云計(jì)算為計(jì)算系統(tǒng)軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)和部署及用戶對(duì)信息系統(tǒng)的規(guī)劃和使用提供了一種新的模式。方便、靈活的方式，高效、價(jià)格低廉和保障質(zhì)量的服務(wù)是云計(jì)算模式的典型特征。文章從服務(wù)的角度提出一個(gè)云計(jì)算中按需服務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)，并基于架構(gòu)探討云計(jì)算中的按需服務(wù)問(wèn)題，包括分布式服務(wù)資源的組織管理與監(jiān)控、情境感知的按需服務(wù)建模、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的按需服務(wù)組合，以及基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的服務(wù)系統(tǒng)。文章還以地球空間信息系統(tǒng)中的連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)為例，用云計(jì)算的視點(diǎn)分析了其系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)其服務(wù)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞]云計(jì)算;服務(wù)組合;情境建模;按需服務(wù)

Abstract: Cloud computing provides a new model not only of hardware and software infrastructure design and deployment， but also of user planning and usage of information systems. Flexible， convenient， efficient， inexpensive， and high quality service are typical features of the cloud computing model. This paper analyzes on-demand system architecture in cloud computing from the perspective of service， and explores on-demand service issues. These issues include managing and monitoring of distributed service resources， context-aware on-demand service modeling， on-demand automated service composition in large-scale networks， and service system analysis based on complex systems. Taking the continuously operating reference station network of a geo-spatial information system as an example， this paper examines its architecture from the perspective of cloud computing and also explores some fundamental questions about its service.

Key words: cloud computing; service composition; situation modeling; on-demand service

云計(jì)算作為一種新的計(jì)算模式，力圖改變傳統(tǒng)的計(jì)算系統(tǒng)的占有和使用方式。云計(jì)算以網(wǎng)絡(luò)化的方式組織和聚合計(jì)算與通信資源，以虛擬化的方式為用戶提供可以縮減或擴(kuò)展規(guī)模的計(jì)算資源，增加了用戶對(duì)于計(jì)算系統(tǒng)的規(guī)劃、購(gòu)置、占有和使用的靈活性[1-3]。在云計(jì)算中，用戶所關(guān)心的核心問(wèn)題不再是計(jì)算資源本身，而是他所能獲得的服務(wù)。從這個(gè)角度出發(fā)，可以認(rèn)為服務(wù)問(wèn)題(服務(wù)的提供和使用)是云計(jì)算中的核心和關(guān)鍵問(wèn)題。

云計(jì)算通過(guò)管理、調(diào)度與整合分布在網(wǎng)絡(luò)上的各種資源，以統(tǒng)一的界面為大量用戶提供服務(wù)。例如，借助云計(jì)算，用戶的應(yīng)用程序可以在很短時(shí)間內(nèi)處理TB級(jí)甚至PB級(jí)的信息內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)和超級(jí)計(jì)算機(jī)同樣強(qiáng)大的效能。用戶則按需計(jì)量地使用這些服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)將計(jì)算、存儲(chǔ)、軟件等各種資源作為一種公用設(shè)施來(lái)提供的夢(mèng)想。云計(jì)算涉及兩層內(nèi)容:云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(硬件、平臺(tái)、軟件等)以及建立在基礎(chǔ)設(shè)施上的信息服務(wù)——云應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)云計(jì)算按需服務(wù)具有重要的意義。除了基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(如Amazon的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、Google的App Engine服務(wù)、微軟Windows Azure服務(wù)平臺(tái)等)外，分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理平臺(tái)(如開(kāi)源的Hadoop[4])為海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理提供了可水平擴(kuò)展的基礎(chǔ)服務(wù)。同時(shí)，越來(lái)越多的應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員可以開(kāi)始在云計(jì)算平臺(tái)上開(kāi)發(fā)、并部署各類服務(wù)和應(yīng)用?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，互聯(lián)網(wǎng)上各種可用的服務(wù)資源將越來(lái)越多，因此云計(jì)算中如何實(shí)現(xiàn)按需的個(gè)性化服務(wù)具有重要的意義。云計(jì)算中的服務(wù)問(wèn)題既涉及用戶所期望達(dá)到的要求，又涉及云計(jì)算服務(wù)的提供者所能提供的功能和性能。從云應(yīng)用的用戶——服務(wù)消費(fèi)者來(lái)看，用戶希望獲得滿足其個(gè)性化需求的云服務(wù)，這些云服務(wù)將利用“云”中的領(lǐng)域知識(shí)和用戶端的狀態(tài)信息來(lái)提供情境感知的服務(wù)，以極大的提高用戶體驗(yàn)。另一方面，從云平臺(tái)的維護(hù)者來(lái)看，按需服務(wù)的另一層含義是，如何根據(jù)云端的可用資源情況、用戶的情境需求，來(lái)更加高效地滿足盡可能多的大量用戶的服務(wù)需求，以提高平臺(tái)的使用效率。

地球空間信息系統(tǒng)是重要的信息基礎(chǔ)設(shè)施，涉及地表及近地空間內(nèi)對(duì)位置、時(shí)間和地理等有關(guān)信息的集成與應(yīng)用，主要使用的技術(shù)有全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)技術(shù)。連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)(CORS)則是地球空間信息系統(tǒng)重要的組成部分，是一種提供定位基準(zhǔn)和定時(shí)服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，以此可以建立各類GIS和RS應(yīng)用系統(tǒng)。典型的CORS是由分散于某區(qū)域的、具有精確位置坐標(biāo)的、連續(xù)采集衛(wèi)星信號(hào)的參考站，用于計(jì)算和向用戶提供定位服務(wù)的數(shù)據(jù)中心，由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹V域網(wǎng)絡(luò)以及用戶終端組成。從云計(jì)算的角度可以認(rèn)為，CORS建立起了一個(gè)資源(參考站軟硬件、數(shù)據(jù)等)管理和調(diào)度平臺(tái)，并向用戶提供關(guān)于空間位置和時(shí)間等信息的服務(wù)。

1 云計(jì)算中按需服務(wù)的應(yīng)用架構(gòu)

一個(gè)基于云計(jì)算的按需服務(wù)的應(yīng)用架構(gòu)如圖1所示，具體包括:

(1)云基礎(chǔ)設(shè)施層

支持多個(gè)云中心的模式，不僅有來(lái)自內(nèi)部可控云，還有來(lái)自外部的、滿足相應(yīng)的服務(wù)水平協(xié)議的第三方云資源。云平臺(tái)將綜合這些資源為上層系統(tǒng)模塊和應(yīng)用提供統(tǒng)一的云服務(wù)。云基礎(chǔ)設(shè)施支持多樣化的資源類型，既有硬件資源、也有網(wǎng)絡(luò)資源、結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源以及其他基礎(chǔ)軟件資源等。

(2)服務(wù)資源管理與監(jiān)控層

云基礎(chǔ)設(shè)施層提供的各類資源，以及面向具體業(yè)務(wù)應(yīng)用的服務(wù)資源，包括來(lái)自第三方的云服務(wù)資源，都可以統(tǒng)一注冊(cè)到服務(wù)資源管理中，以服務(wù)的形態(tài)統(tǒng)一對(duì)外提供服務(wù)。該層主要解決大規(guī)模分布式環(huán)境下的資源管理屬性的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制，為上層資源調(diào)度和按需服務(wù)提供資源管理屬性和狀態(tài)的支持?？筛鶕?jù)不同種類的資源管理與監(jiān)測(cè)需求，定義相應(yīng)的資源模型、管理屬性以及相應(yīng)的監(jiān)測(cè)策略等，來(lái)實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的資源管理與監(jiān)測(cè)。

(3)云服務(wù)的編程框架及運(yùn)行引擎層

該層提供在基礎(chǔ)平臺(tái)和服務(wù)資源之上的云服務(wù)編程支持，以及云服務(wù)運(yùn)行時(shí)的引擎支持。云計(jì)算在諸多行業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用，將使基于云的應(yīng)用編程接口(API)與服務(wù)的數(shù)量迅猛增長(zhǎng)。一個(gè)具體的應(yīng)用需求往往涉及多個(gè)服務(wù)資源，為此需要多種形式的服務(wù)資源的組合編程環(huán)境及運(yùn)行引擎支持，包括:預(yù)定義服務(wù)模板，可視化的人工服務(wù)組合，面向大規(guī)模、動(dòng)態(tài)環(huán)境的按需自動(dòng)服務(wù)組合，實(shí)現(xiàn)大并發(fā)情況下的高效、可靠的組合應(yīng)用運(yùn)行等。

(4)個(gè)性化按需服務(wù)層

針對(duì)不同的云服務(wù)需求，如何為用戶提供“即時(shí)按需”的個(gè)性化云服務(wù)是本層要解決的問(wèn)題。主要涉及兩個(gè)方面:(1)如何支持用戶對(duì)需求進(jìn)行準(zhǔn)確且方便的描述，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶需求進(jìn)行服務(wù)資源的發(fā)現(xiàn)、匹配與推薦。(2)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)云計(jì)算中可用資源的狀態(tài)、用戶的情境等信息進(jìn)行感知，從而提供能夠主動(dòng)適應(yīng)這些狀態(tài)信息變化的云服務(wù)。

2 云計(jì)算中按需服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 資源的分布式管理與狀態(tài)監(jiān)測(cè)

技術(shù)

云計(jì)算不僅僅實(shí)現(xiàn)硬件資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源等的虛擬化，還包括在此基礎(chǔ)上的各種軟件資源的虛擬化，關(guān)注于如何實(shí)現(xiàn)“軟件即服務(wù)”。在一個(gè)統(tǒng)一的云平臺(tái)上，注冊(cè)、管理著互聯(lián)網(wǎng)上大量不同種類的資源，如何對(duì)它們進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及管理與控制，是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的軟件即服務(wù)的保障。解決大規(guī)模分布式環(huán)境下的異構(gòu)資源管理屬性的高效的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及其有效管理問(wèn)題，涉及的關(guān)鍵問(wèn)題包括:如何滿足不同種類的資源管理與監(jiān)測(cè)需求，實(shí)現(xiàn)資源類型及其管理屬性的動(dòng)態(tài)配制;如何實(shí)現(xiàn)可方便擴(kuò)展的監(jiān)測(cè)架構(gòu)支持;如何實(shí)現(xiàn)高效且靈活的資源監(jiān)測(cè)策略，以盡量少的資源開(kāi)銷實(shí)現(xiàn)盡量有效的資源監(jiān)測(cè)與狀態(tài)預(yù)測(cè);基于智能管理事件的資源狀態(tài)管理技術(shù)，如何更加有效的主動(dòng)監(jiān)測(cè)資源的狀態(tài)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)、診斷資源的故障，為提供高質(zhì)量服務(wù)提供基本支撐。如文獻(xiàn)[5]提出了一個(gè)基于市場(chǎng)機(jī)制、服務(wù)等級(jí)協(xié)議(SLA)進(jìn)行資源分配的云計(jì)算架構(gòu)。而實(shí)現(xiàn)按SLA進(jìn)行資源分配的基礎(chǔ)之一是如何對(duì)多個(gè)資源提供者的資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)。文獻(xiàn)[6]給出了一個(gè)面向大規(guī)模、分布式的異構(gòu)資源管理與監(jiān)測(cè)平臺(tái)C3 ServiceManagement，通過(guò)該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了資源的注冊(cè)、管理以及資源狀態(tài)的主動(dòng)監(jiān)測(cè)。

2.2 情境感知的按需服務(wù)建模技術(shù)

當(dāng)云平臺(tái)上可用的服務(wù)資源越來(lái)越豐富時(shí)，為用戶提供情境感知的按需服務(wù)成為提高用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵。具體需要解決以下關(guān)鍵技術(shù):

(1)領(lǐng)域需求驅(qū)動(dòng)的用戶需求建模

領(lǐng)域需求模型可以為用戶的個(gè)性化需求建模提供基礎(chǔ)和參照，用戶可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行其個(gè)性化需求的建模與定制。面向服務(wù)的語(yǔ)義互操作技術(shù)，包括領(lǐng)域知識(shí)/規(guī)范、需求模型等技術(shù)為用戶需求的準(zhǔn)確描述與匹配提供了互操作的語(yǔ)義基礎(chǔ)，為以用戶為中心需求建模以及自動(dòng)服務(wù)組合提供了底層支持。文獻(xiàn)[7]提出了基于多個(gè)交互、活動(dòng)間沖突，來(lái)發(fā)現(xiàn)跨組織的多個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程間沖突的方法，以及基于獨(dú)立修改區(qū)域的沖突修正計(jì)劃，用來(lái)輔助/校驗(yàn)用戶的業(yè)務(wù)過(guò)程需求建模。

(2)支持不確定性的需求建模技術(shù)

對(duì)用戶需求準(zhǔn)確建模的另一個(gè)主要挑戰(zhàn)是，用戶的需求經(jīng)常是具有不確定性，面臨“說(shuō)不清、說(shuō)不準(zhǔn)、說(shuō)不全”的情況，如何對(duì)這種不確定性需求進(jìn)行準(zhǔn)確的刻畫(huà)及推理是用戶需求建模的關(guān)鍵。此外，對(duì)服務(wù)的建模、評(píng)價(jià)也存在不確定性，在進(jìn)行服務(wù)和需求的匹配時(shí)，需要進(jìn)行不確定性的推理。為此，需要綜合采用各種不確定性建模與推理技術(shù)(如概率邏輯、模糊邏輯和云模型等)。

(3)用戶和情境建模

在需求準(zhǔn)確建?；A(chǔ)上，一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是:如何對(duì)用戶及當(dāng)前情境信息進(jìn)行感知，從而提供能夠主動(dòng)適應(yīng)這些狀態(tài)變化的按需服務(wù)。針對(duì)不確定性的情境建模需求，文獻(xiàn)[8]提出了一種基于有概率約束的模糊邏輯情境建模及其推理方法。不同于一般情境感知計(jì)算所關(guān)注的問(wèn)題，云應(yīng)用中需要面對(duì)的是大規(guī)模資源狀態(tài)、用戶情境的感知與推理計(jì)算問(wèn)題，主要是要解決大規(guī)模情況下的情境識(shí)別、情境推理問(wèn)題，效率是關(guān)鍵。單個(gè)情境的識(shí)別及推理邏輯不會(huì)太復(fù)雜，但需要針對(duì)大規(guī)模的識(shí)別及推理效率需求設(shè)計(jì)高效的算法。

2.3 按需自動(dòng)服務(wù)組合技術(shù)

隨著云計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展，以GFS、MapReduce為代表的云文件系統(tǒng)和并發(fā)處理模型逐漸成熟，大規(guī)模數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)也在不斷完善，形成了一系列開(kāi)源或商業(yè)系統(tǒng)，為基于云的應(yīng)用程序以及服務(wù)的開(kāi)發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)前面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(SOA)技術(shù)中的服務(wù)組合建模以及運(yùn)行模式能夠提供實(shí)現(xiàn)靈活的組合應(yīng)用建模，并能夠利用各種流程引擎提供組合應(yīng)用的運(yùn)行時(shí)支撐環(huán)境，但卻無(wú)法適應(yīng)云計(jì)算環(huán)境中海量服務(wù)管理與大并發(fā)的執(zhí)行請(qǐng)求。一方面，在海量的服務(wù)資源中，對(duì)傳統(tǒng)人工選擇可互操作的服務(wù)進(jìn)行組合流程建模的方法無(wú)法延續(xù)，難以支撐服務(wù)組合應(yīng)用的開(kāi)發(fā);另一方面，集中式的執(zhí)行引擎也無(wú)法支撐數(shù)以十萬(wàn)計(jì)的并發(fā)流程，無(wú)法滿足海量用戶的監(jiān)控需求。面對(duì)云計(jì)算這種挑戰(zhàn)，服務(wù)組合的按需構(gòu)造以及按需運(yùn)行就成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

(1)服務(wù)組合應(yīng)用的自動(dòng)按需構(gòu)造

服務(wù)組合的按需構(gòu)造服務(wù)于云服務(wù)的開(kāi)發(fā)者，其目的是按照用戶粗粒度的需求和上下文，自動(dòng)或者半自動(dòng)地查找、組織服務(wù)資源，并提供靈活易用的導(dǎo)航機(jī)制，協(xié)助用戶快速構(gòu)造復(fù)雜組合應(yīng)用程序。其關(guān)鍵技術(shù)包括基于自動(dòng)服務(wù)組合的多模式快速應(yīng)用建模方法。Amazon和SAP分別從網(wǎng)站復(fù)雜WS-BEPL程序的生成以及流程建模的輔助工具等方面，探討了自動(dòng)服務(wù)組合技術(shù)在建模方面的應(yīng)用[9-10]。為了有效服務(wù)于云計(jì)算環(huán)境中大量的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者，不僅需要研究降低應(yīng)用構(gòu)造時(shí)間復(fù)雜度的高效算法[11-12]，還需要研究采用合理的并發(fā)模式以及分布式處理方法，以提高系統(tǒng)的并發(fā)處理能力，提高按需構(gòu)造應(yīng)用的效率。

(2)服務(wù)組合應(yīng)用的按需部署與運(yùn)行

服務(wù)組合應(yīng)用的按需部署與運(yùn)行要根據(jù)用戶的服務(wù)等級(jí)協(xié)議(SLA)以及可用計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源的狀態(tài)，優(yōu)化服務(wù)運(yùn)行時(shí)的任務(wù)調(diào)度，從而最大程度地利用分布式資源，提高云服務(wù)環(huán)境的整體運(yùn)行效果。其關(guān)鍵技術(shù)包括SLA及情境感知的服務(wù)/路徑動(dòng)態(tài)選取。根據(jù)服務(wù)提供者與用戶簽訂的SLA，或者用戶的情境，在服務(wù)組合運(yùn)行的過(guò)程中動(dòng)態(tài)選取最優(yōu)服務(wù)質(zhì)量(QoS)的副本，以實(shí)現(xiàn)服務(wù)組合的局部以及全局優(yōu)化[13-14]。在服務(wù)組合的按需部署與運(yùn)行中，需要根據(jù)資源利用情況以及SLA約束，在完全分散運(yùn)行、分片運(yùn)行等多種結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行靈活轉(zhuǎn)換，從而避免單點(diǎn)性能“瓶頸”，實(shí)現(xiàn)服務(wù)組合任務(wù)的按需部署和高效運(yùn)行[15-16]。

2.4 基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的按需

服務(wù)

云計(jì)算“生態(tài)系統(tǒng)”是一個(gè)典型的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)。云計(jì)算系統(tǒng)通過(guò)各組成部分之間、各組成部分與網(wǎng)絡(luò)化的云計(jì)算環(huán)境之間的交互，形成復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)。在復(fù)雜的云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，云計(jì)算系統(tǒng)通過(guò)自組織形成具有特定時(shí)空結(jié)構(gòu)的有序狀態(tài)(模態(tài)或社團(tuán)結(jié)構(gòu))，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響下能夠自組織、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)，不斷演化，進(jìn)而生存、繁衍和發(fā)展。如果云計(jì)算或其不同組成部分的適應(yīng)能力趕不上網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化，它們就會(huì)很快被消費(fèi)者淘汰。所以，云計(jì)算必須適應(yīng)按需服務(wù)。云計(jì)算系統(tǒng)不斷地根據(jù)環(huán)境和用戶需求的變化調(diào)整自己的運(yùn)行機(jī)制，不斷地適應(yīng)環(huán)境。云計(jì)算系統(tǒng)通過(guò)自身各部分以及各部分與環(huán)境之間的交互，實(shí)現(xiàn)整個(gè)云計(jì)算系統(tǒng)的互聯(lián)、互通、互操作，進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)按需服務(wù)。云計(jì)算系統(tǒng)具有典型的自組織、自適應(yīng)、開(kāi)源、開(kāi)放特性。與傳統(tǒng)的計(jì)算相比較，網(wǎng)絡(luò)化云計(jì)算組成單元更自主，可按需服務(wù)、按需演變，耦合更松散，規(guī)模可伸縮。從復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的角度研究網(wǎng)絡(luò)化的云計(jì)算系統(tǒng)的行為特性，對(duì)于系統(tǒng)管理、資源組織和調(diào)度等具有重要意義[17]。

3 按需服務(wù)的云計(jì)算框架在連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

3.1 連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)概述

典型的連續(xù)運(yùn)行參考站(CORS)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由參考站、數(shù)據(jù)中心、通信網(wǎng)絡(luò)、用戶等組成的實(shí)時(shí)通信和服務(wù)系統(tǒng)。各參考站具有精確、統(tǒng)一的三維坐標(biāo)。其將衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一進(jìn)行設(shè)備管理和數(shù)據(jù)計(jì)算，并向用戶提供實(shí)時(shí)或快速的定位服務(wù)。CORS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2 連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與

服務(wù)

在中國(guó)，CORS的應(yīng)用多在國(guó)土測(cè)繪、城市規(guī)劃、交通物流、水利電力等領(lǐng)域開(kāi)展。CORS服務(wù)主要包括空間坐標(biāo)基準(zhǔn)服務(wù)、空間位置服務(wù)、源數(shù)據(jù)服務(wù)、時(shí)間服務(wù)等內(nèi)容。各種服務(wù)中，源數(shù)據(jù)、空間坐標(biāo)基準(zhǔn)和時(shí)間服務(wù)是系統(tǒng)向外部提供的基本服務(wù)?？臻g位置服務(wù)、衛(wèi)星軌道服務(wù)、氣象服務(wù)、地球動(dòng)力學(xué)參數(shù)服務(wù)等需要與其他信息系統(tǒng)所提供的服務(wù)進(jìn)行聚合，屬于高級(jí)服務(wù)。其中，衛(wèi)星軌道服務(wù)是源數(shù)據(jù)服務(wù)的聚合體，氣象服務(wù)是源數(shù)據(jù)與氣象技術(shù)結(jié)合后形成的跨領(lǐng)域服務(wù)，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)也屬于等跨領(lǐng)域高級(jí)服務(wù)。以上服務(wù)的響應(yīng)時(shí)間、內(nèi)容如表1所示。

3.3 按需服務(wù)的云計(jì)算結(jié)構(gòu)下的連續(xù)

運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分析

在網(wǎng)絡(luò)的視點(diǎn)下，可以建立物理層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層的3層CORS體系結(jié)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)于物理互聯(lián)、數(shù)據(jù)組織與調(diào)度以及計(jì)算與服務(wù)3個(gè)層次[18]。在按需服務(wù)的云計(jì)算視點(diǎn)下，CORS結(jié)構(gòu)有所細(xì)化，主要是在數(shù)據(jù)層細(xì)分為兩點(diǎn):一是參考站等資源的管理與監(jiān)控，二是參考站數(shù)據(jù)組織與監(jiān)控。圖3所示為云計(jì)算視點(diǎn)下的CORS的層次結(jié)構(gòu)。

3.4 云計(jì)算模型在連續(xù)運(yùn)行參考站

網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的關(guān)鍵

應(yīng)用云計(jì)算的計(jì)算模式構(gòu)造和使用CORS系統(tǒng)，需要解決兩個(gè)基本問(wèn)題:一是，大規(guī)模資源的調(diào)度與監(jiān)控技術(shù)。相對(duì)于一般的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，CORS的資源相對(duì)單一，物理設(shè)備主要包括參考站硬件設(shè)備、數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)資源等等，數(shù)據(jù)資源主要包括參考站的原始數(shù)據(jù)、坐標(biāo)、系統(tǒng)生成的服務(wù)數(shù)據(jù)、注冊(cè)用戶信息等等。主要難點(diǎn)在于如何構(gòu)建統(tǒng)一的云數(shù)據(jù)與服務(wù)平臺(tái);基于智能管理事件的資源狀態(tài)管理技術(shù)，如何更加有效的主動(dòng)監(jiān)測(cè)資源的狀態(tài)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)、診斷資源的故障等等。二是，大規(guī)模用戶的按需服務(wù)技術(shù)。CORS對(duì)用戶的服務(wù)內(nèi)容單一，且語(yǔ)義和語(yǔ)法明確，多采用用戶概略位置作為檢索來(lái)進(jìn)行迭代式的精密定位。主要難點(diǎn)是構(gòu)建與現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兼容的云計(jì)算平臺(tái)，建立統(tǒng)一的系統(tǒng)接入和用戶登陸接口，對(duì)實(shí)時(shí)和事后用戶需求進(jìn)行服務(wù)挖掘和重定向。

4 結(jié)束語(yǔ)

云計(jì)算系統(tǒng)既包含提供計(jì)算能力的底層基礎(chǔ)設(shè)施，也包含其上的服務(wù)軟件，還包含接受這些服務(wù)的用戶。云計(jì)算研究和開(kāi)發(fā)中的一個(gè)核心問(wèn)題是服務(wù)。本文從云計(jì)算中服務(wù)的角度提出了一個(gè)云計(jì)算中按需服務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)，討論了云計(jì)算系統(tǒng)中服務(wù)的建模、大規(guī)模的自動(dòng)組合和分布式服務(wù)資源的管理與檢測(cè)技術(shù)，使得云計(jì)算系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者可針對(duì)不同的層次設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件和軟件架構(gòu)，以及實(shí)現(xiàn)服務(wù)資源的部署、管理、調(diào)度策略，為云計(jì)算使用者提供了靈活和高效的服務(wù)系統(tǒng)。本文以地球空間信息系統(tǒng)中的連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)應(yīng)用為例，分析了服務(wù)需求的實(shí)例，討論了云計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)構(gòu)造中滿足高效服務(wù)的兩個(gè)基本問(wèn)題。

致謝:感謝劉志勇研究員、呂金虎教授指導(dǎo)并參加本文涉及的研究工作及寫(xiě)作!

5 參考文獻(xiàn)

[1] ARMBRUST M. Above the Clouds: A Berkeley View of Cloud Computing [R]. UCB/EECS-2009-28. Berkeley， CA，USA: Dept of EECS， University of California， Berkeley， 2009.

[2] BOSS G， MALLADI P， QUAN D， et al. Cloud Computing [R]. IBM Corporation， 2007.

[3] 云計(jì)算白皮書(shū)校訂稿 [R]. 北京: 中國(guó)電子學(xué)會(huì)云計(jì)算專家委員會(huì)， 2009.

[4] Hadoop [EB/OL]. [2009-07-29]. http://hadoop.apache.org/.

[5] BUYYA R， YEO C S， VENUGOPAL S. Market-Oriented Cloud Computing: Vision， Hype， and Reality for Delivering IT Services as Computing Utilities [C]//Proceedings of the 10th IEEE International Conference on High Performance Computing and Communications(HPCC'08)， Sep 25-27， 2008， Dalian， Beijing. Piscataway， NJ，USA: IEEE， 2008:5-13.

[6] 服務(wù)資源管理與監(jiān)控軟件(C3 Service Management) [R]. 北京: 中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所， 2010.

[7] GONG Shuai， XIONG Jinhua， LIU Zhiyong， et al. Correcting Interaction Mismatches for Business Processes [C]//Proceedings of the 8th IEEE International Conference on Web Services (ICWS'10)， 7th International Conference on Services Computing (SCC’10)， 3rd International Conference on Cloud Computing(CLOUD’10)， 6th World Congress on Services(SERVICES’10)， Jul 5-10， 2010， Hyatt Regency， MI，USA. Piscataway， NJ，USA: IEEE， 2010.

[8] XIONG Jinhua， FAN Jianping. Probabilistic-Constrained Fuzzy Logic for Situation Modeling [C]//Proceedings of the 2009 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE’09)， Aug 20-24， 2009， Jeju Island， Korea. Piscataway， NJ，USA: IEEE， 2009.

[9] MARCONI A， PISTORE M， POCCIANTI P， et al. Automated Web Service Composition at Work: The Amazon/MPS Case Study [C]//Proceedings of the International Conference on Web Services(ICWS '07)， Jul 13-19，2007， Salt Lake City， UT， USA. Piscataway， NJ，USA: IEEE， 2007:767-774.

[10] RAO J， DIMITROV D， HOFMANN P， et al. A Mixed Initiative Approach to Semantic Web Service Discovery and Composition: Sap's Guided Procedures Framework [C]//Proceedings of the International Conference on Web Services(ICWS '06)， Sep 18-22，2006， Chicago， IL，USA. Piscataway， NJ，USA: IEEE， 2006: 401-410.

[11] BERARDI D， CALVANESE D， GIACOMO G D， et al. Automatic Composition of e-Services that Export Their Behavior [C]//Proceedings of the 1st International Conference on Service Oriented Computing(ICSOC’03)， Dec 15-18， 2003， Trento， Italy. Berlin， Germany: Springer-Verlag， 2003: 43-58.

[12] JIANG Wei， ZHANG C， HUANG Zhenqiu， et al. QSynth: A Tool for QoS-Aware Automatic Service Composition [C]//Proceedings of the 8th IEEE International Conference on Web Services (ICWS'10)， 7th International Conference on Services Computing (SCC’10)， 3rd International Conference on Cloud Computing(CLOUD’10)， 6th World Congress on Services(SERVICES’10)， Jul 5-10，2010， Hyatt Regency， MI，USA. Piscataway， NJ，USA: IEEE， 2010.

[13] ZENG Liangzhao， BENATALLAH B， NGU A H H， et al. QoS-Aware Middleware for Web Services Composition [J]. IEEE Transactions on Software Engineering， 2004， 30(5):311-327.

[14] YU T， LIN K J. Service Selection Algorithms for Web Services With End-to-End QoS Constraints [J]. Journal of Information Systems and e-Business Management， 2005，3(2):103-126.

[15] BENATALLAH B， SHENG Q Z， DUMAS M. The Self-Serv Environment for Web Services Composition [J]. IEEE Internet Computing， 2003，7(1): 40-48.

[16] NANDA M， CHANDRA S， SARKAR V. Decentralizing Execution of Composite Web Services [C]//Proceedings of the 19th Annual ACM SIGPLAN Conference on Object-Oriented Programming， Systems， Languages， and Applications(OOPSLA’04)， Oct 24-28， 2004， Vancouver， Canada. New York， NY， USA:ACM， 2004:170-187.●

[17] 李德毅. 需求工程——對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的軟件工程的基礎(chǔ)研究 [J]. 中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)， 2009，11(2).

[18] 劉暉. 地球空間信息網(wǎng)格及其在連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究 [D]. 武漢: 武漢大學(xué)， 2005.

收稿日期:2010-05-08

熊錦華，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所博士畢業(yè);現(xiàn)為中科院計(jì)算所網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員，曾任中科院計(jì)算所網(wǎng)格與服務(wù)計(jì)算研究中心副主任;長(zhǎng)期從事分布式計(jì)算、服務(wù)計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)等方向科研工作，2005年曾在德國(guó)從事情境感知計(jì)算研究;已發(fā)表論文20余篇。

虎嵩林，北京航空航天大學(xué)博士畢業(yè)，現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副研究員，CCF高級(jí)會(huì)員，開(kāi)放系統(tǒng)專委會(huì)委員;長(zhǎng)期從事分布式系統(tǒng)與中間件、服務(wù)計(jì)算、事件計(jì)算等方向的科研工作;已發(fā)表學(xué)術(shù)論著30余篇。

劉暉，武漢大學(xué)工學(xué)博士畢業(yè)，武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心副教授，從事衛(wèi)星導(dǎo)航與定位、連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)等方向的科研工作，已發(fā)表論文20余篇。