅度超24倍。基于OpenStack和Hadoop在企業中的廣泛應用,本人在51job中搜索OpenStack和Hadoop的相關人才技能要求,為課程設置提供依據。
1OpenStack人才技能要求與課程設置
在51job搜索“云計算”招聘職位,共搜索到8755條結果。適應應用型本科院校畢業生從業的相關職位有:云計算運維工程師,云計算平臺開發工程師等。其中Openstack運維人才技術需求崗位數為583個,各企業相同的需求:熟悉linux系統的監控和常用服務的安裝、配置;熟悉網絡基本配置;熟悉MySQL等數據庫的維護工作;熟悉OpenStack產品及各個組件(Nova,Swift,Quantum或Neutron,Cinder等核心組件);熟悉KVM、Xen等虛擬機技術。同時有少數企業根據企業的業務需求提出自己的技能需求,主要有:熟悉SDN相關技術;熟悉Bash等腳本編程語言,熟悉Python語言;熟悉負載均衡技術;熟悉常用開源監控工具,如Nagios、Zabbix等。
搜索到的Openstack開發人員崗位數1009個,主要技能需求為:熟悉Libvirt,熟練使用ComputeAPI、ImageAPI;熟練至少一種虛擬化技術;能基于OpenStack模塊進行二次開發。云平臺前端開發需求崗位8個,主要技能要求:精通html/xhtml、DIV,CSS等網頁制作技術;精通JavaScript、Ajax等Web開發技術;熟悉?Web框架和類庫,如Django,bootstrap、angularjs、jquery。雖然云平臺前段開發需求少,都此類人才不但可以從事云平臺的前端開發,也可以從事Web開發的前端開發,市場需求量很大,因此也單獨列出。針對企業對人才的需求狀況,擬定培養OpenStack相關人才培養的主要課程:①高級網頁設計與制作,內容有Html,css,JavaScript,JQuery;②網絡操作系統,內容有Linux操作系統的安裝、使用、性能調優,Shell編程;③云計算概論,內容有OpenStack安裝與維護;虛擬化技術;常用開源監控工具和負載均衡工具;Libvirt使用;(4)云計算應用開發。內容有Python編程,OpenStack組件API。
2Hadoop人才技能要求與課程設置
在51job以“Hadoop”為關鍵字進行搜索,結果有6737條,統計各企業對人才技能的要求,總結為:熟悉Linux系統;熟悉Linux/Unix環境下的Java編程;熟悉hadoop相關各種開源項目;掌握MapReduce處理問題思想;熟悉SQL數據庫操作(Oracle、MySQL等);能處理海量結構化數據的挖掘,挖掘算法優化,進行數據分類及分布統計。根據技能需求,擬定Hadoop相關人才培養的主要課程為:Java面向對象程序設計;網絡操作系統;數據庫原理與應用;數據倉庫與數據挖掘;Hadoop大數據處理,主要內容有Hadoop體系結構,HDFS,Map/Reduce,HBase。
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.02.063
1 文獻綜述
1.1 企業整體信息資源共享化
在很多大型企業,企業員工年末出差往往因未及時訂購機票而耽擱或者購買高價機票,導致差旅費逐年增加;大量公用車輛的閑置以至于每年有200萬元的資金浪費;后勤物資在私人利益參與下形成的供給機制一定程度上導致職工真正享受的福利銳減;母子公司后勤業務沒有太多聯系,很多本可以共享的資源未能被節約。
信息資源規劃(Information Resource Planning,IRP),是指對企業生產經營所需要的信息,從采集、處理、傳輸到使用的全面規劃,強調生產線上信息資源(Information Resources)的統一與協同[1]。但多年來分散開發或引進的信息系統,形成了許多“信息孤島”,缺乏共享的、網絡化的信息資源,系統集成難題一直無法解決。后勤,一個涉及企業各個層次的領域,其涵蓋面在企業活動中最為廣泛。以后勤為中心搭建集成化的網絡平臺,可以將模塊化的“信息孤島”連接起來,實現企業整體信息資源共享化。[2]
1.2 重構后勤價值鏈模型
波特在《競爭優勢》一書中第一次以戰略管理的方法提出了價值鏈的概念。他認為:“每個企業的價值鏈都是由一系列能夠創造價值、互相聯系、互相獨立的作業構成。每一個價值活動所創造的企業價值各不相同,也不是每一個價值環節都能給企業創造價值,只有基于戰略環節的價值活動才能給企業帶來價值優勢,所以企業要想提高競爭能力,只要提高價值鏈某些關鍵環節的競爭能力。”如圖1所示。[3]
依據“核心競爭力”理論,后勤服務在公司戰略層面,應納入外包業務的范疇。在云計算背景下的后勤服務,價值鏈模型發生了重構。后勤不再只是輔環節,進一步完善的后勤能夠大大提高企業的競爭力。如圖2所示。
后勤服務也能帶來其他業務收入,后勤與前面的主營業務已經沒有嚴格的界限,后勤能夠作用于主營業務,是企業不可或缺、提高企業競爭力的重要組成部分。零售企業的后勤云平臺在解決后勤服務的同時,將整個產業鏈上的企業凝合為一體,共享同一個資源平臺,大大提高了在文化、物流等方面的實質效率和品牌形象[4]。
綜上所述,古人言“兵馬未動,糧草先行”,而20世紀的后勤管理模式在現在的企業規模發展下已經不能適應,后勤服務效率低下、服務范圍大大受限、服務體制生硬不靈活。隨著3D打印機的出現,轟轟烈烈的第三次科技革命開始了[5]。本文基于云計算技術提出一種新的后勤組織模型,并結合云計算在后勤中潛在的應用形式,闡述新技術下大型企業后勤的發展前景。
2 云計算在大型企業后勤服務中的主要應用
云計算是IT領域中的各種“計算技術”的一種,在技術體系上,它重點關注計算和存儲,而將面向終端用戶的所有工作交給應用服務提供商。云計算中的“云”就是存在于互聯網上的服務器集群上的資源,它包括硬件資源(服務器、存儲器、CPU等)和軟件資源(應用軟件、集成開發等),本地計算機只需要通過互聯網發送一個需求信息,遠端就會有成千上萬的計算機提供相應需要的資源并將結果返回到本地計算機,所有的處理都在云計算提供商所提供的計算機群來完成。就云計算的服務類型而言,主要有 IaaS(基礎設施即服務)、PaaS(平臺即服務)、SaaS(軟件即服務),分別面對海量數據存儲的基礎設施環境、系統集成商、終端客戶。正是基于云計算這種集成信息、共享信息的新型計算模式,IBM、GOOGLE、亞馬遜等大型企業都在逐步探索并提供基于云計算的應用服務,比如在后勤服務方面[6-7]。
在云計算技術方面,中國在世界上的發展水平處于前列。在中國的一些大型企業,也已經將該技術引入后勤領域,相繼建立了財務云、人事云、供應云、會議云、運輸云[8]。本文就其中的財政云、運輸云、會議云、供應云四塊應用進行重點分析。
2.1 財務云
財務云的應用范圍主要涉及企業費用服務、應付賬款管理、資金管理、差旅費申請、商旅服務。在財務云應用下,企業職工出差的機票、酒店預訂問題將通過企業財務云與特定的航空公司和酒店的接通平臺直接解決。這樣的模式,一方面,簡化了手續,為出差在外的員工提供了便利;另一方面,常年與同一家或幾家航空公司、酒店合作,有利于降低服務成本。此外,財務云是一個涵蓋整個企業集團的平臺,企業所有的現金流量都在這里集中反映,這可以很好地控制資金財務,充分避免了公款私用、賬外賬的情況。
2.2 會議云
會議室管理、會議設備管理、會議預訂、電視電話會議、遠程組會等與會議相關的活動問題都在會議云里得到解決。在會議云被運用之前,一個公司組織開會,往往會出現會議室不夠用、設備損壞的問題,一個大型集團組織電視電話高層會議,也往往會出現幾位成員因出差在外而缺席的情形。
這一切看似不重要卻累積起來的小問題,并不利于企業計劃順利推行。在會議云的應用下,會議室采用預約制度;設備損壞情況在云里面都有記錄,損壞設備由專門人員統一及時更換;所有高層的日程表在云里統一得到反映,系統將會議時間自動選擇在出席率最高的時段里;因事缺席會議的人員可以在會議云里搜索會議整個過程記錄。而這一切,只需建立一個會議云平臺即可。
2.3 運輸云
運輸云是企業集團里應用最頻繁的云平臺。舉一家中國知名企業的例子,其運輸云控制中心在西安,負責全國各地分公司的運輸車輛的調配。在大型企業集團里,過去常常是每個分公司獨立運營一支車隊。這樣帶來的問題就是某一分公司去另一個地方運輸貨物時因為需要去特定的原料廠取貨再運送到目的地,就會耗費很多時間。而引入云計算技術之后,全國范圍內的車隊在某個時刻的地理定位就可以知道,當某一客戶發出領貨需求時,可以在控制中心找到此刻滿足“到原料中心取貨―到客戶所在地送貨―車隊有足夠精力”這一條件的總時間最短的車隊。從長遠來看,這就大大提高了送貨效率并且節約整個集團內的成本。
此外,運輸云平臺可以承接外包業務[9]。接入其他企業的計算機需求網絡,在本企業車隊運輸力充足的情況下,接下同一條路線其他企業的貨物運輸任務,獲得其他業務收入。
2.4 供應云
企業創造利潤的途徑之一就是控制成本,這在擁有龐大組織的大型企業尤為重要。為適應現代社會信息化跨越發展,大型企業物料供應網絡科技化勢在必行。
云計算在大型企業后勤供應領域的應用模式可以從兩個方面著手,一是改造原有平臺或者重新構建基于云計算模式的業務平臺,利用經過分析處理的感知數據,通過瀏覽器為用戶提供包括原材料監控、物料調配等服務[10];二是建立云計算模式的數據存儲中心,提供數據挖掘和資源共享功能,在各分公司之間實現資源集約分配。因此,根據云計算IaaS、PaaS、SaaS的三個層次原理,本文提出了基于云計算的大型企業后勤服務平臺架構,如圖3所示[11]。
3 關于云計算在大型企業后勤中應用的啟示
3.1 獲得經濟與社會效益
大型企業后勤服務模式轉入平臺式運行軌道,改變了后勤服務模式,創造出可觀的經濟價值和社會價值,同時也加快了企業后勤部門職能轉變進程,提高了后勤服務效率和管理水平。
從微觀角度看,財務云的情況前文也有所介紹,可以利用財務云以優惠價向合作航空公司預訂整個集團員工所需機票。這樣,該企業就可以接受其他沒有云平臺的企業的機票預訂業務,收取一定的費用,開辟后勤機票酒店預訂業務。運輸云同樣可以這樣,接受同路線其他企業運輸工作,運用“見縫插針”原理,高效利用運輸車隊的閑置資源。從宏觀角度來說,云平臺在后勤的研究應用,為中國后勤的發展做出了很大貢獻,順應當前中國從制造業大國向服務業大國的角色轉變形勢,是中國服務業發展的里程碑[12]。
3.2 信息預測,完善后勤服務體制
企業管理信息化的實質是利用現代管理科學和信息技術建立現代信息網絡系統,使企業管理活動各個環節通過信息的快捷流通和有效服務,實現資金流、物流和工作流的整合,達到企業資源的優化配置,不斷提高企業管理的效率和水平,進而提高企業經濟效益和核心競爭能力的過程[13-14]。企業資源的優化配置是通過信息資源的開發和有效利用來實現的。在現代企業中,沒有反應快捷的現代信息網絡,就不可能及時有效地優化配置企業資源,降低生產或服務的成本,提高質量,應對激烈的市場競爭。
云計算本身就是信息集成、資源共享的一個平臺。利用云計算技術,對后勤信息進行整合分析,預測未來的后勤需求。這個應用在零售業這類后勤與市場結合緊密的行業尤為突出。如一個大型企業可以通過酒店預訂的情況,看出今年業務的活動范圍,從而分析出活躍市場與待開發市場。
3.3 云計算背景下后勤優化的前景
后勤影響范圍廣,尤其是當它關乎大型企業。從員工的教育到醫療,從飲食管理到運輸控制,從人事調動到會議調整,企業的日常活動離不開后勤的支持。優化后勤能推動企業在日常非經營活動,為日常經營活動鋪平道路。
在云計算技術的背景下優化后勤,緊跟時代步伐,在技術上為企業活動提供便利,節約成本,提高效率。同時,由于云計算在世界范圍內發展還處于起始階段,各國技術水平差異小,此時發展云計算技術在后勤中的應用,有利于走在時代前沿,為云計算在企業其他領域的發展奠定基礎。
參考文獻:
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隨著信息數據不斷的發展,信息及數據的密度逐漸提高,云計算也成為一大熱點逐漸進入人們視線,已經是目前最受關注的話題及新技術。現階段,云計算被廣泛的應用于互聯網及計算機行業,包括微軟、谷歌、IBM等大企業都逐步退出了自己的云搜索引擎、云計算平臺、云網絡信箱等。云計算核心技術有其獨特的優勢,在廣電系統中也有較好的發展前景。
一、概論云計算理念及起源
在傳統的信息技術模式中,如果企業要建立起一套IT系統,不光要購買相應的硬件設施,還要具備購買軟件的許可證,然后請專業的服務人員進行維護,保證系統的正常運行。假如有一種服務,可以專門的為多數企業提供其所需的相應硬件及軟件設施所帶來的服務,那么企業就能夠用少量的租金租賃到相應的服務,從而促使企業不用花費大量資金購買相應的設備提供服務的費用,有效降低了企業成本。通過科研人員的不斷探索,云計算誕生了。谷歌是最早提出云計算概念的企業,因為谷歌早期的創業者并沒有大量資金購買那些比較昂貴的商用服務器進行搜索引擎的設計,僅能選擇比較廉價的Pc作為業務需求支撐,利用自己的才智最終成功的利用軟件優化技術將相應的PC集群的穩定性做到了高于商用服務器,更好的支撐業務,在成本上卻大大低于商用服務器標準配置的費用。
二、云計算核心技術的優勢
1.擁有科學簡便的編程模型
MapReduce為谷歌所開發的Python、java、c++變成模型,為一種簡化了的分布式的編程模型及高效任務調度模型,可以對大規模的數據及進行并行運算,非常方便。
2.具有海量數據分布存儲的技術
云計算系統主要是大量服務器組成的,能夠為大量用戶進行服務,因而云計算系統進行數據存儲的時候主要采用的是分布式存儲方式,利用冗余存儲這種方法能夠使相應數據可靠性得到充分的保證。目前,云計算系統當中使用比較廣泛的數據存儲系統為谷歌公司的GFS及Haddoop團隊所開發的GFS開源實現HDFS。
3.擁有海量數據的管理技術
云計算要分析并處理海量的、分布的數據,因而,數據管理技術一定要可以對大量數據進行高效管理。云計算系統當紅總的數據管理技術通常采用的都是谷歌工期開發的BigTable數據管理技術以及Hadoop團隊所開發的開源數據管理模塊,也就是HBzse模塊。
4.高效的虛擬化技術
通過虛擬化技術可以將軟件應用同底層硬件的隔離,虛擬化技術一方面包括將單個資源劃分成若干個虛擬資源分裂模式,另一方面也包括將多個資源整合成一個虛擬資源聚合模式。按照虛擬對象能夠把虛擬化技術分成計算虛擬化、存儲虛擬化、網絡虛擬化等幾種。
5.擁有較強的云計算平臺管理技術
云計算系統平臺管理技術能夠使大量服務器進行協同工作,對相應業務進行方便快捷的開通和部署,及時發現并恢復系統故障,通過自動化、智能化方法使大規模系統運營真正實現。
三、云計算在廣電系統中的應用
云計算這項新技術的優勢通過在互聯網中的應用已經得到了充分的展示,可是廣電云平臺建設絕不可以照搬照抄互聯網模式,一定要采取因地制宜的方式植入廣電行業資深特色,還必須對諸多問題進行持續的探討及完善。
(1)云計算契合了廣電需求
在我國三網融合工作得到不斷推進的背景下,現階段全國第一批的12個三網融合試點的名單已經公布了,三網融合工作也真正進入到了實施的階段。在這種情況下,電視臺、有限網絡公司、電臺不僅應儲存并管理海量的信息內容資源,還要整合視頻、數據等多種多樣的信息資源,提供一種綜合性的信息服務,從而提高了對存儲容量、計算效率等方面的要求。云計算能夠有效實現共享硬件資源,架構扁平化的網絡,不僅能夠有效降低成本,還可以充分實現存儲海量內容資源及分布式計算。廣電行業對資源整合的需求同云計算獨有的優勢實現了高度契合,因而在未來,廣電行業中一定會廣泛的應用前景。
2.在廣電系統中應用云計算的安全性
廣電行業是一個有著較高的知識產權行業,在目前所使用的安全技術的前提下,能夠利用云計算技術,加強數字電視播出的安全性。云計算技術當中具有最安全、最可靠的數據存儲中心,所以用戶就不用在擔心丟失數據、病毒入侵等問題。利用云計算的強大計算功能,可以對不同用戶設置不同體系密碼,從而強化對云端客戶授權及認證。此外,還能夠利用云平臺實時防護的措施,保證廣電行業相應增值業務的安全性。三網融合以后,相應的數字電視增值業務會拓展到各個領域當中,多種雙向互動業務,更需喲啊具有較強的金融安全保護。云計算通過其強悍的計算能力,能夠方便的對數字電視從前端一直到終端、終端存儲、雙向鏈路等實行全局的監控,從而達到立體式的安全防護。
3.三網融合下的云計算商業模式
隨著云計算技術的不斷發展,廣電行業中對其的應用日益廣泛,為人們的生活帶來了巨大的變化,并將產生更加深遠的影響。在三網融合的不斷推動下,各種業務都能通過機頂盒、移動終端、PC等實現互動,從而使云計算在廣電增值業務當中發揮更大的作用。
四、云計算核心技術在廣電系統中的關鍵性因素
1.政策導向問題
在我國,廣電系統有著商業性及宣傳性兩重屬性,業務的開展會受到有關政策的影響及制約,例如廣電系統怎樣建立起云計算系統、可以開展什么業務、系統的規模應多大等等。目前我國還沒有比較明朗的政策導向,所以在廣電系統內進行大規模云計算系統的部署還不太恰當。
2.行業趨同問題
因為我國的廣電行政管理體系比較松散,缺乏規范的技術標準,所以在行業內部署公有云系統,還需要很長時間統一相應的標準并獲得國內行業單位的支持及認同,所以在一定程度上阻礙了云計算在廣電行業內的應用。
3.資金配套問題
0 引言
隨著計算機網絡技術的高速發展,云計算技術對信息產業的影響日益深遠,產業界推出了一系列基于云平臺的服務,但在已經實現的云平臺服務中,安全問題一直令人擔憂。安全和隱私問題已經成為阻礙云計算普及和推廣的主要因素之一。2011年1月21日,來自研究公司ITGI的消息稱,考慮到自身數據的安全性,很多公司正在控制云計算方面的投資,在參與調查的21家公司的834名首席執行官中,有半數的官員稱,出于安全方面的考慮,他們正在延緩云的部署,并且有三分之一的用戶正在等待。為了能夠減少云計算帶來的安全風險,讓云計算得以長足發展,安全策略的研究尤其重要。
在成熟的計算機安全技術中,主要包括病毒防護技術、入侵檢測技術、應用安全技術等等,它們在傳統的計算機安全策略中發揮了良好的作用。但是,在新穎的云計算平臺上,單一的安全策略功能捉襟見肘,各種技術的整合成為專門針對云計算開展安全策略研究的重點。本文將對入侵檢測技術和分布式網絡技術進行整合研究,從而實現一種云平臺安全架構策略。
1 分布式入侵檢測技術
入侵檢測(Intrusion Detection)是對入侵行為的檢測。它通過收集和分析網絡行為、安全日志、審計數據、其它網絡上可以獲得的信息以及計算機系統中若干關鍵點的信息,檢查網絡或系統中是否存在違反安全策略的行為和被攻擊的跡象。入侵檢測作為一種積極主動地安全防護技術,提供了對內部攻擊、外部攻擊和誤操作的實時保護,在網絡系統受到危害之前攔截和響應入侵。因此被認為是防火墻之后的第二道安全閘門,在不影響網絡性能的情況下能對網絡進行監測。
根據信息來源的不同,入侵檢測技術可以分為基于主機的入侵檢測、基于網絡的入侵檢測以及分布式入侵檢測三種。一般基于主機的入侵檢測技術主要使用操作系統的審計、跟蹤日志作為數據源,某些也會主動與主機系統進行交互以獲得不存在于系統日志中的信息以檢測入侵。而基于網絡的入侵檢測技術常常通過被動地監聽網絡上傳輸的原始流量,對獲取的網絡數據進行處理,從中提取有用的信息,再通過與已知攻擊特征相匹配或與正常網絡行為原型相比較來識別攻擊事件。隨著網絡的發展,網絡結構日益復雜,傳輸數據量隨之增大,而網絡中的攻擊手段也層出不窮,其中廣泛采用的分布式拒絕服務(DDoS:Distributed Denial of Service)應用環境中的海量存儲和高帶寬的傳輸技術,使得傳統的入侵檢測不能滿足系統需求,分布式入侵檢測在此狀況下應運而生。分布式入侵檢測使用分布式的方法對分布式的攻擊進行檢測,采用檢測信息的協同處理和入侵攻擊的全局信息提取以及分布式數據的融合作為關鍵技術,能夠在數據收集、入侵分析和自動響應各方面最大限度的發揮入侵檢測策略的優勢,因此,分布式入侵檢測成為現代主流IDS的發展趨勢。
2 基于分布式入侵檢測技術的云平臺安全架構策略
云計算平臺具有數據和服務外包、虛擬化、多租戶和跨域共享等特點,在這些特征中,虛擬化是基礎。在云計算中,軟硬件資源通過虛擬化實現多用戶共享,保證了IT資源利用效率和靈活性的最大化,優化了資源的使用,節約了能源和硬件設備,并簡化了管理,有效的降低了成本,這是云計算得以迅速發展的根本所在。然而,虛擬化技術也引入了比物理主機更多的安全風險。由于傳統安全策略主要適用于物理設備而無法管理虛擬機和虛擬網絡等,因此使得傳統的基于物理安全邊界的防護機制難以有效保護基于共享虛擬化環境下的用戶應用及信息安全。資源虛擬化支持不同租戶的虛擬資源部署在相同的物理資源上,方便了惡意用戶借助共享資源實施側通道攻擊,用戶的機密數據有可能因此泄露,或者黑客利用虛擬機進行DOS攻擊。
對于云計算的安全保護,通過單一的手段是遠遠不夠的,需要有一個完備的體系。傳統安全技術,如加密機制、安全認證機制、訪問控制策略通過集成創新,可以為隱私安全提供一定支撐,但不能完全解決云平臺的安全問題,需要進一步研究多層次的安全體系,為云平臺安全保護提供全方位的技術支持。云安全聯盟CSA在“云計算關鍵領域安全指南”中提出了云計算的安全運行措施,其中便包括了安全加固虛擬機鏡像。根據以上研究表明,通過在物理機、虛擬機和虛擬機管理程序三個方面增加分布式入侵檢測功能模塊,加強虛擬機的安全。基于分布式入侵檢測技術的虛擬機安全策略如圖1所示。
圖1 云計算平臺安全策略
采用這種方式搭建云平臺,可以結合分布式入侵檢測監控系統的功能,實現用戶不能突破虛擬機的界限、虛擬機之間安全隔離、虛擬機內部的安全監控與惡意代碼過濾,提高云平臺基礎設施的防攻擊能力,最大限度的保護云平臺中資源的隱私與安全,確保云計算平臺的服務有效性和連續性。
3 結論與展望
分布式入侵檢測技術與云平臺的完美結合,可以實時監測各種非法入侵行為,同時也可以在發生入侵事件時給予實時報警,實現了從底層物理機到虛擬機的安全監控,防患于未然,給云平臺服務提供了更完善的應用服務,為推動云平臺的普及和推廣提供了有力的技術支持。
【參考文獻】
摘 要:在闡述云計算發展現狀和服務基礎上,構建了農業綜合信息服務云平臺體系結構,認為云平臺具有低成本、獲取服務途徑便捷、服務內容豐富、服務方式個性化、資源整合等優勢。
關鍵詞 :農業信息服務;云計算;云服務平臺;體系結構
中圖分類號:S126 文獻標志碼:A 文章編號:1000-8772-(2015)05-0122-02
收稿日期:2015-02-08
基金項目:湖北省教育廳人文社會科學重點研究項目(14D047)。
作者簡介:黃蓉(1985-),女,湖南湘潭人,碩士研究生,助教。研究方向:電子商務。
農業信息服務是指以涉農信息需求為中心的信息服務機構開展信息的搜集、生產、加工和傳播等服務工作,包括農業信息技術服務、農業信息產品服務和農業信息咨詢服務[1]。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》明確提出大力發展云計算,“加強云計算服務平臺建設”。在云計算時代,農民利用各種簡單的用戶終端,綜合有線及無線網絡在云端獲得所需信息成為可能。如何借助云計算開展農業信息服務,值得進一步研究和探討。
一、云計算概述
(一)云計算的概念
關于云計算的定義,國內外學者尚未形成共識。美國國家技術與標準局(NIST)信息技術實驗室所給出的云計算定義較中性、全面、系統。
NIST定義:云計算是對基于網絡的、可配置的共享計算資源池能夠方便、隨需訪問的一種模式。這些可配置的共享資源計算池包括網絡、服務器、存儲、應用和服務。資源池以最小化的管理或通過與服務提供商的交互可快速地提供和釋放。
(二)云計算發展現狀
自2006年谷歌公司提出“云計算”以來[2,3],其受到了國內外專家的關注。谷歌公司最先啟動“Google101”計劃,進行“云”系統的開發,目前Google已有多個云應用。Amazon在2006年推出彈性計算云,其內容包括4大核心服務: 彈性計算云、簡單排列服務、簡單存儲服務和數據庫服務。IBM 于2007年11月提出“藍云”計劃,目標是為了減少信息安全等公有云存在的問題。Apple投資10億美元建立了新數據中心。
自2008年以來,我國先后成立了無錫云計算中心、北京工業大學云計算中心、中化云計算中心以及東營黃河三角洲云計算中心。2009 年,國內首個“電子商務云計算中心”在南京建立。2010年10月,國家工信部與發改委聯合通知,表示將在無錫、北京、深圳、杭州、上海等5個城市先行開展云計算服務創新發展試點示范工作。
(三)云計算的服務
根據NIST的定義,云計算有三大服務模式:IaaS(Infrastructure as a Service,基礎設施即服務)、SaaS(Software as a Service,軟件即服務)、PaaS(Platform as a Service,平臺即服務)。[4,5]
1.IaaS:Iaas作為一個純技術組件,用戶可控制操作系統的選擇、存儲空間、部署的應用和有限制的網絡組件。服務器云為客戶提供一套虛擬的計算空間,用戶在虛擬系統上運行自己需要的應用程序。
2.SaaS: Saas通過傳送服務器端的程序軟件為遠程用戶提供軟件服務。在服務器端,Saas提供商搭建信息化所需的網絡基礎設計和軟硬件運行平臺,并負責實施、維護等工作,用戶只需據己所需,從Saas提供商處租賃軟件服務。
3.PaaS:Paas面向應用程序開發人員,用戶可對應用程序及其運行的托管環境進行部署和配置。Paas依托基礎設施云平臺,利用開放的構架為互聯網應用開發者提供了一個超大規模計算能力、共享云計算的機制。
二、我國農業信息服務現狀
我國農村和農業信息化起步較晚。1981年建立了以信息服務和農業計算科學技術研究為目標的中國農業科學院計算機中心;1994年,首次系統地提出涵蓋農業信息化的“金農工程”的“三金工程”;2005年,農業信息服務“三電合一”工程試點工作開展;從2001年開始,國家啟動了“十五”、“十一五”和“十二五”農村信息服務市場行動計劃;截止目前,我國已連續10年出臺了圍繞“三農”問題的中央1號文件[6-7]。
近年來,我國農業信息化基礎設施建設已取得較大成果。2010年,“三電合一”工程農業綜合信息服務平臺初具規模,“最后一公里”問題有效解決[8]。到“十一五”末期,已完全實現“村村通電話”、“鄉鄉能上網”,基本實現廣播電視“村村通”。各級農業行政主管部門建立了局域網和農業信息網站,各大運營商也推出了相應的信息服務平臺[6-7]。
然而,我國在農村信息化過程中仍然存在許多問題。①平臺重復建設,集成程度低;②信息化建設覆蓋不均,偏遠地區信息化覆蓋率低;③平臺信息面不廣,更新不及時;④農民缺乏運用信息化的主動性[9]。
三、農業信息服務云平臺構建
(一)基于云計算的農業信息服務優勢
1.成本優勢。農業信息服務的主體如果自己組建私有云,利用云計算的虛擬化技術能降低硬件、網絡等方面的投入成本。同時,也可向云供應商租賃服務,節約建設成本,減少管理和維護成本及費用。
2.獲取服務途徑更加經濟、便捷。在云計算“軟件即服務”模式下,用戶只需接入云計算中心平臺即可快捷啟用應用程序和享受服務;在“基礎設施即服務”模式下,用戶通過手機等移動終端設備就可享受服務。
3.服務內容更加豐富,服務方式個性化。服務方式有平臺、設備、軟件的租賃服務,也有信息檢索、信息分析和輔助決策等各種增值服務方式,還有信息推送、信息報、信息公告等廣播式的信息服務方式[7]。
4.有利于信息資源的整合。不同地區信息化程度、信息資源分布和需求水平之間存在巨大差異,利用云平臺可實現橫向服務機構之間及縱向機構和子機構之間的資源整合,讓更多農民受益。
(二)云平臺體系結構設計
服務是云平臺體系結構構成的核心,將云計算技術應用到農業信息服務平臺的構建中,其總體體系結構如圖1所示。基于云計算的農業綜合信息服務平臺的體系結構分為以下幾部分:
1.資源層。資源層包括物理資源和資源池。物理資源支撐云計算上層服務的各種物理設備。資源池將物理資源層上的大量相同類型資源構成同構或接近同構的資源池,其目的是創造協同工作基礎。
2.數據庫層。用于存儲用于農業服務的各種信息,包括農產品交易信息、農業生產信息、電子政務信息、農資供應信息等多個數據庫,為平臺實現眾多系統功能提供數據支持。
3.平臺層。為用戶提供對資源層服務的封裝,使用戶可利用更高級的服務來構建自己的應用。服務組件是功能層中 Web 服務組件管理的實現基礎;集成規范提供了集成標準;平臺即服務可以實現針對各種農業信息的數據挖掘、訪問控制、身份認證、系統管理、數據庫管理和編程模型的功能。
4.應用層。針對不同業務需求,為用戶提供各種應用軟件服務,包括農業電子政務、農產品交易系統、農業科技管理系統、農業智能化專家系統、決策支持等。
5.用戶層。該層級是方便用戶使用云計算服務所需的各種支撐服務,針對各層次服務均提供相應的訪問接口,為包括眾多用戶提供包括PC、手機、電視等多種途徑的便捷服務。
6.管理層。管理層為所有層次云計算服務提供管理功能。包括服務目錄管理、服務質量管理、安全管理、部署管理等。
四、結束語
云計算為信息服務領域帶來了前所未有的影響。互聯網技術的發展,移動通信與互聯網的深入融合,為農業信息服務的發展提供了新機遇。云計算這種全新模式的應用在帶來眾多優勢的同時也帶來了一系列問題,如云計算標準問題,數據安全問題等,只有這些問題逐步解決,其在信息服務領域的應用才會越來越廣泛和深入。
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一、物聯網的概念
物聯網是通過RFID、無線傳感器、GPS等信息傳感設備,按照約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行通訊和信息交換,以實現智能化識別、監控、定位、管理的一種網絡。簡單地說,物聯網是指把世界上所有的物體都聯接到互聯網上,形成物聯網。目前,物聯網公認為有三個層次,最底層是感知層,收集物聯網世界里的第一手信息;中間層是網絡層,將從底層獲取的數據傳輸出去;最上面則是應用層,將所獲得的數據進行分析處理,完成物聯網“收集―傳輸―處理”的三個步驟。
二、物聯網專業定位的重要性
從技術上講,物聯網并不是一個全新的技術,它所涉及的核心技術有傳感器技術、RFID技術、云計算技術等,其中有很多已經發展的相當成熟。比如傳感器技術、無線技術等,這里覆蓋的領域有:電子技術、網絡技術、軟件技術等,但從學校培養人才來說,覆蓋面大并不是好事,因為在有限的教學時間內不可能將這些技術全部教授給學生,就算采取填鴨式的教學方式也只能泛泛而談,達不到高等職業院校所要求培養的“高端技能型人才”的目標。因此,開設物聯網專業,首先要解決的問題就是專業定位的問題。
三、物聯網專業定位的依據
1.從服務區域經濟發展的角度定位
武漢市“十二五”規劃中將大力發展物聯網,將實現物聯網全覆蓋,重點發展新一代移動通信、新型顯示器件、地球空間信息、軟件及服務外包等產業,培育物聯網、云計算、三網融合、網絡增值服務等新型產業,打造區域性信息服務及服務外包基地。
2011年3月,武漢市黃陂區政府宣布將在黃陂南部經濟發展帶內建武漢北物聯網科技產業園。建成后,該園可容納500家左右規模企業入駐,年產值將達100億元,預計總投資200億元,首期投資65億元,規劃占地面積1500畝,首期建設500畝,建設物聯網研發孵化區、電子物流區、智慧城市區、物聯網硬件制造區、物聯網配套區等五大園區。
從上述信息來看,武漢市將大力打造物聯網產業,而專業的定位則要跟區域經濟匹配起來。
2.從學校本身基礎的角度定位
一個專業的開設與發展,需要很多硬件或軟件條件,比如實驗實訓設備、相應的師資隊伍等。將專業方向定位在學校本身沒有任何基礎的方向上是不可取的,后續的發展也相當困難,所以要借助于學校現有的基礎。比如,很多學校開設有計算機網絡技術、軟件技術、應用電子技術等專業,這些專業與物聯網有著密切的關系,這些專業大多經過多年建設打下了良好基礎,積累了豐富的專業建設和人才培養經驗。另外對于所需的師資隊伍可以在上述相關專業轉入部分教師,因為這些專業的教師有自己本身專業的背景,通過培訓學習可以比較快地掌握物聯網專業的相關知識和技能。
四、物聯網專業定位
1.專業定位
根據以上闡述,可以將專業定位在面向物聯網產業,服務區域經濟發展,培養具有扎實的物聯網基礎知識和較強的實踐能力、從事物聯網工程項目的規劃、施工管理、安裝調試、售后服務、維護管理的高素質技能型人才。
2.所從事的崗位
(1)物聯網組網技術員,從事與客戶溝通、系統方案擬定、產品選型、成本評估、物聯網工程施工組織及系統集成等工作。
(2)物聯網系統管理員,從事物聯網系統管理、網絡運行維護、監控、故障排除、網絡系統優化和升級等工作。
(3)物聯網應用系統管理員,從事信息管理、業務分析管理、服務管理等物聯網應用系統使用及應用系統維護、數據庫管理等工作。
(4)物聯網設備技術支持與營銷員,從事物聯網設備營銷、售后服務、技術支持工作。
3.能力目標
具備物聯網常用設備的安裝、調度能力;具有物聯網組網方案擬定及物聯網組建能力;具有物聯網應用系統管理與維護能力;具有使用網絡管理軟件、網絡編程工具、網頁設計軟件的能力;具有從事網絡設備營銷與技術支持工作的能力。
1 車聯網的概念
1.1 什么是車聯網
通過射頻識別(RFID)、環境感應器、全球定位系統、毫米波雷達等信息傳感設備,按約定的協議,把任何車輛與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
它是以自組織網絡技術、移動傳感器技術、大規模并行計算技術為基礎,進行車和車、車和路側基礎設施、以及車和智能指揮中心之間的信息交換,促進人、車、路三位一體協調發展。通俗地說:互聯網能讓人們實現“點對點”的信息交流,“車聯網”也能讓車與車、車與人、車與環境進行“對話”。
1.2 車聯網的典型應用
1.2.1 緊急救援系統
當緊急情況發生,車主按動車上安裝的緊急按鈕,通過無線通信接通客服中心。客服人員能夠通過 GPS 技術精確定位,將救援送達車主。
1.2.2 智能導航系統
現行試用的路線推薦系統能夠根據司機需求和實時交通信息,推薦最短路徑、時間最優路徑,甚至為出租車司機推薦最有可能搭載乘客的路線。
1.2.3 智能交通系統(Intelligent Transport System,ITS)
將先進的信息技術、通訊技術、傳感技術、控制技術以及計算機技術等有效地集成運用于整個交通運輸管理體系,從而建立起在大范圍內、全方位發揮作用的,實時、準確、高效的綜合的運輸和管理系統。
1.2.4 車載社交網絡
實現車聯網技術的未來城市交通將告別紅綠燈、減輕擁堵、交通事故和停車難等一系列問題。
2 貴陽學院汽車服務中心的情況
2.1 中心簡介
貴陽學院汽車服務實訓中心,是由貴陽學院投資的,由機械工程學院、基建處、實驗中心、教務處等各部門共同建設的,為我校師生提供科研、教學、實踐實訓的基地,為廣大教職工及校外的車輛提供汽車保養、維護、檢測維修、美容等多種服務的場所。
2.2 平面布局
(1)中心的西北角分為二車們的洗車及汽車美容工作區域,該區域的入口較小,需要洗車或美容的車輛較多時不宜在入口處排隊。
(2)中心的北面部分5個車位是室內的保養、維護車位,主要完成比如換機油、空調清洗、輪胎修補等等的常見車輛保養維護工作。
(3)中心的西南方為無塵房,主要完成貼模、噴漆等等功能
3 交通協同優化解決方案
3.1 數據采集
利用車聯網的實時交通信息采集的系統主要包括車輛設備、路側單元、通信網絡和信息中心4部分。車載設備包括:車載 GPS 設備、車載 RFID標簽;路側單元包括:路側檢測基站、差分基站和中繼站;通信網絡即無線傳感網絡包括:802.11P,WiFi,RFID、3G網絡,WSN網絡等。車聯網主要由以下幾部分構成:①數據采集服務器;②數據存儲服務器;③數據處理/分析/融合服務器;④GIS地理信息系統;⑤車載 RFID 傳感設備;⑥路側傳感設備;⑦大型數據庫管理系統;⑧無線通訊收發裝置。
(1)車載GPS系統由天線、微處理器、變頻器、信號通道等等組成。GPS接收機通過天線、信號通道、變頻器來對信號進行跟蹤處理,從而計算出接收機所在的位置,可連續對車輛進行準確定位,相關數據存在內存中,通過GSM網實現數據傳輸。
(2)車載RFID傳感器具有傳感器器作用的射頻識別設備,RFID讀卡器與傳感節點或傳感設備結合,兼具讀卡器和傳感節點的功能,可以識別物理、感知物體狀態和周圍環境,并且能與其它傳感器交互成一個無線傳感網絡。車載傳感設備之間、車載傳感設備與路側設備之間都可相互流車輛信息,如行車狀況、車速情況、行車間距、道路狀況等等。
(3)工作流程
基于車聯網下的動態交通信息采集技術的基本工作流程為:
①車載GPS接收機利用衛星確定車輛的當前位置并存儲發送到路側基站;
②路側基站接收信息后進行校正;
③基站反校正后的信息分別發到車輛和信息中心;
④車輛與路側基站通過RFID進行交通及車輛信息傳輸,并將相關信息傳送到控制中心;
⑤控制中心的計算機系統對數據進行存儲,通過數據的整合處理并與GPS數據相匹配,將控制中心接收到的數據信息通過一些處理分析,獲得所需要的產能流參數。
4 車聯網數據的應用
通過 GPS、RFID 和無線通信網絡,系統可以同時獲得進入或將要進行汽車服務實訓中心的輛車的實時運行信息,并獲得大量的車輛出行需求信息,這些出行需求信息組成一個OD路徑需求數據庫,云計算中心根據各應用領域的需求,對數據進行分析。
4.1 交通誘導方面
車聯網在交通協同優化上顯示出其特有的優越性,我們可以改以前被動誘導為主動誘導。所謂主動誘導即控制中心通過車聯網獲取當前汽車服務實訓中心的運行狀態和各車輛的服務需求,根據中心的停車、道路狀態把由這些服務需求所得出的最優方案進行實時的分配,以保持整個中心運行平衡為標準,分別給各車輛路徑誘導信息,引導車輛運行,以達到整個中心做到動態平衡。
4.2 交通控制方面
車聯網數據不僅包含道路流量數據,同時還有車速數據。通過云計算中心計算路段實時平均速度,同時,控制中心根據該平均速度和路段流量在控制方案庫中得到所對應的路段信號控制方案。
4.3 交通安全上的應用
在車聯網條件下,通過無線通信系統,可以達到實時的車-車通訊,借助于相應的感應控制系統,實現車輛信息反饋,減少碰撞機率。如在交叉口車輛相遇時,通過相遇信息反饋,有效地防止車輛經過交叉口時碰撞。通過路側服務器處理并反饋數據計算兩車輛到達交叉口的時間,并實時跟蹤驗證處理數據的準確性。同時,通過車載終端顯示車輛在交叉口與附近車輛相遇的情況,若發生碰撞危(下轉第335頁)(上接第173頁)險時,及時的給出危險信號,提示駕駛員慢行或停止。若兩車之距離在可調節范圍內,系統可以通過車載終端提示,并給出不發生碰撞的行駛路線和行駛方法。
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計算機技術的發展帶動各項技術包括廣播電視技術的飛速發展。上世紀九十年代,曾經涇渭分明的計算機技術與廣播電視技術開始融合,“多媒體”(Multimedia)一詞橫空出世并于一夜之間普及。如今隨著網絡技術的深入,幾乎每一項重大的計算機技術的突破都會帶給廣電技術一次跨越式進步。
一 云技市的定義與應用
早先的云技術是指云計算(Cloudcomputing)技術,云計算是分布式計算(Distributed Computing)的一種,都必須在網絡環境中實現。分布式計算技術的研究可以追溯到上世紀60年代,它研究如何把一個計算能力需求非常巨大的問題分成許多小的部分或任務,然后把這些任務分配給許多普通的計算機上進行處理,最后將所有的計算結果綜合起來得出最終運算結果。云計算之所以被人們稱之為云(Cloud),更多的還是商家的炒作,一說看得見摸不著,虛無縹緲謂之“云”;一說它象原子核周圍運行的電子云,沒有固定的位置卻始終圍繞著使用者服務。現在說到云技術應該還有“云存儲”的內容,云存儲是云計算概念上延伸并發展出來的新概念,它是指通過集群(Cluster)應用、網格技術或分布式文件系統等功能,將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作,共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統。云技術的實質是對計算、存儲、服務器、應用軟件等IT軟硬件資源的虛擬化。
PC時代伊始,客戶機/服務器(C/S)模式盛行,計算能力大量向客戶端傾斜,單機的復雜任務哪怕不惜夜以繼日也要盡量在本機完成。互聯網發達的今天,只要接入網絡,龐大的計算任務從本地提交給服務器端完成,既節約了成本,還極大地提高了工作效率。對客戶端而言,服務器端(即所謂云端)怎么完成的任務并不重要,重要的是云端的服務質量,甚至有商家提出了“云技術即服務”的概念。
二 電視媒體資源管理現狀分析
本世紀初,隨著單盤大容量高轉速硬盤的性價比大幅攀升,PB級容量(1PB=1024TB)的硬盤陣列迅速攻占各個行業,國內多家電視產品提供商都瞄準時機,推出了自己的媒體資源管理系統。截至去年(2011)末,約60%(電話調查統計數據)的省級電視臺都擁有自己的媒資,雖然規模不同,結構各異,應用更是良莠不齊,但系統都還完整。除此以外,一些大型視頻網站、地區級電視臺、報刊雜志等也有自己成套的媒資系統。
電視(電影)鏡頭記錄的是歷史,是文化,十分珍貴且必須傳承,這是共識。早年用模擬磁帶或膠片形式保存,一段時間后就需要翻錄或翻拍,十分不易且信號不斷衰減,這也是電視人心中之痛。媒資系統很好地解決了這一矛盾,這是該系統快速普及的根本原因。可是通過調查發現,幾乎所有的媒資使用者都有以下困惑:
1、編目難,人手緊缺。盡管廣電總局有《廣播電視音像資料編目規范》,但那只是些條條框框,具體到節目內容時經常無所適從,個人主觀意志體現太多。自動化程度低,節目碎片化基本憑人工操作,人工工時需求量大,攤到每個鏡頭的上載成本高。
2、歷史素材使用率低,編導版權意識談薄。媒資庫的鏡頭是越來越多,存儲容量也是不斷膨脹,可真要用素材的時候,想要的東西多數找不著。進入媒資的資料基本上是無償使用,編導存于手上的素材大多不愿意上交。
3、單位之間素材交換渠道不暢。如果要使用外單位的素材,完全靠關系憑感情,或者被漫天要價;反過來,外單位找過來時,靠媒資調取素材,幾乎不可能,不是技術因素,而是管理原因。
當然,媒資的建立有諸多功能,尤其在節目生產過程中處處都能給使用者提供方便,存在以上缺憾很正常,本文不是要否定媒資系統,而是要探討更加優化的媒資。
三 云級電視媒資構建
從某種角度看,電視媒體資源管理系統就是一個云系統,屬私有云(Private Clouds)范疇。在這里,我們定義這種只為自己單位服務的私有云為單云(Single-cloud),由互聯網進來的外部訪問都被防火墻阻斷了,或者有的系統根本就與互聯網沒有物理層面的連接。這樣的封閉系統安全確有保障,但自己人只要不在網內也會被排斥在外。
一個理想的完整的媒資單云系統如圖1所示。
為了使交換素材變得順暢,我們需要大的共享系統,海量的素材既通過私有云為本地提供服務,也可以通過公共云為外界提供有償服務,這樣可以有效地解決小媒資的瓶頸。
如圖2所示,這樣的系統構成如下:
基礎云,以電視臺和專業的電視機構的單云中公共云為核心,通過互聯網或專線網連接起來,構成原創專業視音頻資料的基礎。
輔助云,以類似土豆、優酷、樂視等專業視頻網站為核心,開辟拍客、播客、閃客等的服務空間,組成原創準專業視音頻資料集群。
備份云,國家級存儲空間,可由國家投資作為戰略性儲備,為上述云做好遠程和異地容災備份,同時也為了分散流量,均衡負載,提高需求者的訪問效率。
用戶群中有系統構建的投資方,還有大量的視音頻消費者;既有大型電視機構提供專業的視音頻素材,又有視頻愛好者參與并自娛自樂。就在貼近大眾、服務大眾的同時,云的規模也將越來越大。
在建設初期便強調規模不現實,也不足取。首先由幾家有實力的電視機構發起同盟,在不改變私有云的前提下,投資公共云部分的建設。他們統一編目方式和文件存儲、交換格式,聯網試運行,同時爭取國家扶持政策。一段時間以后,該項目作為國家重點支持的文化產業項目將獲得直接投資,這時再來構建備份云。其后,開放公眾接人并實行會員制,敞開加盟渠道,形成完整的大云結構。
四 運營策略及安全管理
可以想見,EB級存儲(1EB=1024PB)將是未來云存儲中的基本容量,ZB(1ZB=1024EB)、YB(1YB=1024ZB)級容量出現也是必然結果。無論單個硬盤容量達到多少,存儲設備數量一定會十分龐大,考慮到客戶響應速度及節能和環境要求,這些存儲設備分布的地域將會十分廣闊,存儲設備、服務器設備的運營管理難度會很大。雖然作為云存儲的使用者根本無需關心數據來源問題,但對于云存儲的運營單位而言,則必須通過切實可行和有效的手段來解決集中管理難、狀態監控難、故障維護難、人力成本高等問題。因此,云存儲必須要具有一個高效的類似于網絡管理軟件一樣的集中管理平臺,可實現云存儲系統中所有存儲設備、服務器和網絡設備的集中管理和狀態監控。經過多年對云的理解和研究,國外已有對混合型復雜云的運營和管理經驗,云一樣結構的網絡也有云一樣分布的網絡管理和維護人員支持其正常運轉。
知識產權和專利將會很好地在媒資云中得到保護,互聯網上的電子商務成功模式完全可以搬過來使用。客戶既是某些媒體素材的創造者和專利擁有者,又是別人素材的使用者。基于用戶管理模式,每個單位和用戶都將擁有自己的帳號,素材可以作為商品根據提供者的定價直接網上交易,沿用“支付寶”模式進行記帳管理。這里面可能蘊藏著一個淘寶網式的巨大商機。
云在使用中的安全問題也比較突出,防黑客、防病毒首當其沖。實際應用中,可以將安全任務分解到各個單云結構中去,各司其責,在有利益的環境下,實施起來并不困難。其次,由于交易的是視頻文件或流媒體文件,非常容易被截獲和偵聽,數據加密是必然選擇。交易發生時,都是點對點傳輸文件,互聯網安全傳輸隧道(IPSec VPN)、SSL(SecuritySocket Layer)等加密手段都是不錯的方案。另外,為了防止授權素材被瘋狂拷貝,可以借鑒超星數字圖書館技術,將視音頻文件與交易對象捆綁。
五 結語
記錄和傳承民族文化,做大做強文化產業,基于云技術的國家級別的媒體資源庫,利國利民。它構建相對容易,投資風險較小,建成后影響力巨大,不僅技術上能與世界級的“大云”分庭抗禮,而且可以取得可觀的社會和經濟效益。
參考文獻
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中圖分類號:TP393.027; TP393.098 文獻標志碼:A
0引言
電子郵件是互聯網上歷史最為悠久,使用最為廣泛的通信手段。當前,互聯網中各種垃圾郵件泛濫,病毒猖獗,然而傳統的電子郵件安全掃描軟件安裝維護復雜,運行成本高昂,嚴重影響了服務質量。因此,如何提高電子郵件安全掃描軟件的可部署性和優化軟件系統性能成為相關技術研究的熱點問題之一。作為分布式計算技術的最新發展,云計算為有效聚集可用資源、實現動態資源共享提供了商業實現模式,相關技術研究受到學術界及產業界的高度關注[1]。
目前市面上廣泛應用的郵件安全服務系統如IMHS(Interscan Message Hosted Security)系統都是基于傳統網關掃描軟件架構基礎構建而成的。在海量用戶壓力之下,此類系統存在效率低下、擴充困難、魯棒性差、維護困難等一系列問題。
為了從根本上消除上述問題,本文提出了以“松耦合、異步、無狀態”為原則的新型電子郵件安全云服務系統架構方案,設計和實現了基于云計算的電子郵件安全服務系統。該系統以對等化為貫徹上述原則的切入點,在云端引入基于對等網絡(PeertoPeer,P2P)的分布式計算模式的云服務節點資源共享模型,實現了基于面向服務的體系結構(Service Oriented Architecture,SOA)的云服務軟件動態協同機制[2]。
1系統架構設計優化方案
1.1緊耦合同步處理系統存在的問題
目前市場上使用的郵件安全服務系統軟件都不是按照分布式系統的要求設計和實現的,而是在原有網關掃描產品的同步架構的基礎上設計實現的,是一個典型的三明治結構,如圖1所示。整個系統基本上依據傳統的郵件遞送系統的思想,由郵件遞送服務器、內容掃描系統、用戶交互系統等一系列子系統構成。子系統包括接收MTA(Mail Transfer Agent)、掃描服務器(Scaner)、發送MTA、Web用戶界面、策略服務器、日志服務器、郵件隔離服務器、數據庫及其他后臺支撐系統。各子系統之間相互緊密耦合,任何獨立的子系統都不能單獨工作。
這種設計方式具有結構簡單、處理流程直接、單封郵件處理時間短的優點。但它的缺點在于,主要的子系統都是通過簡單郵件傳輸協議(Simple Message Transfer Protocol,SMTP)直接或間接連接在一起,緊耦合同步處理方式造成了在系統整體效能、健壯性、可維護性、可擴充性上存在難以克服的困難。
例如,掃描服務器(Scaner)接收到Inbound MTA的連接請求后立刻發出連接Outbound MTA的請求,只有收到Outbound MTA的回應后,才能返回對應的回應給Inbound MTA。每一個SMTP的命令處理都要經過相同的流程。
這種嚴格同步機制,使整個系統的吞吐率嚴重依賴于模塊的瞬間性能,任何一個模塊的性能瓶頸都會造成這個系統性能的大幅度下降,也導致對系統整體容量的評估異常困難[3]。一旦基礎設施有任何的不穩定,都可能導致系統出現吞吐量下降、響應緩慢等問題。此外,各模塊間的依賴很復雜,也會造成系統出現故障時,無法快速定位故障發生點并進行排除,十分不利于日常維護。
1.2確立解決方案
針對上述問題,本文在優化系統的設計中提出了三個基本設計原則:松耦合、異步和無狀態[4]。
1.2.1松耦合
依據松耦合的原則將系統劃分為多個互相之間耦合度最小的子系統,保證子系統的獨立性和自閉性,既有利于系統的實現和測試,也有利于將來對服務的擴充。
1.2.2異步
整個系統數據流和控制流在各子系統之間的傳輸盡量采用異步模式,提高對硬件的使用效率,減少系統瓶頸,提高系統伸縮性。
1.2.3無狀態
無狀態原則是指系統的各模塊必須盡量做到不保存狀態,這樣當某些服務器軟硬件發生故障時,可以將事務迅速轉移到其他服務器上,不需要做復雜的狀態遷移。這種設計有利于實現計算的虛擬化,無狀態意味著事務在這臺或那臺服務器上完成并無區別,計算并不依賴具體的軟硬件,當需要擴充容量時,只需要向計算資源池內投入更多的服務器就可以實現系統處理能力的無縫伸縮。
基于這三個設計原則,設計并實現了基于云計算的電子郵件安全服務系統。在優化設計中,采用P2P系統架構為系統解耦,通過SOA的軟件架構設計保證系統的異步性和無狀態性。也正是系統的松耦合、無狀態和異步設計使得系統硬件部署上得以借助云計算的平臺技術來實現,使系統性能得到更好的發揮。
2對等化電子郵件安全云服務系統的設計
2.1系統異步處理架構——P2P對等網絡
前面分析了各模塊間的緊耦合和同步處理是造成很多問題的根源。遵循松耦合的原則,首先從優化網絡架構的角度提出了P2P對等網絡架構的解決方案。圖2所示的是我們所采用的基于P2P對等網絡的IMHS分布式處理的設計和實現方案,通過取消原有的集中式IMHS系統的中心節點,以P2P的平行結構取而代之,這種設計可以最大限度地消除系統的瓶頸,提高整個系統的可靠性。重要的是這種設計不依賴特定的軟硬件,可以方便地部署到虛擬化的環境中,特別適合在公有或私有云中部署。
該方案將整個系統按功能分成若干個子系統,每個子系統由一組功能同構的服務器組成。整個系統各個節點都是平等的,沒有中心節點,計算和存儲任務由各個節點自行協調分配到最適合的節點處理;節點不保存狀態,每個任務由某個節點處理;節點之間沒有依賴關系,每個節點都擁有完成自身處理任務所必須的數據和資源[5]。擴展系統處理能力只需要線性地增加服務器就可以做到,并且在添加服務器時,系統的處理能力和存儲能力都同步得到擴充。
2.2系統動態資源共享——云計算技術實現模式
2.2.1云安全服務的實現策略
傳統電子郵件安全服務系統方案允許垃圾郵件和病毒下載到公司內部后再處理,存在潛在威脅,系統需不斷地投入資金和技術人員進行升級和維護。為有效地解決該問題,在P2P對等網系統架構上,將云計算模式和電子郵件安全掃描功能相結合,建立電子郵件安全云。云計算技術可以有效聚集可用資源和實現動態資源共享。如圖3所示,服務采用SaaS(Software as a Service)模式,用戶只需提供郵件服務的請求,并提交服務的輸入,就可以直接得到服務的結果。這樣既可以有效保證系統運行的穩定性、高效性及實時性,還可大大降低用戶的處理成本和管理成本。
在電子郵件云安全服務中,用戶在使用了系統提供的云安全掃描服務以后,通過設置域名服務器(Domain Name Service,DNS)記錄,將自己的郵件流中轉到系統提供的安全云入口。郵件在經過掃描以后轉發給用戶自己的郵件服務器。在這個過程中,大約95%以上的垃圾郵件和病毒郵件在云端被過濾掉,不會下載到用戶端,也不會占用用戶的帶寬和處理資源。用戶所有的配置信息和安全策略以及安全統計信息都保存在云端,用戶還可以通過瀏覽器登錄到系統來修改和配置自己的安全策略,查看統計信息等。
2.2.2云安全服務的部署
本文系統使用的是趨勢科技的云平臺,安全服務部署于分布在北美和歐洲的四個不同的數據中心內,每個數據中心都具有完全獨立的服務器集群提供服務。這些服務器和數據中心對于用戶來說是完全透明的。趨勢科技負責管理所有數據中心的服務器系統,并保證用戶的郵件能夠得到及時有效的處理。
數據中心內的服務器集群采用多租戶冗余設計,當一臺服務器發生故障時,用戶的郵件會被自動切換到正常的服務器上。分別部署在美國東西海岸的兩個數據中心互為備份,用戶的帳戶和配置信息在兩個數據中心之間實時同步,在最壞的情況下,如因為基礎設施的故障,整個數據中心發生問題時,另一個數據中心能夠自動接管所有的郵件流量,保證用戶的電子郵件不受影響。同樣部署于歐洲的數據中心也具有同樣的結構。
系統充分發揮了云計算的優勢,把所有的資源都通過互聯網連接成一個虛擬的云服務系統。通過對服務的虛擬化,云安全系統可以為用戶提供24小時不間斷的可靠服務,保證用戶的業務任何時候都不會因為各種事件和故障而中斷。
2.3基于SOA的軟件構架方案設計
系統的整體設計采用的是SOA軟件架構,它是一種粗粒度、松耦合服務架構,系統以Web Service作為內部的通信接口,運用技術將系統的主被動部分分開[6],實現異步處理。
2.3.1系統解耦設計方案
只有降低系統各部件之間的耦合度之后,才能把系統有效分割為幾個子系統分別進行調試和優化。從軟件設計角度對傳統IMHS系統詳細分析,發現主要耦合部分在以下三個方面:1)從Inbound MTA到Scaner的SMTP連接;2)從Scaner到Outbound MTA的SMTP連接;3)Scaner內部的一些慢速的處理。
這三個部分形成了一個串行化處理路徑Inbound MTAScanerOutbound MTA,路徑上的部件互相牽制,互相制約,其峰值處理能力在最佳情況下,也遠遠小于路徑中最慢的部件的處理能力。只需將這個路徑上的同步處理通過解耦分成三個獨立的處理過程,并在它們之間建立緩沖隊列以平衡任務的峰值和谷值,那么系統的處理能力應該接近或等于性能最差部件的峰值處理能力。由此可通過提高最慢的子系統的處理能力來消除瓶頸,提高系統整體性能。
因此在三者之間加入異步轉送郵件的模塊,切斷MTA和掃描服務器之間的緊密耦合,將同步過程轉變為異步過程,并通過緩沖隊列來調節數據流的峰谷值之間的平衡,以獲得最大平均性能。
系統的解耦方案如圖4所示。在MTA和掃描服務器(Scaner)之間插入兩個轉發及一個緩沖隊列,同時取消MTA和掃描服務器(Scaner)之間的SMTP連接。系統工作流程將按如下方式進行:Inbound MTA收到郵件之后不再啟動SMTP連接去發送,而是直接保留在自己本地的磁盤里;轉發1檢索到這些文件后,將它們通過網絡轉發到掃描服務器上,郵件被保存在掃描服務器上的緩沖隊列里;掃描服務器的工作進程定期查詢緩沖隊列來檢索新的任務,一旦發現有新的郵件到達,即將新郵件提交;完成掃描的郵件被回送到緩沖隊列中,由轉發2將這些郵件轉發給Outbound MTA,隨后從緩沖隊列中刪除這些郵件,完成處理過程。
IMHS系統內存在多個Agent和Service,需要考慮如何來管理這些動態的組件,讓Agent和Service之間實現直接的P2P通信,這種對等網的軟件架構如圖5所示。完全對等網狀通信結構更有利于負荷的均勻分配[7],系統的擴充也較為容易。添加新功能時,只需要加入新的 Agent和Web Service;性能不足時,只需添加相應的服務器。P2P的扁平層次結構更適合一個大型動態環境,是可不斷進行動態擴充的系統[8]。
考慮到松耦合和異步通信的設計原則,在接口的設計風格上遵照高負載分布式系統的設計基本原則,通過對流行的SOA的分析,選擇了RESTful(REpresentation State Transfer)式的Web服務[9]。這種以數據為中心的設計架構,服務器盡量保持無狀態的設計,服務器之間的通信通過Agent的異步傳輸來實現,服務器之間沒有直接的耦合關系,較好地解決了擴展性、可靠性以及低成本之間的矛盾,效能也比舊架構有較大的提高[10]。組件之間通過注冊服務器建立邏輯關系,每個注冊服務器都保存一張所有組件的狀態表。組件是在異步模式下工作的,通過HTTP協議,建立輸入輸出隊列來交互數據。
2.3.2系統功能邏輯設計
系統經過解耦后,可以劃分為12個主要組件,每個組件都由一個獨立的Web Service來實現,這些組件可分別駐留在不同服務器上,也可以讓多個組件共享一臺服務器,還可在多個服務器部署同一組件的多個副本來平滑峰值負載。圖6為系統主要部件和子系統關系圖。
2.3.3系統性能的擴展
在用戶大量增加、系統現有容量不敷使用時,需要通過添加新的服務器來擴充系統的容量。本系統的設計可以允許用戶采用即插即用的方式擴充系統,免去了繁瑣的重新配置和調試的過程。首先,需要分析系統的瓶頸在哪里。由于本系統采用了完全異步的處理方式,判斷瓶頸的工作變得非常簡單,只要檢查任務在哪一個服務處堆積,就能找到瓶頸。然后用戶只需購買相應的硬件,安裝軟件后設置好注冊服務器的地址,即可使新服務器自動投入運行。
3系統性能測試與分析
基于“松耦合、異步、無狀態”的原則,依據SOA軟件設計架構設計和實現了基于云計算的對等化電子郵件安全服務系統,并對它和傳統的郵件安全云服務系統進行了性能比較。
3.1測試系統配置
測試服務器采用DELL 2950,操作系統為CentOS 5.3,MTA服務器安裝Postfix 2.3.3。選擇了處理郵件的主要流程和組件,即從輸入MTA到掃描服務器再到輸出MTA的流程。利用思博倫通信的Avalanche 2900測試儀模擬網絡負載,它是目前測試云系統的可靠工具。系統測試持續時間為60min,郵件的測試樣本采用純文本的郵件,其樣本大小分布如表1所示,該分布和實際運行的系統上觀察到的分布基本一致,可以較準確地反映系統在真實環境下的處理能力。
用來進行對比測試的系統是趨勢科技運營的第一代云安全服務產品IMHS 1.0,采用傳統架構設計,該產品應用廣泛,目前已擁有了數百萬的注冊用戶。
3.2測試結果
經對比測試,趨勢科技運IMHS 1.0系統運行結果每秒處理郵件能力在30到60封范圍內,對等化架構的IMHS運行結果是系統每秒處理郵件能力在60到180封范圍內。
傳統架構的IMHS和對等化架構的IMHS兩種系統1h收郵件測試結果匯總如表2所示。
3.3結果分析
從表2可以看出,與傳統架構的IMHS相比,本文提出的對等化架構的IMHS系統對CPU和內存的占用略有上升,但性能卻有100%以上的提高,由于兩個系統中掃描服務器本身的代碼并未改變,這個性能上的提高可以看作是新的體系架構所帶來的。主要原因在于新的異步通信策略解放了掃描服務器,使之不用等待上下游其他組件的響應,可以全力投入對數據的掃描服務。同時,異步的通信要求較少的通信線程,
這部分資源也可以投入到掃描服務中。所以,盡管異步通信
引入了更多的I/O操作,但是服務器的整體效能還是得到了提高。另外,從結果可以看出,整個系統的吞吐速率約等于最慢的部件——掃描服務器的吞吐速率,添加更多的掃描服務器就可以提高系統的吞吐速率。
4結語
本文探討了高負載分布式系統的設計基本原則,確立了松耦合、異步傳輸和無狀態服務器的重要設計原則。基于這些原則,通過對流行的SOA的分析,設計建立了基于云計算的節點資源共享模型的對等化電子郵件安全服務系統。實際性能測試結果表明,新系統設計達到了預期效果。在以后工作中,我們還將進一步完善系統功能,優化性能,對自適應分組和動態調整服務器等方面展開進一步的研究,為優化郵件系統的部署、提供個性化服務提供支持。
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物聯網已成為繼計算機、互聯網與移動通訊之后,世界信息產業的第三次浪潮,受到各國政府的高度關注。2009年美國提出了“智慧地球”概念,歐盟提出了“物聯網-歐洲行動計劃”,日、韓分別提出了“i-Japan”和“u-Korea”戰略,我國提出了“感知中國”計劃。至此物聯網已提升到國家戰略高度,形成了新興物聯網產業,物聯網成為新的經濟增長點。
物聯網作為信息化發展方向,對多行業、多領域信息化產生深遠影響。制造業物流信息化是制造業信息化與物流信息化的融合,物聯網無疑會對制造業物流信息化產生直接影響。
制造業物流及制造業物流信息化的內涵
(一)制造業物流
制造業物流是指制造企業由于原材料采購、產品生產、成品儲存、產品運輸、產品銷售、售后服務等一系列生產銷售活動所產生的物品流動、信息流通、資金移動的過程,是確保原材料轉換成成品的必要支持過程(張翼英、張茜、西莎等,2010)。根據供應鏈可分為供應物流、生產物流、銷售物流、回收物流、廢棄物物流,它始終貫穿于制造業采購、生產和銷售全過程,支撐著制造業的高效運轉。
(二)制造業物流信息化
制造業物流信息化可以從兩個層面來理解,一是從制造企業內部的角度,實現制造企業物流信息化,將物流信息技術應用于制造業物流中,通過信息技術與制造技術相結合,建立集成化的物流管理信息系統,利用信息系統控制制造企業產、供、銷各個環節的物流運作,解決制造企業內部的信息采集、傳輸、共享,以及各個相互獨立的信息系統之間互聯互通的問題,實現業務流程信息化和部門之間信息的同步溝通、共享。二是從供應鏈的角度,實現制造業供應鏈物流信息化,利用網絡技術使得企業信息系統與其上下游企業的信息系統對接、與外部社會物流、政府監管部門網絡連接,形成以供應鏈為基礎的物流信息平臺,實現外部的資源共享、信息共用。
我國制造業物流信息化發展狀況
(一)物流信息技術在制造企業廣泛應用
隨著制造業與物流業聯動發展,制造企業物流信息化程度不斷提高,物流信息技術在制造業得到了廣泛應用,如表1所示。
(二)ERP系統和物流仿真軟件在制造企業廣泛應用
目前制造企業實現信息化的主要途徑是實施ERP系統。ERP系統是建立在信息技術基礎上,以系統化的管理思想,為企業提供決策運行手段的管理平臺。它實質上是運用信息技術,對物資流、資金流和信息流進行高度集成化管理的過程,是集成供應鏈管理的精髓(鄒生、何新華,2010)。我國ERP產業發展迅速,ERP市場規模逐年增加,由2008年的37.8億元增長到2011年的70.9億元,增幅達到188%。企業在實施ERP系統過程中,提升了制造業物流信息化水平。
物流仿真軟件主要應用于生產制造領域和供應鏈管理。生產物流仿真系統是通過反復仿真過程,實現生產的物流平衡、能量平衡、產能平衡、時間平衡,達到生產系統結構優化和功能優化。物流仿真軟件需要與ERP系統結合,目前,實現ERP系統與物流仿真軟件綜合應用的主要支撐技術已日益成熟,一些大型制造企業開始綜合利用ERP軟件與物流仿真軟件來解決生產制造和物流運作中的實際問題。
我國制造業物流信息化發展中存在的問題
(一)制造業與物流業信息資源融合度較低
目前大多數物流企業與制造企業都建立了各自的信息系統。但是物流企業與制造企業的信息資源相對獨立,信息系統不能很好地融合,信息資源不能有效交換與共享,存在著嚴重的“信息孤島”和信息不對稱現象。物流業與制造業不能形成信息聯動,降低了物流業對制造業服務的響應能力,制約了制造業與物流業聯動發展。
(二)制造業物流信息化整體程度偏低
從制造業整體來看,制造業物流信息化程度仍然偏低。調查數據顯示,我國大型制造企業現場物流采用看板管理的占25%,采用JIT配送的占11%,采用原材料直送工位的占44%,采用精益化物流管理的占6%,采用條碼信息系統的占13%,采用企業集成化物流系統的比例為13%。大部分中小企業物流信息化還處于空白狀態。這種局面將會嚴重影響制造業資源整合。
(三)制造業物流信息平臺建設較緩慢
近兩年,物流信息平臺建設如火如荼,但是物流信息平臺僅僅局限于行業和區域,如物流信息化程度較高的制造行業,如:煙草、鋼鐵、汽車、電子、服裝、飲料等相繼建設了行業物流信息平臺。但是以供應鏈為基礎,整合供應鏈上下游資源的高效、敏捷的制造業物流信息平臺、供應鏈集成平臺建設還不多見。
(四)制造業物流信息標準化水平偏低
制造業物流信息化標準與物流業信息化標準不統一,前者水平整體較低,如產品編碼標準、企業之間物流信息數據交互標準、物流信息平臺標準等沒有完全統一,企業在進行標準選擇和執行過程中得不到政府、行業協會及專業機構的有效指導。企業信息標準化工作的滯后影響了制造業物流信息化發展進程(尹傳忠、霍云福、龍海泉等,2010)。
物聯網對制造業物流信息化的影響
(一)物聯網及其支撐技術
物聯網(TheInternet of things)是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按照約定協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡(黃玉蘭,2011)。它是在互聯網的基礎上延伸和擴展的一種網絡,它的用戶端延伸到任何物品,通過互聯網可以實現人與物、物與物之間的信息交互。具有“全方位的信息感知、全面的互通互聯、數據信息的智能處理”特征。
物聯網的發展依賴于一些重要領域的動態技術創新。物聯網技術融合了感知技術、組網技術、定位技術、云計算和智能服務等多種技術,形成了物聯網感知技術、物聯網傳輸技術、物聯網定位技術和物聯網智能技術(董耀華、佟銳、孫偉等,2011)。物聯網感知技術主要包括EPC編碼技術、RFID技術、傳感器技術、機器視覺技術等。通過這些技術手段,實現各種信息的采集、轉換和收集。物聯網傳輸技術主要包括基于藍牙的無線傳輸網絡、基于WiFi的無線局域網絡、基于ZigBee的無線傳感網絡。通過這些技術手段,實現各種信息的可靠傳遞與交互;物聯網的定位技術主要包括GPS技術、RTLS(實時定位系統)、基于RFID技術的區域查詢定位、北斗衛星定位技術、移動通訊網絡定位技術等。通過這些技術手段,可以實現任何時間、任何事物、任何地點之間的連接。物聯網智能技術主要包括智能計算技術、云計算技術、移動計算技術、ERP技術、數據挖掘技術和專家系統技術等。通過這些技術手段,實現智能化的任務分配,為終端用戶提供服務。
(二)物聯網技術在制造業物流中的應用
在物聯網環境下,制造業物流通過應用物聯網技術,在采購環節、生產環節、運輸環節、倉儲環節、銷售環節中完成原材料到成品的轉化過程,實現供應鏈一體化和信息共享。
在采購環節,運用物聯網系統,可以實現信息透明與共享,對物品實施可視化管理。企業可以通過物聯網系統選擇合適的供應商、發出物料的采購需求,供應商將企業訂單輸入系統選出最佳選貨路徑,完成物料的分揀、出庫信息采集,系統會自動將物料的詳細信息傳輸到網絡,當供應商貨源不足時,系統會自動提示詳細情況及應對策略等。
在生產環節,運用RFID技術,可以實現生產過程的自動化控制和監控。生產線的工作人員通過條碼掃描器和計算機進行數據采集,任何一件零部件從入庫到流轉、上生產線到成為產品,每一個步驟都可以進行實時跟蹤。在生產工序中實時地校驗零部件的加工或安裝,建立流程控制系統,生產線上的數據被實時地采集并進入流程控制系統,管理人員可以監控生產過程的每一步驟,及時做出產品質量控制的決定。運用基于無線局域網的定時定位系統,可以對在制品進行跟蹤和對成品質量進行追溯。
在運輸環節,運用EPC技術、RFID技術、GPS技術等,可以實現對運輸貨物可視化跟蹤管理和智能調度。在運輸準備階段,為運輸貨物配置EPC標簽,為運輸線上的檢查點安裝EPC標簽的接收和轉發裝置,運輸車輛上安裝GPS系統。在運輸過程中,通過 GPS 系統隨時監測車輛在途狀況,對貨物進行實時追蹤,及時在數據庫中更新相關信息,以便在線實時查詢。當運輸車輛和線路出現問題時,智能運輸系統能夠根據車輛所處位置進行調度。
在倉儲環節,RFID技術與MES系統、WES系統相結合,能夠實時、準確地獲得庫存信息,幫助制造企業實現對各種資源的實時跟蹤,及時完成生產用料的補給和生產節拍的調整,提高資源的追蹤、定位和管理水平。工作人員在生產倉儲中的托盤上放置RFID電子標簽,用于存儲貨物的詳細信息,電子標簽的信息可以通過讀寫器進行更新。企業MES系統和WES系統可以通過無線方式收集電子標簽上的信息,進行實時處理。
在銷售環節,運用物聯網傳輸技術和智能技術,可以使企業銷售系統與外部的客戶系統、金融系統、社會物流系統對接,形成制造業供應鏈物流網絡,實現銷售訂單的實時傳輸,銷售數據的統計、計算和分析,銷售貨款的實時結算,以及客戶意見的實時反饋。
從物聯網技術的應用情況來看,有些技術已經廣泛運用到制造業物流中,如RFID技術、EPC編碼技術、GPS/GIS技術、RTLS技術等;有些技術還處于小規模應用階段,如基于藍牙的無線傳輸網絡技術、基于ZigBee的無線傳感網絡技術等;有些技術是未來制造業物流信息化技術的應用方向,如云計算等。隨著物聯網技術的不斷研發,物聯網技術將大規模地應用到制造業物流中,促進制造業智能物流的發展。
(三)物聯網對制造業物流信息化的影響
1.物聯網技術的應用提升了制造業物流信息化水平。制造業物流信息化以應用于制造業的物流信息化技術為支撐。應用到制造業物流中的物流信息化技術包括:自動識別和數據采集技術,以條碼技術、無線射頻識別技術和產品電子代碼技術為主;自動跟蹤和定位技術,以全球衛星定位系統和地理信息系統為主;物流信息接口技術,以電子數據交換技術為主;企業資源信息技術,以物料需求計劃、制造資源計劃、企業資源計劃、分銷資源計劃為主;物流數據管理技術,以數據庫技術和數據倉庫技術為主;以及基于管理信息系統和計算機集成制造系統而設計出的物流自動化設備和物流信息管理系統,如自動分揀和傳輸設備、倉庫管理系統、運輸管理系統和配送優化系統等,這些技術與物聯網技術有著密切聯系。物聯網技術在制造業物流中的應用,勢必會提升制造業物流信息化水平,將制造業物流信息化推向一個新高度。
2.物聯網技術的應用對制造業物流信息化建設提出了新要求。在物聯網技術應用過程中,對制造業物流信息采集、物流信息的互聯互通、物流信息的加工和處理也提出了新要求,改變了制造業物流環境。就制造業物流內部環境而言,為了使物聯網技術應用于現有的物流體系中,將對現有的基礎設置進行升級,并通過部署物流信息采集技術、布局傳感網及其他手段實現制造業供應鏈物流信息的收集、互聯互通、信息共享;就制造業物流的外部環境而言,為了使物聯網技術融入現有的物流技術體系,相關行業標準也會隨著物聯網服務的需求而變化;為了滿足物聯網技術的應用,現有物流法規、現代金融、信用、安全等因素也會發生改變。
物聯網環境下我國制造業物流信息化發展策略
物聯網環境下,制造業物流信息化與物聯網技術緊密結合,形成以數字技術、網絡技術、智能技術為基礎的制造業物流信息技術體系。制造業物流信息化呈現出物流信息商品化、物流信息采集自動化、物流信息存儲數字化、物流信息處理電子化和計算機化、物流信息傳遞標準化和實時化(李向文,2011)。根據我國制造業物流信息化的現狀,結合物聯網對制造業物流信息化的要求,我國制造業物流信息化的發展應采取以下措施:
(一)建立政府協調機制和行業交流機制
制造業物流信息化涉及到工業管理部門、物流管理部門、信息化管理部門,政府部門要牽頭建立相關部門的協調機制,協調和引導制造業、物流業、信息技術服務業的合作聯動,推動制造業和物流業信息化的共同發展。以外,還要發揮行業協會的橋梁作用,在行業企業之間、企業與政府之間、制造業與物流業之間架起溝通的橋梁,加強行業之間的交流,建立制造業與物流業戰略聯盟,形成行業之間良好的溝通機制。
(二)制訂制造業和物流業統一化標準
物流信息化和物聯網標準滯后,制造業與物流業信息化標準不統一,制約了我國制造業物流信息化發展。因此需要制訂物流業與制造業統一的信息采集、信息傳遞規則,制訂物流信息技術標準和信息資源標準,建立信息采集、處理和服務的交換機制。同時還需要建立物聯網標準體系,滿足物聯網環境下制造業物流信息化發展的需求。
(三)促進物聯網與企業現有資源融合
物聯網技術在應用過程中,會涉及到企業原有的信息網絡和管理系統,物聯網要與企業內部信息網絡和各類管理系統進行交互(陳海瑩、劉昭等,2011)。物流網在不同程度上與企業局域網、企業監控網進行交融。企業局域網是基于互聯網建立的,可以成為物聯網網絡層的一部分,為物聯網提供局域內的信息傳輸,實現企業內部的信息傳遞與共享,物聯網要與局域網完全融合,將局域網內的信息接入到物聯網內,配合物聯網智能技術實現更強大功能;企業監控網運用各類傳感設備,通過企業局域網對企業生產過程進行監控,它是物聯網的一種應用形式。物聯網在不同層面上與企業ERP系統、SCM系統、CRM系統進行交融。ERP系統可以融合到物聯網架構的應用層,結合企業策略來管理物聯網的底層設備,實現生產管理的智能化;物聯網可以融合到SCM系統的各個環節,通過應用物聯網技術,實現供應鏈一體化管理;CRM系統中運用物聯網技術進行客戶信息管理、業務流程和服務流程管理。
(四)加快制造業物流信息平臺建設
建設制造業物流信息平臺是全面實現制造業物流信息化的關鍵環節。制造業物流信息平臺建設可以有效整合行業資源,實現行業資源交互和共享。同時制造業物流信息平臺的構建也為企業使用物聯網奠定了基礎。建成的制造業物流信息平臺需要實現三項功能:一是制造企業與物流企業、供應商、企業客戶的信息系統對接,實現供應鏈物流協作與運作;二是通過數據接口,對接更多的信息平臺,如區域物流信息平臺、行業物流信息平臺、政府公共服務平臺等,發揮平臺的集成作用;三是發揮平臺信息匯集與功能,為供應鏈上下游合作者及公眾提供可視化的“一站式”服務。
(五)加速物聯網關鍵技術開發與應用
在物聯網技術體系中,大部分物聯網的關鍵技術和物聯網設備還依靠進口,一些關鍵技術,如RFID盡管國內企業進行了開發,但是在技術水平、實用程度和產能與國外先進水平相比有較大差距,物聯網應用系統軟件開發處于劣勢。物聯網關鍵技術成為制造業物流信息化發展的巨大障礙。因此需要采取有力措施,進一步突破物聯網關鍵技術,大力發展物聯網中間件技術,加快產業資源集聚(閆芳、劉軍、楊璽,2011)。
(六)加快復合型物流人才培養和引進
制造業物流信息化發展需要具備制造業、物流業和信息化三個領域知識和技能的復合型人才,人才匱乏是較大制約因素。因此需要加強對復合型物流人才的培養和引進。通過高等院校培養一批理論基礎扎實的專業人才;通過人才招聘,引進一批精通制造業物流和物聯網技術的復合型人才;通過企業內部培訓、專家咨詢的方式,解決現有人員跨領域知識不足的問題。總之,通過多渠道引進和培養復合型物流人才,滿足制造業物流信息化發展的需要。
結論
物聯網將成為我國制造業物流信息化發展的航標。物聯網采用感知技術對物品信息進行采集,并對物體屬性進行識別,采用傳輸技術進行物流信息的傳遞與交互,采用智能技術對信息進行分析處理,從而提高對物質世界的感知能力,實現智能化決策和控制。隨著物聯網技術不斷推廣和使用,我國制造業物流信息化將實現數字化、網絡化、集成化、智能化。
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