面向服務的云計算ERP體系結構研究

楊 男，李東波，童一飛

（南京理工大學 機械工程學院，南京 210094）

0 引言

隨著制造業網絡化和全球化進程的加快，作為現代企業重要的管理平臺——企業資源計劃（ERP）系統也面臨著新的挑戰。傳統ERP系統是在企業業務模型和管理模式驅動下由多模塊構成的復雜系統，一旦系統形成，其結構固化、應用復雜，柔性差，無法及時跟進企業規模擴大所帶來的管理和業務上的創新，具有明顯的滯后性。在應對跨地區、跨國企業時，傳統ERP系統應對力更為不足。為此，建立一個新型高效的系統應用框架將是解決上述問題的關鍵技術之一。

云計算（Cloud Computing）是近年來興起的一種分布式計算方式，是基于互聯網的超級計算模式。它能夠根據用戶的需求，通過互聯網提供計算資源環境和實現服務。本文通過對現有ERP系統架構的分析，提出基于云計算平臺的ERP系統架構。該架構能夠良好解決ERP系統擴展難，應對能力差，集成困難等難題，滿足現代工業對ERP系統必須具有的系統可配置、功能可裁剪、流程可重構、平臺可移植的要求，同時為系統的大規模集成重用提供了新的解決方案。

1 ERP系統架構的發展

隨著ERP概念及管理范圍的不斷填充，其系統架構也在隨之發生變化，大致可以分為兩個重要的發展階段：

1）單片式體系結構

20世紀90年代中期，ERP的概念在制造資源計劃MRP的基礎上得到了擴展和延伸。管理范圍從企業內部制造資源擴展到企業內部的制造管理一體化，強調企業內部應用從管理角度上的統一和完整。20世紀90年代后期，Internet的快速發展給制造業提供了新的契機。網絡的出現可以為企業更好的整合行業資源，特別是企業外部資源。為滿足這一要求，ERP系統也將其管理范圍擴展到外部客戶及合作伙伴，強調企業內外價值鏈的統一化管理，基于企業價值鏈的ERP應用體系結構開始建立。

這一階段，ERP系統的建立多采用客戶機/服務器（Client/Server，CS）架構，將企業管理所涉及的多個應用以模塊的形式納入到系統架構中來。ERP體系結構多是以企業應用總線（Enterprise Application Bus，EAB）為核心的單片式體系結構，即通過緊耦合的方式在EAB上將多個功能模塊和應用系統進行集成。在此階段ERP系統的開發多采取按需求定制的模式，維護則通常需要大量的代碼重寫、二次開發來適應企業復雜的需求，從而造成了ERP系統的開發周期長，部署實施復雜，維護困難，難以擴展，無法滿足動態需求的種種瓶頸問題[1]。

2）分布式體系結構

為應對單片式體系結構下ERP系統表現出的不足以及制造業行業化、全球化和協同工作、電子商務等新企業模式的發展，分布式體系結構開始發揮作用。其中最引人注目的便是面向服務架構（Service-Oriented Architecture，SOA）[2]。SOA是基于客戶端/服務器（Browser/Server, BS）的軟件設計方法，強調軟件組合的松散耦合并使用獨立的標準接口。它通過將功能單元封裝成服務并通過標準接口進行調用來實現功能。SOA為ERP系統開發提供了新的應用框架。基于SOA的特性，面向服務的ERP系統具備良好的重用性、靈活性和可拓展性，同時為企業不同應用系統的高度集成也提供了重要的解決方案。

2 云計算及其架構

2.1 云計算定義及特點

云計算的思想可以追溯到20世紀60年代，在2007年Google提出其云計算項目后得到了極大的關注[3]。關于云計算的定義，IBM認為云計算可以用來描述一個系統平臺或者之中類型的應用程序[4]；Google認為云計算則是可以通過網絡以按需、易擴展的方式獲取資源或者服務[5]。一種被廣泛認可的觀點為：云計算是在極大規模上將可擴展的信息技術能力以服務的形式提供給用戶的一種網絡應用模式；是一種動態的、易擴展的且通常是通過高速互聯網提供虛擬化的資源提供方式。

綜上，云計算的中心思想可概括為：將資源（包括計算、存儲、數據、應用等軟硬件資源）存儲在云（Cloud）中，按照用戶的需求提供服務，從而實現用戶系統的動態性和自適應性。同時，這也是云計算的工作原理，如圖1所示。

圖1 云計算工作原理

云計算描述了一種新興的共享基礎架構的方法，同時為建立在此架構上的應用和擴展服務共享提供了可能性。云計算將物理資源進行虛擬化，側重于“資源共享，協同工作”，強調“按需驅動，按需服務”，具有高度集成，動態性和可擴展性。這些特點都使云計算與其他的信息技術存在著巨大的不同，同時也使云計算成為解決現行信息系統弊端的良好方案。

2.2 云計算系統基礎架構2.2.1 一般云計算架構

綜合分析現有云計算應用實例，包括清華大學透明計算平臺；Google云計算平臺GFS,BigTable；IBM的Blue Cloud；Amazon的 EC2[3]等，可以發現，云計算系統基礎架構可以分為三個層次，如圖2所示。

圖2 云計算系統基礎架構圖

基于框架最底層的是基礎框架層，在應用實例中起支撐作用。無論是向用戶提供存儲服務、計算服務或者是軟件應用服務，都需要基礎架構層為其提供物理設施或在設施上運行的各種軟件資源。虛擬資源架構層則是云計算應用中的核心層，通過各種虛擬化技術手段將底層資源進行虛擬化轉變，消除資源的物理分布性和局限性，擴大資源的服務范圍。在此基礎上云端的用戶就可以通過用戶層進行云計算部署應用，實現服務。

2.2.2 基于SOA的云計算架構

文獻[6]給出了一種基于SOA的云計算架構，該架構基本遵循了云計算基礎架構的三層設計原則，自下而上為云設施層，云實例層和SOA層；文獻[7]提出了基于確定服務質量和多Agent的綜合服務架構。該架構將基礎設施層與虛擬服務層擬合，重點關注服務的提供和管理，自下而上為基礎設施與虛擬資源層，服務提供層，服務管理層。綜合分析已有的基于SOA的云計算框架，可以發現：雖然框架的名稱、層次各有不同，但是都圍繞著云計算和服務兩個核心關鍵詞，并考慮了資源云化和服務化的各項關鍵技術。

3 面向服務的云計算ERP體系結構模型

3.1 面向服務的C-ERP體系結構模型

ERP系統屬于面向服務的云計算平臺應用中的典型實例。ERP系統具有的復雜性、動態性可以有效的檢驗系統架構搭建的合理性和有效性，并且作為一款已經有較長應用實踐的應用系統，可以給出具有說服力的對比結論。

通過對云計算基礎架構和SOA的研究，本文認為云計算的實現原理和SOA的結合可以更好的完成ERP的系統搭建，云計算的特點可以彌補SOA架構成長性的缺失，SOA則能使云計算更加直觀、便捷的為應用系統服務。在前人研究成果基礎之上，結合ERP應用系統開發，本文提出面向服務的云計算平臺架構，該框架遵循云計算基礎三層架構的核心思想，將云計算應用關鍵部分——資源云化與服務相互滲透，關注資源云化和服務化中涉及到的關鍵技術，并將其體現于系統的核心服務層。基于云計算的服務型ERP系統體系結構模型如圖3所示。

基于云計算平臺的服務型ERP系統框架（Cloud Service Architecture，ERPCSA）為七層結構，通過各層之間的相互作用，將云服務

中心（Cloud Service Center，CSC）中可提供滿足指定企業ERP系統的各種軟、硬件

資源定義并封裝為云服務，并對其進行綜合管理為云端用戶提供滿足需求的各項ERP服務。

1）物理資源層（Physical Resource Layer）：該層將云基礎設施，包括服務器、軟件資源，應用模塊等，通過

云終端技術接入到網絡中，為云服務的應用實施提供硬件支持。

2）虛擬資源層（Cloud Resource Layer）：該層通過虛擬化技術，將物理資源層能夠提供的跟ERP相關的資源轉換為虛擬資源，建立各種相關模型庫、知識庫、實例庫、仿真平臺。這些虛擬資源將作為云計算中的基礎數據資源存放于分布式的數據中心以供使用。

3）云服務層（Cloud Service Layer）：在標準存儲服務和應用API下，云服務層將來自于不用數據中心的資源封裝為服務并發布，形成服務目錄。同時，在保證Qos的前提下，對服務進行查找、匹配、傳輸、共享等操作。

4）云服務管理層（Cloud Manage Layer）：該層對云服務進行全面的管理，主要有服務的定義、請求及接收。該層作為實現云服務的關鍵核心，將定義統一的標準接口及應用協議以支持服務的各項管理工作。

圖3 基于云計算平臺的服務型ERP系統框架模型

5）應用流程層（Application Workflow Layer）：該層對用戶需求進行分析，主要通過對企業組織和業務流程的分析得出用戶對ERP系統的應用需求，并且作為云服務使用方向CSC提出應用需求。

6）ERP應用層（Application ERP Layer）：該層將CSC提供的云服務按照企業實際應用需求進行切割、組合形成ERP應用模塊為企業提供服務。

7）應用層（User Layer）：用戶可通過電腦或手持設備接入到C-ERP系統中獲得需要的ERP服務。

ERP-CSA模型描述了云計算為實現ERP的服務模式和原理，同時描述了在整個過程中所涉及到的關鍵技術。

3.2 模型對比

將本文C-ERP系統體系結構與傳統ERP結構相對比我們可以得出如表1所示的結論。

表1 ERP體系結構特征比較

因此，在ERP-CSA模型支持下的云計算ERP系統將更加符合制造業向服務型生產模式轉變帶來的企業資源管理系統需求。

4 結論

云計算為ERP向服務型系統轉變，降低開發應用成本，提高企業應用成功率，快速適應企業需求變化提供了新的思路和解決方案。本文在對ERP系統體系結構和云計算原理的研究基礎上，建立了基于云計算的服務型ERP體系結構模型，并對模型進行了逐層詳細解釋。ERP-CSA同時描述了系統搭建過程中涉及到的關鍵技術，在后續研究過程中將逐一進行針對性的研究，為云計算ERP最終能夠實現產業應用奠定基礎。

[1] 饒元. 面向服務體系結構的企業資源計劃系統應用模型與集成策略[J]. 計算機集成制造系統, 2006, 12(10):1570-1576.

[2] Douglas K.Barry. Service-Oriented architecture(SOA)definition[EB/OL]. http://www.service-architecture.com/web-services/articles/service-oriented_architecture_soa_definition.html. 2012-03-12.

[3] 張建勛, 古志民, 鄭超. 云計算研究進展綜述[J]. 計算機應用研究, 2010, 27(2): 429-433.

[4] 陳康, 鄭緯民. 云計算——系統實例與研究現狀[J].軟件學報, 2009, 20(5): 1337-1347.

[5] 蔡鍵, 王樹梅. 基于Google 的云計算實例分析[J]. 電腦知識講座, 2009, 5(25): 7093-7095.

[6] Wei-Tek Tsai, Xin Sun, Janaka Balasooriya. Service-Oriented Cloud Computing Architecture[C]. 2010 Seventh International Conference on Information Technology,2010: 684-689.

[7] Bu-Qing Cao, Bing Li, Qi-Ming Xia. A Service-Oriented Qos-Assured and Multi-Agent Cloud Computing Architecture[J]. Cloud Computing 2009. 2009: 644-649.