南京信息工程大學(xué)計算機(jī)與軟件學(xué)院 張 棟 黃瑩瑩

近年來，隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，越來越多的人喜好旅游。當(dāng)游客來到陌生的環(huán)境，他們需要導(dǎo)航設(shè)備來指導(dǎo)衣食住行，傳統(tǒng)的電子導(dǎo)航設(shè)備，價格昂貴，操作復(fù)雜，適用面窄。而云計算技術(shù)的出現(xiàn)正好滿足上述需求，作為IT產(chǎn)業(yè)界的一場技術(shù)革命，已經(jīng)成為了IT行業(yè)未來發(fā)展的方向。在國內(nèi)外，有關(guān)云計算一類的課題已經(jīng)成為了重點，不僅僅是一般企業(yè)將云計算有關(guān)理念投入到技術(shù)方向上，在政府機(jī)構(gòu)中也可以看見云計算的身影，基于未來的發(fā)展仍有跡可循。

“云計算”核心是將大量的網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一起來，為用戶提供高效、便捷、隨時隨地、按需求提供軟件服務(wù)。它使得超級計算能力通過互聯(lián)網(wǎng)自由流通成為了可能，并為各種應(yīng)用開創(chuàng)了一種嶄新的應(yīng)用模式，逐漸發(fā)展成為一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用趨勢[1]。用戶在任何時間、任何地點，用任何可以連接至互聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備訪問“云”即可獲得所需服務(wù)。另外，隨著3 G網(wǎng)絡(luò)時代的到來，移動網(wǎng)絡(luò)速度大大提升，從而使得云與端應(yīng)用軟件需求量越來越大?！霸啤睙o論如何飄必須要“落地”，即必須要有移動終端設(shè)備和相應(yīng)的軟件支持。Android也由于它在市場上的占有率以及通用性，在其上實現(xiàn)旅游信息導(dǎo)航系統(tǒng)也將會最大可能滿足游客需求。

與旅游市場的飛速發(fā)展相比，傳統(tǒng)的旅游行程規(guī)劃向數(shù)字化服務(wù)發(fā)展的要求越來越迫切。在這樣的背景下，旅游網(wǎng)站開始興起，旅游行程規(guī)劃服務(wù)作為網(wǎng)站的必備功能也隨之發(fā)展。為給人們的生活提供便利，節(jié)約人們寶貴的時間，我們特設(shè)計了該項系統(tǒng)。該系統(tǒng)的研發(fā)利用Google Android手機(jī)操作系統(tǒng)和云計算技術(shù)的結(jié)合，使用戶可以解決旅途中的問題，達(dá)到最佳的旅行效果?！盎贏ndroid平臺的云計算旅游信息導(dǎo)航系統(tǒng)”立足現(xiàn)實，南京各地的旅游景點盡在一鍵掌握，將所有與旅游景點有關(guān)的最新信息反饋給用戶，幫助用戶更好的安排好行程計劃。同時，很多大學(xué)生常常因為找不到地方去郊游而煩惱。但是有了這款系統(tǒng)，不用擔(dān)心沒有合適的地方去郊游，它為我們節(jié)約了更多的時間和精力。因為該系統(tǒng)不僅能為我們提供準(zhǔn)確旅游景點報價，還能提供景點附近的公交、旅館、車站、超市等信息，根據(jù)不同的消費水平，為大家提供不同的建議，相信這一定會使得你的郊游更加舒心和高效。

本文設(shè)計的“基于Android平臺的云計算旅游信息導(dǎo)航系統(tǒng)”與傳統(tǒng)旅游信息導(dǎo)航系統(tǒng)相比，能為用戶提供及時、方便、有效、準(zhǔn)確的查詢，有著十分明顯的優(yōu)勢。該系統(tǒng)采用美觀的界面圖形模式，用更直觀的表達(dá)，更快捷的方式，讓用戶更簡單，更輕松地查詢到旅游景點信息。

1.系統(tǒng)框架

本文所設(shè)計的旅游信息導(dǎo)航系統(tǒng)基于Cloud Stack虛擬云架構(gòu)，客戶端基于Google Android平臺?？蛻舳藢⒎?wù)請求通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到云服務(wù)器，所有的信息采集、信息識別、信息處理都在云服務(wù)器上完成，應(yīng)答數(shù)據(jù)再通過網(wǎng)絡(luò)返回到客戶端。通過不斷提高云服務(wù)器的處理能力，進(jìn)而減少了移動端的處理負(fù)擔(dān)，同時能按需享受“云”的超級計算處理能力。云平臺將多臺虛擬機(jī)和物理機(jī)以及存儲器連接在一起，能夠有效的支持并行擴(kuò)展[2]。該系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)，采用請求分派機(jī)制將龐大的用戶接入自動分配到各個計算節(jié)點進(jìn)行處理，同時，本系統(tǒng)根據(jù)負(fù)載和計算節(jié)點性能等請況來決定用戶的分配策略，這有利于合理地分配計算資源，能夠在大量用戶并發(fā)訪問時依然保證快速的處理能力和良好的服務(wù)。

本文設(shè)計的云體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，說明如下：

云用戶端：提供云用戶請求服務(wù)的交互界面，也是用戶使用云的入口，用戶通過Web瀏覽器可以注冊、登錄及定制服務(wù)、配置和管理用戶。

服務(wù)目錄：云用戶在取得相應(yīng)權(quán)限后可以選擇或定制的服務(wù)列表，也可以對已有服務(wù)進(jìn)行退訂的操作，在云用戶端界面生成相應(yīng)的圖標(biāo)或列表的形式展示相關(guān)的服務(wù)。

管理系統(tǒng)和部署工具：提供管理和服務(wù)，能管理云用戶，能對用戶授權(quán)、認(rèn)證、登錄進(jìn)行管理，并可以管理可用計算資源和服務(wù)，接收用戶發(fā)送資源和應(yīng)用，動態(tài)地部署、配置和回收資源。

監(jiān)控：監(jiān)控和計量云系統(tǒng)資源的使用情況，以便做出迅速反應(yīng)，完成節(jié)點同步配置、負(fù)載均衡配置和資源監(jiān)控，確保資源能順利分配給合適的用戶。

服務(wù)器集群：虛擬的或物理的服務(wù)器，由管理系統(tǒng)管理，負(fù)責(zé)高并發(fā)量的用戶請求處理、大運算量計算處理、用戶Web應(yīng)用服務(wù)、云數(shù)據(jù)存儲時采用相應(yīng)數(shù)據(jù)切割算法采用并行方式上傳和下載大容量數(shù)據(jù)。

用戶可通過云用戶端從列表中選擇所需的服務(wù)，其請求通過管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)相應(yīng)的資源，并通過部署工具分發(fā)請求、配置Web應(yīng)用。

2.系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)主要涉及Cloud Stack云計算服務(wù)器平臺、Google Android平臺的客戶端。

2.1 基于Cloud Stack平臺的云服務(wù)器設(shè)計

2.1.1 云計算分析

云計算是虛擬化(Virtualization)、效用計算(Utility Computing)、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)、平臺即服務(wù)(PaaS)、軟件即服務(wù)(SaaS)等概念混合演進(jìn)并躍升的結(jié)果，其中大部分的軟件和硬件通過動態(tài)擴(kuò)展虛擬化的層次，為知識應(yīng)用提供無限的空間和計算能力，信息是通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸?shù)?，?shù)據(jù)存儲在云端，服務(wù)存儲在云端，通過利用數(shù)據(jù)的強大計算能力，為用戶服務(wù)。首次提出“云計算”概念是在2006年8月9日，Google首席執(zhí)行官埃里克·施密特(Eric Schmidt)在搜索大會上，云計算的提出，使得廉價的計算機(jī)整合在一起具有數(shù)據(jù)海量存儲和超級計算機(jī)的能力。

為了獲得強大的并發(fā)計算能力、存儲能力以及資源監(jiān)控能力，該系統(tǒng)使用Cloud Stack平臺搭建了旅游信息的服務(wù)器。通過云平臺，透過無線網(wǎng)絡(luò)為移動終端提供準(zhǔn)確、高效、迅速的信息服務(wù)。云計算中的虛擬化技術(shù)，可以實現(xiàn)資源的最優(yōu)利用，并能夠根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求的變化，按需分配資源，實現(xiàn)動態(tài)負(fù)載均衡，同時與硬件無關(guān)的特性帶來系統(tǒng)自愈功能，提升系統(tǒng)的可靠性。在云計算實現(xiàn)中，計算系統(tǒng)虛擬化是一切建立在“云”上的服務(wù)與應(yīng)用的基礎(chǔ)。虛擬技術(shù)目前主要啊應(yīng)用在CPU，操作系統(tǒng)，服務(wù)器等多個方面，是提高服務(wù)效率的最佳解決方案。云計算中的分布式技術(shù)，最早是由Google規(guī)模應(yīng)用于向全球用戶的搜索服務(wù)，其分布式架構(gòu)，可以讓多達(dá)百萬臺的廉價計算機(jī)協(xié)同工作。分布式系統(tǒng)完成海量數(shù)據(jù)的分布式存儲，分布式計算編程模型完成大型任務(wù)的分解和基于多臺計算機(jī)的并行計算，分布式數(shù)據(jù)庫完成海量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲訪問的高可靠性、高訪問性能、在線遷移、自動負(fù)載均衡。

2.1.2 Cloud Stack架構(gòu)分析

Cloud Stack是一個開源的具有高可用性及擴(kuò)展性的云計算平臺，同時也是一個開源云計算解決方案，可以加速高伸縮性的公共和私有云的部署、管理、配置。使用Cloud Stack作為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)中心操作者可以快速方便的通過現(xiàn)存基礎(chǔ)架構(gòu)構(gòu)建云服務(wù)。Cloud Stack形成的基礎(chǔ)設(shè)施云和數(shù)據(jù)中心運營商可以快速，輕松地建立在其現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施提供云服務(wù)的需求，彈性云計算服務(wù)。Cloud Stack用戶可以充分利用云計算提供更高的效率，無限的規(guī)模和更快地部署性服務(wù)和系統(tǒng)的最終用戶。

Cloud Stack架構(gòu)，如圖2所示，其中，“Zone”表示的是區(qū)域，它是Cloud Stack部署中最大的組織單位。一個區(qū)域通常會對應(yīng)到一個單一的數(shù)據(jù)中心?！癦one”的優(yōu)點就是提供物理上的獨立性和冗余性；“Pod”表示的是機(jī)架，同一機(jī)架中的主機(jī)處于同一子網(wǎng)內(nèi)；“Cluster”表示的是集群，它由多個主機(jī)組成，集群提供了一種組織節(jié)點的方式，虛擬機(jī)能夠在不中斷的情況下在一個集群內(nèi)遷移，一個集群只有一個物理主機(jī)節(jié)點；“Primary Storage”表示的是一級存儲，它是與集群相關(guān)聯(lián)的，用于為集群中所有運行在主機(jī)上面的虛擬機(jī)存儲硬盤跟卷文件，一般來說，至少需要一個一級存儲，為提高性能，盡量部署在接近主機(jī)的位置，本系統(tǒng)中同過NFS技術(shù)實現(xiàn)；“Secondary storage”表示的是二級存儲，它跟“Zone”相關(guān)聯(lián)，其存儲了版本文件—可以啟動虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)鏡像、ISO鏡像---操作系統(tǒng)光盤鏡像、硬盤卷快照---存儲了用戶恢復(fù)或者創(chuàng)建新模版的虛擬機(jī)數(shù)據(jù)副本，本系統(tǒng)的二級存儲通過NFS技術(shù)實現(xiàn)。

2.1.3 CloudStack中對各種資源的監(jiān)控分析

物理資源是虛擬化的基礎(chǔ)設(shè)施，對這些資源的監(jiān)控及有效利用可以體現(xiàn)一個平臺的價值；同時監(jiān)控的時效性，準(zhǔn)確性直接影響你對資源的操作。CloudStack非常強大，它可以管理Hypervisor包括XenServer、VMWare ESXi、KVM、OracleVM，并且同時也監(jiān)控在這些Hypervisor上運行的虛擬機(jī)(圖4)。CloudStack監(jiān)控的主要數(shù)據(jù)有CPU，Memory、Network、DISK等。

CloudStack對資源的監(jiān)控(圖3)一方面可以使管理員了解CloudStack物理資源處于什么狀態(tài)，各種資源的利用率是多少，方便管理員早做計劃；另一方面，CloudStack也會用到監(jiān)控到的數(shù)據(jù)，如部署一個虛擬機(jī)到某臺物理機(jī)，會判斷此機(jī)器的資源是否滿足需求。

2.2 基于Google Android平臺的客戶端設(shè)計

2.2.1 Android客戶端搭建分析

Android系統(tǒng)是由谷歌公司牽頭，聯(lián)合34家手機(jī)制造商、軟件開發(fā)商、電信運營商以及芯片制造商共同組成，并與84家硬件制造商、軟件開發(fā)商及電信運營上組成開放手持設(shè)備聯(lián)盟(Open Handset Alliance)來共同研發(fā)改良的。短短兩年間，谷歌的Android系統(tǒng)市場占有率以驚人的速度增長，這得益于其開放源碼的經(jīng)營策略和谷歌不斷進(jìn)行完善升級的努力，Android是以Linux為基礎(chǔ)的開放源代碼操作系統(tǒng)，安全性和穩(wěn)定性優(yōu)勢明顯，操作體驗逐步向蘋果追趕，同時豐富的應(yīng)用程序，可用戶自定義的界面，低廉的價格，得到了廣大開發(fā)者的青睞。

Android客戶端的展示系統(tǒng)如圖4所示?？蛻舳说膶崿F(xiàn)是基于Google Android API與百度地圖的結(jié)合，主要是用來作為終端顯示，幾乎不具備信息的處理功能，大大釋放設(shè)備的存儲和內(nèi)存壓力，給用戶帶來高效、快捷的服務(wù)。

2.2.2 Android客戶端效果展示

圖5a中是客戶端的主界面，主要是系統(tǒng)所提供功能的入口；圖5b展示內(nèi)容的是旅游景點信息；圖5c展示的內(nèi)容的地圖信息導(dǎo)航。

3.結(jié)束語

本文提出一個基于Android平臺的云計算旅游信息導(dǎo)航系統(tǒng)，利用CloudStack虛擬云平臺搭建的高性能旅游信息導(dǎo)航系統(tǒng)通過請求分配機(jī)制，將大量并發(fā)訪問用戶的識別處理工作分配到系統(tǒng)中不同計算節(jié)點(包括主機(jī)和虛擬機(jī))去完成，再由計算節(jié)點將識別結(jié)果回傳到客戶端，從而為客戶端提供了高準(zhǔn)確率、快速、個性化的旅游導(dǎo)航體驗?？蛻舳嘶贕oogle Android平臺，界面美觀友好，良好的用戶體驗。

實驗結(jié)果表明了本文提出的云計算旅游信息導(dǎo)航系統(tǒng)滿足了可實施性、可部署性、可擴(kuò)展性的需求，打破了傳統(tǒng)的客戶端-服務(wù)器模式，將服務(wù)器部署在云端，推出了創(chuàng)新性的服務(wù)模式。

[1]冀勇慶.IBM的云計算[J].IT經(jīng)理世界,2008(15):36-37.

[2]李楠.云計算技術(shù)的發(fā)展與挑戰(zhàn)性問題[J].考試周刊,2010(37):142-143.

[3]郭連城,鄭皓.云計算現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].科技信息,2012(14):247-247.