云計(jì)算技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息共享服務(wù)平臺中的應(yīng)用

馬彥圖

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

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云計(jì)算技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息共享服務(wù)平臺中的應(yīng)用

馬彥圖

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

對甘肅省特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)資源信息服務(wù)過程中，采用傳統(tǒng)技術(shù)會出現(xiàn)共享效率差、服務(wù)能力不足等問題，在借鑒國內(nèi)外農(nóng)業(yè)云服務(wù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合云計(jì)算相關(guān)技術(shù)，引入云計(jì)算應(yīng)用模型，從特色農(nóng)業(yè)資源信息服務(wù)類型、總體框架和信息資源規(guī)劃等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行整體衡量，設(shè)計(jì)基于云計(jì)算的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)共享平臺的基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、平臺服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層4層架構(gòu)，詳細(xì)描述各層功能，闡明云計(jì)算在特色農(nóng)業(yè)信息共享中的應(yīng)用前景.研究結(jié)果表明，利用該平臺可以提供完善的特色農(nóng)業(yè)信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)甘肅省特色農(nóng)業(yè)信息資源共享，提高資源利用率．

云計(jì)算；特色農(nóng)業(yè)；共享服務(wù)

0 引 言

甘肅特色優(yōu)勢農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)信息發(fā)展中，針對缺乏一站式信息服務(wù)、數(shù)據(jù)采集共享困難、人機(jī)交互程度低等問題，甘肅省特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)資源信息服務(wù)平臺以現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件與理論為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)綜合性平臺.目前該平臺建設(shè)運(yùn)行狀態(tài)良好，但由于不同數(shù)據(jù)并沒有直接形成有效的形式，處于混亂訪問模式狀態(tài)，需重復(fù)檢索不一樣的數(shù)據(jù)庫.因此，如何充分開發(fā)利用現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)信息資源，是該平臺研究的關(guān)鍵問題之一.針對農(nóng)業(yè)信息共享服務(wù)云平臺問題，國外發(fā)達(dá)國家如美國、德國、日本等利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)，從政策、法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范、組織管理和運(yùn)營機(jī)制等方面保障農(nóng)業(yè)信息資源的整合與共享發(fā)展[1-3]；國內(nèi)利用云計(jì)算技術(shù)對農(nóng)業(yè)信息共享服務(wù)進(jìn)行大量的研究.如河北省農(nóng)業(yè)信息工程技術(shù)中心重點(diǎn)研究了云計(jì)算在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的支持作用，并在Hadoop開源基礎(chǔ)平臺上，采用云計(jì)算并行算法采集農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，搭建農(nóng)業(yè)行業(yè)應(yīng)用模型云系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)環(huán)境；成都云計(jì)算中心設(shè)計(jì)并開發(fā)“豬肉質(zhì)量安全溯源監(jiān)管系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)庫平臺，對異構(gòu)的大量信息進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換和信息融合，實(shí)現(xiàn)生豬安全追溯信息管理系統(tǒng).山東省“金農(nóng)”云管理系統(tǒng)采用云計(jì)算技術(shù)，對牧場大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和數(shù)據(jù)托管，提供云應(yīng)用軟件等服務(wù)[4-5].本文在借鑒國內(nèi)外農(nóng)業(yè)云服務(wù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過將農(nóng)業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng)中添加云計(jì)算應(yīng)用模型的方法，提出一種基于云計(jì)算技術(shù)的特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)資源信息共享服務(wù)平臺建設(shè)方案．

1 農(nóng)業(yè)信息共享服務(wù)云平臺設(shè)計(jì)

狹義的云計(jì)算指通過按需租用、免租方式，為數(shù)據(jù)存儲、科學(xué)計(jì)算、分析等提供虛擬化技術(shù)的服務(wù).廣義云計(jì)算是通過建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)集群，利用計(jì)算分析、數(shù)據(jù)存儲、硬件租借、軟件服務(wù)等服務(wù)類型，向不同類型客戶提供在線軟件服務(wù).普遍意義上的云計(jì)算通過計(jì)算機(jī)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合的模式進(jìn)行分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、網(wǎng)格計(jì)算等，集成可擴(kuò)展的計(jì)算、大規(guī)模存儲和應(yīng)用能力．

針對應(yīng)用的對象與目標(biāo)不同，目前云計(jì)算服務(wù)分為三個(gè)層次．

(1) 基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)：利用一個(gè)虛擬的資源池，將計(jì)算能力、存儲能力、I/O設(shè)備、內(nèi)存整合起來，通過為用戶提供虛擬化服務(wù)器和存儲資源，提供相應(yīng)的虛擬硬件配置．

(2) 平臺服務(wù)：通過一個(gè)中間平臺，向用戶提供應(yīng)用開發(fā)環(huán)境、應(yīng)用服務(wù)、托管、硬件資源等，將互聯(lián)網(wǎng)在平臺上定制應(yīng)用程序并傳遞給其他用戶．

(3)軟件服務(wù)：用戶通過發(fā)送“云端”申請，不需要自己安裝軟件，能夠通過瀏覽器獲得互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，為最為常見和使用最多的云計(jì)算服務(wù)，降低客戶硬件計(jì)算能力、資金等資源消耗[6-7]．

目前，特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)信息服務(wù)多以系統(tǒng)或平臺的形式體現(xiàn)，通過各類系統(tǒng)或平臺及其他應(yīng)用支撐軟件提供各類農(nóng)業(yè)信息服務(wù)，因此，從系統(tǒng)或平臺服務(wù)角度來劃分，特色農(nóng)業(yè)資源信息的服務(wù)類型可分為農(nóng)業(yè)資源公共基礎(chǔ)服務(wù)、農(nóng)業(yè)專題數(shù)據(jù)服務(wù)、業(yè)務(wù)基礎(chǔ)服務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)，這4類服務(wù)相互融合，構(gòu)成特色農(nóng)業(yè)資源服務(wù)的具體內(nèi)容，為涉農(nóng)用戶提供多樣化服務(wù)．

在當(dāng)前農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化背景下，基于云計(jì)算技術(shù)的特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)信息共享服務(wù)具有巨大的應(yīng)用前景，不僅可以有效解決特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)資源信息服務(wù)中存在的信息共享效率差、服務(wù)能力不足以及信息資源分布不均問題，而且可以實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)規(guī)范化、特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)資源優(yōu)化配置、信息資源整合與共享利用.下面以甘肅省特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)資源信息服務(wù)為例，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息共享服務(wù)云平臺設(shè)計(jì).根據(jù)云計(jì)算服務(wù)模式，結(jié)合平臺自身需要，將云平臺分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、平臺服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層4個(gè)云架構(gòu).云平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示．

圖 1 云平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)Fig.1 A cloud platform architecture design

(1) 基礎(chǔ)設(shè)施層.該層的目的主要是完成設(shè)備高效率管理，對農(nóng)業(yè)進(jìn)行合理調(diào)度，確保計(jì)算過程高性價(jià)比．針對甘肅省特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)資源信息服務(wù)平臺基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)能力不足和設(shè)備利用率低等問題，拓展虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)彈性、可靠的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)是該層重點(diǎn)解決的問題.常采用虛擬機(jī)的遷移解決基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化問題，可采用虛擬機(jī)在線遷移技術(shù)，即虛擬機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下從一臺物理機(jī)移動(dòng)到另一臺物理機(jī)，對信息平臺服務(wù)器資源實(shí)現(xiàn)計(jì)算虛擬化，對存儲的各類資源實(shí)現(xiàn)存儲虛擬化，對其網(wǎng)絡(luò)資源提供網(wǎng)絡(luò)虛擬化等服務(wù)，提高設(shè)備的利用率．

(2) 數(shù)據(jù)服務(wù)層.該層以特色農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)為中心，介于IaaS和PaaS之間，包括各類農(nóng)業(yè)專題數(shù)據(jù)服務(wù)集合，主要通過計(jì)算機(jī)內(nèi)部零件的層次化和扁平化特性，達(dá)到存儲目的.目前，平臺中涉及的特色農(nóng)業(yè)主要以草食畜牧業(yè)、設(shè)施蔬菜、優(yōu)質(zhì)林果、馬鈴薯、中藥材、現(xiàn)代種植業(yè)和釀酒原料等產(chǎn)業(yè)為主，由于其信息資源具有數(shù)量巨大、內(nèi)容豐富以及分布式結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，因此，如何建設(shè)低成本、高效能的數(shù)據(jù)中心是該層重點(diǎn)解決的問題.數(shù)據(jù)中心可采用PortLand等新型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確保負(fù)載平衡及節(jié)點(diǎn)之間具有較高的連通性，采用小型交換機(jī)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本.根據(jù)用戶需要引入互聯(lián)網(wǎng)中的相關(guān)信息資源，對分布式信息資源進(jìn)行信息點(diǎn)提取，按需獲取有針對性的信息資源內(nèi)容．

(3) 平臺服務(wù)層.該層主要利用軟件開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)安全等技術(shù)，在高效率基礎(chǔ)上，為農(nóng)業(yè)提供基礎(chǔ)性服務(wù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一管理、調(diào)度、分配，并提供基礎(chǔ)管理、信息資源管理和前后臺管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用程序和相關(guān)的運(yùn)行環(huán)境配置.

(4) 應(yīng)用服務(wù)層.該層以應(yīng)用支撐服務(wù)為中心，基于業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件系統(tǒng)在平臺服務(wù)層的部署應(yīng)用，包括特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)資訊、市場行情、行業(yè)動(dòng)態(tài)、交互咨詢服務(wù)和基礎(chǔ)服務(wù)等[8-11]．

2 應(yīng) 用

通過降低農(nóng)業(yè)信息服務(wù)云平臺構(gòu)架設(shè)計(jì)的成本，提升特色農(nóng)業(yè)信息化的服務(wù)能力.主要表現(xiàn)在以下方面：(1)云管理和云決策.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，一旦投入大量復(fù)雜的信息，專家只有在原始數(shù)據(jù)定量分析的基礎(chǔ)上，才可以做出正確的決策.通過進(jìn)行大量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測，進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和決策反饋，可見云計(jì)算對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要性.(2)農(nóng)業(yè)視頻監(jiān)測數(shù)據(jù)的云存儲.實(shí)現(xiàn)對平臺涉及的草食畜、蔬菜、林果、馬鈴薯、中藥材等特色農(nóng)產(chǎn)品市場行情的預(yù)測與分析，由于各類資源數(shù)據(jù)量大，影響因素多，算法復(fù)雜，需要云計(jì)算技術(shù)支持.此外，農(nóng)產(chǎn)品流通的物流，銷售交易管理和分析決策需要很好的系統(tǒng)計(jì)算能力支撐[12-14].(3)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯問題.利用云計(jì)算精確分析能力，采用模式識別、圖像檢索等分析方法，使農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量向更實(shí)用化方向發(fā)展，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量．

3 結(jié)束語

本文針對甘肅省特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)資源信息服務(wù)平臺資源共享現(xiàn)狀及需求，分析云計(jì)算服務(wù)模式及特點(diǎn)，提出基于云計(jì)算的農(nóng)業(yè)信息共享服務(wù)平臺設(shè)計(jì)方案.在該設(shè)計(jì)方案下，平臺不僅提供完善的特色農(nóng)業(yè)信息服務(wù)，而且實(shí)現(xiàn)甘肅省特色農(nóng)業(yè)信息資源共享，提高資源利用率.另外，在云平臺構(gòu)建和應(yīng)用過程中，還需進(jìn)一步在云平臺基礎(chǔ)上，將特定軟件功能封裝成服務(wù)并對外發(fā)布，將兩種應(yīng)用服務(wù)模式充分結(jié)合，實(shí)現(xiàn)特色農(nóng)業(yè)信息資源的共享．

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編輯、校對：趙 放

Application of cloud computing technology in agricultural information sharing service platform

MA Yantu

(School of Information Science and Technology， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China)

In the service of featured aqriculture information in Gansu provice, traditional technology has such problems as poor efficiency and service. Based on agriculture cloud service application experience at home and abroad,with cloud computing technology, cloud computing model is introduced. From the characteristics of agricultural resources information service type, the overall framework and information resource planning, such 4 layer architectures are designed sharing platform of agricultural information service based on cloud computing as infrastructure layer, data service layer, platform layer, and application service layer.The functions of each layer are described in detail , illuminating the cloud computing in the application foreground of agriculture information sharing. The results show that the platform can provide featured agricultural information service, realizing the Gansu province distinctive agriculture information resources sharing,and improving resource utilization.

cloud computing; featured agriculture; sharing service

1674-649X(2016)04-0494-04

10.13338/j.issn.1674-649x.2016.04.015

2016-01-15

甘肅省科技廳星火計(jì)劃資助項(xiàng)目(1305NCXA227)

馬彥圖(1979—)，男，甘肅省金塔市人，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全和農(nóng)村信息化.E-mail：mayt@gsau.edu.cn

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P 208

A