云计算在水利信息化建设中的应用探讨

□ 宋 博 □ 石 菡

（1河南省水利信息中心；2河南省电力计量中心）

0 前言

水利是国民经济和社会发展的基础设施和基础产业。兴水利，治水患，促经济，保民生。水利关系着国家命脉，对国家经济发展影响巨大。近年来在治水实践中逐步得出的可持续发展水利思路为水利事业的发展指明了方向,即以水利信息化带动水利现代化。所谓水利信息化,就是充分利用现代信息技术,提高水利信息资源的应用水平和共享程度,从而全面提高水利建设的效能及效益。新中国成立以来，水利建设有了长足的发展，但水利基础设施还比较薄弱，地区间发展也不平衡，要实现水利整体的现代化任务还很艰巨。以水利信息化带动水利现代化是我国水利发展的一项重大战略，是新时期国家经济建设对水利行业的迫切需求，利用现有的信息和网络技术手段改造优化水利传统行业，提高资源效率。云计算作为大数据时代的产物已经在很多的行业得到了大量的应用，目前在水利行业的应用还处于起步阶段。

图1 “云计算”结构图

1 云计算的原理与应用

1.1 什么是云计算

云计算（cloudcomputing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。云计算的结构可以简单的概括为:数据资源，大数据处理服务和用户终端等，如图1所示。

1.2 云计算的特点

云计算的程序运行不是靠一台计算机完成，而是通过网络连接的多台计算机组成的群来共同完成的。这样就有效地实现了分布运算的功能，提高了整体效率，降低了系统硬件的要求。虚拟化是云计算的另一个优势，通过虚拟化的平台，可以大大减少服务器的数量，对于整个系统经济效益和安全管理的提升都有帮助，通过公用的资源库为不同平台的系统搭建统一的运行管理环境，根据不同需要来分配调用资源。具体特点包括:

第一，提供简单易用的服务，用户不需要进行复杂的操作就能够实现透明的服务机制。

第二，资源整合促使效率提高，节约成本。通过虚拟化的平台有效实现数据、接口、桌面等的整合，使得多个分散的资源整合为一体。

第三，用冗余方式保证可靠性。分布式存储和冗余计算的应用保证了业务的连续进行，同时应对突发事件时恢复更加便捷。

第四，可能性能大幅提升。云计算构架拥有海量的存储和高速的计算能力，这些可以提供更为灵活的可用性能。

第五，云计算系统中有单个或几个节点失效后，系统能够排除这些不可用节点，而不会影响到整个系统的正常运行。

2 目前水利信息化存在的问题

水利作为一个自身情况复杂、地区差异性大的行业，在实现信息化的途径上面临很多的困难。水利行业的数据不仅涉及到大江大河等大流域的大数据，也包含村里的每一口井和每一个坑塘，这就要求在数据整合和处理方面有很高的灵活性和可用性。目前的水利信息化发展过程中存在着以下几点不足:

2.1 平台整合统一困难

各级水利部门都建设有自己的系统平台，不同的水利项目建立的平台系统相对独立，不能够有效地实现资源的互联互通，同时也造成了硬件资源的大量浪费。

2.2 既有数据系统维护难

在一个新的系统规划和建设之初往往忽视了以后的运行和维护问题，随着系统的交付，缺少专业人员的维护和管理，使得很多系统在运行一段时间后崩溃瘫痪，不得不废弃或新建立系统来替代。

2.3 大数据的处理对系统的要求越来越高

目前遥感技术、雨水情测报系统、GIS数据库系统、水利普查及空间信息查询系统等一大批数据量大、对运算处理能力要求高的系统的建设和运行都是对传统信息管理模式的挑战，建设云计算的信息处理平台已经势在必行。

物流银行面对的风险可以通过严格信贷审查来进行控制，因此，要对服务对象进行严格管理，尤其要重视中小企业的资质审查。物流银行管理人员要对企业质押担保进行核查，其中还款来源问题是调查和评估的重点。同时了解企业的发展战略，对其未来发展方向进行综合考虑。所服务企业的产品、技术能力、市场占有率、经营管理情况等也是重点审查内容，必须予以客观的评价，严格实施管理流程。

2.4 专业人员缺乏

水利信息化需要大量掌握水利知识和信息化技术的复合型人才，建立一支稳定可靠的人才队伍是重中之重，特别是在基层，人员流动性大，更需要专业的水利信息管理人员。

3 云计算在水利信息化建设中的应用

云计算近年来在水利信息化建设中的应用已具备雏形，结合物联网和虚拟化技术，云计算实现了水利部门间信息的共享和业务的协同。云计算的应用包括云安全、云存储、云教育、云视频、云桌面等方面的应用，但在水利信息化的应用中，较多运用的是云存储和云桌面。

云存储是通过网络提供可配置的虚拟化的存储及相关数据的服务。云存储的内涵是存储虚拟化和存储自动化。水利行业的信息种类多，各级信息分属于不同的管理单位，云存储能够有效地实现信息的共享，特别是诸如防汛、山洪、水污染突发事件时，云存储能提供统一有效的信息支持，为上级决策提供依据。

云桌面，基于分布式云计算存储技术，集成互联网精华应用，依托高度加密算法，为互联网各个层次用户提供最简便、最丰富、最安全、最贴心的服务。水利行业信息化建设中的主要业务应用划分为水利信息公众服务、防汛抗旱、水资源管理、水资源保护、水土保持监测与管理、水利工程建设与管理、农村水电及电气信息化管理、水利规划设计管理、水利专业数字图书馆、水文业务、灌区信息化及其他特色的业务应用。

4 水利厅服务器虚拟化案例分析

4.1 需求分析

河南省水利厅作为河南省关键的政府部门，近几年随着业务的不断发展，服务器的数量也越来越多，这对机房建设和人员管理都带来了很大的压力。在保证整个系统安全可靠的前提下，提高经济效益，优化资源配置的问题就显得格外突出。在现有的机房环境中添加新的服务器不仅占用有限的空间，还会消耗更多的电量和资源，整体的运行效率将下降，针对基础架构的虚拟化整合势在必行。在这种环境下，虚拟化和云计算技术就体现了整合与管理的综合优势。通过虚拟化技术不但提升了服务器的可靠性，减少了系统因故障造成宕机的时间，同时提高了整个系统的相应时间和效率。由于采用了大容量的存储设备，多个服务器可以共享磁盘设备，克服了单个操作系统多次重复安装的资源占用问题，提高了整个系统的利用率。

4.2 部署方案

河南省水利厅信息中心现有设备包括十几台较新配置的G7机架服务器和少量刀片服务器。同时，整个数据中心划分了两个安全区。主要系统运行在生产区，有11个应用系统部署在DMZ区，其中有2～3个应用需要先连接到防止DDOS攻击的设备上，再连接到网络。为了遵循充分利用现有投资、安全稳妥的原则，本次虚拟化和云计算改造建议充分对现有服务器有选择的利用。利用现有服务器里面，较新配置的G7服务器可以作为本次虚拟化和云计算托管运行的平台，通过添加CPU、内存和外设等硬件组件，将可以满足本次项目的需要。因此，在服务器方面不需要购置新的服务器。为了充分利用现有硬件，并发挥其性能与计算能力，建议将较旧的服务器进行部件升级，统一配置为CPU满配（即:四颗物理CPU）、内存加配到64G、添加HBA卡用以访问存储设备；同时，刀片服务器也进行升级，统一配置为CPU满配（即:两颗物理CPU）、内存加配到32G、添加HBA卡用以访问存储设备；通过配置VMware虚拟架构套件，可以生产多个虚拟的服务器，每一个虚拟的服务器都等同于单台的服务器，可以独立的实现多个操作系统的安装运行和应用软件的使用，这样就可以充分利用现有服务器资源，在服务器层面实现业务系统的整合。针对整个环境，需要单独配置一套vCenter-Server标准版控制台软件进行管理；该软件可以直接部署到vSphere上面的虚拟机里。在该方案中，在数据中心建立两个集群，集群一为生产区域的应用系统使用，通过多台G7机架服务器搭建；集群二为DMZ区的其他应用系统使用，通过刀片服务器搭建。同时，这两个集群使用相同的管理网络，由vCenter-Server进行统一管理和策略的定制。为了满足vCenterServer的高可用，该方案建议采用vCenterHeartbeat方案，对vCenter-Server的服务及数据库进行高可用性管理和监控。如图2所示。

图2 vCenterServer图

4.3 方案实施后的效果

虚拟化实施后，一方面减少了物理服务器的数量，提高了设备和存储的使用效率，降低了硬件成本；另一方面对于整个机房的空间、布线、耗电制冷和人员管理等软环境的要求也大幅降低。

4.3.2 系统安全性能提升

虚拟化技术使得多个业务平台脱离原本的单台物理服务器的限制，降低了系统出现故障的几率，提升了系统的安全性和连续性。

4.3.3 虚拟化平台具有更广泛的兼容性

不再担心老旧的操作系统是否兼容的问题，利用网络的优势可以方便地实现自动更新功能，实现维护和升级等一系列问题。统一的存储设备把分散的数据集中管理，通过备份便于容灾和系统恢复的调用,同时网络存储的优势还提升了应用平台的灵活性和兼容性。

5 结语

云计算有效地实现了平台和应用的整合，不仅提高了整个系统的运行效率，而且使得信息管理的方式更加便捷和灵活。随着云计算技术在更多领域的广泛应用，其优势也不断被认可；如资源共享、统一协调、节约成本等。目前云计算还处于起步阶段，它将改变用户对计算资源的使用方式，随着云计算的发展，将来会有更多的平台和服务出现，推动云计算的应用和发展。

云计算将会在水利信息化建设中发挥更多的积极作用，解决现有系统中存在的需求和信息资源不足，资源共享困难，整体服务效率不高等问题。水利现代化需要高效可靠的信息化处理和管理水平，高效的信息化平台搭建需要云计算技术提供的大数据和高可靠的虚拟化平台。在不久的将来。一定会有越来越多的云计算技术应用于水利管理中，云计算将在水利信息化建设中发挥越来越重要的作用。