基于云服務的電子政務信息協(xié)同框架研究

林穎賢 ，林大濱

(1.集美大學計算機工程學院，福建 廈門 361021； 2.廈門信息技術(shù)服務中心，福建 廈門 361013)

基于云服務的電子政務信息協(xié)同框架研究

林穎賢1，林大濱2

(1.集美大學計算機工程學院，福建 廈門 361021； 2.廈門信息技術(shù)服務中心，福建 廈門 361013)

基于政務網(wǎng)上部門間信息共享和業(yè)務協(xié)同的需求十分迫切，傳統(tǒng)的基于數(shù)據(jù)交換的信息共享模式在應用上的瓶頸越顯問題突出,結(jié)合廈門市電子政務網(wǎng)建設的實際環(huán)境及需求，采用SOA與云計算融合的云服務模式，提出了基于云服務的政府部門間信息資源共享及在線業(yè)務協(xié)同平臺的原型框架.針對性地給出了“云端集成網(wǎng)關(guān)”、“服務融合”、“虛擬化業(yè)務平臺”等概念的設計.

云服務;云計算;SOA;電子政務;虛擬化

0 引言

云計算作為一個新技術(shù)，是由其遠端數(shù)據(jù)中心通過互聯(lián)網(wǎng)交付的軟件及基礎設施服務，依賴虛擬化技術(shù)實現(xiàn)了隨時獲取，按需使用，隨時擴展，按使用付費的云服務[1].根據(jù)提供服務資源的類型，將云服務分為3類即SaaS(軟件即服務)、PaaS(平臺即服務)和IaaS(基礎設施即服務).SaaS是通過瀏覽器將程序軟件作為云服務提交給所需用戶.PasS是將開發(fā)環(huán)境作為一種云服務提供給所需用戶.IaaS是將基礎設施作為云服務環(huán)境提供給所需用戶[2].云數(shù)據(jù)服務通過提供自助服務，訪問信息孤島系統(tǒng)的集成和聚合信息來協(xié)助數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化[3].SOA是一種應用程序體系結(jié)構(gòu)，在這種體系結(jié)構(gòu)中，所有功能都定義為獨立的服務，這些服務帶有定義明確的可調(diào)用接口，可以以定義好的順序調(diào)用這些服務來形成業(yè)務流程[4].SOA是架構(gòu)模式，而云計算是架構(gòu)的實例.SOA更具整體性和戰(zhàn)略性，它解決的是包括業(yè)務驅(qū)動力在內(nèi)的整個企業(yè)架構(gòu)的問題，而云計算則更加側(cè)重戰(zhàn)術(shù)，它是一種解決問題的方式.其目標是用戶通過網(wǎng)絡能夠在任何時間任何地點最大限度地使用虛擬資源池處理大規(guī)模的計算問題[3].在企業(yè)業(yè)務協(xié)同應用領(lǐng)域中具有優(yōu)勢.

目前我國電子政務仍處于初步發(fā)展階段，還存在一些亟待解決的問題，主要有：信息資源共享機制尚未建立，建設和應用發(fā)展不平衡，應用系統(tǒng)的潛能沒有得到充分發(fā)揮，公共服務效率低[4].傳統(tǒng)的基于數(shù)據(jù)交換的信息共享模式在應用上的瓶頸越顯突出，電子政務不同領(lǐng)域橫向及縱向系統(tǒng)信息資源共享及業(yè)務協(xié)同的需求十分迫切.例如：政府許多審批事項，需要多個部門網(wǎng)上并聯(lián)審批，實時調(diào)取別的部門的業(yè)務數(shù)據(jù)；居民買房需要調(diào)取公安部門的戶口信息，房產(chǎn)部門購房歷史，稅務部門的繳稅及社保的繳費等信息.這就是信息共享業(yè)務協(xié)同的電子政務.如何將SOA與云計算融合，建立面向電子政務的云服務平臺，以實現(xiàn)電子政務跨部門信息共享及在線業(yè)務的高效協(xié)同是本文研究的目標.

1 構(gòu)建基于云服務信息協(xié)同架構(gòu)模型

通過云服務實現(xiàn)信息共享交換及業(yè)務協(xié)同，首先要將信息服務化，將跨部門數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標準服務信息.主要涉及到云端服務的生產(chǎn)與消費、云端服務集成網(wǎng)關(guān)、服務資源的注冊管理體系、安全審計、監(jiān)控服務、服務資源融合(云業(yè)務流程管理CBPM).

基于上述云服務的信息協(xié)同架構(gòu)模型的需求特點，采用基于PaaS(平臺即服務)設計的ESB(企業(yè)服務總線)來實現(xiàn)總體架構(gòu).ESB是基于開放的標準消息總線， 用于通過標準的適配器和接口，來提供各程序和組件之間的互操作功能[7].可以通過ESB實現(xiàn)云服務資源的注冊、管理、審計、融合等.云服務的業(yè)務協(xié)同框架概念模型如圖1所示.

2 云服務信息協(xié)同總體架構(gòu)設計

構(gòu)建基于云服務信息協(xié)同框架的模型，就是設計云計算模型 IaaS、PaaS及SaaS的電子政務信息協(xié)同(見圖2).在邏輯上把它劃分為：基礎架構(gòu)資源層、平臺管理中間件層及應用服務層.

1)基礎架構(gòu)資源層：利用虛擬化技術(shù)對網(wǎng)絡和硬件等基礎設施及架構(gòu)進行整合，借助云服務管理. 平臺提供按需分配的開放共享資源，使資源池變彈性池[8].

2)平臺管理中間件層：從基于SOA架構(gòu)風格上逐步將應用遷移到PaaS平臺上.

3)應用服務層：考慮更多地直接使用一些SaaS應用，電子政務上由各相關(guān)業(yè)務系統(tǒng)提供的應用服務.在電子政務信息協(xié)同應用方面，體現(xiàn)在各業(yè)務部門提供基于協(xié)同標準的SOA信息資源服務.例如：社會保險繳交核查服務、行政許可協(xié)同證照信息核查、企業(yè)及個人信用信息核查，還有提供業(yè)務專題的數(shù)據(jù)分析服務、數(shù)據(jù)共享交換服務等等.

PaaS是云環(huán)境中的平臺基礎設施，也可以說是中間件即服務.常用的中間件類型有：事務型中間件、消息中間件、遠程過程/對象調(diào)用中間件、應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、ESB、BPM等.在傳統(tǒng)就地部署(on-premise)方式下用到的中間件,在云部署下也是要用到的.PaaS 可分成兩類：一類是應用部署和運行平臺APaaS，另一類是集成平臺IPaaS.APaaS主要為應用提供運行環(huán)境和數(shù)據(jù)存儲，能夠?qū)⒕偷夭渴鹣虏渴鸬暮唵稳龑蛹軜?gòu)的應用直接部署到APaaS.IPaaS主要用于集成和構(gòu)建復合應用.

平臺總體架構(gòu)設計采用分布式服務實現(xiàn)的同時，提供集中式統(tǒng)一管理.通過統(tǒng)一管理，實現(xiàn)服務消費方統(tǒng)一從管理中心獲得服務，同時接受必要的監(jiān)管，推動并強化服務的標準化.服務支撐平臺對外與多個云端(部門)之間實現(xiàn)服務對接，對于原有已經(jīng)存在服務總線的系統(tǒng)，需要實現(xiàn)原有服務的接入或托管.

平臺設計通過企業(yè)服務總線ESB實現(xiàn)了通信、互連、轉(zhuǎn)換、可移植性和安全性標準接口.其核心軟件應包含：消息中間件、文件交換通道服務、業(yè)務流程(BPEL)解析引擎、應用服務容器、協(xié)議適配組件、報文格式編碼適配組件、服務集中托管中心、監(jiān)控探針模塊、應用服務器中間件、數(shù)據(jù)庫實體及平臺接入規(guī)范等.

2.1 服務注冊與云端集成網(wǎng)關(guān)

系統(tǒng)提供統(tǒng)一的資源管理包括對資源的注冊、修改、刪除、發(fā)布、授權(quán)、安全校驗等操作，其中包括申請發(fā)布服務的流程及申請使用服務的流程.資源接入由云端集成網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)，如圖3所示.資源接入平臺之后，對所有部門統(tǒng)一表現(xiàn)為平臺級別的服務，資源使用者無需關(guān)注服務資源的位置，只需按規(guī)范統(tǒng)一的標準使用服務資源.云端集成網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)用戶可見的消費服務調(diào)用適配及用戶生產(chǎn)的服務使用審計，實現(xiàn)跨防火墻、網(wǎng)閘等網(wǎng)絡安全隔離設備的對接，實現(xiàn)跨主機之間所有服務的連接.

2.2 服務標準化

跨部門信息協(xié)同、數(shù)據(jù)共享交換服務及數(shù)據(jù)的標準化至關(guān)重要，平臺設計時建立一套符合SOA規(guī)范的信息協(xié)同接入標準規(guī)范、服務描述規(guī)則及報文解析器，同時考慮原有系統(tǒng)的差異提供服務標準化的適配工具.平臺服務ID采用的命名規(guī)則如圖4所示.

針對復雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建議采用XML結(jié)構(gòu)(string類型)描述：1)關(guān)系型二維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(單表),推薦結(jié)構(gòu)如圖5所示.2)如圖6所示，請求報文為一個XML結(jié)構(gòu).

2.3 虛擬化業(yè)務平臺設計

作為電子政務云服務平臺可引入虛擬化業(yè)務平臺設計(如圖7所示)，對應不同的部門群組信息協(xié)同應用，創(chuàng)建相應的業(yè)務平臺，實現(xiàn)從組織、用戶、服務及相應管理、監(jiān)控、審計的相對獨立的應用信息協(xié)同平臺，滿足劃分不同業(yè)務的實際需求，從而達到IPaaS應用平臺服務的要求 .

平臺對資源注冊、ESB總線資源、監(jiān)控及審計資源均可劃分邏輯隔離的工作區(qū)，實現(xiàn)相關(guān)業(yè)務獨立.

2.4 服務融合平臺設計

采用云服務服務流程引擎(CBPMN)實現(xiàn)電子政務業(yè)務協(xié)同的各種需求，提供信息聚合服務、業(yè)務流程控制服務等.融合中心從不同的云端提供的原子服務聚合成新的信息資源視圖服務和采用BPD(業(yè)務流程定義 )構(gòu)建基于信息協(xié)同的 Integration 業(yè)務服務流程控制模型.

3 廈門市電子政務業(yè)務協(xié)同服務支撐平臺案例

廈門市電子政務業(yè)務協(xié)同服務支撐平臺基于上述架構(gòu)路線設計，以人口、法人、空間基礎數(shù)據(jù)建設成果為基礎，構(gòu)建基于PaaS的云服務平臺，提升了政務信息系統(tǒng)之間服務共享與業(yè)務協(xié)作能力.項目一期完成了ESB總線部署、統(tǒng)一門戶、服務資源管理、服務資源融合、安全審計、數(shù)據(jù)交換、業(yè)務流程及平臺監(jiān)控服務等系統(tǒng)建設，接入了社保、地稅、公安、公積金、衛(wèi)生、集美區(qū)等相關(guān)部門的服務，以服務接口(WS)方式實現(xiàn)信息共享、業(yè)務協(xié)同，同時繼承和升級了原有基于文件交換的數(shù)據(jù)交換共享手段，并提供了更人性化的數(shù)據(jù)郵局交換工具.平臺提供了人口、社保、稅收、就業(yè)及衛(wèi)生等方面的各類線性數(shù)據(jù)服務及業(yè)務審批協(xié)同，取得了較好的應用績效.

項目網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)采用星形架構(gòu)，由總控中心及部門分控中心組成，總控中心實現(xiàn)服務的管理、調(diào)度、融合、業(yè)務流程及安全審計等，分控中心部署在部門云端實現(xiàn)與部門SOA的對接及云端集成網(wǎng)關(guān)的功能.

4 結(jié)束語

本文針對電子政務業(yè)務協(xié)同的環(huán)境及需求特點，探索了基于“云服務”的信息協(xié)同模型的關(guān)鍵技術(shù)要點，提出了總體框架設計，結(jié)合電子政務網(wǎng)的實際環(huán)境及需求，提出了“云端集成網(wǎng)關(guān)”、“虛擬化業(yè)務平臺”的設計，并給出實踐案例.本項目的研究已實踐于廈門市電子政務云服務平臺——“政務業(yè)務協(xié)同支撐平臺”的建設，實現(xiàn)了政務部門之間的在線業(yè)務協(xié)同，提升了部門間信息共享的技術(shù)水平，取得了較好的績效.

[1]朱志良，苑海濤，宋杰，等.SOA與云計算 競爭還是融合[J].計算機科學，2011，12(38)：8-11.

[2]馮秀珍，郝鵬.云計算環(huán)境下的信息資源云服務模式研究[J].計算機科學，2012，10(39)：110-114.

[3]Colleen Frye.云服務設計入門指南[EB/OL].張培穎，譯[2011-03-24].http://www.searchsoa.com.cn/download/guide/2011/cloudservice.pdf.

[4]鄭廣成.一種 SOA 云服務平臺架構(gòu)研究與應用[J].計算機應用與軟件，2011，28(12)：229-231.

[5]李喬，鄭嘯.云計算研究現(xiàn)狀綜述[J].計算機科學，2011，4(38)：32-36.

[6]國信[2006]2號.國家電子政務總體框架 [EB/OL][2008-11-12].http://www.miit.gov.cn/n11293472/n11295327/n11297127/11741734.html.

[7]陳廷彬，夏勤，劉業(yè)．基Web服務的ESB在電信網(wǎng)管中的應用研究[J]．計算機工程與設計，2006，27(10):1800-1806.

[8]柳玲，姜春艷，沙鋒．云計算環(huán)境下電子政務統(tǒng)一信息平臺建設研究[J].洛陽理工學院學報：自然科學版,2013，23(1)：54-57.

(責任編輯 朱雪蓮 英文審校 黃振坤)

Research on Collaborative Information Framework of E-Government Based on Cloud Services

LIN Ying-xian1，LIN Da-bin2

(1.Computer Engineering College，Jimei University，Xiamen 361021，China；2.Information Technology Service Centre of Xiamen，Xiamen 361013,China)

E-government information has entered a period of overall planning and rapid development.There is an urgent need of share of data and coordination of business among departments based on E-government network.Problems arising from the application bottleneck of traditional data sharing model based on data exchange is becoming more and more serious.Basing on a case study of the real environment and requirement of Xiamen E-government network，by using cloud service model of the integration of SOA and cloud computing，this paper proposes a prototype framework based on cloud-service information sharing among government departments and online business coordination platform，and pertinently presents designs of “cloud integration gateway”,“service integration”，“virtualization business platform” and so on.

cloud services；cloud computing；SOA；E-government；virtualization

2013-08-31

2013-12-15

福建省自然科學基金項目(2013J01243);福建省科技重點項目(2013H0032)

林穎賢(1963—)，女，副教授，從事數(shù)據(jù)庫技術(shù)及云算計方向研究.

1007-7405(2014)02-0152-05

TP 391

A