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国土资源云平台解决方案

 

国土资源云平台解决方案

 

1.行业背景

当前,全球经济复苏艰难曲折,政府面临多重困难和挑战。

信息化是推动经济社会变革的重要力量,大力推进信息化,是覆盖我国现代化建设全局的战略举措。

电子政务在提高政府行政效率、改善政府效能、提供更优质服务、满足透明化和问责的需要,帮助政府实现绿色办公、有效管理自然资源、刺激经济发展、增强社会包容性,创造就业机会、改善健康及教育形式,实现可持续发展等方面发挥着重要作用。

《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》和《中共中央关于全面推进依法治国若干重大问题的决定》对深化行政体制改革的路线方针政策作出了明确的部署,也为中国电子政务未来发展走向指明了方向。

这就是紧紧围绕推进国家治理体系和治理能力现代化的总要求,加强统筹规划、顶层设计,完善政府信息化工作的体制机制,充分利用信息网络技术和现代化手段,以电子政务公共服务建设为抓手,有力支持并服务于政府行政改革和职能的转变,推动和保障服务型政府、法治政府的建设。

《联合国2014年电子政务调查报告》总结了全球电子政务的发展趋势,主要表现在通过门户网站提供在线服务,通过社交媒体、移动门户网站以及众包在内的在线参与赋予公众权利,整体政府和在国家层面进行协同治理解决复杂多样的挑战,通过移动通信、社交媒体和包容性的多渠道服务提供随时随地、更便利地、更多的公共信息和服务,弥合弱势群体即穷人、残疾人、老年人、移民和青年等数字鸿沟的服务,普及应用,开放政务数据满足个人、企业和民间组织获得和使用政府信息、参与决策、改善现有公共服务、共同提供甚至自己提供新型公共服务。

《2014中国城市电子政务发展水平调查报告》显示,我国电子政务的发展面临地区间信息化就绪程度不均衡、社会公众间“数字鸿沟”持续扩大、行政审批改革不充分、电子政务多渠道服务发展缓慢、信息安全等困境,以及信息化在助推公共行政改革的进程中,政府将面临着公共服务“最后一公里”、政府自身信息能力制约等一系列的挑战。

自20世纪80年代初,中央和部分地方党政机关开展办公自动化(OA)工程开始,我国电子政务的发展经历了起步阶段、推进阶段、发展阶段、高速发展阶段,形成了较为完善的电子政务体系,取得了斐然的成绩。

同时,也暴露出许多问题,困扰着政府部门,主要表现在IT基础设施分散采购、实施、管理;超过80%的服务器都只安装了一个应用,且负载一般低于30%,导致资源闲置与浪费;资源共享困难,无法统一调度;基础资源扩展困难;业务系统、操作系统升级、维护风险高;基础设施采购、实施、上线周期长;能耗高;维护和管理复杂、成本高等。

云计算是信息技术发展的最新技术和商业模式,可以解决困扰我国电子政务建设和发展的问题。

目前,全球云计算正处于发展初期,但已经在我国诸多行业得到成功应用,并已经在一些国家部委和地方政府电子政务建设中取得良好效果。

国发〔2015〕5号《国务院关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》明确提出“云计算是推动信息技术能力实现按需供给、促进信息技术和数据资源充分利用的全新业态,是信息化发展的重大变革和必然趋势。

发展云计算,有利于分享信息知识和创新资源,降低全社会创业成本,培育形成新产业和新消费热点,对稳增长、调结构、惠民生和建设创新型国家具有重要意义。

”并明确六大任务:

增强云计算服务能力,提升云计算自主创新能力,探索电子政务云计算发展新模式,加强大数据开发与利用,统筹布局云计算基础设施,提升安全保障能力。

其中第三点明确提出“鼓励应用云计算技术整合改造现有电子政务信息系统,实现各领域政务信息系统整体部署和共建共用,大幅减少政府自建数据中心的数量。

”“政府部门要加大采购云计算服务的力度,积极开展试点示范,探索基于云计算的政务信息化建设运行新机制,为云计算创造更大市场空间带动云计算产业快速发展。

云计算、大数据、移动互联在改变世界的同时,也让数据中心面临新的挑战。

为适应爆炸性增长的信息处理需求,走向融合架构的云数据中心将是大势所趋。

目前,我国互联网和移动互联网应用如火如荼。

社交用户近10亿,日增数据300TB,电子商务用户近5亿,数据近100PB,这表明我国互联网已与面向全球的美国互联网规模接近。

在传统行业方面,以电信、电力为首的用户数量早已超过美国,电信数据规模超过30PB,电力数据年增长超过20PB,这意味着我国传统行业的需求已经成为全球最有代表性的需求。

预计到2016年中国数据中心市场规模将突破1000亿元,占全球数据中心市场的三分之一,中国将成为全球最大的数据中心市场。

随着这些新兴技术和应用模式推动数据中心向集中化、规模化发展,传统数据中心在扩展性、效率、运维、能耗、安全五大方向上正面临新的挑战,这主要源于传统数据中心的“固态”现状。

传统数据中心多采用服务器、存储设备堆集及外部网络连接的架构模式,虽然虚拟化技术的使用让计算、存储具有了一定的“流动性”,但却无法完全虚拟化I/O,造成不同系统间的IT资源仍未实现高效的共享、灵活的流动。

这就导致数据中心的系统扩展性受限、效率不高、能耗浪费、运维费用高居不下、安全管理复杂等问题,难以适应云计算大数据时代对IT基础设施的要求。

用户希望能够整体掌控、管理自己的数据中心,希望数据中心能够“快、简、稳”,实现业务上线快、迁移快、切换快,让数据中心的基础架构、运维、使用都变得简洁、简单,同时使应用和基础架构解耦,保证各中心业务稳定运行。

新时代下,走向融合架构的云数据中心将成为大势所趋。

在云计算、大数据和移动互联趋势下,走向融合架构的云数据中心将具备开放融合、安全高效、智能绿色、灵动成长四大基本特征,而软件定义数据中心将是确保用户解耦应用和基础架构,保证商业弹性和降低TCO的有效途径。

软件定义的核心在于软件,但实现的前提是融合架构的产品,因此,融合架构产品是实现软件定义数据中心的前提和关键。

软件定义+硬件重构=融合架构。

融合架构产品应该首先完成硬件的重构,才能真正实现软件定义。

推进云数据中心的融合架构战略,以硬件重构为核心,最终实现软件定义和硬件重构的真正融合,帮助用户构建灵活、简单、高效和低成本的云计算数据中心,支撑用户在云计算、大数据时代的业务运营和增长。

在融合架构技术框架下,核心改变来自CPU、内存、I/O等硬件资源的解耦与重构,这让数据中心计算、存储、网络、安全资源的全虚拟化、全自动化成为现实,并通过软件定义实现业务感知的按需资源组合与配置,实现系统的弹性伸缩和超大规模持续扩展,真正实现数据中心像一台计算机一样运行和管理。

融合架构产品分为三代,其特征主要为:

第一代产品的总体特征是,按照资源需求,进行业务匹配,服务器即计算机,软件以虚拟化管理为特色。

具体来看,在硬件层面,将计算、I/O和存储之外的散热、电源等部件进行模块化集成,初步简化产品;在软件层面,在虚拟化的基础上开发云数据中心操作系统,对资源池进行统一管理。

这一阶段实现的是软硬件的初步融合。

第二代产品的总体特征是,根据业务特征需求(需业务部署者主动提出需求),进行资源供给,整机柜即一台计算机。

在硬件层面,重构I/O模块,实现计算、存储和网络的初步融合和池化;在软件层面,开发面向数据中心的大型资源管理软件。

这一阶段将实现软硬件的中度融合。

第三代产品的总体特征是,自动感知业务需求,进行资源供给,数据中心像一台计算机,软件可实现以真正的商业驱动的数据中心。

在硬件层面,实现计算、I/O、存储的完全池化;在软件层面,实现资源的全面管理和调配,使得用户能够以业务驱动应用,进行资源统一的调度。

这一阶段将实现软硬件的深度融合,通过硬件重构与软件定义,未来的融合架构云数据中心,将实现计算、存储、网络资源的完全融合与流动,在系统效率、扩展性、功耗和管理上带来全面提升,将促进数据中心从资源驱动向业务驱动转变,真实呈现数据中心即计算机的愿景。

融合架构是将彻底打破现有数据中心的建设思维与应用模式。

同时,精简的架构使数据中心配置高度简化,极大地降低了运维管理成本,让IT部门专注于业务的动态变化和模式创新。

2.现状及挑战

云数据中心建设面临的挑战,主要表现在人、科技(IT)、业务三方面。

人员专业能力不足,仅能维持IT现状,创新能力不足;IT系统复杂、管理困难,系统分割、形成众多信息孤岛,灾备复杂、难以切换,SLA无法保证、资源瓶颈凸显;业务应用标准不统一、信息获取难,资源无法共享、互联互通难,业务协同、业务扩展难等。

建设廉洁高效的服务型政府,需要专业人才、能够进行自动化运维、提高创新能力;IT能够统一网络、统一服务,统一应用、统一数据,整合资源、信息共享,保证安全、保障灾备;不同部门间的业务应用能够协同、互联互通,统一规范、统一标准,自主创新、深度发展,业务灵活、可持续进行业务优化。

另外,云计算、移动互联网、物联网、大数据、智慧城市等新技术也是云数据中心建设要考虑的重要因素。

云数据中心为广大用户提供全面快捷的资源服务,这就需要提供安全、可靠云资源服务、实现计算、存储、网络资源的统一管理和调配,支撑大数据处理与分析,能够按需扩展伸缩,兼容现有数据中心业务应用、主流基础软硬件设施,降低能耗、节约成本。

综上需求分析,完整的云中心基础设施平台需要能够提供以下云服务:

Ø提供给组织及其用户生产系统、开发、测试、管理等应用的弹性云服务器;

Ø提供面向组织单位的虚拟数据中心(VDC)服务,可以将云中心资源打包给下属组织单位,由其进行本组织单位的资源管理和运营服务;

Ø提供海量用户访问场景下的WEB应用集群负载均衡服务;

Ø提供视频、图片、国土地理信息、移动应用等海量数据的存储与访问服务;

Ø提供海量数据的分布式数据存储与处理服务;

Ø提供海量分布式结构化数据的存储与处理服务;

Ø提供逻辑隔离的虚拟专用网络(VPC)服务;

Ø提供虚拟数据中心或虚拟专用网络可自定义的防火墙服务;

Ø提供关键业务或数据的本地和远程容灾服务;

提供现有业务应用到云中心的迁移服务等。

3.项目目标

2013年11月20日召开的国务院第31次常务会议决定,将分散在多个部门的不动产登记职责整合由一个部门承担,由国土资源部负责指导监督全国土地、房屋、草原、林地、海域等不动产统一登记职责,基本做到登记机构、登记簿册、登记依据和信息平台“四统一”。

建立不动产登记信息管理基础平台,实现不动产审批、交易和登记信息在有关部门间依法依规互通共享,消除“信息孤岛”。

创造条件,逐步建立健全社会征信体系,促进不动产登记信息更加完备、准确、可靠。

推动建立不动产登记信息依法公开查询系统,保证不动产交易安全,保护群众合法权益。

国土资源部会同相关部门,按照党中央、国务院的总体部署,制定了不动产统一登记制度实施的时间表和路线图,明确从2014开始用1年时间建立基本制度,2年时间健全配套制度,开展衔接过渡,3年时间形成制度体系,正常有效运转,4年时间提供依法信息查询服务。

不动产登记信息管理基础平台是落实不动产统一登记各项制度和信息查询的基础。

通过建立不动产登记信息管理基础平台,支撑全国各级不动产登记业务和数据的网络化、信息化管理,实现不动产登记信息与审批、交易信息实时互通共享,并提供依法信息查询,保护权利人合法权益,促进不动产交易安全,提高政府管理效率和水平。

按照不动产统一登记制度设计,不动产登记信息管理基础平台主要面向四类用户,提供登记业务办理、信息实时互通共享、信息依法查询服务,包括:

(1)面向不动产登记机构提供登记业务信息化服务

(2)面向不动产审批和交易主管部门提供信息实时互通共享服务

(3)面向公安、民政、财政等部门提供信息共享服务

(4)面向社会公众提供信息依法查询服务

总体技术路线采用云计算构架,按照“国土资源云”总体框架,以云服务模式设计不动产登记信息管理基础平台体系架构和运行模式。

系统架构包含:

(1)不动产登记信息数据库

(2)不动产登记统一接入系统

(3)不动产登记信息系统

(4)不动产登记信息共享、查询与分析系统

(5)相关技术标准

(6)基础设施环境

(7)信息安全保障体系

(8)不动产登记信息管理基础平台管理系统

为了确保国家重要信息和系统安全,不动产登记信息管理基础平台应符合信息安全等级保护四级强度的要求,采用自主安全可控的基础和产品。

具体要求如下:

(1)网络安全设备、开发建设和运维服务全部国产化。

(2)服务器、存储设备、基础软件优先采用国产自主产品,实现自主、安全、可控。

(3)设备和服务购买优选在国内有一定市场占有率、稳定成熟的品牌和技术。

本方案是以不动产登记信息管理基础平台一期建设工作为契机,以国土资源部信息化工作办公室制订的《“国土资源云”建设总体框架》为技术路线,主要内容是建设国土资源云平台的主体功能,建设可信、开放、融合、弹性、绿色的云数据中心基础设施平台,为各业务部门和下属单位提供弹性可信的计算、存储、网络等云服务。

同时为成立不动产登记机构的地方提供登记和接入服务。

4.建议方案

云数据中心建设需遵循统一的标准体系和顶层架构,实现整体规划,分步实施;需进行统一的网络建设,保障系统安全,实现业务协同和数据统一;需进行统一的云计算数据中心建设,提高资源利用率,实现数据价值最大化。

4.1.三级云中心总体架构

国土资源云数据中心总体架构如下图所示,分为国家级、省级、地市级三级云数据中心,在国家级、省级分别建设灾备中心,为各级单位提供国土资源服务和数据中心灾备服务。

本方案着重介绍省级国土资源平台数据中心建设。

4.2.国土资源云中心体系架构

本次云数据中心解决方案是基于云计算和大数据的新一代数据中心基础设施即服务架构,融合计算、存储、网络基础设施资源,全面的安全和运维监控体系,通过云计算操作系统构建虚拟化资源池、物理资源池、大数据资源池、灾备资源池等,为云数据中心组织和用户提供可信的虚拟数据中心(VDC)、云服务器、负载均衡、开放存储服务、开放数据处理服务、结构化数据服务、防火墙、虚拟专用网络(VPC)、云容灾、迁移等云服务。

省级“国土资源云”体系架构如下图所示:

经过前期调研与沟通,国土系统目前包含三个等级的网络,具体如下:

业务内网:

国土系统日常业务运行区域,包含“一张图”相关应用系统,即将建设的不动产信息系统相关应用,以及内网OA、邮件系统等,全国联网;

涉密政务内网:

用于联通其他业务单位涉密网络,如公安、住建、法院等部门;

外网:

面向公众业务,如即将建设的不动产信息系统的“不动产登记网厅”、国土外网门户,面向矿产、地产等企业的服务门户等,以及其他公众相关业务系统。

国土资源云方案将以三个不同等级的网络为基础,遵循“分云建设、统一管理”的原则,在不同的业务区域建设分云平台,进行统一管理与资源调度,建设相应的安全系统与数据交换系统,同时分别建设应用灾备系统与数据灾备系统。

云平台包含以下组件:

基础设施:

基础硬件设备,包括服务器、存储、网络,以及云数据中心所需的机房运行环境等设备,是整个云数据中心的物理承载实体。

云计算操作系统:

云计算操作系统包含虚拟化软件与云计算管理平台。

虚拟化软件实现基础设施层服务器、网络、存储等硬件资源抽象,形成不同集群的计算资源池、存储资源池、网络资源池,通过虚拟化HA、vMotion、DRS等功能实现云中心硬件资源的高可用、在线运维和资源动态调度等。

云计算管理平台整合云数据中心所有资源池,形成统一的云数据中心资源平台,根据组织用户和个人用户需求和特点,通过业务流程审批,以虚拟数据中心(VDC)或云主机等方式提供相应级别的虚拟化资源、数据库资源等给组织用户或个人用户。

并对物理和虚拟的设备、应用系统等进行监控、部署、管理、调度和控制。

云容灾:

基于虚拟化、云计算操作系统、存储、应用等系统,提供私有云到公有云的容灾和保护,形成混合云容灾系统,保障云数据中心的数据安全和业务应用连续性。

服务交付:

云数据中心可以提供的云服务,包括虚拟数据中心(VDC)、云服务器、负载均衡、开放存储服务、开放数据处理服务、结构化数据服务、防火墙、虚拟专用网络(VPC)、云容灾、迁移等云服务。

安全体系:

为云数据中心提供用户、应用、网络等全方位安全体系。

用户安全包括用户认证、访问控制和单点登录等;应用安全包括敏感数据保护、病毒防护、流量监控等;网络安全包括VPN、防火墙、策略管理等。

运维体系:

运维体系支撑云中心正常运行,主要包括交付、监控和运维等。

交付包含应用、数据、资源的交付;监控包含应用、数据、资源的监控;运维包含容量规划、生命周期和问题分析等。

云数据中心解决方案采用先进的融合数据中心设计理念,最大幅度提高云数据中心SLA水平,兼容现有云数据中心业务和基础软硬件设施,降低数据中心TCO,实现快速部署、弹性扩展和绿色节能。

本次云数据中心解决方案提供了可信、开放、融合、弹性、绿色的软硬件一体化云数据中心基础设施平台解决方案。

4.3.网络总体架构设计

数据中心建设是信息化的核心之一,正因如此,在做服务器部署以及网络架构设计时都需要缜密的规划与设计。

由于多层结构、安全区域、安全等级、策略部署、路由控制、VLAN划分、二层环路、冗余设计等诸多因素,使得传统数据中心在网络架构设计上都是比较复杂的,这就导致数据中心基础网络的运维和管理难度非常高。

因此,为了解决网络架构设计复杂、运维和管理难度高等问题,以及完善网络架构,需结合现有的数据通信网络架构,在接入层使用云网络构建高效可用的状态化网络的同时,优化了网络资源的使用。

同时,在云网络架构上,通过集成云网络安全,还可以将传统网络中离散的安全控制点整合进来。

在云计算网络平台上,使用一体化交换技术同时实现远程存储、远程并行计算处理和传统数据网络功能。

最大化实现各种网络资源的整合,从而便于实现跨平台的资源调度和虚拟化服务,提高投资的有效性,同时还降低了管理成本。

云网络架构以虚拟化的方式实现各类服务的资源调用,在云计算网络中就可以实现虚拟防火墙、虚拟入侵检测系统、虚拟负载均衡器、虚拟VPN网络……等等,从而实现网络智能服务的虚拟化。

按照国土厅各级单位业务应用的特点和安全等级保护要求明确云计算数据中心安全域及其边界,设计统一的容灾数据中心,保障业务连续性。

包括网络总体架构、互联网区、外网区、远程接入、办公区域、广域网互联等网络系统设计。

省级云中心网络资源池架构,包含互联网区、涉密政务内网区、内网区,各个网络之间进行物理隔离。

4.3.1.结构化设计

结构化的网络设计便于上层协议的部署和网络的管理,提高网络的收敛速度,实现高可靠。

云计算数据中心网络结构化设计体现在适当的冗余性和网络的对称性两个方面。

如下图所示:

冗余的引入可以消除设备和链路的单点故障,但是过度的冗余同样会使网络过于复杂,不便于运行和维护,因此一般采用双节点双归属的架构设计网络结构的对称,可以使得网络设备的配置简化、拓扑直观,有助于协议设计分析。

在云计算数据中心网络设计时,由于引入了冗余和对称的设计,这必将引入网络的环路,可通过如下建设思路消除环路影响:

通过网络虚拟化技术技术对同一层面的设备进行横向整合,将两台或多台设备虚拟为一台设务,统一转发、统一管理,并实现跨设备的链路捆绑。

因此不会引入环路,无需部署STP和VRRP等协议,简化网络协议的部署,大大缩短设备和链路收敛时间(毫秒级),链路负载分担方式工作,利用率大大提升。

在本方案的设计中,将采用端到端的网络虚拟化部署,满足网络高可靠的同时,简化网络运维管理。

4.3.2.模块化设计

构建云计算数据中心基础网络时,应采用模块化的设计方法,将云计算数据中心划分为不同的功能区域,用于实现不同的功能或部署不同的应用,使得整个云计算数据中心的架构具备可伸缩性、灵活性、和高可用性。

云计算数据中心中的服务器将会根据服务器上的应用的用户访问特性和应用的功能不同部署在不同的区域中。

如下图所示:

云计算数据中心网络分为云计算数据中心网络接入区、云计算数据中心核心交换区和云计算数据中心功能业务接入区三大功能区域,其中网络接入区和服务器接入区依据服务类型的不同,可进行子区的细分。

云计算数据中心核心区用于承接各区域之间的数据交换,是整个云计算数据中心的核心枢纽,因此核心交换机设备应选用可靠性高的数据中心级设备部署。

4.3.3.扁平化设计

云计算数据中心的网络架构依据接入密度分为三层架构和二层架构,如下图所示:

传统的数据中心网络通常采用三层架构进行组网,三层架构可以保证网络具备很好的扩展性,同一个分区内服务器接入密度高。

但三层架构网络设备较多,不便于网络管理,运维工作量大。

同时组网成本相对较高。

随着网络交换技术的不断发展,交换机的端口接入密度也越来越高,二层组网的扩展性和密度已经能够很好的满足数据中心服务器接入的要求。

同时在服务器虚拟化技术应用越来越广泛的趋势下,二层架构更容易实现VLAN的大二层互通,满足虚拟机的部署和迁移。

相比三层架构,二层架构可以大大简化网络的运维与管理。

综合上述因素,云计算数据中心的网络设计采用二层扁平化架构,满足扩展性的同时,实现易管理。

4.4.计算资源池总体设计

4.4.1.计算资源池架构

计算资源池架构如下图所示,分别在互联网区、业务内网区、涉密政务内网区域部署服务器计算资源,包含资源池集群;物理资源池计算资源;包含小型机资源池集群和高端x86资源池集群,等。

4.4.2.计算资源池物理资源虚拟化原则

物理计算资源虚拟化后提供虚拟云服务器服务,计算资源池物理资源虚拟化应遵循以下原则:

1)单个虚拟云服务器CPU、内存最大配置,不能超过物理计算资源集群中单台物理服务器的最大CPU、内存配置;

2)单台物理服务器上所有云主机vCPU之和不超过物理机总核心的1.5倍;

3)单台物理服务器上所有云主机内存之和不超过物理机内存的120%;

4)考虑到HA及DRS所要求的资源冗余,以及业务高峰,所有运行虚机在正常负载下,总体资源使用率不应超过三分之二;

5)一个物理服务器虚拟化集群中的物理服务器应是相同型号、相同配置;

6)本地磁盘即内置磁盘的可用性及I/O吞吐能力均较弱,不建议在其上存放虚拟机,推荐使用外置高性能磁盘阵列;

7)每个物理核心至少4~8GBRAM。

4.5.存储资源池总体设计

4.5.1.存储资源池架构

存储资源池架构根据等保要求,分别在外网区、涉密政务内网区、业务内网区、部署存储资源。

各网络区域根据实际需求部署虚拟化资源池存储资源,包含存储资源池:

存储阵列,灾备资源池。

原有存储资源池可通过存储虚拟化网关统一管理和映射给虚拟化资源池集群、物理资源池集群、灾备资源池集群、云桌资源池集群等,本方案按照新建环境进行设计,暂不考虑利旧,所以暂时不配置存储虚拟化网关。

云存储通过IP网络供各计算资源池应用使用。

灾备资源池通过专用链路对存储资源池关键数据进行灾备。

4.5.2.存储资源池物理资源虚拟化原则

物理存储资源虚拟化后为云服务器提供存储服务,存储资源池物理资源虚拟化应遵循以下原则:

1)为了减少损坏的链路,在每个服务器上插入多张HBA卡,并使用多存储阵列访问路;

2)数据存储的可用空间,应该始终有至少25%-30%的可用存储空间;

3)虚拟化资源池采用集中SAN存储,云存储采用分布式存储;

4)采用分级存储架构,实现数据和存储的整体管理和部署;

5)双生产存储高可用互备,提高投资回报率,增加数据快照,预防数据被逻辑破坏的灾难

4.6.方案组件功能介绍

4.6.1.总体概述

易讯通解决方案组件包括基础硬件、云OS、虚拟桌面与应用、端以及可选的安全与管理组件等,是端到端的一体化的解决方案产品。

4.6.2.服务器虚拟化EASTEDvServer平台

EASTEDvSe

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