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当前,计算机的设计规模以及达到了百万亿次的数量级,同时计算机的计算能力还在不断扩大,随着计算机硬件系统的升级,其运行可靠性也相应的下降,发生故障的概率不断增大,从而影响了计算机的计算功能,造成重要的经济损失,因此加强计算机系统运行的可靠性技术研究至关重要。
1 干扰因素
在计算机系统中,影响其正常运行的元素主要有两种,即硬件因素和软件因素,系统内的空间辐射干扰、信号干扰、电源干扰都会引起计算机的运行故障,因此其可靠性技术研究的重点是强化其抗干扰能力,针对不同干扰因素的性质和传播途径来设置有效的抗干扰措施,消除干扰源,有效抑制耦合通道,减少电路干扰的敏感性,从而全面提高计算机系统的运行可靠性。
2 硬件抗干扰技术分析
2.1 合理选择计算机元器件
计算机电路系统的基本组成是元器件,其抑制干扰的能力之间决定了计算机的运行可靠性,因此要合理选择元器件,优先选择高质量的元件,首先是对微处理器的选择,常用的抗干扰技术有降低外时钟频率、低噪声系列单片机、时钟监测电路、“看门狗”技术与低电压复位等几种技术,先进技术的应用有效提高了计算机的可靠性。再者是电源的合理选择,要优先选择波动电压范围大,供电电源功率充足的电源,减少电源自身产生的纹波和谐波干扰;此外是电子元件的选择,要根据电器参数选择功能符合的元件,优先选择集成度高、抗干扰能力强的元件。
2.2 冗余技术的应用
在计算机系统中,冗余技术分为两种:工作冗余和后备冗余,前者是对关键设备进行重复配置,一旦相关联的系统设备中发生故障时,故障设备就会自动脱离系统,避免面单个设备出现故障影响整个设备的运行。而后备冗余技术则是采用后备设备投入运行的方式来解决突然出现的技术故障。在计算机系统中,冗余技术采用最多的设计方式是并联装置,另外还有串并联或并串联混合装置和多数表决装置等。
2.3 通道抗干扰技术的应用
为了提高信息输出和测量的准确性,要强化信号线上的抗干扰处理,常用的通道抗干扰技术有以下几种:①磁珠的应用,磁珠可以是最为有效的抑制干扰电流的设备,同时其结构简单,适用范围较广,磁珠选择时要匹配信号频率,磁珠的应用不能影响信号传输,避免磁珠处于饱和的工作状态;②双芯互绞屏蔽电缆,这种处理方式可以有效减小空间交变变电磁场的影响,提高线路的抗干扰能力;③双绞线应用,信号线采用均匀的双绞线,是电磁感应的电压大致相同,实现两端电压的相互抵消;④光电隔离技术应用,利用发光二极管和光敏三极管组成的光电耦合器件,将输入输出端口与主机采取光电耦合方式,使得主机免受外部设备的许多干扰。
2.4 网络拓扑结构的应用
当前计算机系统中存在着的问题较多,尤其是其网络结构不合理,网络之间的协调性较差,因此,要合理划分虚拟局域网,实现局域网的灵活性运转,从而提高各个部门的危险抵抗能力。通常而言,计算机网络功能分为接入网部分和内部局域网部分,这种划分方式缩短了的问题范畴,有助于网络安全的监管,减少了网络中的安全漏洞。
3 软件抗干扰技术分析
3.1 强化软件工程技术开发
软件工程技术开发要从软件设计的各个阶段入手,从问题定义、需求、设计、编码、测试和维护等方面开展工作,提高软件的适用性。首先,软件设计技术,软件设计要分为详细的子系统,由这些子系统完成最高层次的功能,再以每个子系统为基础设计一系列更为详细的子系统;其次,结构化程序设计,采用模块式的程序设计,分别注明程序接口的匹配,提高信号输入和输出的能力,对于更小级别的程序,可以采用编程的方式来提高程序之间的独立性;再者,容错技术,由于软件在运行过程中不可避免的出现错误,因此要设计容错软件来调整错误,避免软件发生错误时出现崩溃的现象,同时可以采用不同算法和编程语言来提高软件的独立性,避免发生软件的关联性错误;最后,强化软件的测试,优化软件的运行方式,最大限度的降低软件的出错率,同时提高软件的完备测试流程,提高计算机软件在系统中的兼容性。
3.2 软件的自动诊断技术
软件的自动诊断技术包含对计算机系统的全方位监测,包括电脑CPU元算功能检查,对特定的存储区域数据进行诊断,把参加运算的数据按预定的运算规律进行计算,以此检测数据的正确性。再者对输入和输出通道的检查,计算机向检查通道的输出通道输出一个随机数,再从输入通道读取回来,然后对输出的输入数作比较。其次是对定时器的监视,每一个计算机中都设置了固定的监视定时器,当计算机运行正常时,其定时发出是脉冲信号,并有上位机来评估信号的正常性,对于发现的异常及时发出报警信号。最后是数据有效性的检查,由于过程通道采集的数据和运算结果的数据总是在一个有限的范围内,通过检查这些数据是否超限,便可判断相关部分硬件是否出现故障。
4 结语
总之,随着计算机技术的不断发展,计算机在社会各个领域中扮演着不可取代的作用,因此,对计算机的可靠性要求也不断提高,尤其是避免计算机运行部可靠影响正常的工作和生活,造成严重的经济损失。当前计算机系统运行可靠性技术主要从硬件和软件抗干扰技术入手,优化硬件的选择,提高计算机系统的安全性,同时加强软件技术的研发,提高软件运行的可靠性。
参考文献
[1] 黄永勤.高性能计算机的可靠性技术现状与趋势[J].计算机研究与发展,2010(04).
[2] 丁 健.计算机控制系统的可靠性技术研究[J].计算机工程与设计,2007(8).
[3] 吴 翔.计算机系统可靠性研究[D].电子科技大学,2012年5月.
【关键词】检测装置 系统安全 可靠性
在现代企业生产过程控制中,自动化系统不仅能按人的指令工作,随着工业自动化水平的不断提高,越来越多的自动化系统更能依据生产系统最终产出来协调各设备间的工作,那么能否安全的将系统投运和在紧急状态下安全停机也即成为衡量一个自动化系统优劣的重要指标。
1 检测装置对系统安全的影响
在实际生产中,系统重要设备的安全控制难度远大于生产控制,这些设备大多是主体设备,集中着大量工艺材料、动力介质的输入输出,设计备用主体设备不但不经济、而且操作性不强,即使投入,原主体设备本身的安全仍为要处理的重点,一般导致设备处于危险的物理量具有非常大的惯性,可以说一旦设备处于这种状态,事故不可避免,那么这样的设备安全保护只能采取预防控制。
事先预防控制首先要知道表征设备处于或即将处于这种危险状态的物理量有哪些,他们之间是否存在相关性;可以说检测装置发出的保护信号就是自动化系统的眼睛,控制系统就是大脑,而执行机构就是双手,系统的每一步动作都取决于检测信号的反馈,检测装置能否发出准确的信号对系统安全起着决定性因素。
然而,检测装置因为质量、安装方式、环境等影响不可避免的会出现故障,一旦检测装置本身出现问题,那么系统就会接收到错误信息或接收不到信息,这会给生产效益和系统设备安全带来不期望的严重后果。
2 检测装置信号可靠性的提高
利用逻辑运算与状态趋势组合可减小检测装置本体故障时系统误停机的概率,利用这种组合运算,并依据保护对象的重要性大小选择检测装置的数量和信号逻辑组合方式。这种方式可从测量装置外部排除、判断信号本身的可靠性和准确性,不再控制或研究测量装置本身故障原因, 测量装置的数量一方面取决于现场测量区域,以能全面代表区域状态为宜;另一方面取决于安全考虑,即为每一个测点增加多个相同测量装置,以便通过软硬件逻辑组合来减弱或排除检测装置单体故障的影响,硬件组合在现场就可以实现,软件组合需要程序实现,也可以互相结合,冗余保护,多个相同量检测信号逻辑“与” 、“或”处理方式要依据装置电气连接、信号选取而定。当现场选取了常开触点,那么相同装置的硬件连接就可以使用逻辑“或”处理,现场接线采用多组信号并联连接;如果现场选用常闭触点,那么相同装置的硬件连接就可以使用逻辑“与”处理,现场接线采用多组信号串联连接;这两种方式的效果相同,当任何一个装置达到设定动作值时信号即可采用,唯一不同的是常闭触电连同信号传递的线路故障也包括在内了,所以选用常闭点对系统安全来说更可靠,但系统软件设置逻辑组合时,不存在常开与常闭的安全性区别。
现场检测装置并不是越多越好,随着检测装置数量的增加,检测装置本身的故障率不仅不会下降,反而会因取样、信号传递等因素导致加入性干扰增大,如果使用多个相同测点信号进行先“与” 后“或”的逻辑组合,就可以实现检测装置的在线试验,不仅能最大可能的确保装置可靠,而且还能在线检修、调试、更换检测装置,单独操作任意一台检测装置,均不会对系统产生影响,有利于检测仪表的在线调试和维护。
在实际生产中,将模拟量的趋势和数字量的变化结合起来判断,就可以避免系统因仪表故障或检修而造成连锁动作误停机;如以温度这一常用热工量为检测对象,利用温度变化趋势不可能瞬变和断点跳跃即可排除温度开关和温度变送器本身故障而发出的错误信号。
3 系统保护分析改造实例
酒泉钢铁集团烧结自动取制样系统,工艺为PLC控制中部取机对生产皮带运输的烧结矿取样,为了保证样品的代表性,取样方式为单次长间隔取样,样品落入有计量装置的储料斗暂时存储,达到取样量后取样结束;取样机横跨烧结皮带,由电机直驱,通过单叶片式与料流方向垂直旋转,刮取皮带运输的烧结矿至储料;控制工艺为PLC接到取样指令驱动电机旋转取料,电机旋转一周触发接近开关动作,PLC接到开关动作信号即断开电机驱动,后由电机抱闸克服惯性而停止。
一旦检测信号故障或抱闸磨损严重,取样头的停机位置无法确定,就可能造成高温烧结矿堆料、撒料,造成严重生产事故,而现场环境高温干燥、金属粉尘大,若使用跟随旋转位置检测不仅环境条件不允许,成本也高,且现场维护就需要烧结皮带停机,维护被动,维护机会小。
现增加一个检测装置,利用检测信号逻辑运算与趋势组合进行改造:
(1)将两个检测装置的信号逻辑“或”运算,降低检测装置故障后不发信号的影响。
(2)利用取样旋转周期耗时趋势与检测信号对比,排除检测装置本身故障。
(3)将信号判断设为双周期,以排除料流大小对周期时间的影响而造成报警信号误发,实现了机构对检测装置的反侦察,从而确保即使检测装置故障,设备依然能停在安全位置。
(4)增加从启动到接收停止信号的时间检测,以保证对抱闸磨损的监控,因磨损为慢趋势单向改变型,故可安排计划维修而不会导致事故。
通过以上分析可以看出,保护设计不仅要考虑环境和工艺,更要对影响工艺的不确定、不可控以及设备的损耗性等诸多因素加以考虑;在保护措施上,不仅要使其能提供报警,同时更要考虑提高系统本身安全处置的能力。
通过运用逻辑运算与趋势组合的设定,提高了系统安全保护信号的可靠性;以实例分析阐述了如何在系统设备高效经济运行的同时,分析系统工艺,利用逻辑运算与趋势组合实现系统安全。
参考文献
[1]陈海群,王凯全.安全检测与控制技术[M].中国石化出版社,2011.
[2]张宏建,黄志尧,周洪亮,冀海峰.自动检测技术与装置[M].化学工业出版社,2008.
[3]施仁.自动化仪表与过程控制[M].电子工业出版社,2005.
[关键词]云计算;机密性;数据完整性;身份认证;可靠性;可移植性;合规性;可追责性;体系结构
[中图分类号]TP309 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158(2013)05-0001-02
1 引言
云计算具有快速伸缩(Rapid elasticity)、按需自助服务(On-de mand self-service)、无所不在的网络访问(Broad network access)、资源池(Resource pooling)、服务可度量(Measured service)等独特优势,对于企业用户而言可显著降低计算和存储的维护成本;对个人用户而言通过将信息的存储和计算放在云端,降低了自身存储和计算资源有限所带来的很多约束。云计算提供商以自己强大的经济和技术实力,在法律法规的约束下保障云计算的高度可靠性。云计算高速发展,但安全问题却日益突出。据有关调查,70%以上受访企业认为近期不采用云计算的首要原因在于存在数据安全性与隐私n生的忧虑。文章对云计算安全面临的挑战进行研究,对安全需求进行深入探讨,最后提出云计算的安全体系结构。
2 挑战与风险
云计算是信息技术领域发生的重大变革,这种变革为信息安全领域带来了巨大挑战:(1)在云平台中运行的各类云应用没有固定不变的基础设施,没有固定不变的安全边界,难以实现用户数据安全与隐私保护;(2)云服务所涉及的资源由多个管理者所有,存在利益冲突,无法统一规划部署安全防护措施;(3)云平台中数据与计算高度集中,安全措施必须满足海量信息处理的需求。
云安全联盟与惠普公司共同在对29加企业、技术供应商和咨询公司的调查结果进行研究分析后,共同列出了云计算面临的数据丢失/遗漏、共享技术漏洞、供应商可靠n生不易评估、身份认证机制薄弱、不安全的应用程序接口、不正确的使用、对供应商的未知安全的安全七宗罪。国际著名IT咨询研究机构Gartner早在2008年就在文中描述了云计算存在的7大安全风险;ENISA(欧洲网络与信息安全局)在其的《云计算安全风险评估》中也提到了云计算安全所面临的7大关键性问题;
3 云计算的安全需求
3.1可靠性
云计算通过整合分散的、甚至是闲置的资源来提供服务,这种分散的、闲置的资源可能不是稳定“在线”的,所以,要求云计算系统要具有较强的数据容错和单个计算节点故障恢复措施来保障服务的高可用可靠性。云计算是以互联网为基础的,而互连网是脆弱和不可靠的。系统的高可靠性是云计算系统设计时的基本要求。Goog~电子邮件服务中断、微软云计算平台window s A zu re运作中断、亚马逊的“简单存储服务”(simpleStorage Service,s3)中断等问题都可归结为是由于云计算系统可靠性设计的不足而发生的。除了对设备、资源云系统可靠性考虑外,对可靠性需求的另外一个方面是提供商在选用员工时对员工背景的调查,选用可靠的员工。
3.2保密性
用户数据和应用程序都在第三方云提供商提供的基础平台中运行,云服务提供商可能随意处置用户的数据与代码,容易造成用户数据的泄露和丢失;服务提供商还可以通过数据挖掘及推理分析等技术发现用户的使用习惯,用户与其他用户之间存在的交易关系等私密信息,造成用户隐私泄露;在云端,应用程序要对处于加密状态的数据进行处理,应用程序需要首先解密数据,然后再完成运算,但是加密的方式又带来了运算上的开销,提高性能要求需要服务器能够在密文上面直接进行操作。在最理想的情况下,服务器在密文上的任何操作都能够直接对应到明文上的相应操作,这种加密方法称为完全同态加密。在完全同态加密不能高效实现的情况下,利用同态函数的特性保护隐私,研究基于密文的操作是云计算实现保密性的一个很重要的需求。
3.3数据完整性
完整性指系统内信息在存储或传输过程中不被偶然或蓄意地删除、修改、伪造、乱序、重放、插入等以造成破环和丢失的特性。云计算安全完整性需求主要包括云用户存储在云中的静态数据的存储,在存取过程中需要完成的完整性检测要求,以及应用程序在处理数据时,在从存储介质中存取数据,在对数据流中数据包的完整性检测校验。
3.4服务有效性
在云计算中,可能由于各种原因导致的用户在需要时不能得到云服务商提供的及时有效服务。如云虚拟机因漏洞或系统更新等而导致的进程崩溃、宕机;攻击者破坏了用户应用程序的完整性使得用户程序部分或全部不能正常运行;由于虚拟机控制权丢失而致使用户失去对主机/月艮务器的控制和使用权,云内部或用户接人端受到黑客攻击导致大面积的DDoS/DoS;如此等等,这些都要求云服务提供商要预备各种应急灾备措施和设备保障,对数据,平时要为用户做好灾备考虑,要有足够的实力,为用户提供可供选择的备用带宽、存储及计算资源。
3.5可控性
计算机既是解放的技术,又是控制的技术。云计算就犹如一台更加庞大的和“泛在”的超级计算机,所以,在云计算中的控制也显得更为重要,云计算改变了互联网时代依靠防火墙在物理上保护一个“安全域”的安全防护的模式已不存在,对每个云用户的应用程序进程、数据隐私的访问及控制依赖用户的身份,所以,要实现云计算的控制,首先做好用户的身份管理,身份管理主要涉及身份的供应、注销以及身份认证过程。在云环境下,实现身份联合和单点登录可以支持云中合作企业之间更加方便地共享用户身份信息和认证服务。其次,云访问控制服务的实现依赖于如何妥善地将传统的访问控制模型(女口基于角色的访问控制、基于属性的访问控制模型以及强制/自主访问控制模型等)和各种授权策略语言标准(如XACML,SAML等)扩展后移植入云环境。此外,鉴于云中各企业组织提供的资源服务兼容性和可组台性的日益提高,组合授权问题也是云访问控制服务安全框架需要考虑的重要问题。
3.6虚拟安全
虚拟化是云计算的重大技术特征。虚拟安全包括虚拟环境下,虚拟主机、虚拟通道、虚拟网络连接设备的安全。虚拟安全主要包括虚拟机自身安全、虚拟机之间的安全、Hypervisor与虚拟机之间的安全、虚拟机镜像安全、虚拟环境中的权限控制与认证安全、虚拟机迁移安全、桌面虚拟化安全等。云计算多个虚拟设备(主机或网络互连构件)可能会别绑定到相同的物理资源上,可能导致信息泄露或数据的覆盖。要防lkhypervisor被入侵从而控制虚拟机资源;虚拟机和Hypervisor通信时,要防止可能包含敏感信息如特权账号的用户名和口令被嗅探窃取;要防止应用程序绕过底层,利用宿主机进行某些攻击或破坏活动。
3.7可移植性(portability)
数据“锁入”(LOCK IN)是指在云计算中当一个云计算服务提供商因种种原因不能够为用户提供服务,用户需要将其数据信息以及应用从一个云服务提供商迁移到另外的云服务提供商提供的云平台上进行存储、部署时,不同云平台间没有统一标准的配置、运行环境接口,而使云用户遭受损失。可移植性是指将数据或应用程序从一个提供商搬移到另一个提供商,或将它全部搬移到本地的能力。目前还不能提供统一的工具、规程、标准数据格式或服务接口来保证数据、应用程序和服务的可移植性;原数据、数据的备份和日志、访问记录的冗余拷贝,以及其他任何可能因法律或合规性原因而导致的信息、数据能否被完整迁移。
3.8合规性
不同的国家对信息系统建设、管理的相关规定、立法不同,许多国家或地区都有严格的隐私法,禁止将某些数据存储在本国或本地区外的物理机器上,对违反这些法律的机构通常将进行严厉处罚。云服务提供商要对用户数据的存储及应用的、运行范围进行审查或限定,以满足法律法规、处罚条例以及其他的法案的要求。同时,云计算大大提升了计算的效率和能力,也给非法行为带来了便利,如利用云计算资源破译口令和系统密码;云平台对资源的动态伸缩性管理和资源共享模式意味着云服务平台拥有庞大的网络资源、计算资源和用户身份资源,如果这些资源被黑客或内部人员非法利用,用于组织类似DDoS、僵尸木马类的大规模攻击。所以,云计算在使用用途上,也必须严格审定其使用的正当合法性。
3.9可追责性
在云计算中,数据和应用程序属于用户,然而,数据的存储和应用程序的运行场所并不属其所有者用户所管辖和控制的区域,但是当出现数据的保密性、完整性、有效性遭遇破坏或用户隐私遭受到不法侵害,违反云用户与云提供商事先的服务等级约定或其他法律法规时,在用户和云计算提供商之间可进行相应的责任追查。在云计算这种新的电子空间环境下,这种可追责性需要一定的环境保障,这种环境保障主要表现在有法可依、可电子取证、可审计三个方面。
3.10终端安全
云平台中数据与计算高度集中,用户接人呈现时间,地点的不确定性和访问终端类型多样化的特点,终端是攻击的起源和人口,所以,云计算要为云用户所安全利用,就必须包括终端安全,终端安全需求具体包括接口适配需求、身份安全和终端运行环境安全需求等。
4 安全体系总体结构
依照以上云计算安全需求,参考云计算定义,本章提出了面向架构的云计算安全服务模型,在此基础上,又给出了云计算安全体系。
3.1面向架构的云计算安全模型
图1是云计算安全参考模型。可以看出,云计算安全模型是一种多层次的安全保障体系,安全服务是多方位和多层次的,我们把该模型作为云计算安全技术体系设计的基础。
3.2面向服务的云计算安全体系
根据云计算安全参考模型设计的云计算安全体系结构如图2。
(1)基础设施安全服务
基础设施安全服务为上层云应用提供安全的数据存储、计算等资源服务,保护业务连续性和数据的隐私性是其主要安全目标。基础设施层面主要考虑的安全要素包括:物理安全 物理防护、网络可靠、备用设施等;存储安全一存储加密和完整性,数据备份、灾难恢复等;虚拟化安全Hypervisor加固、镜像加密、虚拟机隔离等;系统安全――则应涵盖虚拟机的管理和安全;网络安全――FW/IPS/IDS、拒绝服务攻击、程序漏洞、网络监控等。
(2)基础平台安全服务
基础平台云安全服务是支撑云应用、满足用户安全目标的重要手段,其中比较典型的几类安全服务包括:云用户身份管理服务,主要涉及用户身份认证、管理,还包括云环境下的身份联合管理、单点登录等问题;云授权服务,研究适合云环境中的访问控制模型和授权策略,提高各企业,组织资源管理的可靠性、兼容性和扩展性;云审计服务,满足用户安全管理与审计的需要,可信地提供包括操作系统,数据库管理系统和网路设备等重要资源的日志和记录;云密码服务,除提供最典型的加、解密服务外,云密码服务还包括秘钥管理与分发,证书管理等安全服务。
(3)应用安全服务
云安全应用服务是根据用户的需求,提供信息安全服务和应用安全服务。信息安全服务包括内容过滤与杀毒应用、内容安全云服务,应用安全服务包括DDOS攻击防护云服务、安全事件监控与预警云服务、接人安全、终端安全等服务。
(4)云计算安全管理服务
云提供商需要提供透明的安全管理服务,建立信任度。云计算在很大程度上取决于它的许多组件的安全,包括通用的计算组件,如部署的应用程序、虚拟机监视器、客户虚拟机、数据存储和次要的中间件之外,也包括了一些管理功能组件,如用于自行配置资源、资源计量、限额管理、数据备份和恢复等管理组件。因此,对一个安全的云计算解决方案的操作和维护,强大的管理措施是必不可少的。对用于建立和维护信息系统资源的保密性、完整性、可用性的安全策略的管理、对主机和网络的配置及关键文件的管理和监控、对系统中有关安全的所有活动的记录和审查、防止恶意用户攻击的漏洞和补丁管理等管理措施都是必不可少的。
(5)云计算安全基础设施服务
为了弥补网络控制的丢失以及加强风险保障,云提供商将提供安全基础设施服务。主要包括证书、密钥的管理、身份管理、访问控制管理等。
5 结束语
云计算这一信息技术的新模式,目前已经在广泛应用,但还没有进入到关键应用的实质性大规模运用阶段,究其原因,正在于它的安全性问题。目前工业界云计算产品已经使用的安全策略只能针对现有的安全攻击技术进行保护,而对云计算中新产生的安全问题还能没有更多考虑。我们对云安全的需求做以总结和归纳,提出云计算安全的总体结构,旨在为云计算安全方面的研究做一个好的铺垫和帮助。云计算作为一个新兴的产业发展非常迅速,我们期待着其中的安全问题能够早日被完善解决并在实际产品中得以应用。
参考文献
[1] NIST.The NIST Definition of Cloud Computing.Special Publication 800-1 45.2011
[2]刘鹏.云计算(第二版).北京:电子工业出版社,2011
云计算是新一代高速网络计算和服务平台,被IT业界认为将引起计算机领域的革命性变革。大的IT厂商纷纷抓住机遇,加紧研发和推出了自己的云计算产品以抢占市场。微软的Microsoft Azure、谷歌的GAE、亚马逊AWS(Amazon Web Service)都是较为成熟的云服务产品,AWS与Microsoft Azure己分别于2013年12月和2014年3月进驻中国。当前中国云服务还刚刚起步,国内的阿里云、百度云、腾讯云等也幵始发力,抢占市场。根据互联网数据中心IDC的统计数据,2011年全球云服务市场规模约280亿美元,2012年达到1072亿美元。而在中国,2012年的云服务市场规模达到35亿人民币,2013年超过60亿人民币[1]。对云计算的研究也正在如木如荼的展开,主要的技术挑战有:云计算的安全性问题——云计算能否以及如何保证数据的安全性?云计算的可靠性问题——在规模庞大的系统中如何保证客户数据的可信和应用平台的可靠?云计算的管理性问题——云计算平台的管理非常复杂和庞大,如何才能有效的监测服务资源以及高效动态的调度部署资源?
1.2国内外研究现状
如何保障云计算平台的可用性是云计算面临的重要技术挑战,对云服务资源进行有效监测则是其重要研究点。目前关于云服务资源监测的研究很多。文献[2]提出云计算平台异构服务整合环境下基于失效规律的节点资源动态提供策略,可以有效提高动态提供节点资源的可靠性。文献[3]针对异构分布式云计算平台环境,提出资源信息和负载自适应式监控方案。文献[4]引入社区模型,使用基于敏感因子的监测方法解决数据繁冗和无效问题。文献[5]设计了一个确保云计算集群系统高效运转的方案。文献[6]提出了支持进程级资源监控和面向多租户计费功能的机制。当前的云服务资源监测还存在种种问题,比如监测效率不高、监测功能不完善等等。REST自提出以来,由于其自身无状态型、可利用缓存、简化客户端等优点,越来越受到IT界重视,相关理论成果也很多。文献[7]对REST与Web服务技术做了比较。文献[8]详细介绍了 RESTfol Web服务。文献[9]以设计一个咖啡店订单系统为例说明RESTftil Web服务的具体实现过程。文献[10]讲述了基于REST的SOA设计如何实现。文献[11]介绍了一些REST风格的应用。文献[12]对REST现实应用中的一些问题进行了释疑。在国内发表的有关REST的论文中,文献[13]比较了 REST风格与PRC风格Web服务的异同。文献[14]通过一个实例比较了不同资源表述方式对资源访问的性能差异。文献[15]提出一种基于REST风格的物联网模型。文献[16]采用REST适配器方法设计REST风格的地理信息服务。随着REST应用的越来越广泛,实际工作中的业务流程通常会使用多个不同的服务,SOAP、REST等不同类型的服务组成了一种异构服务环境。在这种异构服务环境中,经常需要大量的交互,缺乏原生支持的交互可能会显着降低系统的性能。服务编制是利用现有的服务建立更大系统的重要服务组合机制,处在服务组合的中间层,异构服务环境给服务编制带来巨大挑战。基于服务的异构服务编制和基于Web的异构服务编制都有各其优势,但是单一的编制方法在遇到服务数量很大时,会导致系统性能急剧下降。本文探讨一种将两种编制方式组合起来的混合服务编制方式,可以充分发挥两种编制方式的优点,减少其交互,从而提升系统的性能。
第2章云服务资源状态监测
2.1云计算和云服务
2.1.1云计算
在IT界,对“云计算”有很多解释,当前多采用美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology, NIST)定义:云计算是一种按使用量付费的模式,这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问,进入可配置的计算资源共享池,这些资源可以被快速提供,只需投入很少的管理任务,或与服务应供商行进很少的交互[20]。
云计算中,用户不需要构建数据中心,也不需要对这些数据中心进行管理维护,只需购买提供的服务即可,以降低投入成本。也就是说,在云计算中,软件和硬件都是资源,这些资源在物理上是分布式的共享的,可以根据需要动态配置和扩展,用户根据需要购买服务,计量收费。由于云计算具有虚拟化、动态性、高可靠性、按需服务等特点,所以在实际- 中得到广泛的应用。
2.2云服务资源状态监测技术
云服务资源可从不同的角度定义,从云服务提供商的角度看,他们把资源作为一种服务,不同的用户可以根据需要购买并使用这种服务。
云服务资源按地域来分可以分为本地云服务资源和远程云服务资源。本地云服务资源主要为物理及虚拟的IT资源,远程云服务资源主要是Web服务。按构建层次来分类可以把云服务资源映射到“计算、存储、网络”的标准:计算资源包括物理及虚拟服务器、数据中心、中间件、服务等;存储资源包括共享存储、虚拟机镜像等;网络资源包括交换机、路由器、VLAN、NIC、等。云服务资源的可靠性、性能和服务能力决定了上层应用系统的服务质量,因此,有必要对云服务资源状态进行监测。云服务资源状态监测就是对云平台内各种资源的利用情况进行监测,据此对云服务资源进行动态分配部署,确保云服务的正常运行。
2.2.1云服务资源状态监测的指标
关键词:云计算;电力企业信息化管理;实际应用研究
中图分类号:TM769文献标识码:A文章编号:1007-9416(2015)12-0125-01
作者简介:李群(1985—),男,汉族,山东沾化人,职务:专工,职称:助理工程师,学位:理学学士
在现代企业管理中,管理人员已经充分肯定了信息化技术带来的便捷、高效的工作效率。在信息化进程不断推进的社会体系之中,电力企业的管理方式也在不断改变。在当前的电力企业中,信息化技术在管理、生产、经营等方面都发挥着重要作用。云计算作为传统计算机技术和互联网技术的结合产物,无疑是对客户端服务器的又一次大型冲击。
1云计算综合概述
云计算是基于传统计算机技术与网络技术结合产生的一种模式,通过连接云计算的数据中心,用户只需要输入自己所掌握的相关数据,就可以享受到高速、精准的计算过程和计算结果。云计算的超常之处就在于,它不仅仅可以通过计算模拟现实情景,如天气变化、市场趋势等,最为重要的是,在应用云计算获取资源配置时,用户无须时刻分心进行管理操作,也不必与服务商进行频繁的接触也验证数据的可靠性。当前社会普遍认可的定义式由美国国家研究院颁布的,具体概括为云计算是一种按照使用量进行收费的模式,这种模式可以为用户提供便捷高效、符合需求的网络访问。由于云计算是一种虚拟化的资源,因此用户可以不必担心现实试验的制约同样可以得到最真实的结果。在云计算不断发展的过程中,其性能、可用性、工作效率都在稳定提。从目前的情况来看,云计算的发展前景极为广阔[1]。
2云计算的特点
2.1云计算的优势
简单来说,云计算可以算是一个能源集中地,分式式计算机在需要的情况下就可以通过与数据中心进行连接获取自己需要的能量,它的信息资源是交互的,也是流通的。基于云计算的这种特性,企业数据中心的运行方式将会无限贴近网络。云计算最为显著的优势一个是规模,一个是可靠。规模是决定云计算计算性能的一个关键因素,云计算的存储功能和访问功能的实现都是以服务器为基础的,一些大型网站的云计算服务器至少需要几十万台,甚至百万之多才可以满足众多用户的需要,即便是企业设置的私有云也需要与企业内部的诸多服器进行相连才能够保证企业的管理应用。可靠性无疑是使得云计算受到广大群众欢迎的另一主要因素,为保证服务的可靠性,“云”采取了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施。云计算的可靠性同样体现在信息的精准之上,作为掌控各行各界多种资源的储存地,云计算会按照用户的具体需要进行相应的服务,在用户收到的资源中基本不存在无效信息,而且收费极其廉价。此外,虚拟化亦是云计算不可比拟的一大优势,云计算没有固定的表现形式,因此也不会对用户的地理位置、终端性能提出过高的要求[2]。
2.2云计算的发展规划
存储功能是云计算的另一项吸引社会群众目光的关键所在。客观而言,计算与存储之间本就无法做出清晰的界定,尤其是对信息化技术而言,利用信息技术进行管理计算的前提就是要借助云计算所掌有的庞大的信息资源。但是在云计算当前的形势下,私人企业成为了垄断云计算的主要机构,这在很大程度上弱化了云计算的功能,这也使得一些机构企业在选择云计算服务时会产生犹豫,因为云计算虽然具有较高的安全性能与可靠性,但是作为云计算的中心机构仍然可以获取到用户的数据信息,这就成为了云计算一个潜在的危险。众所周知,在现代企业管理中,信息就代表了先机甚至是成败。因此,在云计算的发展路线中,应着重考虑这一问题的处理措施。
3云计算在电力企业信息管理化中的应用
3.1云计算的软件系统
基于云计算环境的特殊性,与云计算相适应的软件系统必须要符合云计算软件技术与设计架构。因此,可以应用云计算的软件首先要保证能够与虚拟化为核心的云平台进行结合,其次要具有一定的数据存储、数据计算、数据处理能力,还要保证在互联网环境下的安全性能。此外,云计算的软件系统还要保证可以在移动终端等设备环境中正常运行。目前在电力系统中SOA软件的各方面性能都能够达到云计算的硬性要求,是在当前电力企业信息化管理中应用较为普遍的一款软件[3]。
3.2供电企业云计算管理的实现方案
在电力系统中云计算的实现需要通过互联网与电力传输中的组成一个整体,以动态分布的形式将不同计算任务分配给云计算平台,在各项子任务结束后,系统会重新进行整合分析,然后完成反馈。将云计算应用到电力企业信息化管理中,基本储存层、基本管理层、应用接口层、高级访问层是四个基本组成部分。四个部分分工明确,与之前单一的计算机信息化技术管理相比,电力企业的工作效率与信息安全性都有了较大提升[4]。
4结语
云集算以超强的计算能力、存储功能与先进科学的理论指导,在发展之初便引起了广泛的关注,事实证明,云计算是信息化技术中名副其实的超强存在。电气行业与信息化技术都是工业革命之下的产物,同样是现代社会的重要标志,从某种程度上说,电力企业与信息化技术相辅相成,是可以共同发展、共同进步的。将云计算应用到电力企业信息化管理中无疑是一项高瞻远瞩的决定。
参考文献
[1]袁建军.云计算在电力企业信息化管理中的应用[J].中国电业(技术版),2012,09:41-43.
[2]李健华.云计算在供电企业信息化管理中的应用[J].通讯世界,2014,24:184-185.
[3]刘椿枫,才华.电力企业信息化管理中云计算的应用分析[J].科技与创新,2014,07:140+142.