1、港口行业云计算服务平台设计运营可行性研究报告港口行业云计算服务平台设计运营可行性研究报告1 需求分析云计算作为一种全新的商业模式，己经深刻的影响着整个IT产业。将云计算结合到各个行业的业务应用中，从而将过去多年来积累的业务知识整合到云计算架构体系上，将体现出更深层次的价值。随着物流行业整体信息化水平的不断提升和市场竞争的日益激烈，作为物流重要枢纽的港口企业，需要构建高效灵活的IT系统，快速应对市场需求变化，确保在竞争中的优势地位。港口作为物流供应链中的重要环节，以单个港口企业为中心的IT系统不利于供应链的优化，缺乏全局的统筹。另一方面，随着政府监管部门对港口企业的监管日益规范，也对港口企业的I
2、T系统提出了新的要求。如海关对进出口货物进行监管，需要从港口的IT系统中提取进出口货物的数据，甚至需要对港口的生产业务流程直接进行控制，所以需要从整个港口物流的角度来重新审视IT系统的建设。港口行业中存在着大量的中小型企业，如何提高他们的IT水平，是一直以来难以解决的难题。同时大型港口企业维护着庞大的IT基础设施，其维护成本日益增加。庞大的IT投入使得大型企业在采用新技术和企业创新等方面受到了限制。随着云计算的迅速发展，凭借自身的优势，云计算可以帮助港口企业以最少的工T投入，获得高性能的IT服务，有利于中小港口企业获得大企业级别的IT服务。同时减轻大型企业的IT负担，使企业把精力投入到其核心业
3、务上。基于云计算的流程优化，可以实现整个港口行业的大型重构，提升行业的总体IT水平和竞争力。2意义和目的在港口行业中使用云计算，可以用更少的成本提升行业的整体信息化水平，加快行业的IT变革，快速的应对市场变化。具体意义包括:1）全方位的IT服务。云计算平台可为港口行业中的大中小企业，船货代理公司，船货主，以及上级监管部门提供统一的、全方位的工T服务。2）港口物流一体化。实现港口物流的一体化，提升港口物流整体竞争力。使各个环节密切协调，优化资源的配置，提高生产效率。3）规范监管。规范港口作业流程，便于监管部门管理。港口业务涉及危险品、进出口货物的装卸作业，监管部门可以使用云计算平台的提供的服务，
4、实现统一监管，规范作业流程，提高各部门系统效率。4）随需而变。对市场需求快速反应，随需而变，提高企业lT的灵活性和扩展性。云计算平台的开放性允许用户在平台中部署自己开发的应用，并进行各个应用间的集成。云计算平台提供的服务构建在S以基础架构上，能有效利用SOA的灵活性，实现IT与业务的对齐。5）降低IT成本。云计算平台由专业的第三方维护，利于采用现代信息技术的成果，实现规模效应，减少用户的IT投入成本。3港口业务流程分析3.1外部环境分析港口企业面临的外部环境复杂，需要与多个部门交互才能完成生产。这些部门主要包括港务局、出入境检验检疫局、海关、海事局、出入境边防检查总站、铁路集团公司、中央气象台
5、、船代、货代、船主、货主以及合资单位等。交互关系如图1所示:港口企业与各个外部实体间交换的信息如下表所示:3. 2协同作业流程分析港口业务流程的特点，决定了必须通过各部门的配合，才能完成作业流程。这就对业务流程的协同作业提出了更高的要求，需要有一个灵活高效的IT支持。这种需求使得在考虑业务流程优化时，不能仅局限于一个企业内，要从整个供应链的角度，综合分析与港口业务相关的上下游企业、政府部门的交互等。跨越企业、政府部门边界的大型业务流程重构是业务流程优化是新亮点，是提高业务流程优化的重要途径。为了更好的说明跨流程、跨部门的业务优化在港口企业中的重要性，以外贸进口业务流程来说明各部门如何进行协调，
6、完成作业。图2 港口企业业务流程与外部实体的交互从图2中可以看出，港口的业务系统要与多个外部部门、用户进行交互才能完成一次作业。对于这样的业务流程，仅对港口内部流程优化是不能满足要求的，而在单凭一个企业的能力是难以完成这样大型重构是不可能的。3.3港口企业内部生产业务流程分析（略）4港口行业云计算服务平台设计云计算的IT即服务的思想，能有效的解决港口企业面临的IT困境，减少IT投入和风险，能够以较少的投资和最短的周期获得IT交付，提高企业对业务变化的反应能力。同时云计算可以让企业获得更专业、更适合企业发展的IT解决方案，云计算平台的服务提供商，将根据市场和技术的发展，持续的对软件服务进行维护，
7、保证了所提供的服务的先进性。云计算提供的大规模计算能力，使得在实现跨企业、跨组织的流程重组成为可能，可以对业务流程进行更大、更深层次的优化。4.1总体架构模型结合云计算平台和港口业务的特点，本方案经过分析论证，提出了云计算+SOA架构的港口行业云计算应用模型，具有一定的创新性。如图3所示。港口行业云计算平台的基本架构应该包括三个层次:基础设施层，应用层，服务提供层。4.2基础设施层设计基础设施层包括对平台起支撑作的硬件资源、软件资源。硬件资源包括:计算机、存储设备、网络设备等。这些硬件资源由一个分布式计算框架管理着，这个分布式计算框架隐藏了后台分散的硬件资源，对外提供统一的计算服务。软件资源包
8、括:供存储服务、队列服务、应用服务、以及其他与企业运用相关的服务。根据港口行业的特点来看，云计算可分为私有云和公共云两大类。4.2.1私有云私有云是指港口企业在自己企业内部搭建云计算平台，来管理企业内部的资源，实现IT资源的有效管理。对于大型的港口企业来说，其自身就拥有大量的软硬件资源。随着企业IT环境的日益复杂，IT预算更多地被用于维护基础架构和应用程序的正常运行，而不是更好地满足新的业务需求。此外，目前企业采用的IT架构模式是为每一个应用分配特定的软硬件资源。由于软件使用都会有个一个最大的峰值，通常情况下IT资源的供给量都是满足这个峰值的，这就导致了在峰值过后，企业出现了大量的闲置IT资源
9、。由于没有良好的架构模式，这些闲置的lT资源并不能分配给其它的计算需求，导致了企业大量lT资源的浪费。企业可以通过在内部采用云计算，建立私有云。通过构建私有云，IT部门可以大大简化计算的交付，从而降低成本、提高灵活性，使IT能够以更快的速度响应不断变化的业务需求。港口企业搭建私有云是其使用云计算的主要方式。私有云可以屏蔽掉云计算在企业应用中的诸多不足。私有云能有效的解决企业的安全问题，数据通过企业内部网传输，在自己的服务器上进行处理，并保存在自己的储存设备上。也就是说，企业能对数据进行完全控制。私有云作为企业使用云计算的主要方式之一，目前己经有成熟的技术支撑。如Apache的Hadoop和VM
10、ware的 VMware vsphere4都能为企业提供很好的云计算解决方案。由于搭建私有云先期投资大，技术要求高，需要专业的技术人才，所以私有云只适合大型港口企业。4.2.2公共云与私有云不同，公共云由第三方提供，并通过互联网对外提供服务。由于多个企业共享同一个云的服务，这为基于云计算平台的行业流程优化奠定了基础。本方案将从公共云的提供者和使用者对公共云做以论述。1.公共云的提供者。公共云提供者应提供云计算服务的技术、人才优势，对港口行业有较深的理解，能够提供港口行业IT解决方案，帮助企业有效的解决运营中的问题，用来促进企业的发展。由于公共云担负着整合行业资源、优化供应链等职责，公共云的提供
11、商可能得到政府及相关监管部门的支持，从而有效的对各方进行协调，共同致力于港口行业信息化的提升。2.公共云的使用者。企业通过公共云获得IT服务，可以利用云计算的所有优势，如IT投入少、风险小、即买即用等。不足是基础资源由第三方掌握，企业难以控制云服务的稳定性和可靠性;同时由于企业数据通常具有敏感性，对数据安全程度要求较高。这成为了企业使用云计算的阻碍。在这种情况下，企业一般采取把一些辅助性的IT资源移到公共云中，而把核心的业务处理留在企业内部的方案，这一方案能有效的利用云计算带来的优势并弥补其不足。公共云的使用者主要是中小港口企业，货主、船、货代公司等，它们可以通过公共云获得完整的解决方案。对于
12、大型企业来说通常是采取公共云与私有云相结合的模式，把一些起辅助作用的IT资源交给专业的云来处理，如大量的文档存储，电子邮件处理等。而把企业核心的业务处理留在企业的私有云上。4.3应用层设计基础设施层类似于一台没有安装任何软件的电脑，不能对外提供任何应用服务。要能对外提供企业级的服务，发挥云计算平台的优势，还必须在基础设施层上构建满足企业应用需求的软件基础。在平台总体架构中，本方案把这些支持服务的集合放入应用层，由应用层统一管理。用户要想在云计算平台中开发、运行服务，要求云计算提供基本运行环境。运行环境应满足服务的定义、服务的管理和服务的调用三个方面的要求。运行环境对服务的定义的支持，使用户能进
13、行服务的定义来满足业务的需求。服务管理主要提供对服务的组装、编排、监管等功能，以满足特定业务流程的定义。而服务调用则为用户提供的服务调用的统一接口，方便用户使用云计算平台中的服务。SOA架构满足上述云计算服务生命周期的管理需求，并且SOA己是成熟的企业架构模式，在港口云计算平台的应用层设计上，本方案认为SOA是最佳架构模式。以下本方案将对SOA与云计算的结合方式做以论述。4.3.1云计算与SOASOA架构风格是将业务转换为一组相互链接的服务或可重复的业务任务，在需要时通过网络访问这些服务和任务。这个网络可以是本地网络、Intemet，也可以分散于各地且采用不同的技术。SOA可以对这些服务进行结
14、合，以完成特定的业务任务，从而让您的业务快速适应不断变化的客观条件和需求。SOA强调服务第一，业务和IT对齐，为灵活而构建的思想，这些都能很好的帮助港口企业快速应对市场需求变化。港口业务流程涉及多个部门，需要各环节有效协同，相应的软件架构要能有效的对跨流程、跨组织的流程进行有效整合。在云计算模型中，因为各个港口企业的业务在大体上相同的，可以重用大部分业务服务。另外根据各个港口的业务的不同，流程也不同，所以云计算提供的服务要能根据企业的个性需求进行灵活的配置。从港口行业对IT服务的需求和SOA风格的特点来看，SOA能够满足港口企业对IT随需而变，实现流程的快速重组等需求。本方案认为云计算平台与S
15、OA相结合，能有效满足港口企业对IT服务的需求，综合分析云计算平台和SOA的特点，二者结合可以带来诸多优势。1.有效的服务设计。 SOA架构的服务设计一般用于特定系统的集成中，一般情况下在接口设计，对外提供服务等方面设计比较粗;但部署在云中的服务要提供给各种不同的用户进行调用或组装的，一般都是经过良好的封装和设计的。云计算对SOA的服务质量提出了更高的要求，对用户来说，可以获得更高质量的服务。从而增加了服务的重用性和灵活性。2.提高服务的隔离度。以SOA的观点分析企业的lT资源时，每一项资源都可以看成是一项服务。就目前云计算的应用发展状况来说，企业不会把所有的数据、计算都放到云上，特别是其核心
16、的业务数据。采用SOA架构后，企业就可以通过隔离服务的关注度，找出哪些资源应该驻留在本地，哪些资源应该放在云中。3.提高服务管理的质量。许多服务位于云计算的资源池中，并没有得到的很好的管理。就目前而言，云计算技术没有服务管理的概念。但SOA有成熟的服务管理框架，如服务的统一描述、发现和集成(UDDI)，服务质量管理等，从这个层面上说，SOA有效的弥补了云计算在服务管理上的不足。在复杂企业运用方面，云计算并没有很好的软件架构，而SOA与云计算的诸多相似点和优势互补性，说明SOA作为云计算应用软件的基础架构，可以充分发挥各自优势，为企业提供更好的服务。4.3.2应用服务定义层设计服务定义主要为用户
17、提供在平台中定义服务的功能，包括两个方面的含义，其一支持企业的目标和战略的服务设计。SOA的IT与业务对齐的思想可以实现满足云计算的这种需求。其二是从编程角度上看，支持服务的设计与开发，即具体服务的实现，本方案将对服务的具体实现方式做进一步论述。服务组件体系结构(SCA)由一组规范组成，使用面向服务的体系结构描述构建应用程序和系统的模型。它的基本理念是:业务功能都是用服务来描述的，通过将这些服务进行组装就可以提供新的业务;在组装的过程中，可能需要新开发一些服务，也可能从企业己有的业务功能中抽取出服务进行重用。使用SCA装配模型，我们可以方便的将构件的服务，暴露为不同的调用协议，实现SOA中对各
18、业务模块间服务整合的功能。SCA服务组件往往是粗粒度的，能够独立处理一定业务流程。SCA服务组件的接口是标准的，主要是WSDL接口和Java接口。SCA服务组件可以通过组件容器提供 QoS(quality of service)的服务。根据港口企业业务的特点，对业务功能进行适当的切分，封装为服务组件，便于组件重用和流程组装，提高系统的灵活性和可维护性。4.3.3应用服务管理层设计服务管理主要提供组装服务所需的流程编排服务，统一事件支持，以及相关的规则服务、任务调度、选择器等。服务管理层提供的服务既可为系统内部服务集成提供支持，也可以以 webserviee或API的方式提供给外部程序调用，如服
19、务编排和规则服务等，这也为平台为用户提供了更多服务选择。SOA中流程往往是跨系统的，通过流程编排与管理来协调系统之间的业务流转。企业通过对流程的编排与管理可以监控企业的运行状况，并通过对流程的优化提高企业对业务的响应时间，降低运营成本。此外，流程编排与管理负责把在流程协调的同时，产生的相关人的任务，推送到个人工作台。所以把流程服务提供给最终用户是使用是平台的不可或缺的功能，也是平台的一大特色。统一事件支持提供对业务事件的支持，帮助各业务模块间实现松祸合。业务逻辑发出事件后不需要关心事件消费者。通过业务事件的方式，可以实现系统间非侵入式的集成。在流程管理方面，统一事件支持提供了业务流程的自动流转
20、的功能。4.3.4应用服务调用层设计提供给用户使用的服务位于该层。提供的服务包括:支持开发用户在平台中开发运用的SDK，可供外部调用的 web Service，平台提供的个性化软件服务，以满足用户个性化需求的其它服务。 SDK(software Development Kit)提供在云平台上开发的应用工具，类似传统开发中的API，但这里的SDK是经过深度定制的，提供符合云计算平台的架构的应用服务接口。提供SDK的主要目的是满足港口企业对IT的个性化需求。在当前企业自己管理软件的模式中，当企业需要一些个性化的软件时，技术部门就会把这个应用开发出来放到服务器上。如果有云计算平台提供服务时，企业可以
21、借助SDK来开发个性化应用。SDK提供支持企业应用基本的内容，包括存储服务，队列服务，安全认证服务等。此外还提供调用 web service和封装成 web service供外部调用的能力。Web service封装云计算平台中的SCA组件提供给外部的调用。与SDK不同， web service可以被外部系统直接调用，如提供天气、潮汐服务，位置服务等。应用服务是本层的主体，以完整企业运用的方式提供给企业用户，一般采用SaaS的方式提供。云计算平台已经定位到港口企业，说明有很多软件都是类似的，这为深度集成应用软件提供了必要条件。对于港口企业而言，这些软件包括:船舶跟踪地位系统，泊位可视化管理系统
22、，库场可是管理系统，邮件服务，内容管理(CMS)，客户管理系统(CRM)等。4.4服务提供层设计4.4.1服务提供方式作为一种全新的商业模式，云计算以IT即服务的方式提供给用户使用。IT即服务可以细分为:基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)三种方式。企业对IT的需求是灵活多样的，云计算提供的这三种方式能在不同应用级别上满足企业用户的需求。IaaS为用户提供基础设施，满足企业对硬件资源的需求。PaaS为用户提供应用的基本运行环境，支持企业在平台中开发应用，使平台的适应性更强。SaaS提供的支持企业运行的一般软件，使企业能够获得较快的软件交付，以较少的lT投入
23、获得专业的软件服务。在IT即服务模式下，服务提供商通过网络向用户提供硬件，软件服务，以及咨询服务等。用户可以根据自己的实际需求定制云中的服务。用户可以按定购的服务多少和时间长短向云计算提供商支付费用。这样港口企业无需对软件进行维护，由云计算平台的服务提供商负责维护。由于云计算平台以服务的方式来交付IT资源，这就需要使用一定的协议来对服务进行约束。目前主要采用 SLA(Service Level Agreement)来实现这种约束。SLA是服务提供者和客户之间的一个正式合同，用来保证可计量的网络性能达到所定义的品质。在SLA中可以规定服务在一定百分比的时间内(例如，99.9%)是可用的，数据备份
24、频率，以及无法满足协议规定的服务品质时，如何赔偿等。经过以上分析，本方案认为用户使用云计算中的服务可以通过下面的流程进行:如图4所示:1.确定使用意向。这是云计算服务提供商和企业相互协调的过程。用户可以通过提供商的演示或者在其他企业的实际运行效果，决定是否采用云计算提供的服务。云计算服务提供商也需对企业的现有IT环境进行分析，为用户提出基于云计算平台的IT解决方案。2.个性化定制。采用SaaS模式时，一般都需要根据港口企业的实际情况对软件服务进行个性化定制。3.用户免费试用。用户以免费的方式使用云计算服务，这样降低了用户的IT投资的风险，同时也加快了IT服务的交付。4.签订sLA协议，在线租用
25、。协议的内容主要包括服务内容、费用，数据安全、备份等方面。5.结合用户实际情况的深度定制。云服务提供商可以结合用户的实际，在原有服务的基础上，对应用进行扩充和改进，满足其个性化需求。6.售后服务。云计算提供商负责服务的维护，系统升级等服务，保证系统的平稳运行。4.4.2用户交互层一般情况下，用户可以通过web浏览器使用“云”中的服务。但对于复杂的企业应用而言，简单的IE可能难以满足云计算的需求，如库场、泊位可视化等服务，对前台客户端的交互性提出了新的需求。为了满足这种需求可以发布自定义的客户端，这种客户可以兼具浏览器的功能，但又能提供云计算平台的服务的支持。如Google的chrome浏览器。
26、港口企业云计算平台可以提供类似的浏览器来使用服务。这种专属浏览器可以集成与云计算平台相关的服务，如为库场、泊位可视化管理提供的图形化操作界面。此外为了满足不同用户的需求，平台应提供不同的交互方式，方便用户操作。港口业务的复杂性决定了我们应该为用户提供不同的展现方式。如对现场作业人员，应该提供无线终端设备，如手机、手持PDA等，以便他们能与系统进行实时交互，这有利于现场作业数据的采集。对于办公室作业人员，应该提供基于富客户端的界面，使操作人员能方便的进行业务工作。对于重要的消息、指令等，将通过手机短信的方式通知相关人员。4.5平台运维方式设计4.5.1中小港口企业采用云服务为了适应企业不同发展阶
27、段对资源的需求，云服务将为企业提供适合自身发展的服务。云服务针对中小港口企业在起步发展、成熟、稳定阶段的不同IT需求，提出相应的解决方案。1.起步发展阶段共享的云。处于这一阶段的中小企业，资金实力相对薄弱，对IT资源依赖少。此时中小企业可采用SaaS模式，从云中获得服务。处在这一阶段的IT服务资源通用性强，个性化要求低。如面向中小企业的电子商务网站。采用SaaS模式获得IT资源，可降低中小企业的IT建设与维护成本。由于各企业共享运用程序，维护方能方便快捷的对软件进行升级、拓展，以满足企业的需求。2.成熟阶段资源独占的云。当企业发展到成熟阶段时，生产业务流程相对稳定。此时企业要求采用IT服务，来
28、提高生产效率，在竞争中取胜。云服务为处于成熟阶段的企业提供资源独占的云。此时企业的运用程序将独享运行在云计算平台上的运用程序，并且享有一定的流程定制权利和管理权限。企业独享运行在云计算平台的运用程序可以带来诸多好处。这种模式类似于云为企业提供一个运行在远程的数据中心。传统模式下，企业不但要购置全套的软硬件设备，还必须有专业的IT队伍来维护这些软硬件。在云服务模式下，企业只需花少量资金就能从云中获得具备大企业服务质量的IT服务，并有专业的技术人员为其维护，保证应用的有效运行。3.稳定发展随需而变的云。企业经营有一定的周期，企业都是采购运营峰值时需要的IT资源来满足需求，但更多的时候，这些IT资源
29、都是闲置的，没有被有效利用。云服务将有效的解决这一矛盾，当企业运营峰值到来时，云计算平台将自动为其分配满足其要求的IT资源。峰值过后也将自动的移除多余的IT资源。这样不仅实现了资源的有效利用，而且降低了企业使用IT资源的成本。随需而变的云为企业动态分配IT资源。4.5.2大型港口企业采用云服务大型企业与中小企业采用云计算服务的策略有所不同，在形式上更加灵活。主要方式包括:1.搭建企业专属的内部云计算平台。大型港口企业一般具有较强的软硬件资源和相对专业的人才。随着环境的复杂性与日俱增，企业的IT预算更多地被用于维护基础架构和应用程序的正常运行，而不是更好地满足业务需求。借助云计算技术，如Hado
30、op，VMware等，企业可以采取注重实效的方法在自身的IT环境中实现云计算。通过构建内部云，IT部门可以大大简化计算的交付，从而降低成本、提高灵活性，使IT能够以更快的速度响应不断变化的业务需求。2.内部IT服务与云计算服务相结合。要把整个企业的IT转移到云计算中成本高，不利于重用现有资源。所以大型企业采用把企业现有IT资源与云计算服务相结合的方式，来支撑企业IT运行。这种方式可以有效降低采用云计算的成本，又能降低企业采用新技术的成本。企业可以从云中采购先进的软件服务，通过标准化的接口，与现有应用进行整合，加快软件的交付和减少IT运维成本。4.5.3问题及对策一直以来，安全问题都成为了云计算
31、发展的瓶颈，是云计算实施的最大阻碍。结合港口行业的特点和云计算目前的技术现状，本方案提出来平台面临的安全问题和对策。1.数据安全问题。数据的安全问题来自数据通过internet传输，数据交由云服务提供管理后如何保住数据的安全，以及数据在服务器端的计算和数据备份问题。一般来说，企业数据都有其机密性，如客户数据，合同条款中的计费规则等。但企业把这些数据交给云计算平台后，企业就失去了对数据的控制权，增加了数据被泄露的可能性。通过对数据加密来保证数据在internet上的传输，建立SSL安全隧道，采用VPN技术等方式来保证数据在internet上的可靠传输。另外对数据库中保存的敏感数据进行加密处理，这
32、样可以有效的保证数据的安全。云计算的虚拟技术可以实现各企业应用之间的隔离，保证企业的数据与其他企业用户的数据隔离开来。2.服务质量问题。企业用户担心云计算服务质量得不到保证。如系统可靠性，可用性等质量问题，以及当出现问题后是否能快速的得到服务商的及时解决等，所以企业用户对云计算持怀疑态度。通过SLA服务水平协议来确保为用户提供可靠的服务。同时SLA可以进一步对云服务提供商进行约束，提高服务质量，增加企业用户对云服务的信心。3.用户心理问题。用户认为技术问题都是可以解决的，但要取消用户对云计算的忧虑，除了靠技术发展外，还需要很长的时间来消除这种心理障碍。从技术角度来看，云计算提供的服务，要比企业自己维护的质量高得多。云计算服务商拥有专业的IT维护人员和设备，对数据的安全、加密、备份等处理的效率要高于企业。随着云计算技术的不断发展，会有更多的企业用户接受云计算。4.6服务平台的特点4.6.1随需而变港口行业的云计算平台采用SOA架构风格和云计算平台的相结合的方式，能有效的满足企业用户对随需而变
