新一代办公信息系统架构设计

李学军 徐 东 胡俊鹏

1.山东电力集团公司 山东 济南 250001；2.国家电网技术学院 山东 济南 250002

0 引言

随着办公信息系统的发展，系统结构日益复杂，架构对一个信息系统变得越来越重要。计算机软件体系架构是软件系统的基础结构，主要反映软件系统中个组件、模块、数据之间的关系。好的架构不仅对系统的开发起到指导性作用，而且还能有效的降低系统开发管理的复杂性，提高复用的程度，减少系统开发的成本等，可以说，它是信息系统详细设计等阶段的基础，使得不同的受益人及开发人员达成一致的目标，确保设计思路被清晰的传达和理解。

大型企业办公信息系统历经多年的研究与建设，先后出现过大型主机、客户/服务器、三层架构以及基于web的架构等多个架构模式，这些体系架构所处理的主要问题是把握计算、存储和数据传输的协调发展，平衡系统运行速度和开发速度，基于现有技术实现系统功能实现的帕累托最优。近些年逐步发展起来的云计算成为系统架构设计提供了新的思路。云计算环境能够提供动态资源池和虚拟化平台，给用户提供一种安全的、快速的、便捷的数据存储服务和计算服务，具有满足办公信息系统各种业务变化与各种软件应用的能力，通过把复杂的计算从客户端转移到了云中，为企业建设信息化、智能化和移动化的办公信息系统搭建提供了强有力的体系架构支撑。

1 云计算的概述

云计算源于较早之前的大规模分布式计算技术，它透过网络和软件技术将庞大的计算处理程序自动拆分成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统完成计算任务，将处理结果回传给用户。

1.1 云计算环境的特点

1）虚拟化。云计算通过虚拟化技术，在服务器端进行资源的虚拟和优化配置，为用户提供需要的硬件配置，以及高吞吐率的存储介质，强大的计算能力以及网络带宽等。

2）服务质量可控（QoS）。云计算能够向用户提供满足QoS要求的服务，能够根据用户的需求对系统做出调整，提供满足用户需要的硬件配置、网络带宽、存储容量等。

3）高可靠性、可用性和可扩放性。保证用户能够随时随地访问所需服务，并在用户规模变化时，根据用户的需求变化自由伸缩。

4）自治性。云计算系统是一个高度自治系统，系统的管理对用户来说是透明的，不同的管理任务是自动完成的，系统的硬件、软件、存储能够自动进行配置，从而实现对用户按需提供。

1.2 云计算体系的一般结构

云计算体系结构一般分为三层（如图1），分别为：

1）基础设施层。通过在一个服务器上生成多个虚拟机，为向用户提供基本的计算能力、存储能力和网络带宽等。整个基础设施以“服务”的方式向用户提供，即IaaS（Infrastrure as a Service）

2）平台层。平台层作为整个云计算平台的核心层起到承上启下的作用，它在基础设施层所提供资源的基础上提供了多种平台级服务，如并行编程环境、机构化数据管理、分布式文件系统及分布式缓存服务等。平台层提供应用程序运行及维护所需的一切平台资源，以平台服务的方式向外界提供，即：PaaS（Platform as Service）

3）应用层。它是面向用户提供简单的软件应用服务以及用户交互接口等，把软件当作服务，即：SaaS（Software as a Service）。

图1 云计算系统体系结构

1.3 云计算实现的相关技术

1）虚拟化技术

虚拟化技术是云计算底层架构的重要基石，这一技术通过优化算法和软件技术对传统上相互独立的计算能力、存储、网络进行统一管理，形成虚拟的资源池，实现对资源的二次分配、调度和管理，为建立一个灵活、可扩展的服务平台提供基础保障。

2）Web服务与SOA

云服务一般是以Web服务的形式提供。云服务的组织和协同可以借助面向服务的架构 （SOA）进行管理。SOA架构下的云服务可以部署在各种分布式平台上，用户可以通过网络访问各种服务。早期一些基于网络的SOA包括RPC、DCOM和ORBs（object request brokers）等，这些技术经过多年发展已经比较成熟。Web服务和SOA逐步成为云计算的架构技术基础。

3）并行编程模型

随着Web 2.0的发展和日益广泛的应用，互联网上的信息呈指数级增长，各类搜索引擎、在线事务处理等应用系统处理数据的规模越来越大，系统性能和开发提出了更高的要求。并行编程模型为开发者提供了一个简单易用的编程模型来并行处理用户的数据，使得开发者不仅可以专注于商务逻辑的处理，又能够更好地利用云计算系统的资源，为云计算系统的开发提供了强有力的工具。

2 新一代办公信息系统设计研究

我们将新一代办公信息系统的系统架构分为五层，即云基础设施层、云计算平台层、业务服务层、业务应用层和业务流程层，它们的关系如图2中框内所示。

2.1 云基础设施层

云计算基础设施层主要由软件基础设施和硬件基础设施组成，硬件基础是由服务器、存储设备、网络设备与传统的通讯设备、计算设备以及办公设备等组成。软件基础设施主要由操作系统、数据库、负载管理等中间件组成。

2.2 云计算平台层

云计算平台层主要包括并行程序设计和开发环境、结构化海量数据的分布式存储管理系统、海量数据分布式文件系统以及实现云计算的其他系统管理工具。平台层通过REST技术，能够非常方便将中间件层所支撑的部分服务提供给调用者。此外，通过并行处理技术，为用户提供海量数据的处理能力。通过各类平台的管理技术，使大量服务器协同工作，为用户提供多个组织服务，且各服务间保持良好的隔离性和安全性。通过智能化、自动化的手段实现大规模系统的可靠运行。

图2 新一代办公信息系统系统架构示意图

2.3 业务服务层

与传统办公信息系统的系统架构不同，基于云计算的新架构下的业务服务层向用户提供软件的应用服务以及用户接口，把软件以服务形式提供给用户，充分应用云服务平台的系统资源及计算能力，实现办公信息系统与云计算平台之间的交互。

2.4 业务应用层

业务应用层主要由各种办公业务应用系统组成，主要的系统包括文件管理系统、档案管理系统、任务协作系统、知识管理系统、办公辅助系统等。这些系统是建立在业务服务之上的。由于这些服务在开发过程中得到良好封装，使业务应用层的涉及到的办公信息系统功能的组装和构造更加灵活。

2.5 业务流程层

业务流程层由众多跨部门的、端到端的业务流程和业务活动监督机制组成。业务流程是有层次性的，这种层次性体现在由上至下、由整体到部分、由宏观到微观、由抽象到具体的逻辑管理，一个业务流程的执行，往往跨部门、跨业务的。业务流程层应用业务分析的成果，通过对实际办公流程上各环节与信息系统中业务层中组件服务的管理，实现业务流的快速组装和运转。

3 新一代办公信息系统的优点

在传统的系统架构下，办公信息系统通常很难实现全业务运作，企业内旧业务应用系统之间很难实现无缝集成，办公信息系统也不能针对新的业务模式做出迅速有效的调整。通过为办公信息系统搭建云计算服务平台，解决了当前办公信息系统建设周期长，管理效率较低；服务器一方面规模日益庞大，高能耗、存储空间紧张，另一方面却利用率低，系统环境资源浪费日益严重；业务需求反映不够灵敏，不能有效地调配系统资源适应业务需求等问题。

3.1 一体化的技术平台全面提升系统效率

在云计算的模式下，采用一体化的、集中的、能动态部署的协作技术平台来支撑各种类型的协作服务。这些服务能够根据业务高峰期和低谷期的要求不同，动态获得资源配额，使用户体验得到有效提升。集中化的动态部署，一方面使系统管理水平和管理效率得到提高，另一方面使与功能扩展相关的开发部署工作的连续性得到提高，实现真正的按需布置、持续优化。

3.2 系统数据安全性得到提高

云计算系统采用分布式的存储方式存储数据，可扩展的分布式文件系统能对大量数据进行访问和应用，大大提高了办公信息用户对各种数据搜索的响应速度。采用存储文件副本的方式来保证数据可靠性，即同一份数据会在多个节点保存副本，此项技术的应用确保了办公信息系统中信息存储的安全性。

3.3 数据挖掘能力得到加强

云计算分布式虚拟化系统，使系统数据管理能力得到大幅提升。办公信息系统管理的数据量庞杂，有些应用如档案管理涉及到海量数据管理。云系统在执行用户数据挖掘指令的时候，能够将其部署到同一台物理机上且互不干扰。它能将用户所需要的在资源池中准确的定位，并触发与其相关的应用。这对办公信息系统建立统一搜索、垂直搜索和智能搜索，构建专业化、智能化、一体化的统一数据挖掘平台提供了保障，为企业提供高质量、高性能和高度安全的搜索基础服务。

3.4 终端设备用户体验得到提升

基于云计算的系统将存储、网络带宽及计算能力等资源以云的方式共享和统一调度。终端要求相应减少，这使用户对接入终端有了更多的选择，即使用配置较低的瘦客户端设备仍能获得很好的用户体验，为移动办公等灵活多样的接入需求提供了强大的支撑。

4 结论

新一代办公信息系统应用云计算技术，为办公业务提供了更加灵活和强大的信息处理工具。它能够提供的动态资源池和虚拟化平台，给用户提供一种安全的、快速的、便捷的数据存储服务和计算服务。用户只需要一个访问网络的终端，例如电脑或者手机，便可以得到像以往超级计算机的计算能力。云计算通过把复杂的计算从客户端转移到了云中，为企业建设信息化、智能化和移动化办公的搭建提供了强有力的基础保障。 云计算与办公信息系统的结合，提高了企业内部资源的利用，降低了办公与企业运营的成本，确保企业各种资源有的效管理，对企业各种资源进行分类存储和共享。通过提供云计算服务，有效的避免了公司集团化办公受到地域、时间的限制，提升了企业整体竞争力。

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