基于政務云平臺的數據中心改造架構設計及關鍵技術

廖崇良

（廈門海滄市政建設管理中心，福建 廈門361000）

政務云平臺的出現不僅有效解決了政府資源配置、部門業務協同問題，同時也大大提高了政府治理能力、服務水平。面對新時代社會發展需求，政府通過信息化建設來改造數據中心，并構建統一的政府底層IT基礎結構，既能為政府的完善提供保障，推動其有效革新，同時也能有效整合其資源，提高政務IT資源利用率，使其形成高效協同、共享開放的大系統大數據平臺，為推進政府建設智慧城市提供有效助力。

1 基于政府云平臺的數據中心改造總體技術架構設計

1.1 系統的組成

政務云平臺的出現不僅可以減少75%以上的能源消耗，更能節省80%以上的設備與運維開銷，為新時代政府部門辦公部署提供便利。該平臺必須要保證政府數據的安全與保密性，要做到橫跨中心運維，確保其功能全面的效果，因此在組成方面包含以下幾方面（見圖1）：

1.1.1 虛擬化平臺：支持VLAN、Vxlan

虛擬化平臺是云平臺進行Restful API資源訪問的結構，不僅能計算、存儲多個集群，還能對網絡資源進行池化、調度，繼而存儲并對多種網絡模型進行有效配置和管理。

1.1.2 云管理平臺：為政府與用戶提供雙重服務

云管理平臺則借助虛擬化平臺開展統計、計算、存儲以及網絡資源統一管理、調度跨集群資源等功能，幫助政府實現按需分配資源、托管系統以及快速部署業務等，提高政府的運作效率。同時，還能滿足用戶自我服務、數據備份恢復以及訪問權限控制等設定需求，確保系統的安全實效性。高可靠性的數據中心能提供每天24小時，每周7天，每年52周的可用性運行效果，為提高云平臺的服務水平，降低其運行成本提供保障。

1.1.3 數據存儲與分析：提供必要功能

數據存儲與分析則是數據中心采集、清洗、存儲以及管理、處理分析數據的重要依據，也是其實現可視化，提高政府工作效率的重要保障。以XXX政府數據采集為例，每一次數據變動相當于2筆數據庫交易，轉換和對比則相當于3筆交易，將基礎數據分享給10個左右業務單位共享相當于每次1筆交易。因此，每年云平臺的業務量大概是：（500+100）*（2+3+1*10）=9000萬筆，以每年250個工作日，每日8小時來計算，每分鐘的業務量是：9000萬筆/（250*8*60）=750筆/分鐘，按照“80-20”的估算方法來計算，可以得出政務云平臺的峰值業務處理量能達到3000筆/分鐘的結論，由此可見，政務云的處理速度與能力是非常強大的。

圖1 系統總體技術架構圖

1.1.4 綜合運維：提供報表統計和監控數據

綜合運維則主要是為數據中心提供基礎設施，確保平臺運維服務管理功能正常運行，同時還支持對歷史數據的查詢，為管理人員提供資源運行、負載、預警等信息，提高監控力度，增強管理效果。平臺能提供7*24小時不間斷監控、技術支持等服務，且每隔5分鐘會自動檢測網絡連接狀況，遇到問題時及時預警。

1.1.5 安全保密：提高政府云平臺的安全性

根據政府信息系統保密性原則，設計架構工程師會從物理、網絡、虛擬機、數據、病毒防護等多個方面對數據中心的軟硬件資源進行有效處理和保護，確保其能抵擋不利因素的干擾，將系統和平臺的穩定性提高到99.99%以上，保障其安全。

1.2 總體技術架構細化

1.2.1 物理層

政府各級機構通過虛擬網絡實現資源互通、權限控制，并以“同城雙活+異地災備”的形式來部署，提高云平臺的實用性，提高其數據備份能力，增強其抗毀接替、業務連續性能力。迄今為止，已有190個國家成千上萬家企業提供云計算服務，而這也為政務云平臺的發展以及數據中心的改造提供有利條件。

1.2.2 IaaS層：基礎設施即服務層

IaaS層是政府云平臺為終端用戶提供服務的地方，其主要作用是充足政府云平臺資源，構建虛擬系統，并將服務器、網絡、存儲實現虛擬化，為用戶提供服務。期間，通過虛擬技術的統一管理，政府操作人員可以有效調用和分配相應的資源，并按照用戶需求為其提供各種服務，解決用戶問題。在IaaS層中，技術人員需要將可信技術融入平臺環境中，為用戶提供一個密閉且機密性較強的執行環境與平臺。同時，它能將政務云平臺分為共享云平臺和云接入平臺兩個部分，方便用戶瀏覽，也提高數據資源的調用和管理，確保其同步與備份，并對各部門數據進行有效轉換，使其可共享、可利用，最終方便公務人員的實際運用。例如在裝備部署中，基于政務云的數據中心部署僅需要15分鐘，單臺可支持250個桌面，不僅內容豐富且管理簡單，還能利用VSAN技術有效拓展并提供相應服務。

1.2.3 PaaS層：平臺即服務層

該層主要是以分布式文件存儲系統、MPP數據倉庫、分布式列式數據庫等對數據進行有效存儲，支撐已有數據庫云化轉移，提高工作效率和數據的安全性。該層平臺還可以通過運維平臺進行有效調度，支持自然語言處理、語音識別、人臉識別、視頻目標跟蹤等人工智能運用，能確保數據訪問、同步、遷移等功能的有效運行，支持獨立部署、按需、彈性擴展等需求，是政府在處理相應事宜時的有力助手。

1.2.4 SaaS層：數據安全層

SaaS層以IaaS層為基礎，借助其提供的資源進行擴充，完成資源的動態擴展。通過災備恢復功能能夠提高其應用級別，使其達到高可用效果，另外，借助PaaS層提供的云存儲功能能夠輕松實現數據到云端的遷移。以XXX政府數據中心處理為例，在處理數據期間，政府人員通過網絡瀏覽訪問云平臺，輸入登錄賬號和密碼，服務器接收到信息之后進行認證，若為新用戶注冊則將其存入數據庫當中，并分配訪問權限。SaaS層通過資源配置與共享來為用戶提供可靠的數據、配置隔離，保證用戶數據的安全隱私性，滿足其個性需求。

1.2.5 中心運維：數據運維管理層

以往的數據中心管理較為分散、凌亂，通過云平臺數據中心統一架構管理之后，能夠實現對數據的統一管理，還能全面監控資源利用情況，提高對安全事件的預警效果。另外，中心運維還具有更高級別的功能，能夠支持大數據系統的運行，避開3-6個月的漏洞盲區，確保其管理的安全、便捷性。

1.3 具體實施模式

1.3.1 信息遷移上云

原有系統中的信息必然種類繁多且內容量大，在遷移上云過程中，不同復雜程度的基礎設施對安全、存儲以及基礎設施環境的依賴性各有不同，在遷移數據過程中必須要對原有數據進行流程如圖2所示的操作。

圖2 信息系統遷移上云流程圖

1.3.2 快速構建系統

遷移過程中，工程師需要盡快構建系統，并通過在線備份等技術在確保數據、業務完整的情況下，借助虛擬機轉化、物理機轉虛擬機等來實現從原有物理層到云端虛擬層的轉移，沖破應用系統并發、在線遷移技術的研究，以多臺指定物理機不間斷操作，完成對數據以及業務應用的轉移。期間，技術人員需要通過24小時實時監控、客戶端代理等措施來完成系統硬件信息、運行狀況、負載等信息的采集和處理，為管理人員快速定位、優化資源配置提供參考。在改造遷移過程中，大規模實時分析、高并發實時查詢、緩存、讀寫分離等技術都是必不可少的，技術人員要通過研究云化改造、數據遷移等機制手段來完成不同類型數據的云化遷移。

1.3.3 容災部署

在數據中心改造過程中，容災部署模式必須要存在，這是解決數據中心、業務系統容災備份問題的重要手段，也是保證業務連續性，避免因為故障導致數據損失的重要方法。例如XXX政府在改造數據中心時，登錄云平臺，之后選擇業務系統所在的虛擬主機，然后安裝備份代理客戶端對其進行初始化設置，之后選擇兩種備份方式中的一種。如果是手動則選擇虛擬機點擊立即備份，如果是自動備份則為該虛擬機配置備份策略，然后進行定期在線備份。在云平臺運行期間，一旦遇到故障導致平臺出現異常，可以選擇備份列表找到對應還原點，對其進行還原，之后退出系統即可。

總的來說，政民互動是政府實施政務云平臺的主要原因之一，它的構建為政府與民眾互動提供了有效渠道。以XXX政府門戶網站為例，設立了“市長信箱”“公眾交流平臺”“民意征集”“在線訪談”等項目，其中“公眾交流平臺”“在線訪談”深受民眾歡迎。截至2020年底，其所收到的各類來信達到23萬多封，回復率高達98%，“在線訪談”也舉辦過百期，不僅拉近了政府與民眾的距離，也真正展現出了政府為民眾真誠服務、政民一家親的友好景象。

2 基于政務云平臺的數據中心改造關鍵技術

2.1 分布式存取海量數據技術

云平臺數據中心是政府實現數據資源共享、交換服務的重要平臺，其數據類型多、規模大且分布廣泛，因而需要分布式并發存取、處理技術來實現24小時不間斷對海量數據存取，即RPO、RTO、NRO幾乎為0。另外，該技術還提高了數據的可靠性、計算和檢索能力，增強了數據中心存儲按需動態擴展能力，為政府處理相關事務提供必要的數據參考和支持。為滿足這一功能，在改造數據中心過程中，需要以SAN網絡存儲、NAS網絡存儲、PC服務器集群構建為基礎，以分布式文件系統、數據庫集群、NoSQL數據庫等來完成存儲。分布式存取海量數據技術不僅支持結構化、非結構化數據統一管理，還支持大容量、高并發、高速一體化、彈性擴容等數據訪問，是政府處理相關事務的得力“助手”。

2.2 兩地三中心雙活容災技術

雙活或多活是區別于傳統數據中心、災備中心的一種新模式，它具有充分利用資源，避免數據中心常年閑置浪費，通過資源整合，翻倍服務能力的功能，還能將業務迅速切換到另一個正在運行的數據中心中，確保數據的安全性。該技術以數據庫同步技術、存儲虛擬化層數據復制技術為基礎，以自應用層到數據庫層、存儲層建立和生產中心的匹配關系為保障來實現兩地三中心容災。另外，為了確保其性能和安全性，政府必須要保證硬件平臺、生產中心一致，要確保系統切換的流暢、數據復制的帶寬，以便更好地完成容災備份。

2.3 可視化大數據技術

可視化大數據技術是指政府利用圖形化手段來清晰傳達數據溝通與分析效果，提高用戶體驗度，該技術能提高用戶與數據的互動性，還能突顯大數據深處的模式和洞察，提高數據的分析效果，為政府決策提供輔助參考。

2.4 虛擬化技術

虛擬化技術的不同類型能從不同角度解決平臺性能問題，為政府處理事務提供辦理，提高政府服務水平。該技術還能快速劃分和部署服務器資源，降低平臺的復雜度，減少運營成本，提高利用率，增強數據的統一管理和調度，繼而提高整個平臺的動態適應能力。政務云平臺以此技術為基礎，實現對資源的有效管理、調度，不僅能有效整合物理資源，形成大型虛擬資源，同時還能提高其運行實效性，增強能源與資源的利用率，從10%-15%提升到80%左右。

2.5 數據抽取技術

數據抽取技術能保證數據傳輸過程中的安全可靠性，避免各部門系統在運行中受到資源整合的影響，提高其安全性，但需要技術人員在前置機、各部門分系統之間建立防火墻隔離。前置機是提取信息的主要場所，其向云平臺提交、接收信息的同時，也會向分系統服務器傳輸信息，數據庫在接收到信息之后會按照指令完成相應操作并反饋給前置機，確保信息的有效交換和對接（如圖3）。

圖3 政務數據抽取的前置機系統示意圖

3 結束語

新時代，受大數據、人工智能、智慧城市等因素的影響，各級政府對政務云平臺的重視度也越來越高。政府利用大數據、云計算等技術與服務系統來實現政務有效管理，不僅能提高服務水平，還能增強其預警、應急響應能力，為提高政府與公民之間的溝通、互動提供保障。可以說，推進政務云平臺，改造現有數據中心，不僅利于當下資源調度與配置，對未來政府部門的發展也是大有好處。