1 引言
近几年来,云计算一直是当代信息技术领域的热门话题,它推动了自20世纪50年代以来继个人计算机变革、互联网变革之后的第三次变革潮,它的出现,将从根本上改变当代人的生活、生产模式和商业模式。云计算的产生,是多方面原动力共同作用的结果,包括:硬件技术的发展,虚拟化技术的成熟,面向服务架构的广泛应用,软件即服务模式的流行,互联网技术的高速发展,以及web2.0技术的广泛接受。其中,对云计算影响最大的核心原动力,就是虚拟化技术。
虚拟化技术的发展十分漫长,早在20世纪50年代,虚拟化的概念就已经被提出,到了20世纪70年代,大型计算机就已经在同时运行多个操作系统实例,但由于当时技术的限制,此时的虚拟化技术还没有得到广泛普及。直至今日,由于软硬件方面的技术的巨大进步,使得虚拟化技术在基于x86体系结构的服务器上得以部署,使得虚拟化技术逐步得到认可、普及。
2 虚拟化技术概念
如何来定义虚拟化技术?目前业界对虚拟化技术的定义没有统一的标准,存在多种定义共存的情况,虽然定义方式有所区别,但都阐述了以下三层含义:
(1)各式各样的资源都是虚拟化的对象。
(2)资源中不必要的细节在经过虚拟化后,都对用户进行隐藏。
(3)在虚拟环境中,用户可以实现真实环境中所想要实现的功能。对于资源的定义,可以是像CPU、内存、存储类的硬件资源,也可以是操作系统、文件系统、应用程序等软件环境。
简单来说,虚拟化技术就是在系统中增加了一个虚拟化层,将下层资源进行抽象后,提供给上层使用。用内存虚拟化举例来看,内存和硬盘的关系就是资源和资源代替品的关系,通过虚拟化技术,使得内存和硬盘有了相同的逻辑表示,虚拟化层向上隐藏了如何在硬盘上的操作细节,对于使用虚拟内存的应用,它们对虚拟内存进行操作时,就如同在访问物理内存一样。
3 虚拟化技术重点
通过虚拟化技术,各种虚拟实体备当成IT资源来使用,根据资源的类型不用,文中将从服务器虚拟化,存储虚拟化,网络虚拟化来展开介绍。
3.1 服务器虚拟化
3.1.1 服务器虚拟化概念
服务器虚拟化是指通过将软件与硬件相分离,在硬件以上,操作系统以下加入一个虚拟化软件层,通过空间上的分割和时间上的分时及模拟,将物理服务器抽象成为逻辑资源,向上层操作系统提供与物理服务器一样的虚拟服务器环境,使操作系统直接运行在虚拟环境上。如图1所示。
在采用服务器虚拟化以前,每台服务器上都只运行一个操作系统,而采用服务器虚拟化以后,多个虚拟服务器可以同时运行在一个物理服务器上,并且具有不同操作系统的多个虚拟服务器之间是相互隔离、并发运行的,所模拟出的虚拟服务器都具有完整独立的系统,包括内存、处理器、网络设备、储存设备等。服务器虚拟化技术的运用,使得资源的利用率和灵活性都大大提升。
3.1.2 服务器虚拟化分类
服务器虚拟化中的这个虚拟化软件层,也就是虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor,VMM),通常被称为Hypervisor。常见的Hypervisor软件栈架构方案分为两类,分别是寄宿虚拟化和原生虚拟化。架构如图2所示。
(1)寄宿虚拟化:这类虚拟化最大的特色就是Hypervisor被看成是一个应用软件或者是一种服务,在宿主的操作系统上运行。寄宿虚拟化的实现比较容易,而且具有较好的硬件兼容性,宿主操作系统能够使用到的硬件,虚拟操作系统都可以使用。它可以充分利用宿主操作系统所提供的设备和服务来对内存、进程、资源进行调度和管理。但也正式由于Hypervisor运行于宿主操作系统之上,虚拟操作系统对硬件的访问必然要经过宿主操作系统,这样也势必会造成性能的额外开销,所以寄宿虚拟化的性能通常较低,而且一旦宿主操作系统崩溃,那么所有的虚拟操作系统将无法运行,这样的缺点,显然无法满足当今企业对系统安全性和稳定性的要求。
(1)原生虚拟化:在这类虚拟化中,虚拟操作系统通过Hypervisor来完成对真实硬件资源的访问,Hypervisor直接安装在硬件上,使用和管理底层的硬件资源, 并负责与上层虚拟操作系统进行沟通和资源的协调,这类虚拟化系统崩溃的概率较小,就算运行在其上的其中一个操作系统崩溃,也不会影响其他操作系统的运行,对于企业来说是比较适合的。
(3)服务器虚拟化的技术优势。服务器虚拟化与物理服务器相比有以下几大优势:
降低运营成本:服务器虚拟化使得系统管理员将注意力更专注于应用程序的管理,而不是将精力花在与操作系统,中间件的兼容性问题上,通过服务器虚拟化,系统管理员对系统的人工干预频率降低,这样势必会降低基础设施的运营成本。
服务高可用性:虚拟机硬件在抽象化以后,服务的可用性得到提升,与物理服务器相比较而言更具有弹性,通过服务器虚拟化,可以解决许多问题,包括主机的动态迁移,数据的快捷删除,桌面的统一管理等等。
资源利用率提升:在没有采用服务器虚化以前,出于对管理的便捷性安全性以及性能考虑,绝大多数服务器上都只运行一个应用,导致服务器的cpu利用率很低,而通过服务器虚拟化技术,可以将原来多台服务器以虚拟服务器的形式整合到一台物理服务器中,这样就充分提高了服务器的使用效率。
3.2 存储虚拟化
随着企业中大量高价值数据的不断积淀,企业中存储平台的优劣,对整个系统的运作影响巨大,正因如此,存储虚拟化技术应运而生。存储虚拟化最主要的分别是传统的NAS/SAN存储虚拟化以及分布式存储池化两种。
传统存储虚拟化中,NAS(Network Attached Storage)和SAN(Storage Area Network)都是将存储从本地计算机上分离,集中在局域网中供用户共享和使用的技术,该技术又称为逻辑卷管理技术,通过管理软件,可以把多个物理磁盘映射为一个虚拟逻辑空间,该技术可以在不中断系统运行情况下,完成对物理储存设备的增加或减少。
分布式存储池化则是将所有服务器的硬盘组成若干资源池,基于资源池提供各种接口,为上层软件提供卷设备。分布式存储系统具有许多特点,包括:全局负载平衡、分布式SSD存储、高性能快照、高性能链接克隆、平滑扩容节点、资源按需使用、集群管理,快速数据重建,掉电保护等等。分布式存储系统主要适合存储和计算融合的一体化系统,在一体化系统中,分布式存储系统把服务器的本地硬盘组织成一个类似SAN设备的虚拟存储池,为上层应用提供存储功能。
3.3 网络虚拟化
网络虚拟化一般指的是虚拟局域网和虚拟专用网,虚拟局域网可以实现网络的“一虚多”和“多虚一”,即将一个物理局域网划分为多个虚拟局域网,或将多个物理局域网划分到一个虚拟局域网中,使虚拟局域网具有与物理局域网相似的功能,虚拟专用网则是通过对网络连接进行抽象,允许用户远程访问内部组织网络,它能使用户快速安全地访问到所想要的应用程序和数据。
与服务器虚拟化和存储虚拟化的高速发展相比,网络虚拟化的历史不算久远,现阶段的案例最主要还是集中在小规模的,以虚拟交换机、虚拟路由器、虚拟防火墙为代表的,运行在私有云内的较多,这些案例的最大特点,就是对网络硬件基本没有改动,而是通过服务器虚拟化层和云计算软件来完成网络的虚拟化功能。
4 虚拟化技术对云计算的影响
虚拟化技术的使用使得物理资源等底层架构的抽象成为可能,设备的差异性和兼容性对上层应用来说是透明的,虚拟化层的存在,实现了在上层操作系统以及应用程序基本无需感知的情况下,将分散在一个或多个数据中心的基础设施资源统一虚拟化和池化。正因如此,云端才能对底层千差万别的资源进行统一化管理。也正是因为虚拟化技术,云计算的这种在逻辑上以单一整体形式所表现出的特性才得以实现。所以说,虚拟资源在云计算架构中处于最为关键与核心的位置,虚拟化技术是云计算的核心原动力。
参考文献
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随着信息数据不断的发展,信息及数据的密度逐渐提高,云计算也成为一大热点逐渐进入人们视线,已经是目前最受关注的话题及新技术。现阶段,云计算被广泛的应用于互联网及计算机行业,包括微软、谷歌、IBM等大企业都逐步退出了自己的云搜索引擎、云计算平台、云网络信箱等。云计算核心技术有其独特的优势,在广电系统中也有较好的发展前景。
一、概论云计算理念及起源
在传统的信息技术模式中,如果企业要建立起一套IT系统,不光要购买相应的硬件设施,还要具备购买软件的许可证,然后请专业的服务人员进行维护,保证系统的正常运行。假如有一种服务,可以专门的为多数企业提供其所需的相应硬件及软件设施所带来的服务,那么企业就能够用少量的租金租赁到相应的服务,从而促使企业不用花费大量资金购买相应的设备提供服务的费用,有效降低了企业成本。通过科研人员的不断探索,云计算诞生了。谷歌是最早提出云计算概念的企业,因为谷歌早期的创业者并没有大量资金购买那些比较昂贵的商用服务器进行搜索引擎的设计,仅能选择比较廉价的Pc作为业务需求支撑,利用自己的才智最终成功的利用软件优化技术将相应的PC集群的稳定性做到了高于商用服务器,更好的支撑业务,在成本上却大大低于商用服务器标准配置的费用。
二、云计算核心技术的优势
1.拥有科学简便的编程模型
MapReduce为谷歌所开发的Python、java、c++变成模型,为一种简化了的分布式的编程模型及高效任务调度模型,可以对大规模的数据及进行并行运算,非常方便。
2.具有海量数据分布存储的技术
云计算系统主要是大量服务器组成的,能够为大量用户进行服务,因而云计算系统进行数据存储的时候主要采用的是分布式存储方式,利用冗余存储这种方法能够使相应数据可靠性得到充分的保证。目前,云计算系统当中使用比较广泛的数据存储系统为谷歌公司的GFS及Haddoop团队所开发的GFS开源实现HDFS。
3.拥有海量数据的管理技术
云计算要分析并处理海量的、分布的数据,因而,数据管理技术一定要可以对大量数据进行高效管理。云计算系统当红总的数据管理技术通常采用的都是谷歌工期开发的BigTable数据管理技术以及Hadoop团队所开发的开源数据管理模块,也就是HBzse模块。
4.高效的虚拟化技术
通过虚拟化技术可以将软件应用同底层硬件的隔离,虚拟化技术一方面包括将单个资源划分成若干个虚拟资源分裂模式,另一方面也包括将多个资源整合成一个虚拟资源聚合模式。按照虚拟对象能够把虚拟化技术分成计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化等几种。
5.拥有较强的云计算平台管理技术
云计算系统平台管理技术能够使大量服务器进行协同工作,对相应业务进行方便快捷的开通和部署,及时发现并恢复系统故障,通过自动化、智能化方法使大规模系统运营真正实现。
三、云计算在广电系统中的应用
云计算这项新技术的优势通过在互联网中的应用已经得到了充分的展示,可是广电云平台建设绝不可以照搬照抄互联网模式,一定要采取因地制宜的方式植入广电行业资深特色,还必须对诸多问题进行持续的探讨及完善。
(1)云计算契合了广电需求
在我国三网融合工作得到不断推进的背景下,现阶段全国第一批的12个三网融合试点的名单已经公布了,三网融合工作也真正进入到了实施的阶段。在这种情况下,电视台、有限网络公司、电台不仅应储存并管理海量的信息内容资源,还要整合视频、数据等多种多样的信息资源,提供一种综合性的信息服务,从而提高了对存储容量、计算效率等方面的要求。云计算能够有效实现共享硬件资源,架构扁平化的网络,不仅能够有效降低成本,还可以充分实现存储海量内容资源及分布式计算。广电行业对资源整合的需求同云计算独有的优势实现了高度契合,因而在未来,广电行业中一定会广泛的应用前景。
2.在广电系统中应用云计算的安全性
广电行业是一个有着较高的知识产权行业,在目前所使用的安全技术的前提下,能够利用云计算技术,加强数字电视播出的安全性。云计算技术当中具有最安全、最可靠的数据存储中心,所以用户就不用在担心丢失数据、病毒入侵等问题。利用云计算的强大计算功能,可以对不同用户设置不同体系密码,从而强化对云端客户授权及认证。此外,还能够利用云平台实时防护的措施,保证广电行业相应增值业务的安全性。三网融合以后,相应的数字电视增值业务会拓展到各个领域当中,多种双向互动业务,更需哟啊具有较强的金融安全保护。云计算通过其强悍的计算能力,能够方便的对数字电视从前端一直到终端、终端存储、双向链路等实行全局的监控,从而达到立体式的安全防护。
3.三网融合下的云计算商业模式
随着云计算技术的不断发展,广电行业中对其的应用日益广泛,为人们的生活带来了巨大的变化,并将产生更加深远的影响。在三网融合的不断推动下,各种业务都能通过机顶盒、移动终端、PC等实现互动,从而使云计算在广电增值业务当中发挥更大的作用。
四、云计算核心技术在广电系统中的关键性因素
1.政策导向问题
在我国,广电系统有着商业性及宣传性两重属性,业务的开展会受到有关政策的影响及制约,例如广电系统怎样建立起云计算系统、可以开展什么业务、系统的规模应多大等等。目前我国还没有比较明朗的政策导向,所以在广电系统内进行大规模云计算系统的部署还不太恰当。
2.行业趋同问题
因为我国的广电行政管理体系比较松散,缺乏规范的技术标准,所以在行业内部署公有云系统,还需要很长时间统一相应的标准并获得国内行业单位的支持及认同,所以在一定程度上阻碍了云计算在广电行业内的应用。
3.资金配套问题
云计算是IT产业的一次大潮。在潮起潮落中,现有的IT厂商都会面临新的洗礼——淘汰者被大潮冲走,一批新的创业者也会涌现。位于北京云基地的北京友友天宇系统技术有限公司(以下简称“友友系统”),就是在云计算大潮下出现的一个新面孔,它随着云计算大潮而生,正经受着云计算市场的严峻考验。
作为云计算产业链条中的一环,特别是位于云计算软件中的最底层——云计算平台,友友系统的产品显得过于专业,也不为人所熟知,但其产品却是构建云计算平台的核心,用友友系统员工自己的话说,就是通往云计算世界的一部梯子。作为国内为数不多的掌握云计算平台核心技术的国产厂商,友友系统周围强手环伺。友友系统如何定位自己在云计算世界中的角色,其产品又怎样应对市场需求?日前,本报记者就相关问题独家专访了友友系统的创始人之一、友友系统CEO姚宏宇博士。
发现云计算技术本质
关于云计算的定义几乎每个人都有自己的理解。姚宏宇认为这并不奇怪,因为新的技术变革必需经历这一过程,就像之前的分布式计算、网格计算甚至互联网一样,假以时日,人们的意见必然会趋同。
“云计算是一种商业模式,也是一种技术进步。”他说,对云计算的理解可以分为两个层面:从商业模式的角度看,云计算是互联网模式的延伸和发展,它把互联网的服务从原来的信息服务延伸到硬件资源、软件资源以及所有跟IT相关的东西。“我把云计算叫做Internet 2.0。从服务模式来讲,云计算与互联网的本质一样,都是通过互联网交付服务,只是云计算把这个范围扩展得更大。而从技术角度来看,云计算无非是把很多不同种类的、分布在各地通过网络联接起来的资源结合起来,这个结合体叫做‘云’。”
集群计算、分布式计算、并行计算、网格计算是一些技术人员谈到云计算时总会提到的概念。姚宏宇认为,这些概念相互之间存在着密切关系,并行计算和分布式计算等很多概念都是从最早的集群技术演化而来的。
在计算机科学的发展过程中,大规模计算有两种不同的发展理念,一个叫“Share everything(一切皆共享)”,一个叫“Share nothing(一切皆独享)”。第一个理念的代表是并行计算,其具体实现就是超级计算机,超级计算机的存储、内存和CPU都是共享的,比如CPU可能有几千个,但从操作系统层面看就是一个CPU。这一技术路线下的产品商业应用范围较窄,主要应用在特定领域,对社会和商业影响较小;第二个理念的代表是分布式计算,这种系统中每个节点都是一个独立单位,每一个小单元完全可以自己做计算,能完成所有计算机该做的操作,目前的计算机应用系统基本都是这一体系下的产物。
不过,上述这些理念和发展方向最终都能通向云计算。云计算的本质就是能够通过分布式计算、集群计算、网格计算等技术把各种资源有机地结合起来,让外面看到“云”,而不是看到很多小的计算机节点。同时,无论“云”里发生什么事情,上面的业务系统都不会受到影响。这就意味着这个云要足够大、足够有弹性。“而友友系统的核心技术就是实现资源整合,特别是数据资源的整合,并且屏蔽掉过程中的技术复杂性。”姚宏宇说。
打造云计算操作系统
创立之初,友友系统给自己的定位是基础软件的技术提供商,后来又进一步明确为云计算平台技术供应商。“尽管不敢说是IBM和Oracle的竞争对手,但是友友系统与它们的产品的确处于一个层面,而和国内绝大多数IT公司不一样。”姚宏宇坦言,由于技术的专业性,要想跟普通大众描述清楚他们是做什么的,并非易事。
姚宏宇把自己的产品归为云计算操作系统。他说,从传统的IT架构来说,友友系统的产品属于中间件,位于操作系统之上、应用系统之下,因此叫云计算中间件比较合适。但中间件这个名字对中国人而言含义并不明确,而命名为云计算操作系统是因为其产品之于云计算整体架构的确如同传统计算机系统中操作系统的作用一样。“当然,我们提出云计算操作系统概念不是从传统IT架构的角度出发,更多的是考虑到面向未来。”
姚宏宇解释说,一台计算机包括一个CPU、一个内存、一个磁盘外加一个外壳,这就是冯·诺依曼计算机的典型结构。如果设想这个计算单元分布在1万台机器的CPU上,是由几十个计算节点组成的一个整体,用各种友友系统的软件对这个“超级计算机(云)”进行管理,那么这个软件就是云计算操作系统。因为业务系统是架在友友系统的软件之上的,下面则面对单机的操作系统和硬件,对业务系统来说其下的整套东西就相当于一个虚拟的计算机。从这个角度说,友友系统的产品和普通计算机上的操作系统所做的工作是类似的。
不过,云计算操作系统毕竟不是我们常见的操作系统,而今称为云计算操作系统的也并不多,主流的包括VMware的vSphere和浪潮的云海OS等。那么,同为云计算操作系统的友友系统CloudWare到底有何不同?
在姚宏宇看来,大家的方向基本一致,但与VMware和浪潮的云计算操作系统侧重于虚拟化和对虚拟化环境的管理不同,友友系统的云计算操作系统更侧重于资源的集中和整合。“我觉得云计算最终目的是,前台无数端,后台一片云。”姚宏宇说,云计算操作系统的作用就是能够把这一片云管理起来,让端都认为后台真的是一片“云”,前台需要的东西后台通过统一标准的接口可以提供。从技术上说就是,这个云计算操作系统能为前台提供一套SDK或者API。它能够把后台所有的分布资源管理起来,让前端认为后面就是一台机器,这个管理体系就叫做云计算操作系统,虚拟机的管理只是其中的一部分。
研发五大核心产品
友友系统的云计算操作系统并不是一款单独的软件,而是由友友系统的一系列核心产品构成的。姚宏宇把这些产品分为两个层次:位于核心底层的Bitsflow、NetVM、DataCell;在其之上的平台产品智存、智维,它们都具有自主知识产权和核心技术。其中,Bitsflow主要负责大规模分布式系统之间的通信和协作,是一个高容错、高性能的数据交换和应用协作平台;DataCell是一个用于海量数据的分布式存储系统,也叫云存储;NetVM是一个分布式管理系统及分布式计算开发框架,相当于三个产品中的总调度。
“这三个产品相当于三个引擎,就如同Linux内核一样,用于支撑之上的两大平台级产品,分别是智存和智维。”姚宏宇介绍说,智存主要针对对象和文件存储,类似文件系统;智维用于进行大规模系统的运维和管控。”姚宏宇说。
值得一提的是,所有这些产品中负责网络通信的Bitsflow是基础,也是友友系统区别其他云计算公司最大的核心竞争力。姚宏宇把云计算的技术路线分为三类,一类是以存储为核心,以Google为代表;第二类是以虚拟化为核心,以VMware为代表;第三类是以亚马逊为代表的混合体。而友友系统选择的技术路线区别于以上三者,友友系统是以网络通信为核心,这也是姚宏宇看重Bitsflow的原因所在。
“以网络通信为核心,这是基于我们多年来一直专注大型分布式系统研究的结果。”姚宏宇解释说,“所谓分布式系统是基于网络有延迟这个前提的,如果网络无限快,它就不是分布式系统了,而是一台超级计算机了。我们的工作就是努力管理好网络层,这就相当于缩短了分布式系统中各个模块之间的距离,这是我们公司整个技术的理论基础。”姚宏宇说,正是由于选择了这样一种技术理念,才使友友系统解决了分布式系统的协同和数据交换问题,大大简化了其它后续产品研发上的技术挑战。
姚宏宇坦言,由于产品的专业性,特别是专注在云计算的底层,而且解决方法又有别于传统技术,使得他们的产品在推广上遇到的第一个难题就是如何向客户说清楚他们的技术究竟是什么。不过,他遇到的最大挑战还是市场不成熟。比如在解决海量数据的整合时,人们更倾向于传统的基于数据库的各种集成技术,而没有想到或者还不太认同友友系统提出的解决方案,尽管友友系统的方案实现成本更低、上线更快。
“好在技术和成本优势明显,口碑正在逐步建立,这几年项目也渐渐开展起来,尤其在金融、电信、电力、政府、互联网、教育等领域,我们每年的进步都非常明显。”姚宏宇表示,未来友友系统的重点是继续培育市场,同时完善自己的产品。他说最大的愿望是有朝一日用户能像认可关系型数据库一样认可友友系统的技术。
创业者档案
姚宏宇,1988年考入中国科技大学少年班,1993年赴美留学,先后获威斯康辛大学麦迪逊分校计算机和材料系的硕士及博士学位。自2000年起在硅谷从事大规模企业软件和互联网技术的研究、开发和管理工作。曾任美国雅虎研究院高级研究员、美国SideStep公司资深管理人员及架构师等。2007年在北京创立友友系统, 并担任公司总经理。
记者观察
自信源于对技术的准确把握
采访姚宏宇后,有几个印象深刻。第一是他的技术背景,第二是他对市场的把握,第三则是友友系统的商业模式。
外界一提起姚宏宇,往往要说他在科大少年班求学、美国攻读技术专业、随后在雅虎工作。涉及到姚宏宇技术背景的部分,往往语焉不详。姚宏宇说,正是由于在雅虎的一段经历,才让他真正了解到互联网的魅力和最新技术发展趋势。所以,在采访中,他一再把云计算和互联网相比较,坚信云计算是“IT行业真正的一次新技术变革,将产生无法想像的影响力”。他也坚信,“产品叫不叫云计算都无所谓,我们做的就是与大数据、大系统有关的事情,只不过现在赶上了云计算热潮。”
他的这种自信源于技术,而非概念炒作。
云计算时代的来临,且伴随着运用力度的不断加大,越来越受到人们的关注,一度成为业界人士相继研究的重要课题之一。源于云计算的普及,颠覆了以往支撑电子文件管理实现的技术框架,也促使其电子文件管理朝向多元化方向发展,但其关键技术的研究并不多见。故而,对云计算环境下电子文件管理关进技术的研究有着重要的现实意义。
1 云计算环境下电子文件管理技术框架
云计算环境下的电子文件包管理同时兼有资源虚拟化(SAAS层次上)与对云平台提供商所提供云服务的优先选择和配置双重特性,而随着私有云的渐次成熟,终究会带动公共云和混合云的发展。因此,其技术构架涵盖如下:
(1)固件或硬件层。交换机、硬件服务器等基础设备,服务于软件的内核层的管理、操作及更新;内核层经操作系统内核、集群中间件、虚拟机监控器等,实现对固件或硬件层的管理。
(2)分布式数据(非结构化)存储。事先配置好存储量大小,常以64MB为以组块,以主服务器提供的形式,在各个组块经索引后,实现不同数据管理服务器的存储,且云计算环境下的全部数据存储,均由文件系统管理。
(3)分布式数据(结构化)存储。包含Bigtable、RDS及HBase等技术,在云计算中,电子文件元数据的存储通常都是在分布式结构化表中,由其管理系统进行统一管理。
(4)分布数据处理技术。在云计算中,电子文件管理系统采用以MapReduce为主的分布式数据处理技术对电子文件进行处理。
(5)电子文件管理基础。电子文件封包、凭证管理、文件完整性校验、数据分布式存取、文件监控等,提供出基础与核心功能。
(6)电子文件管理业务服务。包括信息捕获、系统管理、保管与处置、安全与监控、检索与再现及非电子管理等,负责虚拟化和电子文件管理数据库的实现与形成。
2 云计算环境下电子文件管理关键技术
鉴于云计算环境较之于以往电子文件管理环境具有的特殊性,其技术突破(即关键技术)应围绕数据信息建模技术、结构与非结构数据分布存取技术、电子文件数据溯源技术进行。
1. 数据信息建模技术
要将不同电子文件封装要求不尽相同这一点纳入到数据信息建模技术中,如提交信息包(SIP)、存档信息包(AIP)及信息包(DIP)的信息模型及实现不同信息包之间的转换,同时要结合云计算技术特性,如大文件组块管理、多副本管理、数据分布式管理等。
2.结构与非结构数据分布存取技术
云计算环境下的电子文件管理较之于传统电子文件管理系统,最大的区别在于数据分布呈现出结构化与非结构、且异构电子文件海量,存取多具复杂性。如
Google文件系统,采用中心服务器管理技术,数据不支持缓存,只在用户端备有专用的接口。云计算环境下的电子文件管理要实现文件分块、多副本管理、MapReduce、加入结点动态等过程具有挑战性。
3.电子文件数据溯源技术
在云环境中,其特殊性为电子文件与其元数据的溯源提供了技术支持。在云计算中,电子文件的回溯基本上可划分为结构化数据表与非结构化数据。在Bigtable中,其数据模型的组成主要包括行、列及时间戳。而且,在云计算中,非结构化数据的存储通过采用多副本技术,能有效地溯源文件实体对象。然而,并不是云计算中的所有技术都能操作电子文件与其元数据的回溯,因此,在云计算中,凭证性回溯技术的管理还需要进行进一步的突破。
3 云环境下电子文件管理相关关键技术实现方案
云环境下电子文件管理关键技术的实现,要在对传统电子文件管理环境进行改观的同时纳入云计算这一因素,因而,要抓住和掌握相关实现要点,并在此基础上,渗透到云计算的各个层次中,达到电子文件管理的最优化。
1.实现要点
1.1底层技术与核心技术相平衡
云计算供应商所提供的云服务,应将操作简便性、实用性作为首要特征,电子文件管理关键技术的实现首先要考虑技术的可操作性。新技术的研发固然重要,首先要避免刻意追求新技术的复杂化,注重原有技术的重组,达到底层技术与核心技术相平衡,确保底层技术和核心技术二者之间的协调发展。
1.2经济性与稳定性相平衡
云计算环境下电子文件管理系统必须要达到经济性与稳定性相平衡目的,事实上,经济性通常会不利于系统的稳定性,在容错问题的处理上尤为多见,因其会涉及到Master、Sever、数据管服务器等部分。在计算与存储能力均等的基础上,搭建云端服务器集群的成本要远远低于对超级计算机购买的成本,而较低成本的云端部署与服务器硬件,避免了集机群更新换代的烦恼,且用户可采用瘦终端来实现加大云服务的功能。
1.3灵活性与安全性相平衡
灵活性涉及到多副本管理、节点动态管理、动态故障恢复、故障动态监测等方面,可使电子文件管理系统管理方便化,在带来方便的同时也带来了可靠性、一致性及保密性等方面更高的管理要求。因此,在云环境下,必须要保证灵活性与安全性的平衡,以保证电子文件管理系统的方便性与安全性。
1.4针对性与可持续性相平衡
实现云计算中的电子文件管理系统并不是一步到位的,而是要通过统一的规划,按照步骤一步一步实现的,并注重部门的协作及部门间的资源共享。而针对性是区别电子文件管理系统和各种业务应用系统的主要特点之一,电子文件管理务必要遵循相关功能标准,同时还要注意可持续性。
2.实现方法
在云计算中,实现电子文件管理系统的方案多种多样,但可以划分为两大类:商业解决方案与开源解决方案。但由于考虑到文件管理的特殊性与未来不可知性,因此建议采用开源解决方案。现阶段,开源方案的主流方向主要有:Hadoop、Nimbus、Eucalyptus,而Hadoop与Eucalyptus则是通过模仿商业解决方案而来的。通过对现阶段的实现技术的普及度、成熟度、技术公开性及未来的发展趋势等方面进行综合考虑,建立在云计算中的电子文件管理系统应采用Hadoop的编程模式。作为Apache开源组织所提供的分布式计算机框架,Hadoop包括多种编程技术,且具有较大的可靠性与可可扩展性。因此,在现阶段的通用技术框架中,可以采用HadoopHDFS技术实现非结构化数据的存储、采用HBase技术实现结构化数据的存储、采用MapReduce技术实现分布式处理及采用ZooKeeper技术实现锁服务。
4 结语
综上所述,随着关键技术的越来越成熟及应用的越来越广泛,电子文件管理的实现逐渐发展到采用公共云及混合云技术,并渗透到云计算的各种层次中。因此,在未来的工作中,必须要对云计算进行充分的分析,以研究出最好的实现技术。
参考文献
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云计算是对计算模式和信息技术应用产生革命性影响的一个主题,目前在国内,云计算带来的虚拟化技术已经广泛应用。云计算围绕着如何更好地完成数据的计算、存储、迁移、分析而展开,催生出“大数据中心”的概念,并在悄然改变数据管理的传统运营模式。
一、云计算在保险领域应用的优势
众所周知,我国保险业是国内较早全面应用信息技术的行业之一,信息技术的应用为促进保险业务快速发展提供了重要的技术支撑,目前,国内保险业面临着转型发展的任务,要求保险企业尽快提升创新能力,而云计算所体现的技术优势,将有利于加快推进保险业的信息技术升级,对行业转型提供巨大助力。
从技术特性来看,云计算集成海量存储和高性能的计算能力,其按需服务、高可扩展性、虚拟化等特点,符合保险行业的灾备及核心系统连续性、高效性、稳定性、跨地域性的需求,具有明显的技术与需求的契合点。
从成本收益来看,无论企业借用外部运营商搭建的“公共云”,还是建设企业内部“企业云”,通过应用云计算虚拟化技术,都可以大大节省IT基础设施投入,减轻企业建设数据中心及日常数据管理的成本压力。
从技术成熟度来看,目前国内外IT领军企业都在加快研发成熟的IaaS基础设施服务和PaaS平台服务,以及SaaS软件服务,相关技术已相对成熟,保险企业可以灵活运用这些技术和工具,有针对性地提升管理和运营效率。
从技术安全性来看,为了保证敏感信息在“云”中的保密性和安全性,云计算目前已经开发有一系列技术手段以保障应用安全,随着我国对数据安全方面的监管不断加强,云计算在数据安全上的可靠性也有望不断提升。
二、云计算为保险企业解决的实际问题
云计算最重要的特征和作用,就是彻底解决了海量数据存储、并行计算和数据挖掘等问题,并通过应用的形式向客户提供服务,结合保险行业的经营特点,云计算可以在保险业目前的转型发展中发挥重要作用,为满足保险公司的现实业务需要提供有益的帮助。
1.满足IT基础设施物理升级的需要
传统意义上,多数保险公司的数据集中往往是按照地域或业务分库处理,业务系统多采用小型服务器集群方式,随着业务量的增加,保险公司只能不断地采购和升级软硬件系统来提高数据处理性能,这种技术不利于提升数据运行效率,而且成本投入也会越来越高。而运用云计算方式建立企业的数据中心,有利于充分节省企业IT基础设施升级的成本,并充分体现出数据库、服务器及存储系统可扩展性的优势。
2.满足数据处理能力提升的需要
对于保险企业来说,无论是核保、理赔还是保全等日常经营数据,还是客户信息数据,随着业务规模的快速增长,数据流量也会呈几何式增长,面对海量的数据访问和交互式操作,企业要保证系统具有持续且稳定的响应性能。以云计算为代表的大数据管理模式就能有效应对这样的局面,满足爆发式的数据存储需求,并提供足够的灵活性对信息进行有效的管理。
3.满足数据容灾备份的需要
保险企业的数据灾难备份不是一个单纯的技术手段,它是基于灾难实际发生时保险企业所能承受的能力来考量,立足于业务的需求,对数据备份进行规划。云计算的核心思想是将大量资源统一管理和调度,并提供基于云计算技术的平台服务,当灾难发生时,云计算数据灾备能够快速进行数据恢复,并为企业提供专业的应对救援服务。
三、云计算在保险企业应用的建议
1.合理搭配使用“公共云”和“企业云”
使用“公共云”就是采用“租用数据中心,数据托管”的模式,其优势之一是节约成本,另外服务的扩展具有较大的灵活性,具有一定的服务定制功能,能够随时应对意想不到的数据处理需求。而劣势就是所谓的安全问题,以及在数据管理上可能仍受限于相关监管规定。使用“企业云”即采用“自建数据中心,数据自管”的模式,优势是企业拥有自有的数据中心,自主运营、自主管理,对云计算各个环节都能进行精密把控,但劣势是成本较高,需对技术团队要求较高。
综合考虑,笔者建议可采用“公共云”与“企业云”搭配使用的策略。一方面,构建私有云架构,选择若干地点分别建设服务器集群,采用云计算的虚拟化技术,把集群虚拟为集中的大型机,实现虚拟的数据大集中,将核心业务纳入私有云管理。另一方面,探索向第三方运营商定制云服务,购置SaaS服务软件,尝试将非核心业务的数据处理外包给云服务商,并在合作中逐步积累云计算管理的能力。
2.探索应用SaaS服务
运用云计算技术,目前市场上已经出现一批相对成熟的SaaS服务,如CRM、ERP、E-HR等,在此以SaaS型CRM服务为例,说明云计算在公司日常经营管理中可以扮演重要角色。CRM可以实现360度的“客户全景”识别,做到客户数据和客户价值的深度挖掘,为营销活动提供精准依据,为客户提供个性化服务。目前,企业级CRM的实施方式基本为购买CRM套装软件、自主开发CRM软件以及采用云CRM服务三种。与传统CRM软件相比,SaaS型CRM即云服务CRM,是基于开源平台搭建,不仅能够满足企业客户数据存储、数据挖掘、实时数据整合等功能,另外还可以融合3G移动、智能移动终端、数据库同步、与SNS等社交网站互动等新媒体和移动互联技术,有效增强了CRM的交互能力和实时处理水平。
随着云计算技术的不断发展,未来会有越来越多的SaaS服务应运而生,SaaS服务的应用有望进一步提高保险企业的运营管理效率,降低运营成本。
3.培育云管理领先优势
笔者认为,从战略角度看,那些有志于在新技术引领下有所作为的保险公司,应对信息技术建设进行长远规划,抓住云计算革命的契机,不仅要应用新技术,还要加强运用保险企业在产品开发、精算、核保、理赔、客户分析等领域的自身专业优势,培育优秀的IT专业队伍,开发领先于行业的云计算管理平台和应用软件,打造企业的技术竞争优势。同时考虑到未来保险行业的竞争将向规模化和差异化两个方向发展,市场将更加细分,可能出现一些只在产业价值链的某些环节利用领先的技术或规模效应提供专业化服务的专家型公司。保险企业可以在适当时机,建立专家型信息技术服务子公司,面向整个行业提供专业的IT技术服务,从而使新技术应用的内部性和外部性均得到充分发挥。
参考文献:
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中图分类号:TP316 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)16-0042-01
1 基于云计算环境下的分布存储技术产生的背景
21世纪是网络信息时代,计算机技术在各个领域应用得十分广泛,其数据量的规模迅速增长。大量数据单独存储在计算机上,是不能够满足现代社会的发展需求的,云计算的产生也是为了适应现代计算机技术的发展,解决了大量的数据存储和通信技术等社会需求。
在云计算环境下的分布存储技术是用户通过对自己的需求量在互联网上的计算机存储系统进行分析,然后进行租赁或是购买互联网上的存储空间来满足自己的数据存储需求。关于数据是如何被存储在互联网上的,也是一个重点问题。基于云计算环境,数据中心的不同使得其具有不同的节点,各种大量的数据也就存储在相适应的数据存储节点上或是数据中心上,数据中心通过计算机程序对数据组织排列顺序进行编排,然后再通过一个专门的计算机使用端口传达给用户,用户再通过专门的计算机端口将数据存储在数据中心上。云计算是一种全新的计算模型,以互联网技术为基础,其最大的特点是能够共同分享基础资源。
2 基于云计算环境下的分布存储技术的结构
2.1 以交换机为核心结构
在云计算机环境下的存储技术出现之前,大部分的用户都是通过以交换机作为自己的数据中心,可以理解为用户将交换机当作实施网络体系与数据中心的一个纽带,交换机与计算机服务器的链接可以让数据包在互联网技术条件下进行转发,而服务器又相当于一个存储设备,对数据包进行存储、读取等处理,最终来实现自己的整个数据中心。其主要采取的结构为树形结构,其中包含聚合层、边缘层、核心层三个部分。树形结构具有操作简单、易连接、易扩展等特点,同时,其存储容量有限,不能够满足现在计算机信息技术发展对数据存储的要求,使得其整个系统在运作过程中的操作灵活性、存储效率等都有很大的提升空间。
2.2 以服务器为核心结构
以服务器为核心结构不同于传统的结构,用户会将每个计算机系统的服务器连接到互联网设备上,在这个过程中,服务器的工作任务就是转发互联网上的数据。这种方式的数据存储结构具有简单的特点,但是其数据链路非常冗余,对数据存储空间也造成了一定的困难。
2.3 相互结合,扬长补短
将以交换机为核心结构和以服务器为核心结构的两者相互结合,就可以达到扬长补短的作用,将优点最大程度的表现出来,于是,混合结构就此诞生了。混合结构是以交换机数据中心的连接节点之间的相互连接,利用互联网设备,使得计算机系统中的服务器能够同时参与到数据包的转发、存储、读取、路由等功能。
3 基于云计算环境下的分布存储技术的分析
3.1 容易产生错误
为了满足大量数据的存储需求,用户常常通过使用一些性能特别高的服务器设备,这不免增加了数据存储的费用成本,就使得云计算不能充分发挥其最大的经济效益,其所表现出来的庞大的数据存储功能也只如冰山一角。据调查显示,在一个用户的数据中心中,平均一个工作任务的运行中有4个左右的节点连接会失效,而用户数据中心有3200个节点,如此计算,云计算会每5个小时就有一个磁盘完全失效,不能将其功能表现出来。这种现象不仅没有为数据的存储提供高效的环境,还易让用户对提供云服务的供应商提出了质疑,造成巨大的经济损失,也不利于计算机信息技术的进一步发展。因此,需要提高云计算机环境下的分布存储技术的准确性、稳定性。
3.2 可扩展性
在云计算环境下的分布存储技术产生之前,以计算机服务器为主的数据存储方式比较冗余,是通过提高其扩展性来增加其存储空间的,从而满足数据包存储、读取、转发的功能。在云计算环境下的分布存储技术产生后,其数据包的存储空间是非常庞大的,意味着云计算环境下的数据中心存储量的规模之大,一般都会少则上万,多则数十万。
目前,在数据中心存储数据的计量单位,一般都以BP或是EB进行计算。云计算环境下的数据中心规模和整个计算机系统的存储数据量都会随着现代计算机信息技术的发展而不断地增加。打个比方,假如某用户在全球计算机网络中拥有40个数据中心,仅仅需要一个数据节点就可以与数百万个上世纪计算机最发达城市的数据中心相比。面对数据存储如此的快速增长,其对于数据中心需求规模也会随着增加,这对于云计算环境下的整个数据存储系统在扩展性方面,提出了非常高的要求。面对用户对数据中心的数据存储规模要求的提高,对数据存储组织结构的精简性要求的提高,只有通过对数据中心存储硬件的扩展性进行改进应用,才能更好的满足目前的存储需求,达到客户的需求,充分实现其大规模的共同分享基础资源。
4 结论
随着云计算的功效不断被充分发挥,其越来越广泛的被应用到计算机科学领域、计算机商业领域等。基于云计算环境下分布存储的核心问题就是解决并满足目前大规模的数据存储需求,提高计算机系统的兼容性、降低数据存储的冗余性、注重提高其可扩展性等关键技术。在这个过程中,计算机研究人员需要注重对云计算环境下的数据中心结构的研究分析,深入研究分析其网络拓扑结构,为海量数据的存储提供一个新的高效存储空间。本文从云计算产生的背景、云计算环境下分布存储技术的结构出发,研究分析了其关键技术中应该注意的数据存数不足和侧重扩大其数据存数量的方式,为云计算的发展提供了一个方向。
参考文献
医院是与大众息息相关的机构,随着科学技术的发展,医院信息化建设持续深入,不同类型科学技术与设备在医院日常工作中发挥着功效,如电子病历、办公自动化等。作为信息化技术的重要组成部分,云计算的发展为医院信息化体系的高效率运行提供了充足支持。这种情况下,以智慧医院为建设目标,在以往医疗信息化的基础上,积极应用云计算等新兴技术实现数字化转型就成为医院面临的主要任务之一。
一、基于云计算的医院信息化建设目标
作为传统计算机与网络技术发展融合的产物,云计算技术可以使用量为核心,按需求供应便捷、可用的网络访问,在减少管理强度的同时,提高信息资源供给便捷度[1]。基于此,在医院信息化建设进程中,需要依托云计算技术应用背景,整合现有硬件,更新技术,简化程序,形成高可用、高可维护性、高可扩展、低成本的有效运行维护模式。
1.1更新技术
当前医院信息化数据管理技术与新的医疗模式存在偏差。在基于云计算的医院信息化建设过程中,应适应医疗卫生体制深化改革需求,结合全国卫生与健康大会关于进一步改善医疗服务行动计划的要求,进行多种类别应用的建设。并引入开放、相对主流的架构,实现针对接入。
1.2简化程序
在多年的信息化建设进程中,县级医院已初步建成了以应用为核心的医院信息系统,终端应用规模与服务器数量较多,大量数据运行对信息化管理平台提出了更高的要求[2]。基于此,在以云计算技术为支撑的信息化建设进程中,应利用云计算云端存储备份优势,简化数据存储备份程序,提高医疗数据管理效率。
1.3提高效率
在医院信息化进程持续深化过程中,信息系统成为医院内部业务运行的主要支撑,多数业务流程的运行也需要信息系统服务驱动[3]。基于此,在以云计算技术为支撑的医院信息化建设过程中,应依据安全性、稳定性、有效性方针,提高支撑业务的信息系统RPO/RTO标准,合理进行业务系统划分,满足多类型业务高效率运作需求。
二、基于云计算的医院信息化建设方案
2.1架构设置
从IT架构上来看,基于云计算的医院信息化建设的核心是采用HyperMetro双活技术+公有云构成的医院混合云。其中HyperMetro双活技术主要负责部署私有云产品,为业务、数据绝对安全提供保障,规避故障导致的业务中断、数据丢失问题;而公有云则以云主机ECS、云对象存储OBS为制衡,满足远程医疗需求。同时根据医院信息化建设需求以及业务系统对于数据安全性、网络性能需求差异,简单地将业务系统划分为核心业务系统(20%)、非核心业务系统(80%)。其中核心业务系统对数据安全性、网络运行流畅性具有较高的要求,需要充分运用HyperMetro双活技术、超融合技术、虚拟化技术,在医院私有云上科学部署。如PACS系统、LIS系统、HIS系统等;而非核心业务也可称之为次重要、非重要业务系统,可以逐步向公有云上过渡,如停车管理系统、感染管理系统等[4]。对于PACS系统与LIS系统,结合系统业务需求灾难恢复时间目标——60min、重要系统灾难恢复点目标——60min,可以进行基于虚拟化的私有云部署。但是考虑到当前县级医院服务器设计存在局限性,每次仅可运行一个操作系统,致使数据中心承担着部署海量数据库的重担。加之每台服务器容量利用率较低,影响了信息化建设进程。因此,可以依托医院现有基础设备,利用虚拟化技术,实现软件模拟硬件。并进行虚拟计算机系统创建,满足单台服务器上运行多虚拟系统(操作系统+应用)要求,减少50%以上的服务器、存储配置,在降低造价的同时,奠定业务效率提升基础。此外,虚拟化可以为灾难恢复、业务连续性提供支持,满足系统对于服务质量、数据安全性的最有效控制要求[5]。对于HIS系统,根据系统重要性核心业务系统灾难恢复点目标——零数据丢失以及业务需求灾难恢复时间目标——3.0min的要求,结合HIS系统以OLTP为基础的关系型数据库应用特点,可以实现前台接收患者数据及时低时延传送到云计算中心处理,短时间内得出处理答案。同时考虑到HIS系统高并发需求,可以在独立的存储、服务器上进行系统部署。同时进行HyperMetro双活技术配置,实现双重在线存储、完全网络切换。此时,在发生灾难后,备份站点可存储全部数据,并自动接管应用,满足零数据丢失备份要求。对于停车管理系统、感染管理系统等非核心业务系统,可以依据次重要系统灾难恢复点目标——24h、业务需求灾难恢复时间目标——24h要求,依托云数据中心,经专线便捷获取云计算服务。同时进行实时测试计算,及时调整,在满足系统应用需求的同时,节省实体设备电力、维护人员、空调等多方面成本支出。同时可以利用云计算数据中心备份功能,满足非核心业务系统备份需求。
2.2分层建设
在基于云计算的医院信息化建设过程中应避免一蹴而就,而是细分场景,逐步落地。医院混合云建设可以简单的划分为机械主义混合云、极简主义混合云、智能主义混合云三个层次。机械主义混合云是最低层次医院混合云,仅针对不放呢对公业务。医院可以采用互联网挂号、web网站等公有云资源进行部署。因上述业务以往部署在医院DMZ区域,与内网之间存在隔离,缺乏较高的数据安全性,但可承接海量公众接入、上万级用户并发,同时根据外网压力,进行处理能力的便捷化弹性拓展,解决业务量不确定引发的各种风险。在这个基础上,利用公有云优势,集中、远程运维互联网+医疗软件,突破传统医院信息化建设中软件迭代顽疾,降低医院信息化建设成本。极简主义的混合云主要以“简”为核心,涵盖了运维、机房空间两个方面。由于医院现有影像PACS相关文件资料占据了医院数据量的九成以上,给机房空间造成了较大的压力,基于此,可以讲互联网与门诊业务落地公有云。利用公有云自带的弹性公网、云主机、安全机制、数据库、备份和恢复系统,应对门诊前、门诊后不同种类线上服务以及日间门诊HIS系统部署访问需求。同时发掘公有云弹性、秒级计费优势,在同一个平台上提供统一的Portal,实现云资源统一申请、服务、监控,在满足医院平台高并发、突增访问需求的同时,降低用户跨平台切换引发的繁琐运维工作量,切实泗县极简运维管理。智慧主义混合云是县级医院混合云信息化建设最高形态,表现为公有云与私有云数据、公有云与私有云业务层面的完全融合,涉及了资源按需平滑扩展、云容灾两个方面。在资源按需平滑扩展方面,可以借助光格网络SD-WAN技术,构件公有云与医院信息化基础设施之间的专属网络,打通医院与门诊、科室之间的业务数据传输通道,实现各医院门诊数据之间的业务联动。此时,对于部分基因测序等临时需大量计算资源的科研业务,就可以在私有云数据中心资源不足的情况下自动部署到公有云,业务进入尾声后再次释放资源,有效应对具有潮汐、高并发特征的在线业务需求;在云容灾方面,医院可以借助混合云HyperMetro双活技术,将LIS、就诊卡系统、PACS、HIS打通,实现容灾上云,形成覆盖就诊前、就诊中、就诊后的线上线下混合式医疗服务模式。此时,一旦本地数据中心发生电路断开、火灾等故障,业务就可以平滑迁移到公有云,提高医疗服务安全性。
三、基于云计算的医院信息化应用内容
3.1线上预约诊疗
基于云计算的医院信息化应用为智慧医疗的实现提供了可能。比如,医院可以依托云平台丰富的计算资源,配合适用于多场景的云服务器,推出多种类别线上服务,如互联网门诊(部分常见病与慢性病在线复诊)、线上挂号、在线处方、电子病历、检查结果在线查询、就诊提醒等,便于患者就医。同时利用弹性公有云平台,可以进一步优化就医流程,将医院搬上“云端”,实现电子健康卡、就诊卡、社保卡与身份证等信息互联互认互通,达到让病患“少跑腿”的目标。
3.2数据轻量安全管理
若采用医院信息化建设模式,医院不仅需要建设大规模数据中心,而且需要配置足够IT人员,运行维护成本较高[6]。而利用云计算技术,可以实现数据轻量安全管理。即通过搭建覆盖各级医疗机构的私有云基础设施平台,跟随医疗信息、数据快速增长进程,提高医疗系统灵活性。同时利用私有云网络隔离特点,将关键私密数据、重要业务上云。并利用配置路由器、设置IP地址、网络网关的方式,严格分配服务器访问权限,满足关键业务对IT基础架构高可靠、高保密需求。
3.3多学科诊疗
基于云计算的医院信息化建设为多学科诊疗提供了充足支持。利用云计算技术支持下的私有云基础平台,可以将PACS、LIS、HIS、门诊电子病历、移动护理、智慧体检、手术麻醉管理、合理用药等系统模块有机整合、共享,实现线上线下多学科一体化服务。多学科诊疗平台可以帮助医护人员突破空间、时间的限制,随时随地了解病患情况并给出专业判断,改善患者就诊体验,让辖区医院不出村就可以享受到多学科专家的诊疗服务。
四、结束语
综上所述,受技术、经济诸多因素干扰,县级医院信息化建设与期望目标差距较大。比如,作为支撑远程医疗的音视频通信技术,多以传统视频会议系统设备为载体,存在稳定性低、硬件造价高、使用不便等缺陷。而利用私有云与公有云结合的医疗混合云架构,可以有效解决上述问题。因此,在信息化建设过程中,医院可以借助云计算技术优势,围绕医疗云平台与现有卫生云互联互通需求,强化驱动互联网+医疗一体化转型,为互联网+医疗健康支撑体系整体水平的提升提供保障。
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中图分类号:R197.324 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)03(b)-0253-01
在我国当下市场经济环境下,现代医疗卫生事业改革的跨越式发展离不开信息化技术的有力保障,正因为有了卫生服务信息化,才能为患者提供方便;才能够为患者提供满意服务,提高服务质量,降低费用,从而达到“双赢”的目的。
1 云计算的概念、核心技术及特点
云计算(cloud computing)是指将海量的计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务[1]。作为一种全新的计算模式,云计算的核心技术主要有以下几项:(1)虚拟化技术,虚拟化技术可分为两种,一种是将一台功能强大的物理服务器虚拟为多台逻辑上相互独立的小型服务器,另一种是将多台功能一般的小型服务器虚拟为一台功能强大的大型服务器,这种方式不但增加了系统的弹性,更加降低了运营成本,是云计算的核心技术;(2)分布式存储技术,运用此技术,可以在网络中多个节点进行存储,减轻了单台服务器的负荷,对推展用户规模极为有利;(3)并行运算技术,并行运算技术将把用户发出的任务分解为多个子任务,再自动分发到多个节点来完成,最终汇总结果后发送给用户。在这个过程中,所有的任务分解和结果汇总对用户都是透明的;(4)分布式资源管理技术,由于采用了分布式存储技术和并行运算技术,因此,它也要采用分布式资源管理技术来管理这些节点的并行工作,以保证所有节点的资源可以有效及稳定地为整个系统服务;(5)绿色节能技术,使用云计算在提高资源的利用率的同时大大地节约了能源。在以后的发展过程中,将会有越来越多的节能技术加入到云计算之中。
2 云计算在现代医疗卫生信息平台中的应用
医疗卫生信息化发展的核心是在以服务病人为宗旨的前提下,如何合理整合卫生服务各环节,实现信息的共享、各医疗机构医患资源的灵活流动和结构优化以及智能运用,及有效的利用了资源,又避免了不必要的浪费,既节省时间,又达到做好的效果。在此情况下,作为一个全新的服务平台,基于Internet的云计算平台发挥着举足轻重的作用[2]。在医疗卫生信息化服务平台建设中,利用云计算的所提供的各种虚拟化技术服务,能够很好地解决问题。
2.1 在线软件服务
对医院来说,在没有云计算技术之前,医院不但需要良好的计算机硬件设备并不断更新,同样需要高额的支出用于设备的维护和软件的更新换代。有了云计算服务,医院只需使用云计算服务商所提供的统一在线软件,就可以基本满足支持医院要完成的任何类型的医疗软件应用。各大医院可以根据不同的需求,量身定制自己需要的软件,还可以分享大量的公共基础设备。
2.2 数据存储服务
借助于云计算技术所具有的的数据存储服务功能,可以有效的整合医疗信息平台,将各个医院业务流程进行分类,更好的帮助用户查找和获得一些信息,使医疗信息资源和病人能够有效地在各个医院之间相互流转[3]。
2.3 硬件租借服务
云计算服务商向医疗单位提供的硬件租借服务,从根本上减轻小型医院所无法负担的IT维护任务,也能够大大减少医院对相关基础设施的成本开支,正因为此项开支的减少,大大降低了医疗卫生信息化建设的门槛,更有利于医疗卫生信息化建设的普及。同时,硬件租借服务可实现统一的服务器管理与维护,减少医院维护的人力成本和资金成本。
2.4 计算分析服务
计算分析服务是由云计算服务商所提供的特殊服务,其特点就是能够运用其本身超大规模的计算以提高对海量的医疗相关数据的分析能力,在海量的数据中找到它们的相互关系并对其进行深加工和再利用,为各级医疗机构、医院和临床一线提供更加全面、准确的数据[4]。从而改善现有医疗机构及医院的医疗数据的相对简单和不规范的现状;同时,也为从业医师提高医疗质量、降低医疗费用提供了大量科学证据。
医疗系统信息化是未来医疗发展的必然趋势,使用计算机云计算技术完成医疗服务资源的优化整合,并实现效应最大化具有重要意义。云计算理念和技术必将会给医疗系统信息化发展提供新鲜血液,在推进医疗系统信息化建设中起到至关重要的作用,实际应用前景广泛。
参考文献
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虚拟机是现代云计算的基石,而多路云技术同样具有云计算最鲜明的特征:弹性计算。单台主机通过多路并发,可以供多人同时独立使用以代替多台传统台式机。硬件资源得到了充分的利用,因此单个用户使用成本大大缩减,以独立PC计算,不考虑功耗、维护的节省,同样性能下仅购买成本就至少降低超过40%。
0 引言
2006年谷歌推出了“Google 101计划”,并正式提出“云”的概念和理论。随后亚马逊、微软、惠普、雅虎、英特尔、IBM等公司都宣布了自己的“云计划”。
云计算的思想可以追溯到20世纪60年代,John McCar2thy[1]曾经提到“计算早晚有一天能变成公用的基础设施”,意味着计算能力可以流通,像人们使用商品一样使用计算机资源。将计算、服务作为一种公共设施为公众提供,像使用电话、煤气和水电一样使用计算机资源,并且费用低廉、取用方便。云计算是通过互联网进行传输的,数据存储在云端,服务存储在云端,通过利用数据的强大计算能力,为用户服务。继2007年IBM和Google宣布在云计算领域的合作后[2],云计算迅速成为产业界与学术界的热点研究,得到广泛的关注。
1 云计算的定义
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)等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物,是新兴的商业计算模型。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统,并借助SaaS、PaaS、IaaS、MSP等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。Cloud Computing的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力,进而减少用户终端的处理负担,最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备,并能按需享受“云”的强大计算处理能力通俗的理解是,云计算的“云”就是存在于互联网上的服务器集群上的资源,它包括硬件资源和软件资源,本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息,远端就会有成千上万的计算机为你提供需要的资源并将结果返回到本地计算机,这样,本地计算机几乎不需要做什么,所有的处理都在云计算提供商所提供的计算机群来完成。
2 云计算的主要服务形式
目前,云计算的主要服务形式有:SaaS、Paas和IaaS。
(1)软件即服务(SaaS)。SaaS服务指的是提供商在自己的服务器上将应用软件统一部署,用户通过互联网来订购自己需要的应用软件,提供商会根据所定软件的时间长短和数量来收费,服务提供商会通过浏览器给用户提供软件。(2)平台即服务(PaaS)。PaaS是指将开发环境作为服务来提供。厂商提供开发环境、服务器平台、硬件资源等服务给客户,用户在其平台基础上定制开发自己的应用程序并通过其服务器和互联网传递给其他客户。PaaS能够给企业或个人提供研发的中间件平台,提供应用程序开发、数据库、应用服务器、试验、托管及应用服务。(3)基础设施服务(IaaS)。IaaS即把厂商的由多台服务器组成的“云端”基础设施,作为计量服务提供给客户。它可以提供存储资源和虚拟化服务器,前提是它将I/O设备、内存、计算能力和存储整理合并成虚拟的资源池。这是一种托管型硬件方式,用户付费使用厂商的硬件设施。
3 云计算的核心技术
云计算系统运用了许多技术,其中以编程模型、数据管理技术、数据存储技术、虚拟化技术、云计算平台管理技术最为关键。
(1)编程模型。MapReduce是Google开发的java、Python、C++编程模型,它是一种简化的分布式编程模型和高效的任务调度模型,用于大规模数据集(大于1TB)的并行运算。严格的编程模型使云计算环境下的编程十分简单。(2)海量数据分布存储技术。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,用冗余存储的方式保证了数据可靠性。(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。云计算系统中的数据管理技术主要是Google的BT数据管理技术和Hadoop团队开发的开源数据管理模块HBase。(4)虚拟化技术。通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离,它包括将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式,也包括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。(5)云计算平台管理技术。云计算系统的平台管理技术能够将大量的服务器进行协同工作,进行业务部署和开通非常方便,发现和恢复系统故障也非常的快速,通过智能化、自动化的手段实现大规模系统的运营。
4 云计算技术发展面临的主要问题
随着云计算技术的日益发展和广泛应用,云计算模式同时存在着一些问题。(1)数据隐私问题。如何保证存放在云服务提供商的数据隐私不被非法利用,不仅需要技术的改进,也需要法律的进一步完善。(2)数据安全性。有些数据是企业的商业机密,数据的安全性关系到企业的生存和发展。云计算数据的安全性问题解决不了会影响云计算在企业中的应用。(3)用户使用习惯。如何改变用户的使用习惯,使用户适应网络化的软硬件应用是长期而艰巨的挑战。(4)网络传输问题。云计算服务依赖网络,目前网速低且不稳定,使云应用的性能不高。云计算的普及依赖网络技术的发展。
5 结语
目前,云计算技术的发展正处在起步阶段,但云计算技术的发展将会改变用户对计算资源的使用方式,使用户从以桌面为核心转向了以Web为核心。云计算的前景美好,但还存在一些技术问题亟待解决,例如可扩展的并行计算技术、高可靠的系统容错技术、数据安全技术、负载均衡技术、海量数据的挖掘技术、任务调度技术等方向。随着云计算技术的发展,将会有更多的平台和服务不断涌现出来进而推动云计算技术及其应用的发展。