浅论网络互联之云计算

秦琨琨

国家广播电视总局203台 内蒙古 呼和浩特市 010010

在大数据时代背景下，引入新技术，推进网络互联计算（云计算）模式的创新已成为业务支撑和生活应用不可或缺的重要方法，网络的互联也成为实现数据变现及大数据的运算重要手段。

1 简 述

1.1 背景

随着移动互联网飞速发展，催生“大数据时代”的到来。各种新型智能移动设备的迅速普及，越来越多的智能设备介入到我们生活中，实现信息的分享，互联网已经不知不觉中渗透到我们生活的每个角落。由此导致越来越多的资讯服务，给我们带来数据爆炸式的增长。

1.2 相关术语及缩略语

互联网相关术语及缩略语，见表1。

表1 术语及缩略语检索表

1.3 网络互联现状分析

在国内或国外，经过这几年的互联网建设与探索，越来越多的企业和研发部门已建立起比较完整的网络互联云，实现大数据基础能力系统及生态圈服务，与之相对应的相关分析应用也进入到我们生活各个方面，例如，在线聊天工具、网购、汽车自驾驶等。

从功能及规模上看，很多企业已经向集群化转移，很多PC 服务器与小型机甚至与移动设备混搭，共同提供计算处理服务，并在系统管理方面，实现了基本的管理和监控。

从技术上看，系统采用基于分布式计算生态圈的各种技术作为基础，结合部分传统关系计算作为辅助，实现各种大规模的能力计算。

1.3.1 具备了网络的广泛应用，但还不够完善

目前，很多企业已具备数据管理的基本能力，但仍然缺乏网络带宽及网络互联的广泛应用，在信息日益增长的今天，强化“网络整体”理念也需要不断增强。因此，需要完整的网络互联解决方案，减少信息孤岛的出现，将信息真正变为生活触手可及的应用。

1.3.2 实现了数据开放，需要提升层次，加强稽核与管理

网络的开放已经历史久远，已进行数据开放系统的建设。目前，已经建立了很多对外开放的公有云集群，并有各种API 接口满足对内对外的key-value 查询，为电子渠道、征信、电子商务等行业应用提供了有力支撑。

（1）以Web Service API 的形式开放多个API 接口，提供快速、高并发的Key-Value 查询服务，目前已开放的接口已达到十几个，初步提供基础的快速查询服务。

（2）对外接口调用和批量共享需要进一步完善，组织统一的标签体系和目录，实现API 在线可视化开发、调试及发布，实现安全稽核与审计，并在此基础上实现费用结算功能。

1.4 网络未来发展分析

推动互联网计算（云化）技术升级的发展方向将成为主流，引入先进开源技术，跟进主流技术发展；以分布式计算技术为基础，不断发展成为各种设备互联计算，并将稳定、高效和具备一定规模的计算基础能力服务变成各种业务系统及分析系统的能力提升，汇聚处理物联网等数据，推动数据计算跨域联接，形成统一数据视图；获得高效实时数据处理、准实时处理和批量处理能力，实现数据计算能力及网络信息互联的有效开放。

1.5 网络互联的主要内容

1.5.1 推动软件技术升级，跟进主流技术发展

（1）软件产品应用技术不断升级。

（2）显著提高软件应用的稳定性和数据处理效率。

（3）不断创新的软件技术，适应多种数据应用场景。

1.5.2 增加基础设施的投入

（1）实现生活的各种设备不断增加网络接入的功能。

（2）网络带宽设施不断增加投入。

1.5.3 推进跨设备关联，建立统一体系

（1）推进跨设备关联，形成统一体系。

（2）增加安全机制，保障数据安全。

1.5.4 完善服务和数据共享，实现数据有效开放

（1）建立统一标签体系和统一服务目录。

（2）完善接口管理，实现有效稽核。

1.6 网络互联+的实现

1.6.1 互联网的成熟性、先进性和开放性

互联网的发展已很长久，经过现在技术的不断进行更新迭代，很多企业在互联网服务方面已具备成形产品，完全可以满足现代生活服务的要求。

（1）国内的电商大型企业已在国内各地提供便捷的购物物流服务，经历生产环境的检验，其高效及稳定性已获得消费的肯定。

（2）现在很多云计算服务也满足数据对外开放的所有需求，而且能够实现API 的在线开发、调试和部署，全球很多技术领先企业也提供智能设备服务。

（3）拥有国家或国际承认的互联网计算类软件著作权的越来越多，并得到了用户的一致好评。

1.6.2 网络技术专家团队支撑

越来越多的技术人员参与到网络技术研发之中，长期活跃的开源社区，网络技术核心技术不断更新迭代。国家人才培养不断增加，IT 技术人员不断增加，技术水平不断提升。

1.6.3 网络建设经验丰富

从上世纪至今，全球在网络领域不断增加合作及经验交流，成功的案例不断出现。截至到目前，网络建设方面已覆盖了全球大部分国家，网络设备及带宽仍在不断增加。

在相关网络搭建及部署中，很多发达国家也积累了丰富的技能知识及实施经验。

2 重点难点分析

2.1 基础设备升级

作为互联建设的基础，网络设备的升级既是重点也是难点，网络设备的成本投入也是非常高，并且各种新老设备之间的兼容性（原有程序是否可继续正常运行）、经济性（不增加过渡设备）以及平稳性（不影响现有的应用）也需要考虑，具体为：

（1）网络设备投入成本高，除了硬件生产成本的增加，还需要技术人员投入。

（2）在没有过渡设备的情况下，原地升级需要保证原有设备的可用性，且升级后保证旧的设备完全正常兼容。

（3）升级需要将对业务的影响降低到最小，因此需要硬件兼容性较强，且要求对网络设备的更换需要成熟的经验。

2.2 软件技术更新与完善

因为网络的不断增加，需要处理的数据量也不断增长，软件技术面对数亿用户的大量并发查询，必须适应开放性、高并发的应用环境，对安全性、健壮性、负载均衡和响应速度都会有极高要求。

另外，进行数据开放之后，对外接口必然会持续不断增加。当接口达到较大的规模时，管理和维护都会成为一大问题，需要突破传统的接口开发方式，实现代码共享，实现高效开发。

（1）网络技术的快速发展需要开发过程实现可视化，可视化组装、调试和发布及时性需求。

（2）Router 设备及PC、mobile 等设备的驱动也需要大量的软件技术投入，保证设备之间的高效交互性和运行稳定性。

3 网络互联建设方案

3.1 基础设备建设

网络基础层是实现系统建设的基础技术支撑，通过升级现有基础设备，采用一体化的云设备投入、大数据技术和统一规范技术，构建统一、高质量的信息服务平台，提供可扩展的硬件设备，满足未来长时间的资源需求。

通过现有网络的分析，我们认为基础设备建设一共包括以下两个方面的内容：

（1）应用端设备升级改造

① 加大力度推广移动设备的应用，并不断更新。

② 增加PC 机的应用及推广，降低PC 机的成本以便更加普及化。

（2）网络设备升级改造

① 提升网络线路硬件的投入，以增加网络带宽。

② 加大无线网络的应用推广，并不升级带宽。

③ 增加网络设施的技术人员培训，以稳定基础的建议。

④ 网络异常检测自动化。

⑤ 网络异常的及时恢复等。

3.2 网络互联软件建设原则及基本指标

（1）网络互联软件建设原则

简洁（Simplicity）、易于理解、优雅、抽象（Abstraction）、分离数据和处理过程、移除物理依赖、标准化（Standards）、标准化设计模式、标准化编码、可扩展（Scalability）、模型可扩展、编码可扩展、环境的变化降到尽可能低、可维护（Supportability）、完整（Integrity）。

（2）设计保障基本指标

① 高性能：系统需满足不同用户的访问响应；系统模型设计需满足快速响应。

② 前瞻性：网络互联软件应具有一定的前瞻性，能够支撑未来8 至10年甚至更长远的应用要求。

③ 高扩展性：软件应采用松散耦合的架构，支持体系结构的扩展，系统应采用模块化设计方式，保证软硬件具有模块化扩展能力，以适应扩大应用范围、增加多种功能的需要。

④ 网络设备的安全性：系统防护安全；数据传输安全；敏感数据屏蔽；数据存储安全。

⑤ 开放性：支持主流的技术规范、标准和产品，如支持TCP/IP 协议等。

⑥ 规范性：建设遵循统一的技术标准，遵循统一的管理流程。

⑦ 可靠性：软件必须支持网络稳定运行。

⑧ 灵活性：可运行在不同的操作环境中。

4 风险评估及应急方案

4.1 风险评估及应急方案

工程硬件层面涉及主机设备，网络设备；软件层面涉监控维护、异常处理相关软件及数据库、操作系统等。

风险主要包括如下几种：

（1）硬件损坏风险

硬件损坏风险既包括主机设备的损坏，又包括网络设备的损坏。主机损坏包括主机设备各组件，网络损坏包括网络设备各组件；设备在生产过程中已考虑硬件损坏的可能性，大多数组件都配置了两套以上备份，如设备上配置两个电源，两个风扇等。其他重要风险是操作系统所在硬盘损坏的风险。

针对操作系统硬盘损坏的风险，应急方案是将两块硬盘做成RAID1，将操作系统安装在做完RAID1 后的磁盘上。

（2）环境风险

环境风险常见的是设备机房的安全隐患。包括机房的温度，湿度，防火情况。

针对环境风险具体的应急方案是机房需要实时进行温湿度控制，选用的材料使用防火材料，同时提供交换的机房内部配置灭火器等设备。确保环境安全是为了防止数据出现永久性丢失。

（3）操作风险

操作风险主要是人员的操作风险，常见操作风险包括数据误删除，人员误操作，一些误操作的结果很严重，不可逆。这些操作风险属于重大风险。

对于操作风险的应急方案需要从两方面入手，一方面在操作之前需要编写操作手册，操作手册需要其他人员验证后方可操作，操作过程中，至少需要两人同时在场。另一方面是准备回退方案，在操作过程中如果遇到无法推进下去的步骤，实施回退方案，保证不影响业务及生产数据。

4.2 非功能性设计要求

网络工程中涉及的产品和软件完全满足以下非功能性要求，主要包括3个方面：维护性要求、易用性要求、可扩展性要求。

4.2.1 维护性要求

网络工程系统应能够连续7×24 小时不间断工作，在不更新与网络对接的前提下，应用软件中的任一模块更新、网络节点新增，以不影响业务运转和服务为原则；网络维护平台应具有较高的自动化程度，如：自动异常调度、自动故障告警、自动任务恢复等；网络具备相应容错手段，能容许出错或某些失误操作。

4.2.2 易用性要求

（1）易学性

系统采用智能化设计，减少用户的工作量。如录入数据的一致性、合法性检查；扩展图自动生成；关联数据之间自动回填；系统数据具有自治性，即系统数据会根据系统的流程操作，自动保持其完整性和一致性；系统具有很强的容错能力，防止因为用户的误操作等原因引起系统程序的运行出错，对用户的各种错误操作，系统会给出相应的操作提示。

① 该系统提供基于图形化的友好管理界面。

② 符合IE 界面风格：系统风格协调一致，体现人性化的友好性管理界面；符合用户习惯或者容易被用户接受的管理风格；具有容错能力，包括错误诊断和提示，并具有快速的系统反应管理界面。

③ 具有详细的、易懂的联机帮助，协助用户使用。

④ 每个报表均包括表格、图形、口径及解释。

（2）易操作性

界面布局、操作流程设计要简洁明了，用户能通过最少的操作动作完成功能的使用。

4.3 可扩展性要求

系统设计时充分考虑到通讯业务快速发展的需要，系统的架构具有良好的可扩展性。系统满足平滑的扩展能力，应用软件中的任一模块更新、加载时，在不更新与上下模块的接口的前提下，以不影响业务运转和服务为原则。

4.4 可靠性要求

应用软件系统具良好的安全性和可靠性。保证数据不被非法盗用和修改，保证数据的一致性；对非法登陆或系统故障等能采取多种检查和处理手段；采用故障检查、告警和处理机制，保证数据不因意外情况丢失和损坏。

（1）系统满足7×24 稳定运行需要。系统平均无故障时间（MTTF）大于4320 小时（180天）。

（2）系统容错性强，在外系统故障、用户非法操作、数据内容/格式出错的情况下，仍可正常运行平均失效间隔（MTBF）大于4320小时（180天）。

（3）系统故障状态下恢复时间短，平均恢复时间（MTTR）小于10 分钟。

（4）对人工输入的数据以及来自不同接口的数据进行合法性检查，对错误数据进行自动纠错处理。

4.5 系统实施技术文档

网络基础设备的实施方应提供的书面技术资料能满足确保系统正常运行所需的管理、运营及维护有关的全套文件。主要的技术文件包括：

（1）系统说明文件：初验前提供。

（2）项目开发计划书：进场提供。

（3）软件需求说明书：设计开发前提供。

（4）概要设计说明书：设计开发阶段提供。

（5）详细设计说明书：设计开发阶段提供。

（6）安装手册：初验前提供。

（7）用户手册：初验前提供。

（8）操作手册：上线前提供。

（9）软件维护手册：包括故障排除等。

（10）培训手册：上线前提供。

（11）测试方案：测试阶段提供。

（12）测试分析报告（测试阶段提供）。

（13）开发进度报告（设计开发阶段提供）。

（14）上线方案（上线前提供）。

（15）上线报告（上线后提供）。

（16）初验报告。

（17）终验报告。

（18）详细准确的工程日志（分周报、月报等）。