启动会基于云计算的移动应用系统体系研究与实现

xx省烟草公司重点项目启动会——项目汇报项目名称基于云计算的移动应用系统体系研究与实现承担单位xxxx科技有限公司2012年3月一、工作方案（一）主要研究内容1、云计算从2007年被提出以后，就一直是国内外计算机网络技术研究的一个热点。目前已有IBM、Google、Amazon及微软等业界的几个巨头公司可以提供云服务了。Amazon’ECS和Google’sGoogleAppEngine就是典型的云服务。云计算是通过hitemet将网络中的资源连接起来，把大量的软件和IT基础设施当成一种资源向外提供服务。云计算是继分布式处理(nisbutedeomputing)，并行处理(ParallelComputing)，网格计算(Gridcomputing)之后发展起来的一种新的计算模式。但是云计算在数据完整性，数据恢复和私密性等方面存在很大的风险。美国知名市场研究公司oartner在2005年6月发布的一份研究报告“AssessingtheSecurityRisksofcloudcomputing”中指出云计算产业具有巨大的市场前景，但是安全问题却是阻碍其发展的一个重要障碍。现有的云计算数据文件安全机制都是基于虚拟机技术之上的，通过在虚拟机监控器中添加软件层来对xx烟草现有软件平台及数据进行保护。2、随着主动服务技术的不断深入研究，各项主动服务的关键性技术己经得到研究者们的实现以及优化，如构件注册检索、程序挖掘、多智能代理、构件组装发布等。然而，如何架构一个主动服务的系统环境，使得这些智能代理能够能高效、安全地提供协作服务成为研究者们努力实现的一个方向。本项目借助云计算模式灵活定制、动态可扩展、高可靠性和安全性、高性价比、服务平台无关性、超大的存储和计算能力、数据、软件在云端等特点，将主动服务分层进行架构，形成四层层云结构，即:数据层、智能代理层、通讯层及用户层。本文重点介绍了四层中的两层，一是智能代理层，分析得出实现主动服务的五种基本智能代理，即用户接口代理、服务搜索代理、需求分析代理、构件搜索代理、构件分析组装验证代理等，探讨了代理与代理间协议消息格式;二是通讯层，实现了用户与代理、代理与代理间的消息转发及集群间节点的负载均衡。除此之外，智能监控代理的引入提高了系统的可维护性，同时也为通讯层提供了负载均衡的硬软件实时信息依据。3、传统的工作流管理系统一般作为企业级应用开发，部署在企业内部，对现有的xx烟草海量数据的支持不理想，不适合作为互联网服务提供，这也是目前工作流系统虽然很多，但是能够通过互联网向用户提供服务、并能整合互联网资源的系统却很少的原因之一。4、项目研究设计的资源调度框架与调度策略能够满足云计算中对资源调度的多样化的需求，达到了预期目的。主要工作包括：(1)对异构的虚拟机容器进行支持；(2)虚拟化云计算中资源管理策略；(3)基于DSA(detect-strategy-action)思想的资源调度策略框架。最后，在研究虚拟化云计算技术资源负载分配策略的基础上，对资源负载均衡策略以及虚拟资源的创建、启动、迁移策略进行了设计与实现。5、在动态、多维的云计算虚拟化资源中，提高资源利用率、负载均衡度是永恒的问题，而对用户而言，满足任务信任需求是最重要的。因此，研究信任驱动的资源负载均衡调度算法是研究云计算系统的重点内容。传统的基于信任需求的调度算法只能解决任务信任效益值而不能很好的解决资源负载均衡问题。针对云计算动态性、异构性和自治性的特点，通过对云计算环境下数据中心的实现机制和调度模型的研究，以及对现有算法的分析，项目拟设计了一种云计算环境下基于信任驱动的资源负载均衡调度算法-TD_LBA(Trust-Driven_Load-Balance-Algorithm)。该算法考虑了用户任务的信任需求，以资源负载均衡为目标，同时兼顾任务执行时间跨度，任务平均等待时间等因素。6、支持移动业务的云终端建设。通过建设主动服务的云计算架构，集成xx烟草现有的围绕订单组织货源、物流信息化建设等软硬件环境，通过建设支持各种操作系统的云终端，能够实现在移动设备（例如手机）上，操作共享现有信息化资源。移动云终端除了能够完成现有业务处理为，还需要达到的主要功能指标：（1）最前沿的视频截取和网络控制技术使得产品性能大幅本质提升，能够实时流畅的传输动画、视频、鼠标动画等屏幕画面。（2）采用动态频道分配模式，占用带宽少、性能高。（3）网络控件同步操作技术，使多人同在网上实时操作网络画板，进行交互演示讨论。（4）独创窗口广播模式。（5）提供视窗接收广播方式。（6）支持多屏同步实时监看，每个窗口都分配一个频道，效率高，实时性强。先进的多线程监看算法，充分利用系统资源，多屏幕同时监看更加流畅和清晰。（7）高可靠性、稳定性强，即使在网络阻塞等情况下，系统都能正常运行。（8）支持屏幕广播（包括：全屏广播、区域广播、指定窗口广播以及使用窗口模式接收全屏广播（9）支持声音广播。（10）支持联机讨论；参与者可以用文字、语音、图像进行联机讨论，并可以多人同时讲话，其他人听,讨论内容可以保存为文件，可以直接启动网络画板；（11）支持网络画板；提供全新的控件式电子交互网络讨论板，每一步都可多次控制操作，所有参与者都可以在网络画板上同步实时操作，可以显示所有人或仅自己的操作内容，动态开放/关闭操作许可权，更好地支持了的自由讨论（12）支持远程命令。（13）支持电子邮件。（14）支持文档提交；可以将文档提交至指定的目录。（15）支持桌面模式；以Windows桌面方式全屏显示云终端网络计算机操作环境，完全融入操作系统之中；全新的教学操控模式，给老师更广阔的操作视野和电脑工作空间。（16）支持远程配置。7、xx烟草支持移动应用的云计算服务模式云计算可以按提供的服务类型进行分类，也可以按提供的服务范围进行划分。按提供的服务类型分为三个层次：基础设施即服务(InfrastructureasaService)、平台即服务(PlatformasaService)、软件即服务(SoftwareasaService)，其中：基础设施即服务，是指硬件服务提供商将内存、I/O设备、存储和计算能力整合成一个共享的虚拟资源池，向用户提供虚拟服务器、虚拟存储等服务；平台即服务，是指服务提供商把开发环境作为一种服务来提供给用户；软件即服务，是指服务提供商将应用软件统一部署在自己的服务器上，用户通过网络订购应用软件的服务模式。按提供的服务范围可分为：公有云、内部云和混合云。其中：公有云是指通互联网向不确定对象提供云计算服务；内部云是指通过非公开网络向企业（或机构）内部用户提供云计算服务；混合云计算既提供公有云计算服务，又提供内部云计算服务。考虑到公有云的安全性得不到可靠保证，可以通过行业内部云——xx烟草云计算模式（简称：烟草云），实现行业信息资源的整合。所谓烟草云，是指利用云计算技术，通过烟草行业内联网向行业内的单位提供基础设施、开发平台或者应用软件服务的一种内部云。图1xx烟草支持移动应用云计算服务模式xx烟草云计算模式应具有规模性、开放性、统一性、伸缩性、动态分配和安全性等特征：规模性：指xx烟草云计算是由具备一定规模的、分布在不同地域上的多个节点组成的IT集群系统，与单个烟草企业相比，其计算能力要大得多。开放性：指xx烟草云计算能够以一种或多种服务模式向行业内的企业提供云计算服务，可以根据实际的应用场景，自由选择。统一性：指xx烟草云计算由行业进行统一管理和维护。统一IT基础设施，统一开发平台和数据接口，对行业内具有共性的软件进行统一部署。伸缩性：指xx烟草计算云能够根据业务的发展，经济、快速地增加或减少硬件资源。动态分配：指xx烟草云计算能够根据不同企业的需要，动态分配IT资源，并按一定规则进行计费。安全性：指xx烟草云计算对外封闭，对内开放，信息资源安全可靠；节点之间分布合理，能够实现异地存储和容灾备份。二、技术方案（一）、技术关键1、基于虚拟化的云计算平台中安全机制研究。现有的云计算数据文件安全机制都是基于虚拟机技术之上的，通过在虚拟机监控器中添加软件层来对平台及数据进行保护。项目拟通过对EMC的可信虚拟设施研究项目Daoh的研究，在已经实现的CHAos系统和Sh即herd系统基础上，针对云计算平台中安全性较高的用户FO数据文件，提出了一种能够实时控制的加密进程调度算法PSCB。PSCBT算法是基于完全二叉树结构的，项目为了使PSCBT算法能够根据平台内异常进程的情况，实现实时动态控制，在原有的系统中添加了新的模块用于统计系统中的异常进程数目，以此来控制完全二叉树的深度。2、云计算模式下主动服务架构的研究。项目拟借助云计算模式灵活定制、动态可扩展、高可靠性和安全性、高性价比、服务平台无关性、超大的存储和计算能力、数据、软件在云端等特点，将主动服务分层进行架构，形成四层层云结构，即:数据层、智能代理层、通讯层及用户层。与传统主动服务架构相比，四层层云架构，一方面能够利用集群的扩展能力保证主动服务系统拥有足够的扩展能力，另一方面，均衡了智能代理层负载，避免了单点故障，保障主动服务系统的安全运行;此外，对于中心数据层的访问，由用户层发起，然后通过通讯层的传输提交给智能代理层，从而统一了访问核心数据的入口;最后，由于引入通讯中间件，使得主动服务系统的各个部分实现了跨平台通信。3、云工作流系统的设计与实现。传统的工作流管理系统一般作为企业级应用开发，部署在企业内部，对海量互联网用户及数据的支持不理想，不适合作为公共互联网服务提供，这也是目前工作流系统虽然很多，但是能够通过互联网向用户提供服务、并能整合互联网资源的系统却很少的原因之一。项目拟提出CFlow填补了这一空白，适合在互联网上大规模部署。CFlow的核心对象有两个:工作流模板和工作流进程。模板定义了流程的结构，是对现实工作过程的抽象和总结，模板中以节点来表示角色或者系统需要进行的工作，节点与节点之间用有方向的连接线连接起来，表示流程允许运行的途径;工作流进程由工作流模板实例化而来，工作流模板实例化时，需要为其装配角色承担者以及模板中所规定的参数的值。CFlow的主要模块包括用户管理子系统、模板设计器、工作流引擎、工作项管理子系统、进程管理子系统、委派管理子系统、存储子系统等。CFlow基于XML技术开发，两个核心对象一模板和进程一均采用XML格式来表示，进程的运行过程是通过XML演算来实现的。4、云计算环境下资源负载均衡调度算法研究。在动态、多维的云计算虚拟化资源中，提高资源利用率、负载均衡度是永恒的问题，而对用户而言，满足任务信任需求是最重要的。因此，研究信任驱动的资源负载均衡调度算法是研究云计算系统的重点内容。传统的基于信任需求的调度算法只能解决任务信任效益值而不能很好的解决资源负载均衡问题。针对云计算动态性、异构性和自治性的特点，通过对云计算环境下数据中心的实现机制和调度模型的研究，以及对现有算法的分析，项目设计了一种云计算环境下基于信任驱动的资源负载均衡调度算法——TD_LBA(Trust-Driven_Load-Balance-Algorithm)。该算法考虑了用户任务的信任需求，以资源负载均衡为目标，同时兼顾任务执行时间跨度，任务平均等待时间等因素。5、虚拟化云计算中资源管理的研究与实现。通过研究掌握了虚拟化云计算技术，并在此基础上，详细地论述了云计算中资源管理与虚拟资源平台框架，并对Platform公司云计算平台Excalibur的虚拟化容器整合模块和虚拟资源调度模块进行了设计与开发，主要工作包括：(1)对异构的虚拟机容器进行支持；(2)虚拟化云计算中资源管理策略；(3)基于DSA(detect-strategy-action)思想的资源调度策略框架。最后，在研究虚拟化云计算技术资源负载分配策略的基础上，对资源负载均衡策略以及虚拟资源的创建、启动、迁移策略进行了设计与实现。6、xx烟草云计算的技术架构。烟草云计算架构包括物理层、虚拟层、平台层和应用层四个层次，其中：虚拟层是基础，平台层是关键，应用层是目的。图2xx烟草