□宗興森，丁偉杰

（浙江警察學(xué)院，浙江 杭州 310053）

談基于“云計算”的警務(wù)信息系統(tǒng)架構(gòu)

□宗興森，丁偉杰

（浙江警察學(xué)院，浙江 杭州 310053）

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，公安工作對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的依賴程度越來越深。傳統(tǒng)的公安網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)已經(jīng)很難適應(yīng)不斷發(fā)展的公安業(yè)務(wù)的需求?！霸朴嬎恪崩砟詈图夹g(shù)的出現(xiàn)，為整合現(xiàn)有的警務(wù)信息資源提供了一種新的思路。將云計算技術(shù)運用于公安信息平臺建設(shè)中，可以達到減少硬件成本投入，實現(xiàn)系統(tǒng)資源的高度共享和高效利用。

云計算；警務(wù)信息系統(tǒng)；公安云

一、目前公安信息平臺架構(gòu)分析

傳統(tǒng)的公安信息平臺通常是由一個數(shù)據(jù)中心和多個工作站組成。各省、市、縣都有自己獨立的數(shù)據(jù)中心，但是同一級別的網(wǎng)絡(luò)之間并沒有相互連通。最底層的工作站就是派出所，他們通過PSTN/ISDN的方式與縣局、分局的網(wǎng)絡(luò)相連，而縣局、分局以DDN/FR的方式與市局的網(wǎng)絡(luò)相連，整個網(wǎng)絡(luò)呈金字塔狀，如圖1所示。

在運行方式上，工作站訪問該網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)中心，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心處理，工作站不執(zhí)行任何的資料存儲和信息處理任務(wù)，所有處理、加工、任務(wù)分發(fā)以及存檔等都統(tǒng)一在該層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中心完成。這種體系架構(gòu)具有以下優(yōu)點：一是管理方便。由于該體系架構(gòu)的層級分明，同一層級的數(shù)據(jù)中心相對獨立，每個數(shù)據(jù)中心的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，因此各層對系統(tǒng)的管理維護方便。二是訪問速度快。工作站訪問本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)中心，在該網(wǎng)絡(luò)中工作站相對較少，網(wǎng)絡(luò)帶寬較大，因此訪問系統(tǒng)的速度較快。

但是，這種結(jié)構(gòu)也逐漸暴露出了一些不足，主要表現(xiàn)為：一是可靠性低。在傳統(tǒng)的體系架構(gòu)下，一旦服務(wù)器出現(xiàn)故障，該服務(wù)器上的所有應(yīng)用都將被迫中斷，重要的信息數(shù)據(jù)可能會丟失或者將無法恢復(fù)。二是工作效率低。有些系統(tǒng)在公安日常業(yè)務(wù)中訪問量比較大，隨著公安業(yè)務(wù)量的不斷加大，對這些系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬和信息處理速度提出了更高的要求。然而現(xiàn)在這些系統(tǒng)在繁忙時，系統(tǒng)的響應(yīng)速度慢甚至無法響應(yīng)，妨礙了日常的正常工作。三是存儲空間限制。在這種架構(gòu)下，所有工作站的接收資料和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都存儲在數(shù)據(jù)中心。隨著系統(tǒng)的不斷增多、業(yè)務(wù)量的不斷加大，數(shù)據(jù)中心的存儲能力需要不斷提高，然而存儲空間的不斷擴容必然會增加成本，在存取性能方面也是不斷地下降。四是信息共享速度慢。由于各層都有自己的數(shù)據(jù)中心，因此數(shù)據(jù)都是存儲在各自數(shù)據(jù)中心的存儲設(shè)備上，信息共享通過定期的數(shù)據(jù)上傳來實現(xiàn)，并沒有實時更新，在共享平臺上的數(shù)據(jù)相對陳舊。

二、“云計算”概述

云計算是網(wǎng)絡(luò)計算、分布式計算、效用計算、并行計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負載均衡等傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合的產(chǎn)物。［1］它旨在將成千上萬廉價的計算機通過網(wǎng)絡(luò)整合成一個具有強大計算能力的系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)連接將動態(tài)可伸縮的虛擬化資源以服務(wù)的形式提供給用戶，使基礎(chǔ)設(shè)施、軟件和平臺的使用率達到最大限度。

（一）云帶來的優(yōu)勢。

1.資源虛擬化。云計算最大的特點就是將成千上萬的硬件資源進行高效整合并對它虛擬化管理、調(diào)度及應(yīng)用。虛擬化技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)資源、硬件資源、存儲資源等底層的架構(gòu)進行抽象形成一個資源池，通過云對千差萬別的資源進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)不同設(shè)備之間數(shù)據(jù)和應(yīng)用的共享，提高了應(yīng)用兼容性和有效降低了服務(wù)器數(shù)量。

2.產(chǎn)品研發(fā)周期壓縮。由于云計算運用了虛擬化技術(shù)，使得應(yīng)用的編寫得到了簡化，開發(fā)人不必再去關(guān)心底層資源如何調(diào)度，只需要考慮應(yīng)用本身的業(yè)務(wù)邏輯，因此產(chǎn)品研發(fā)周期將大大壓縮，減少了開發(fā)成本。

3.動態(tài)調(diào)度資源。在云計算中，各種資源根據(jù)應(yīng)用程序訪問的具體情況來動態(tài)地調(diào)度。有時一些突發(fā)性事件使得服務(wù)的負載受到影響，服務(wù)需要更多資源來保證業(yè)務(wù)正常的運行，那么就需要及時、適量地給予資源的分配。當(dāng)服務(wù)恢復(fù)正常時回收資源，保證資源的高利用率。現(xiàn)在很多公安業(yè)務(wù)系統(tǒng)在高峰期時，由于訪問量過大使得頁面無法響應(yīng)或響應(yīng)過慢，如果擴展服務(wù)器那么就會增加成本，在正常運行時導(dǎo)致資源的浪費，云計算的這個特點能夠有效地解決這個問題，效率和成本都得到有效的控制。

4.高可靠性。在“云”端運行的應(yīng)用程序，所有的服務(wù)都分布在不同的服務(wù)器上，如果其中一個節(jié)點出現(xiàn)故障，或者某個節(jié)點的處理速度過慢，那么會把這個節(jié)點上的任務(wù)自動分配給其他節(jié)點，以保證程序的正常、高效的運行。同時也運用了數(shù)據(jù)多副本故障容錯機制來提高可靠性。

（二）云架構(gòu)。云計算中的云架構(gòu)分為三層：基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺層、應(yīng)用層。其服務(wù)的基本形式包括：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IAAS）、平臺即服務(wù)（PAAS）和軟件即服務(wù)（SAAS）。如圖2所示。

基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，這是云所提供的最基礎(chǔ)的服務(wù)形式。IaaS通過網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)器、存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)庫等資源。有了這些基礎(chǔ)設(shè)施資源，各部門無需購買、管理、維護硬件設(shè)備和相關(guān)軟件，可以直接利用這些基礎(chǔ)設(shè)施搭建自己的平臺。這些基礎(chǔ)資源是根據(jù)各部門的需求進行動態(tài)分配。相對于軟件即服務(wù)和平臺即服務(wù)，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)所提供的服務(wù)都是比較偏底層，但使用也更為靈活。［2］

平臺即服務(wù)是指將云中的中間件作為服務(wù)提供用戶，這些資源包括數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用容器等。PaaS提供了基礎(chǔ)的架構(gòu)，軟件開發(fā)人員可以在這個基礎(chǔ)上進行新應(yīng)用的二次開發(fā)，降低了程序開發(fā)的復(fù)雜度和開發(fā)周期。

軟件即服務(wù)是指將軟件部署在服務(wù)器上，通過網(wǎng)絡(luò)將這些軟件以服務(wù)的模式提供給用戶。用戶根據(jù)自己的需求對各種功能模塊進行組合，形成具有個性化的軟件。用戶無需購買、管理、維護和升級這些軟件，按照訂購的服務(wù)時長、服務(wù)的數(shù)量向云提供商付費。這種模式靈活性高、可擴展性好，大大降低了用戶的初期投入和維護成本。

三、公安云構(gòu)建的原則

由于公安工作的特殊性，因此在構(gòu)建公安云時需要遵循以下原則。

（一）公安云應(yīng)當(dāng)為私有云。公安工作涉及大量的保密信息和公民的個人隱私信息，這些信息一旦泄露就可能帶來不必要的麻煩，個人隱私信息如果被一些別有用心的人所利用就會給他人造成損失。因此公安云對安全性的要求非常高，在構(gòu)建過程中必須把安全性放在首位。私有云就是為某些組織機構(gòu)專有的云，不涉及無關(guān)人員資源共享的問題，安全性最高，因此公安云在建設(shè)中必須為私有云，而且每個用戶必須通過數(shù)字證書的驗證才能登錄，這樣才能有效地保證這些資源的安全。

（二）公安云應(yīng)以平臺即服務(wù)的形式提供服務(wù)。公安業(yè)務(wù)系統(tǒng)繁多，很難提供直接可以運用的軟件，也不能以基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)的形式提供給各部門，畢竟很多部門并沒有那么多專業(yè)人員，因此以平臺即服務(wù)的形式提供服務(wù)是一個較為合理的方案。提取公安工作的共同性，根據(jù)這些共同點，構(gòu)建一個基礎(chǔ)平臺，提供高級的編程接口，各個部門可以根據(jù)自身的需求在這個基礎(chǔ)上開發(fā)出個性化的軟件和應(yīng)用，有利于體現(xiàn)公安云的實戰(zhàn)性和多樣性。

（三）公安云應(yīng)實現(xiàn)信息資源共享。公安云建成后，所有的信息都將保存在云中，通過將各類公安系統(tǒng)的統(tǒng)一化，實現(xiàn)各警種、各地域信息資源的共享，避免信息滯后的現(xiàn)象。

（四）通過公安云實現(xiàn)資源的整合。云計算的本質(zhì)就是將所有的資源整合到云中，用戶通過終端設(shè)備與云連接使用。借助云，將各地各部門的所有服務(wù)器、存儲設(shè)備等有機的整合在一起，通過有效的調(diào)度提高這些資源的利用率，從而大大提高了工作效率、節(jié)約了成本。

四、總體設(shè)計

該公安信息平臺的工作原理為：將已接入系統(tǒng)的終端設(shè)備所發(fā)出的海量數(shù)據(jù)和請求，通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送到云計算平臺進行分析處理，將上傳的數(shù)據(jù)存至數(shù)據(jù)中心，將處理完成的請求結(jié)果通過適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁鱾€終端上。

公安信息平臺自上而下分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，以人口信息管理系統(tǒng)為例，如圖3所示。

感知層，由各單位和各部門終端設(shè)備構(gòu)成。指紋識別器、終端等設(shè)備將采集到的信息通過pc轉(zhuǎn)化為計算機可以識別的數(shù)據(jù)，利用適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)將各種信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆朴嬎闫脚_，有些移動終端直接與云計算平臺相連，那么利用傳輸模塊GPRS DTU（Data Terminal Unit，DTU）將各類數(shù)據(jù)和請求傳輸?shù)皆朴嬎闫脚_中。

網(wǎng)絡(luò)層，由承載網(wǎng)絡(luò)和云計算平臺組成。用戶可以通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)或者有線的Internet網(wǎng)絡(luò)與云計算平臺連接。云計算平臺是整個系統(tǒng)的核心，本文以微軟的云平臺為例，Windows Azure是Microsoft云平臺上的操作系統(tǒng)，它將各種基礎(chǔ)設(shè)施有機地組合成一個邏輯資源池，進行統(tǒng)一管理。云平臺將完成對上傳和收集的數(shù)據(jù)進行計算、存儲和傳輸?shù)裙ぷ?。各種經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在云平臺的存儲設(shè)備上，由云服務(wù)方負責(zé)管理和維護。

應(yīng)用層，用戶通過云平臺提供的統(tǒng)一接口訪問部署在平臺上的應(yīng)用，用戶通過終端實現(xiàn)對被授權(quán)應(yīng)用的訪問，如對人口信息系統(tǒng)、打防控系統(tǒng)等系統(tǒng)的訪問，為各單位部門提供實時、準確的信息資源。

從平臺架構(gòu)圖中可以看出該體系的不同功能模塊被分為三個層次來實現(xiàn)。云計算的虛擬技術(shù)和分布式技術(shù)為整體的信息系統(tǒng)提供了極大的伸縮性和負載平衡能力。［3］

云計算的出現(xiàn)，為公安信息平臺建設(shè)開辟了新路徑。但云計算技術(shù)仍不是非常成熟，還有許多問題有待解決，需要更深入的研究。

［1］《虛擬化與云計算》小組.虛擬化與云計算［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2010.5.

［2］吳紹忠，李靖.基于云計算架構(gòu)的公安情報信息平臺建設(shè)研究［J］.中國人民公安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012（3）：39-41.

［3］是建榮，邵志驊，黃金.云計算技術(shù)在公安交通管理中的應(yīng)用［J］.智能交通，2010（6）：46-49.

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1674-3040（2012）04-0063-03

2012-06-10

宗興森，浙江警察學(xué)院教學(xué)與訓(xùn)練研究室副主任，副教授，下派擔(dān)任浙江省寧海縣公安局副局長；丁偉杰，該院計算機與信息技術(shù)系講師。

（責(zé)任編輯：一 凡）