云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的大眾參與的計(jì)算模式。其計(jì)算資源(包括計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、交付能力)都是動(dòng)態(tài)的、可伸縮的、被虛擬化的，而且以服務(wù)的方式提供。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為云，云中的資源在使用者看來是可以無限擴(kuò)展的，并且可以隨時(shí)獲取、按需使用和付費(fèi)。這種特性經(jīng)常被稱為像水電一樣使用計(jì)算資源。與其它計(jì)算模式相比，云計(jì)算因能夠整合大規(guī)模異構(gòu)計(jì)算資源、易于動(dòng)態(tài)擴(kuò)展、虛擬化等特點(diǎn)，而成為解決上述問題的一個(gè)有效手段。因此，本文針對(duì)電力系統(tǒng)災(zāi)備中心現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算資源管理平臺(tái)，以期利用云計(jì)算技術(shù)解決電力系統(tǒng)災(zāi)備面臨的實(shí)際問題，從而為電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)級(jí)災(zāi)備提供支撐。

    目前，整個(gè)電力行業(yè)已經(jīng)深刻認(rèn)識(shí)到云計(jì)算可能帶來的巨大效益，開展了大量的電力系統(tǒng)云計(jì)算的研究工作，但云計(jì)算在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)災(zāi)備中的應(yīng)用研究才剛剛開始，因此有必要針對(duì)電力系統(tǒng)的災(zāi)備需求進(jìn)行深化研究并真正實(shí)現(xiàn)云計(jì)算在電力系統(tǒng)的落地。本文將首先對(duì)云計(jì)算資源管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，然后詳細(xì)討論云計(jì)算平臺(tái)在災(zāi)備中心數(shù)據(jù)災(zāi)備業(yè)務(wù)中的應(yīng)用場(chǎng)景以及帶來的經(jīng)濟(jì)和管理效益，最后給出結(jié)論。

1 云計(jì)算平臺(tái)的體系架構(gòu)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)

    1.1 云計(jì)算資源管理平臺(tái)的功能目標(biāo)

    云計(jì)算資源管理平臺(tái)能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)災(zāi)備中心的各類資源(主機(jī)、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等)進(jìn)行有效的管理、監(jiān)控和調(diào)度，并將資源作為一種服務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)提供給用戶。

    它的最終目標(biāo)是:利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)物理機(jī)和存儲(chǔ)的統(tǒng)一管理，把基礎(chǔ)設(shè)施資源以服務(wù)的形式進(jìn)行封裝，以面向服務(wù)的方式對(duì)外提供;實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)資源的有效整合、資源能力的按需分配和動(dòng)態(tài)智能調(diào)度;為各類應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行提供穩(wěn)定、可動(dòng)態(tài)伸縮、安全的環(huán)境;為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供可快速部署的開發(fā)測(cè)試環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境;為云資源建設(shè)安全統(tǒng)一的防護(hù)體系。概括地說，云資源管理平臺(tái)能夠提供統(tǒng)一運(yùn)維管理、異構(gòu)資源整合、資源動(dòng)態(tài)調(diào)配、智能擴(kuò)一容、資產(chǎn)管理、資源監(jiān)控、服務(wù)級(jí)別管理、彈性擴(kuò)充、應(yīng)用遷移、服務(wù)計(jì)費(fèi)計(jì)量、流程管理和自動(dòng)交付等功能，并能夠統(tǒng)一資源接入規(guī)范，提高資源利用率，為應(yīng)用提供高可用和高可靠的支持。

    1.2總體架構(gòu)

    云計(jì)算資源管理平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。平臺(tái)分為信息展現(xiàn)、系統(tǒng)管理、資源服務(wù)、資源整合、基礎(chǔ)資源、安全、接口7大層次。各層次總體思路如下:

    1) IT資源層。利用廠商的小型機(jī)管理系統(tǒng)管理小型機(jī)虛擬化;利用VMware管理x86虛擬化；利用存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)管理工具管理網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)，構(gòu)建主機(jī)和存儲(chǔ)的資源池。

圖1云計(jì)算資源管理平臺(tái)整體架構(gòu)

    2)資源整合層。整合各廠商的資源管理系統(tǒng)，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的資源總線，能夠統(tǒng)一管理資源池中的各種設(shè)備。

    3)資源服務(wù)層。以服務(wù)的方式提供資源，供申請(qǐng)者使用，并能夠提供不同等級(jí)的服務(wù)，達(dá)到自動(dòng)化和智能化。

    4)系統(tǒng)管理、信息展現(xiàn)層。使用Flex技術(shù)保證易用性，并使用Swiz技術(shù)框架來實(shí)現(xiàn)模型一視圖一控制器(model-view-controller  MVC)設(shè)計(jì)，并充分利用現(xiàn)有平臺(tái)中的系統(tǒng)管理功能。

    5)安全層。與現(xiàn)有目錄認(rèn)證相結(jié)合，并結(jié)合廠商系統(tǒng)安全機(jī)制。

    6)接口層。提供對(duì)外系統(tǒng)接口。與信息運(yùn)維綜合監(jiān)管系統(tǒng)(information monitoring system IMS)緊密整合，提供服務(wù)接口，從IMS獲取性能數(shù)據(jù)和資產(chǎn)數(shù)據(jù)，向IMS提供虛擬資源性能數(shù)據(jù)和資產(chǎn)數(shù)據(jù)。

    1.3關(guān)鍵技術(shù)

    1.3.1虛擬化技術(shù)

    虛擬化技術(shù)可以改變軟硬件資源的使用粒度，因此被奉為云計(jì)算環(huán)境的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為若干層次，從下至上包括硬件資源、操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)應(yīng)用程序編程接口(application programming interface API)、應(yīng)用系統(tǒng)等。虛擬化技術(shù)可以在這些不同層次之間構(gòu)建虛擬化層，向上提供與真實(shí)層次相同的功能，使得上層系統(tǒng)運(yùn)行在該層面上。這個(gè)中間層可以解除其上下兩層之間原本存在的禍合關(guān)系，使上層的運(yùn)行不依賴于下層的具體實(shí)現(xiàn)。

    本文中的云計(jì)算資源管理平臺(tái)涉及到的虛擬化技術(shù)主要分為以下幾類:

    1)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。是將網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件資源整合，向用戶提供虛擬網(wǎng)絡(luò)連接的虛擬化技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化也可以分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，如虛擬局域網(wǎng)(virtual local area network  VLAN)就是典型的局域網(wǎng)虛擬化技術(shù)，虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(virtual privatenetwork  VPN)是典型的廣域網(wǎng)虛擬化技術(shù)。

    2)存儲(chǔ)虛擬化。是指為物理的存儲(chǔ)設(shè)備提供一個(gè)抽象的邏輯視圖，用戶通過這個(gè)視圖中的統(tǒng)一邏輯接口來訪問被整合的存儲(chǔ)資源。如磁盤陣列技術(shù)就是典型的例子。在云計(jì)算中應(yīng)用比較廣泛的是存儲(chǔ)局域網(wǎng)((storage area networking SAN)這種基于網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，而且基于SAN使用一些軟件產(chǎn)品，使存儲(chǔ)系統(tǒng)的池化更明顯。不但可以對(duì)相同的存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行虛擬化，還可以對(duì)不同的存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行虛擬化管理。

    3)服務(wù)器虛擬化。使用虛擬化軟件在一臺(tái)服務(wù)器上虛擬出多臺(tái)虛擬機(jī)。系統(tǒng)和應(yīng)用運(yùn)行在一個(gè)環(huán)境隔離的、具有完整硬件功能的邏輯計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。服務(wù)器虛擬化是在云計(jì)算環(huán)境中使用最多的虛擬化技術(shù)，為了提高服務(wù)器的利用率，就要使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)靈活調(diào)整服務(wù)器資源。

    1.3.2資源整合建模

    由于云計(jì)算資源管理平臺(tái)需要整合來自不同廠商的服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備等異構(gòu)資源，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)這些異構(gòu)資源的統(tǒng)一管理與利用，需要對(duì)這些異構(gòu)資源進(jìn)行統(tǒng)一建模。云計(jì)算資源管理平臺(tái)將IBM小型機(jī)及其PowerVM虛擬化平臺(tái)、HP小型機(jī)及其vPar資源分區(qū)技術(shù)、以VMware為代表的PC服務(wù)器虛擬化技術(shù)、以及來自不同廠商的異構(gòu)存儲(chǔ)設(shè)備抽象為統(tǒng)一的資源模型。在本文的模型中，提出了幾個(gè)核心的理念:

    1)無論虛擬還是實(shí)體服務(wù)器都繼承Server，實(shí)體服務(wù)器模型中包含虛擬服務(wù)器。

    2)提出VirtualResourceGroup理念，將虛擬機(jī)以組的方式統(tǒng)一提供。

    3)訂單只針對(duì)VirtualResourceGroup。

    資源模型以及各個(gè)資源模型之間的關(guān)系如圖2所示。

    1.3.3資源調(diào)度引擎

    資源調(diào)度引擎是云計(jì)算資源管理平臺(tái)的核心模塊。該模塊由4個(gè)子模塊組成，主要功能包括云應(yīng)用模板/實(shí)例管理、調(diào)度和生命周期管理。如圖3所示。

    1)策略引擎。通過策略引擎自定義資源交付、云應(yīng)用部署和調(diào)度策略，并進(jìn)行決策和執(zhí)行。策略引擎是資源調(diào)度引擎的核心控制單元。

    2)調(diào)度器。調(diào)度模塊是應(yīng)用部署、資源申請(qǐng)、資源規(guī)劃和資源再分配的控制器。調(diào)度模塊可以通過開放服務(wù)網(wǎng)關(guān)協(xié)議(open  service  gatewayinitiative OSGI)方式插入多種調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)高度的可定制、可擴(kuò)展能力，以支持多變的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

    3)資源管理器。資源管理器由資源監(jiān)控模塊和動(dòng)作執(zhí)行模塊組成。資源管理器負(fù)責(zé)資源管控、監(jiān)控指標(biāo)搜集、云應(yīng)用運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，并依賴這些監(jiān)控信息發(fā)起資源分配請(qǐng)求。

圖2資源模型以及各個(gè)資源模型之間的關(guān)系

圖3資源調(diào)度引擎模塊示意圖

    4)生命周期管理器:生命周期管理器負(fù)責(zé)云應(yīng)用從提交部署請(qǐng)求的預(yù)約狀態(tài)到回收狀態(tài)的全生命周期管理與狀態(tài)遷移控制。如圖4所示。

 圖4生命周期管理器

     元數(shù)據(jù)庫(kù)和模板庫(kù)是資源調(diào)度引擎的2個(gè)輔助模塊。元數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)、管理云應(yīng)用、調(diào)度策略、系統(tǒng)腳本和組織機(jī)構(gòu)等系統(tǒng)支撐元數(shù)據(jù);模板庫(kù)以鍵值對(duì)的形式存儲(chǔ)虛擬機(jī)鏡像模板和導(dǎo)出為開放式虛擬機(jī)格式(open virtualization format OVF)包的應(yīng)用模板。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：云計(jì)算在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)災(zāi)備業(yè)務(wù)中的應(yīng)用研究（上）

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