面向现代数字城市的云平台研究

　　摘要:为支撑现代数字城市的部署和实施，提出了一个面向城市管理和服务的私有云平台模型———“PK云”，针对系统安全、需求牵引和迭代发展等重点要求，对平台的总体架构、软件架构、主要特点及应用等进行了研究和设计。该研究能够为基于众创众筹和持续集成的现代数字城市业务信息系统的研发提供解决方案，同时为私有云、微服务、容器等新技术在城市信息化建设中的应用提供参考和借鉴。

　　关键词:现代数字城市;云平台;PK云

　　相关论文范文：网络工程论文计算机云计算及实现技术

　　通过本网络工程论文的探究，我们会认识到计算机云计算的实现具有多方面的价值作用。就现状而言，云计算尚且处于初级发展阶段，虽然在用户对资源的使用方式方面能够得到有效改变，但是仍有许多方面需要加以完善。笔者认为，在社会经济稳健发展及互联网技术日益提高的基础上，云计算的应用将更具有效性，通过对相关技术的改进及新技术的应用，相信云计算在互联网中将更具应用前景，进一步为互联网的稳健发展起到推波助澜的作用。

　　0引言

　　当前，城市在信息化建设过程中主要存在三方面问题:一是普遍未从信息安全角度出发，系统脆弱、安全性低;二是技术驱动导致政府本质性、全局性需求未得到有效满足;三是政府主建模式流程漫长，迭代升级滞后。为有效解决这些痛点问题，中国电子信息产业集团有限公司(简称“中国电子”)提出了“现代数字城市”的理念和建设思路，以“安全为先，需求牵引，迭代发展”为导向，能够为城市信息化转型升级、提高城市治理和电子政务建设的水平提供有效支撑。现代信息系统通常采用“支撑平台+应用/服务”的体系结构，随着技术的发展，平台、应用(服务)的形态在不断演化，平台形式从操作系统、应用服务器发展到现在的云平台，应用(服务)从C/S应用、B/S应用发展到目前主流的App等。当前，支撑平台朝着软硬一体化快速交付、持续升级集成、众创众筹开发、智能运维保障、数据支持等方向演化，其中，私有云的“云+端”架构以其“交付即使用”的突出优势逐渐成为信息系统的主流架构。

　　“云+端”解决方案能够大大简化系统配置部署的复杂性和成本，显著提高部署应用的时效，成为现代数字城市建设中的重要抓手。为支撑“现代数字城市”的实施和部署，本文提出了一个基于“PK体系”的云平台模型———PK云平台，或称PK云[1]。“PK”体系是以飞腾处理器和银河麒麟操作系统为基础形成的软硬件生态体系的简称，P代表“Phytium处理器”，K代表“Kylin操作系统”。

　　PK云平台综合运用容器、微服务等最新云技术，面向管理者、开发者、使用者包括政产学研用等各类城市信息化建设主体，提供安全可信、体验友好、兼容适配、灵活部署的数字城市业务应用支撑，是一个支持信息系统持续众创发展的应用生态服务的安全环境;该平台提供云端融合的新一代私有云解决方案，能够软硬一体直接交付使用，是一套易使用、易管理、高可靠、可快速复制的虚拟计算和服务基础设施，是高质量推动现代数字城市建设的利器。

　　1平台的总体架构

　　1.1现代数字城市建设理念

　　现代数字城市需要兼顾安全、需求和迭代发展，PK云平台必须支持这三方面的需求。因此，现代数字城市的设计思路为:基于国产化的基础设施，配备安全保密体系、标准规范体系和运维管理体系，在深化需求分析的基础上，通过敏捷开发和优化设计，实现迭代发展，向参与城市信息化建设的各类客户提供所需的敏捷服务。

　　1.2平台的分层设计

　　面向现代数字城市建设要求，PK云平台设计坚持安全性、易用性和灵活性原则。一是设计安全体系，从底层基础到云端应用，各个层次、各个环节均有安全设计。二是屏蔽软硬件复杂度，为用户提供清晰、简单的配置和监控服务;构建应用基座，为用户提供完备的应用即插即用服务。三是构建开放式众创众筹的应用商店，平台提供应用规范及接口标准，应用开发商只需关注业务应用，演进升级，适应用户不断变化的需求。基于以上原则，平台采用典型的网络云端设计[2]，构建数字城市业务应用的通用模型。

　　各层功能分别如下:(1)网(资源层):主要包括用户网络和数据中心中的国产化计算设备、存储设备和网络设备等，以及安装在计算机中的基础软件。这些基础的软硬件均为国产化，构建了云平台基本的安全保障。(2)云(服务层):主要提供各种云服务，包括云服务三种典型方式，即设施服务IaaS、平台服务PaaS[3]和软件服务SaaS，同时也提供众创众筹应用商店功能。①基础设施服务:通过虚拟化技术，形成计算资源池、存储资源池、网络资源池;利用云管理平台实现计算、存储、网络等资源的运行管理与服务调度，实现了管理的易用性和便利性。②数字城市业务平台服务:提供数字城市基础服务、数字城市生态服务等。数字城市基础服务由服务框架、服务接口和应用容器组成，为数字城市应用的统一访问、权限控制、应用集成接入提供支撑;数字城市生态服务(应用商店)为应用的入库、分发、部署、卸载、调度提供全面支撑。③软件服务:提供城市政务、城市交通、城市旅游等数字城市应用服务等。(3)端(应用层):为用户提供个性化的应用，一般是为用户量身定做的各种数字城市应用，包括典型的办公应用系统、档案管理系统等，并配置权限应用功能。

　　2平台的软件架构

　　PK云平台软件主要分为两部分，一部分是部署在客户侧的私有云平台;一部分是支撑平台的迭代发展应用生态。私有云平台主要提供基础的云服务，而迭代发展应用生态主要解决迭代发展的问题，其实质上是一个众创众筹的应用生态。而安全保密体系部署在各个层次和环节。私有云平台采用轻量级的应用支撑服务框架，具备基于容器云的虚拟化运行环境、基于微服务的服务治理架构、基于服务中心的平台基础服务、基于应用商店的应用管理服务以及基于DevOps理念的持续集成服务[4]等。

　　2.1容器云虚拟化运行环境

　　在硬件及操作系统的基础上，平台采用Docker技术构建了资源虚拟化容器云[5￣6]。容器云主要负责各应用的底层运行环境，可以对硬件资源实行动态弹性精确管理(如可以根据应用的运行负载情况实施自动扩容或自动缩容等)。容器云主要包括DOCKER容器和容器云管理平台两部分。DOCKER容器:应用的底层运行环境，可以运行某个应用的镜像，可以精确控制应用运行时使用的系统资源(如CPU、内存等)。容器云管理平台:为用户提供管理功能，可以管理应用、配置应用服务运行环境、监控服务健康状态、自动扩容、自动缩容等。用户已有系统或设备，也可以通过非托管方式继续在原来的环境中运行。

　　2.2服务治理框架

　　服务治理主要解决系统的高可用、易管理、易维护问题。平台采用以云化为核心的云微服务治理框架，核心理念是服务微自治，利用云调度的弹性和敏捷，逐渐消除人工治理。平台的微服务框架主要负责服务的注册、发现、配置、负载均衡、单点故障迁移、服务监控管理等。

　　2.3基础服务

　　平台基础服务为应用提供统一的公共服务以及为客户端应用桌面提供支撑服务。主要包括以下三部分:应用公共服务:为应用提供统一的公共基础服务，如组织机构服务、消息服务、单点登录服务、SSL服务、文件服务等。随着业务的发展公共服务可以继续丰富扩展，比如大数据处理服务、人工智能服务等。桌面基础服务:为客户端应用桌面及桌面服务管理系统提供服务，功能主要包括用户管理、认证管理、桌面用户相关数据管理、在线升级等。应用商店分中心:集成在客户侧，提供应用商店的管理服务、接口服务及应用仓库等。

　　2.4应用管理服务

　　应用管理服务提供针对应用的一站式服务，包括应用导入、上架、部署、开启、暂停、下架、删除等操作，还可以根据不同权限对应用进行管理分发。

　　2.5持续集成服务

　　持续集成服务是基于DevOps理念的持续集成框架，帮助开发者自动完成从代码提交到应用部署的完整流程。

　　3平台的创新及应用价值

　　本平台在系统设计时充分考虑到安全性、可用性、先进性和易维护性要求，采用先进的组织开发模式和系统架构，创新特征鲜明，应用支撑作用突出。

　　3.1平台的主要创新点

　　平台的创新价值主要体现在以下几个方面:一是植根于国产软硬件基础，生长于PK体系生态环境，同时反哺了PK生态;二是探索了众创众筹的组织开发模式;三是实现了应用商店的软件产品形态。这些创新对现代数字城市建设都有支撑作用。

　　3.2平台对现代数字城市的支撑

　　目前，PK云平台已在相关机关、银行、研究所等用户单位成功实现了部署和交付应用。运行结果证明，该平台加速了工程建设实施的进度，降低了现有应用系统的集成难度，弱化了系统运维与保障强度，提升了用户的使用体验，解决了用户关切问题。平台对现代数字城市建设的支撑作用主要体现在以下几个方面:一是在安全方面，以国产基础软硬件和算法为核心，搭建成体系的安全防护系统，对信息系统按不同等级进行防护;二是众筹众创的开发模式，能够汇聚众创成果，实现系统的持续演进和迭代升级;三是基于应用商店的软件服务，能够支持用户进行个性化定制和自由装配，满足不断变化的需求，真正实现需求牵引。

　　4结论

　　随着中国城市信息化建设向数字化、网络化、智能化方向不断推进，需求牵引、迭代发展、安全可信等核心内容的重要性日益凸显。面对复杂的现代数字城市建设任务，PK云平台下一步的发展思路为:一是在服务化方面，增强对数据库、应用中间件等服务的云化支持，构建应用APIStore能力，集成移动地理信息等应用服务;二是在新技术和业务方面，支持人工智能、移动边缘计算等新应用，不断夯实现代数字城市的基础;三是在行业应用方面，扩展对电子政务、智能制造、城市数据服务等领域的支持，不断扩大现代数字城市建设的广度。

　　参考文献

　　[1]中软信息系统工程有限公司.办公及事务处理应用支撑平台白皮书2.0[Z].2018.

　　[2]赵恒.面向企业的创新私有云平台的搭建[D].天津:河北工业大学，2014.

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