林業信息共享云計算運用

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全面推進現代林業建設是落實科學發展觀的基本要求，信息化建設是現代林業建設的重要突破口，而實現林業信息共享則是充分開發和利用林業信息資源的有效途徑，是林業信息化的核心戰略［1］。一些發達國家的林業科學數據庫的建立與共享，對其國家科技進步與創新、社會發展、經濟增長起到了重要作用［2］。然而，在信息技術飛速發展的時代，充分運用現代信息技術手段實現林業信息共享已成為必然趨勢?！霸?a href="http://www.ushengzhilian.com/lunwen/linyelunwen/lyjjlw/201207/535651.html" target="_blank">計算”(CloudComputing)作為一種新興的信息技術，它的出現給林業信息共享建設帶來了契機。它將突破傳統信息共享理念，最大限度地解決林業信息用戶關于計算、存儲、網絡、數據等資源的束縛［3］。在林業信息共享建設中引入云計算共享模式，可以擴大林業信息共享的服務內容和范圍，也必會大大推進林業信息化進展。

1林業信息共享現狀

隨著信息社會的不斷發展，信息共享已經成為建設信息化社會的重要內容。我國林業信息化建設跟其他行業相比起步較晚，以往林業信息利用多局限于單向、單方面、靜態層次上，林業信息系統的應用多停留在單機處理階段，這些問題都給林業信息共享造成了困難。當前林業信息共享中存在以下主要問題。(1)林業信息數據間關系復雜、形式多樣、數據量龐大，信息共享難度較大。(2)林業信息的來源渠道多而混雜，信息獲取方式不明確，入口不統一。縱向上層次關系復雜，橫向上數據不一致，原始數據多，增生信息少，林業信息共享水平低，信息資源重復建設，無法最優化利用［4］。(3)林業信息共享基本都是采用“分布式存儲、分布式訪問”的模式，用戶要訪問不同數據庫的內容需要檢索不同的數據庫。不同數據庫之間沒有集成統一管理，林業信息共享效率不高，信息共享范圍受到局限。(4)當前林業信息共享應用多停留在服務器管理端向客戶端單向提供服務的層次上，缺少林業信息共享的交互服務和個性化服務訂制功能?；谀壳傲謽I信息共享存在的諸多問題，“云計算”的出現給林業信息共享提出了新的模式?！霸朴嬎恪蹦芴峁﹦討B資源池、虛擬化和高可用性的下一代計算平臺的核心技術。它以用戶為中心，提供安全、快速、便捷的數據存儲和網絡服務，使互聯網成為每一個用戶的數據中心和計算中心，使用戶使用各種應用的平臺從桌面轉向Web［5］。

2林業信息共享需求

2.1數據共享需求

林業信息是指反映林業生產、管理和林業經營對象的特征、狀況、內在聯系及規律等的數據［6］，包括空間信息和屬性信息?？臻g信息包括林業資源空間地理分布結構及其規律的一切數據，屬性信息是指空間信息的屬性表，具體表現形式有數字、文字、各種不同比例尺的圖片和遙感影像，如森林分布圖、林相圖、林火監測影像等［7］。林業信息的最大化共享應支持大容量、多種類的數據共享需求，實現不同方式的數據共享服務。林業信息的主要共享數據(見圖1)分2類:①基礎地理數據，包括全要素的數字化地形圖、數字遙感影像以及數字高程模型等基礎地理數據;②林業專題數據，包括森林資源數據和園林綠化數據、林政數據、生態公益林數據、營造林數據、森林火災數據、林業有害生物數據、野生動植物數據等。林業信息共享的內容根據用戶級別權限的不同，選擇性地共享部分或全部林業信息數據?；诹謽I信息數據的保密性和安全性，有些數據只供部分用戶享用。

2.2用戶需求

林業信息的最大化共享應滿足不同用戶的共享需求，并對不同類型用戶設置不同級別的權限。林業信息共享用戶根據業務需求的不同劃分為以下5類:林業相關部門用戶、管理員、林業部門業務人員、公眾用戶以及其他政府相關部門等。管理員根據權限的不同分為高級管理員和一般管理員。管理員可以對林業信息共享數據進行規范化管理，將林業信息封裝成服務進行定制和，同時還可以分配用戶權限。林業相關部門用戶可以通過林業信息共享服務內網調用和查看不同的林業業務數據，也可上傳林業信息數據等。林業部門業務人員可以對林業數據進行編輯、管理和更新等工作。

2.3功能需求

林業信息共享應提供最全面、快捷的共享服務，主要包括對各類數據的高效管理更新、公共服務應用功能、信息查詢分析、服務定制等。滿足不同用戶的功能需求，各取所需。

3云計算定義與服務模式

3.1云計算的定義

自從“云計算”被提出，許多專家、研究組織以及相關廠家從不同的研究視角給出了“云計算”的定義，目前關于“云計算”的定義已有上百種［8］。廣義的云計算是一種服務的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。我們綜合各種定義認為:利用非本地或遠程服務器集群的分布式計算機為互聯網用戶提供計算、存儲、軟硬件等服務，以獲得超級計算機的計算和存儲等功能，有效提高軟硬件設備資源的利用效率，真正實現按需計算、隨時獲取、按需使用、隨時擴展，以實現低成本、高效率的信息共享服務。

3.2云計算的服務模式

當前比較典型的商業化云平臺主要有Amazon公司的AmazonEC2(即Amazon彈性計算云)、Google公司的GoogleAppEngine、微軟公司的WindowsAzure云平臺和IBM推出的藍云(BlueCloud)計算平臺［9］。歸納起來，云的服務模式主要有以下3種。(1)軟件即服務(Softwareasaservice，SaaS)。它是專為網絡交付而設計，通過網頁瀏覽器把程序和功能上傳，便于用戶通過Internet托管、部署及接入，實現按需求定購所需的服務，如ArcGISOnlineSharing。(2)平臺即服務(Platformasaservice，PaaS)。它把開發環境作為一種服務來提供。允許開發者進行創建、測試和部署應用，即使用中間商的設備來開發自己的程序并通過互聯網和其服務器傳到用戶手中，如GoogleAppEngine、WindowsAzure。(3)基礎設施即服務(Infrastructureasaservice，IaaS)。它是將大量的計算、存儲等資源利用虛擬化技術實現了分割、動態調整資源的功能，并作為服務為用戶提供，如AmazonEC2。

4林業信息“云”的架構

4.1林業信息“云”的架構思路

架構林業信息“云”的主要目的就是實現林業信息最大范圍和最便捷的服務共享。鑒于目前云計算的應用還處于起步階段，結合林業信息共享的實際需求和云計算的應用特點，林業信息“云”架構應遵從系統工程和平臺架構的思路進行。依據云計算提供的云服務模式，結合林業信息共享的需求，選取數據即服務(DaaS)和平臺即服務(Paas)的模式構建林業信息“云”，其架構思路如下。(1)林業共享信息的封裝規范化處理。由于當前林業信息標準不統一，形式復雜多樣，這些都給林業信息共享“云”的構建造成了障礙，為此在架構林業信息“云”的過程中，首先應該對現有的林業信息進行標準規范化的封裝處理，形成規范、標準的林業信息共享數據庫。(2)搭建服務集群，有效提高計算、存儲等能力，形成計算、存儲和數據資源池。(3)運用SOA架構，采用相關的平臺開發軟件(MicrosoftVisualStudio10+.net)開發林業信息共享服務平臺，將林業信息以服務的方式進行，實現信息共享。(4)搭建林業信息共享的“云”接入平臺(如WindowsAure平臺)，將林業信息共享服務平臺部署至云端。

4.2林業信息“云”的體系架構

根據云計算的體系結構特點，結合林業信息共享的需求分析，林業信息“云”的體系架構分為資源層、平臺層和應用層3層，如圖2所示。圖2林業信息“云”體系架構圖Fig.2Thearchitectureoftheforestryinformationcloud(1)資源層。該層是為資源層和平臺層提供計算、數據、存儲和網絡資源的。在該層通過虛擬化技術、負載均衡技術和集群技術，對底層的硬件設備(包括服務器、存儲器和網絡設備)和林業信息數據庫實行集中管理。構建了服務器集群，并向上層提供計算資源池、存儲資源池和數據資源池。(2)平臺層。該層是林業信息“云”的核心層。該層主要是利用net技術和WebService以及Memcached緩存技術等，通過Server服務的方式林業服務信息，實現林業信息的共享。該層主要包括服務查詢、服務注冊、服務認證、服務、服務刪除、服務拆分、服務聚合、服務監控等一條龍的林業信息共享服務。同時還擁有用戶管理、權限管理、系統管理、服務日志管理等功能。(3)應用層。該層構建在平臺層之上，通過平臺層的應用接口，集成與林業信息共享服務相關的應用系統，包括林政管理信息系統、森林資源管理信息系統、森林病蟲害管理信息系統、森林防火信息系統、野生動植物管理信息系統、營造林管理信息系統等。應用系統的集成可按需隨時擴展。

4.3林業信息“云”實現的關鍵技術

(1)虛擬化技術。虛擬化技術將離散的硬件資源統一起來以創建共享動態平臺，同時為應用程序提供可用性、安全性和可擴展性高的平臺服務。通過虛擬化技術，單個服務器可以支持多個虛擬機應用并運行多個操作系統，從而大大提高服務器的利用率;通過虛擬化為應用提供了靈活可變、可擴展的平臺服務［10］。林業信息共享“云”的構建利用虛擬化技術實現服務器虛擬化、存儲虛擬化和網絡資源虛擬化，并以此達到負載均衡。(2)緩存技術。林業信息共享“云”主要是空間信息的共享，它的一個顯著特點是數據量大，因此，如何實現高并發服務響應顯得尤為重要。在林業信息共享“云”的構建中采用Memcached緩存技術可以大大提高數據共享服務的響應速度，避免了數據量大和訪問量大造成的系統滯慢。(3)SOA技術。SOA技術是一種服務架構技術。采用SOA技術可以方便地調用和服務，實現信息共享。在林業信息共享“云”中，同樣也可以采用SOA服務架構技術，利用RESTFUL服務接口來調用服務，接受服務方可以通過XML傳遞必要的參數到服務器端，就象調用本地接口一樣實現與自身業務應用系統的無縫集成。在SOA架構下的云服務可以部署在各種分布式平臺上，也可以通過網絡訪問各種服務。

4.4林業信息“云”的數據共享模式

根據林業信息“云”的體系結構，可以利用云計算中的PaaS(平臺即服務)云服務模式搭建林業信息共享服務平臺，將林業信息共享平臺封裝成服務供用戶使用。在林業信息共享服務平臺中，用戶可以按需定制和自己的服務，查詢和調用自己所需的信息，其數據共享服務模式如圖3所示。

4.5林業信息“云”的運行模式

根據林業信息“云”的架構思路，設計其運行模式如圖4所示。林業信息“云”支持各種用戶(包括個人、部門單位和手持終端等)在任意位置、使用各種終端獲取林業信息共享服務，擴大了林業信息共享范圍。在該運行模式中，不同的用戶通過不同級別的權限受理與認證，通過接入林業信息云平臺，可以登錄到林業信息“云”中，按需獲取自己所要的信息服務，同時也可以自己定制和林業信息相關服務。在林業信息“云”服務的共享模式中運行，可大大降低客戶端的要求。在該運行模式中，用戶可以只需一臺筆記本或一個PDA，就可以隨時隨地通過網絡服務來獲取林業信息“云”中提供的各種服務。由于林業信息“云”是由多節點集群集成部署的，林業信息資源分布在“云”中的服務器集群中，林業信息“云”擁有大量服務器，包括縣、市、省等級林業管理部門的服務器。這些服務器通過云計算的虛擬機技術虛擬化成一個資源池，且這些服務器的資源都是互通共享，可以隨時分配和調用的。通過虛擬服務集群的方式，大大降低了以往各個地區林業部門硬件和軟件資源的重復建設，減少了資源浪費，達到了資源利用的最大化。如圖4所示，林業信息“云”由各省、市級區域云組成，省、市級的區域“云”由各個地方林業部門的私有“云”組成。各地方林業部門的私有“云”可以是對該部門林業信息數據中心進行整合擴充形成，由各個林業部門自行管理。各省、市地區的區域林業信息都是可以互通共享的，林業共享信息由統一的云管理機構進行協調管理和分配。

5討論

云計算技術應用于林業信息共享管理中具備理論和實踐的可行性，可以做進一步的研究和實踐，將云計算應用于林業信息共享研究中，在思維方式上是一種創新，但由于云計算技術暫不成熟，在云平臺的接入和實現問題上還有待深入研究和探索。云計算作為一種新興的服務共享模式，將其應用到我國林業信息共享研究中，必將是我國林業信息化建設中的一個重大進展，隨著云計算技術在我國的迅猛發展，也必將有更光明的未來。