新编确认稿港口行业云计算服务平台设计运营可行性研究报告.docx

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新编确认稿港口行业云计算服务平台设计运营可行性研究报告

港口行业云计算服务平台设计运营可行性研究报告

1需求分析

云计算作为一种全新的.商业模式，己经深刻的.影响着整个IT产业’.将云计算结合到各个行业的.业务应用中，从而将过去多年来积累的.业务知识整合到云计算架构体系上，将体现出更深层次的.价值’.

随着物流行业整体信息化水平的.不断提升和市场竞争的.日益激烈，作为物流重要枢纽的.港口企业，需要构建高效灵活的.IT系统，快速应对市场需求变化，确保在竞争中的.优势地位’.港口作为物流供应链中的.重要环节，以单个港口企业为中心的.IT系统不利于供应链的.优化，缺乏全局的.统筹’.另一方面，随着政府监管部门对港口企业的.监管日益规范，也对港口企业的.IT系统提出了新的.要求’.如海关对进出口货物进行监管，需要从港口的.IT系统中提取进出口货物的.数据，甚至需要对港口的.生产业务流程直接进行控制，所以需要从整个港口物流的.角度来重新审视IT系统的.建设’.

港口行业中存在着大量的.中小型企业，如何提高他们的.IT水平，是一直以来难以解决的.难题’.同时大型港口企业维护着庞大的.IT基础设施，其维护成本日益增加’.庞大的.IT投入使得大型企业在采用新技术和企业创新等方面受到了限制’.随着云计算的.迅速发展，凭借自身的.优势，云计算可以帮助港口企业以最少的.工T投入，获得高性能的.IT服务，有利于中小港口企业获得大企业级别的.IT服务’.同时减轻大型企业的.IT负担，使企业把精力投入到其核心业务上’.基于云计算的.流程优化，可以实现整个港口行业的.大型重构，提升行业的.总体IT水平和竞争力’.

2意义和目的.

在港口行业中使用云计算，可以用更少的.成本提升行业的.整体信息化水平，加快行业的.IT变革，快速的.应对市场变化’.具体意义包括:

1）全方位的.IT服务’.云计算平台可为港口行业中的.大中小企业，船货代理公司，船货主，以及上级监管部门提供统一的.、全方位的.工T服务’.

2）港口物流一体化’.实现港口物流的.一体化，提升港口物流整体竞争力’.使各个环节密切协调，优化资源的.配置，提高生产效率’.

3）规范监管’.规范港口作业流程，便于监管部门管理’.港口业务涉及危险品、进出口货物的.装卸作业，监管部门可以使用云计算平台的.提供的.服务，实现统一监管，规范作业流程，提高各部门系统效率’.

4）随需而变’.对市场需求快速反应，随需而变，提高企业lT的.灵活性和扩展性’.云计算平台的.开放性允许用户在平台中部署自己开发的.应用，并进行各个应用间的.集成’.云计算平台提供的.服务构建在S以基础架构上，能有效利用SOA的.灵活性，实现IT与业务的.对齐’.

5）降低IT成本’.云计算平台由专业的.第三方维护，利于采用现代信息技术的.成果，实现规模效应，减少用户的.IT投入成本’.

3港口业务流程分析

3.1外部环境分析

港口企业面临的.外部环境复杂，需要与多个部门交互才能完成生产’.这些部门主要包括港务局、出入境检验检疫局、海关、海事局、出入境边防检查总站、铁路集团公司、中央气象台、船代、货代、船主、货主以及合资单位等’.交互关系如图1所示:

港口企业与各个外部实体间交换的.信息如下表所示:

3.2协同作业流程分析

港口业务流程的.特点，决定了必须通过各部门的.配合，才能完成作业流程’.这就对业务流程的.协同作业提出了更高的.要求，需要有一个灵活高效的.IT支持’.这种需求使得在考虑业务流程优化时，不能仅局限于一个企业内，要从整个供应链的.角度，综合分析与港口业务相关的.上下游企业、政府部门的.交互等’.跨越企业、政府部门边界的.大型业务流程重构是业务流程优化是新亮点，是提高业务流程优化的.重要途径’.

为了更好的.说明跨流程、跨部门的.业务优化在港口企业中的.重要性，以外贸进口业务流程来说明各部门如何进行协调，完成作业’.

图2港口企业业务流程与外部实体的.交互

从图2中可以看出，港口的.业务系统要与多个外部部门、用户进行交互才能完成一次作业’.对于这样的.业务流程，仅对港口内部流程优化是不能满足要求的.，而在单凭一个企业的.能力是难以完成这样大型重构是不可能的.’.

3.3港口企业内部生产业务流程分析

（略）

4港口行业云计算服务平台设计

云计算的.IT即服务的.思想，能有效的.解决港口企业面临的.IT困境，减少IT投入和风险，能够以较少的.投资和最短的.周期获得IT交付，提高企业对业务变化的.反应能力’.同时云计算可以让企业获得更专业、更适合企业发展的.IT解决方案，云计算平台的.服务提供商，将根据市场和技术的.发展，持续的.对软件服务进行维护，保证了所提供的.服务的.先进性’.云计算提供的.大规模计算能力，使得在实现跨企业、跨组织的.流程重组成为可能，可以对业务流程进行更大、更深层次的.优化’.

4.1总体架构模型

结合云计算平台和港口业务的.特点，本方案经过分析论证，提出了云计算+SOA架构的.港口行业云计算应用模型，具有一定的.创新性’.如图3所示’.

港口行业云计算平台的.基本架构应该包括三个层次:

基础设施层，应用层，服务提供层’.

4.2基础设施层设计

基础设施层包括对平台起支撑作的.硬件资源、软件资源’.硬件资源包括:

计算机、存储设备、网络设备等’.这些硬件资源由一个分布式计算框架管理着，这个分布式计算框架隐藏了后台分散的.硬件资源，对外提供统一的.计算服务’.软件资源包括:

供存储服务、队列服务、应用服务、以及其他与企业运用相关的.服务’.

根据港口行业的.特点来看，云计算可分为私有云和公共云两大类’.

4.2.1私有云

私有云是指港口企业在自己企业内部搭建云计算平台，来管理企业内部的.资源，实现IT资源的.有效管理’.对于大型的.港口企业来说，其自身就拥有大量的.软硬件资源’.随着企业IT环境的.日益复杂，IT预算更多地被用于维护基础架构和应用程序的.正常运行，而不是更好地满足新的.业务需求’.此外，目前企业采用的.IT架构模式是为每一个应用分配特定的.软硬件资源’.由于软件使用都会有个一个最大的.峰值，通常情况下IT资源的.供给量都是满足这个峰值的.，这就导致了在峰值过后，企业出现了大量的.闲置IT资源’.由于没有良好的.架构模式，这些闲置的.lT资源并不能分配给其它的.计算需求，导致了企业大量lT资源的.浪费’.

企业可以通过在内部采用云计算，建立私有云’.通过构建私有云，IT部门可以大大简化计算的.交付，从而降低成本、提高灵活性，使IT能够以更快的.速度响应不断变化的.业务需求’.

港口企业搭建私有云是其使用云计算的.主要方式’.私有云可以屏蔽掉云计算在企业应用中的.诸多不足’.私有云能有效的.解决企业的.安全问题，数据通过企业内部网传输，在自己的.服务器上进行处理，并保存在自己的.储存设备上’.也就是说，企业能对数据进行完全控制’.

私有云作为企业使用云计算的.主要方式之一，目前己经有成熟的.技术支撑’.

如Apache的.Hadoop和VMware的.VMwarevsphere4都能为企业提供很好的.云计算解决方案’.由于搭建私有云先期投资大，技术要求高，需要专业的.技术人才，所以私有云只适合大型港口企业’.

4.2.2公共云

与私有云不同，公共云由第三方提供，并通过互联网对外提供服务’.由于多个企业共享同一个云的.服务，这为基于云计算平台的.行业流程优化奠定了基础’.

本方案将从公共云的.提供者和使用者对公共云做以论述’.

1.公共云的.提供者’.公共云提供者应提供云计算服务的.技术、人才优势，对港口行业有较深的.理解，能够提供港口行业IT解决方案，帮助企业有效的.解决运营中的.问题，用来促进企业的.发展’.由于公共云担负着整合行业资源、优化供应链等职责，公共云的.提供商可能得到政府及相关监管部门的.支持，从而有效的.对各方进行协调，共同致力于港口行业信息化的.提升’.

2.公共云的.使用者’.企业通过公共云获得IT服务，可以利用云计算的.所有优势，如IT投入少、风险小、即买即用等’.不足是基础资源由第三方掌握，企业难以控制云服务的.稳定性和可靠性;同时由于企业数据通常具有敏感性，对数据安全程度要求较高’.这成为了企业使用云计算的.阻碍’.在这种情况下，企业一般采取把一些辅助性的.IT资源移到公共云中，而把核心的.业务处理留在企业内部的.方案，这一方案能有效的.利用云计算带来的.优势并弥补其不足’.

公共云的.使用者主要是中小港口企业，货主、船、货代公司等，它们可以通过公共云获得完整的.解决方案’.对于大型企业来说通常是采取公共云与私有云相结合的.模式，把一些起辅助作用的.IT资源交给专业的.云来处理，如大量的.文档存储，电子邮件处理等’.而把企业核心的.业务处理留在企业的.私有云上’.

4.3应用层设计

基础设施层类似于一台没有安装任何软件的.电脑，不能对外提供任何应用服务’.要能对外提供企业级的.服务，发挥云计算平台的.优势，还必须在基础设施层上构建满足企业应用需求的.软件基础’.在平台总体架构中，本方案把这些支持服务的.集合放入应用层，由应用层统一管理’.

用户要想在云计算平台中开发、运行服务，要求云计算提供基本运行环境’.运行环境应满足服务的.定义、服务的.管理和服务的.调用三个方面的.要求’.运行环境对服务的.定义的.支持，使用户能进行服务的.定义来满足业务的.需求’.服务管理主要提供对服务的.组装、编排、监管等功能，以满足特定业务流程的.定义’.而服务调用则为用户提供的.服务调用的.统一接口，方便用户使用云计算平台中的.服务’.

SOA架构满足上述云计算服务生命周期的.管理需求，并且SOA己是成熟的.企业架构模式，在港口云计算平台的.应用层设计上，本方案认为SOA是最佳架构模式’.以下本方案将对SOA与云计算的.结合方式做以论述’.

4.3.1云计算与SOA

SOA架构风格是将业务转换为一组相互链接的.服务或可重复的.业务任务，在需要时通过网络访问这些服务和任务’.这个网络可以是本地网络、Intemet，也可以分散于各地且采用不同的.技术’.SOA可以对这些服务进行结合，以完成特定的.业务任务，从而让您的.业务快速适应不断变化的.客观条件和需求’.SOA强调服务第一，业务和IT对齐，为灵活而构建的.思想，这些都能很好的.帮助港口企业快速应对市场需求变化’.

港口业务流程涉及多个部门，需要各环节有效协同，相应的.软件架构要能有效的.对跨流程、跨组织的.流程进行有效整合’.在云计算模型中，因为各个港口企业的.业务在大体上相同的.，可以重用大部分业务服务’.另外根据各个港口的.业务的.不同，流程也不同，所以云计算提供的.服务要能根据企业的.个性需求进行灵活的.配置’.

从港口行业对IT服务的.需求和SOA风格的.特点来看，SOA能够满足港口企业对IT随需而变，实现流程的.快速重组等需求’.本方案认为云计算平台与SOA相结合，能有效满足港口企业对IT服务的.需求，综合分析云计算平台和SOA的.特点，二者结合可以带来诸多优势’.

1.有效的.服务设计’.SOA架构的.服务设计一般用于特定系统的.集成中，一般情况下在接口设计，对外提供服务等方面设计比较粗;但部署在云中的.服务要提供给各种不同的.用户进行调用或组装的.，一般都是经过良好的.封装和设计的.’.云计算对SOA的.服务质量提出了更高的.要求，对用户来说，可以获得更高质量的.服务’.从而增加了服务的.重用性和灵活性’.

2.提高服务的.隔离度’.以SOA的.观点分析企业的.lT资源时，每一项资源都可以看成是一项服务’.就目前云计算的.应用发展状况来说，企业不会把所有的.数据、计算都放到云上，特别是其核心的.业务数据’.采用SOA架构后，企业就可以通过隔离服务的.关注度，找出哪些资源应该驻留在本地，哪些资源应该放在云中’.

3.提高服务管理的.质量’.许多服务位于云计算的.资源池中，并没有得到的.很好的.管理’.就目前而言，云计算技术没有服务管理的.概念’.但SOA有成熟的.服务管理框架，如服务的.统一描述、发现和集成（UDDI），服务质量管理等，从这个层面上说，SOA有效的.弥补了云计算在服务管理上的.不足’.

在复杂企业运用方面，云计算并没有很好的.软件架构，而SOA与云计算的.诸多相似点和优势互补性，说明SOA作为云计算应用软件的.基础架构，可以充分发挥各自优势，为企业提供更好的.服务’.

4.3.2应用服务定义层设计

服务定义主要为用户提供在平台中定义服务的.功能，包括两个方面的.含义，其一支持企业的.目标和战略的.服务设计’.SOA的.IT与业务对齐的.思想可以实现满足云计算的.这种需求’.其二是从编程角度上看，支持服务的.设计与开发，即具体服务的.实现，本方案将对服务的.具体实现方式做进一步论述’.

服务组件体系结构（SCA）由一组规范组成，使用面向服务的.体系结构描述构建应用程序和系统的.模型’.它的.基本理念是:

业务功能都是用服务来描述的.，通过将这些服务进行组装就可以提供新的.业务;在组装的.过程中，可能需要新开发一些服务，也可能从企业己有的.业务功能中抽取出服务进行重用’.使用SCA装配模型，我们可以方便的.将构件的.服务，暴露为不同的.调用协议，实现SOA中对各业务模块间服务整合的.功能’.

SCA服务组件往往是粗粒度的.，能够独立处理一定业务流程’.SCA服务组件的.接口是标准的.，主要是WSDL接口和Java接口’.SCA服务组件可以通过组件容器提供QoS（qualityofservice）的.服务’.

根据港口企业业务的.特点，对业务功能进行适当的.切分，封装为服务组件，便于组件重用和流程组装，提高系统的.灵活性和可维护性’.

4.3.3应用服务管理层设计

服务管理主要提供组装服务所需的.流程编排服务，统一事件支持，以及相关的.规则服务、任务调度、选择器等’.服务管理层提供的.服务既可为系统内部服务集成提供支持，也可以以webserviee或API的.方式提供给外部程序调用，如服务编排和规则服务等，这也为平台为用户提供了更多服务选择’.

SOA中流程往往是跨系统的.，通过流程编排与管理来协调系统之间的.业务流转’.企业通过对流程的.编排与管理可以监控企业的.运行状况，并通过对流程的.优化提高企业对业务的.响应时间，降低运营成本’.此外，流程编排与管理负责把在流程协调的.同时，产生的.相关人的.任务，推送到个人工作台’.所以把流程服务提供给最终用户是使用是平台的.不可或缺的.功能，也是平台的.一大特色’.

统一事件支持提供对业务事件的.支持，帮助各业务模块间实现松祸合’.业务逻辑发出事件后不需要关心事件消费者’.通过业务事件的.方式，可以实现系统间非侵入式的.集成’.在流程管理方面，统一事件支持提供了业务流程的.自动流转的.功能’.

4.3.4应用服务调用层设计

提供给用户使用的.服务位于该层’.提供的.服务包括:

支持开发用户在平台中开发运用的.SDK，可供外部调用的.webService，平台提供的.个性化软件服务，以满足用户个性化需求的.其它服务’.

SDK（softwareDevelopmentKit）提供在云平台上开发的.应用工具，类似传统开发中的.API，但这里的.SDK是经过深度定制的.，提供符合云计算平台的.架构的.应用服务接口’.提供SDK的.主要目的.是满足港口企业对IT的.个性化需求’.在当前企业自己管理软件的.模式中，当企业需要一些个性化的.软件时，技术部门就会把这个应用开发出来放到服务器上’.如果有云计算平台提供服务时，企业可以借助SDK来开发个性化应用’.

SDK提供支持企业应用基本的.内容，包括存储服务，队列服务，安全认证服务等’.此外还提供调用webservice和封装成webservice供外部调用的.能力’.

Webservice封装云计算平台中的.SCA组件提供给外部的.调用’.与SDK不同，webservice可以被外部系统直接调用，如提供天气、潮汐服务，位置服务等’.

应用服务是本层的.主体，以完整企业运用的.方式提供给企业用户，一般采用SaaS的.方式提供’.云计算平台已经定位到港口企业，说明有很多软件都是类似的.，这为深度集成应用软件提供了必要条件’.对于港口企业而言，这些软件包括:

船舶跟踪地位系统，泊位可视化管理系统，库场可是管理系统，邮件服务，内容管理（CMS），客户管理系统（CRM）等’.

4.4服务提供层设计

4.4.1服务提供方式

作为一种全新的.商业模式，云计算以IT即服务的.方式提供给用户使用’.IT即服务可以细分为:

基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）三种方式’.

企业对IT的.需求是灵活多样的.，云计算提供的.这三种方式能在不同应用级别上满足企业用户的.需求’.IaaS为用户提供基础设施，满足企业对硬件资源的.需求’.PaaS为用户提供应用的.基本运行环境，支持企业在平台中开发应用，使平台的.适应性更强’.SaaS提供的.支持企业运行的.一般软件，使企业能够获得较快的.软件交付，以较少的.lT投入获得专业的.软件服务’.

在IT即服务模式下，服务提供商通过网络向用户提供硬件，软件服务，以及咨询服务等’.用户可以根据自己的.实际需求定制云中的.服务’.用户可以按定购的.服务多少和时间长短向云计算提供商支付费用’.这样港口企业无需对软件进行维护，由云计算平台的.服务提供商负责维护’.

由于云计算平台以服务的.方式来交付IT资源，这就需要使用一定的.协议来对服务进行约束’.目前主要采用SLA（ServiceLevelAgreement）来实现这种约束’.

SLA是服务提供者和客户之间的.一个正式合同，用来保证可计量的.网络性能达到所定义的.品质’.在SLA中可以规定服务在一定百分比的.时间内（例如，99.9%）是可用的.，数据备份频率，以及无法满足协议规定的.服务品质时，如何赔偿等’.

经过以上分析，本方案认为用户使用云计算中的.服务可以通过下面的.流程进行:

如图4所示:

1.确定使用意向’.这是云计算服务提供商和企业相互协调的.过程’.用户可以通过提供商的.演示或者在其他企业的.实际运行效果，决定是否采用云计算提供的.服务’.云计算服务提供商也需对企业的.现有IT环境进行分析，为用户提出基于云计算平台的.IT解决方案’.

2.个性化定制’.采用SaaS模式时，一般都需要根据港口企业的.实际情况对软件服务进行个性化定制’.

3.用户免费试用’.用户以免费的.方式使用云计算服务，这样降低了用户的.IT投资的.风险，同时也加快了IT服务的.交付’.

4.签订sLA协议，在线租用’.协议的.内容主要包括服务内容、费用，数据安全、备份等方面’.

5.结合用户实际情况的.深度定制’.云服务提供商可以结合用户的.实际，在原有服务的.基础上，对应用进行扩充和改进，满足其个性化需求’.

6.售后服务’.云计算提供商负责服务的.维护，系统升级等服务，保证系统的.平稳运行’.

4.4.2用户交互层

一般情况下，用户可以通过web浏览器使用“云”中的.服务’.但对于复杂的.企业应用而言，简单的.IE可能难以满足云计算的.需求，如库场、泊位可视化等服务，对前台客户端的.交互性提出了新的.需求’.为了满足这种需求可以发布自定义的.客户端，这种客户可以兼具浏览器的.功能，但又能提供云计算平台的.服务的.支持’.如Google的.chrome浏览器’.港口企业云计算平台可以提供类似的.浏览器来使用服务’.这种专属浏览器可以集成与云计算平台相关的.服务，如为库场、泊位可视化管理提供的.图形化操作界面’.

此外为了满足不同用户的.需求，平台应提供不同的.交互方式，方便用户操作’.港口业务的.复杂性决定了我们应该为用户提供不同的.展现方式’.如对现场作业人员，应该提供无线终端设备，如手机、手持PDA等，以便他们能与系统进行实时交互，这有利于现场作业数据的.采集’.对于办公室作业人员，应该提供基于富客户端的.界面，使操作人员能方便的.进行业务工作’.对于重要的.消息、指令等，将通过手机短信的.方式通知相关人员’.

4.5平台运维方式设计

4.5.1中小港口企业采用云服务

为了适应企业不同发展阶段对资源的.需求，云服务将为企业提供适合自身发展的.服务’.云服务针对中小港口企业在起步发展、成熟、稳定阶段的.不同IT需求，提出相应的.解决方案’.

1.起步发展阶段——共享的.云’.处于这一阶段的.中小企业，资金实力相对薄弱，对IT资源依赖少’.此时中小企业可采用SaaS模式，从云中获得服务’.处在这一阶段的.IT服务资源通用性强，个性化要求低’.如面向中小企业的.电子商务网站’.采用SaaS模式获得IT资源，可降低中小企业的.IT建设与维护成本’.由于各企业共享运用程序，维护方能方便快捷的.对软件进行升级、拓展，以满足企业的.需求’.

2.成熟阶段——资源独占的.云’.当企业发展到成熟阶段时，生产业务流程相对稳定’.此时企业要求采用IT服务，来提高生产效率，在竞争中取胜’.云服务为处于成熟阶段的.企业提供资源独占的.云’.此时企业的.运用程序将独享运行在云计算平台上的.运用程序，并且享有一定的.流程定制权利和管理权限’.

企业独享运行在云计算平台的.运用程序可以带来诸多好处’.这种模式类似于云为企业提供一个运行在远程的.数据中心’.传统模式下，企业不但要购置全套的.软硬件设备，还必须有专业的.IT队伍来维护这些软硬件’.在云服务模式下，企业只需花少量资金就能从云中获得具备大企业服务质量的.IT服务，并有专业的.技术人员为其维护，保证应用的.有效运行’.

3.稳定发展——随需而变的.云’.企业经营有一定的.周期，企业都是采购运营峰值时需要的.IT资源来满足需求，但更多的.时候，这些IT资源都是闲置的.，没有被有效利用’.云服务将有效的.解决这一矛盾，当企业运营峰值到来时，云计算平台将自动为其分配满足其要求的.IT资源’.峰值过后也将自动的.移除多余的.IT资源’.

这样不仅实现了资源的.有效利用，而且降低了企业使用IT资源的.成本’.随需而变的.云为企业动态分配IT资源’.

4.5.2大型港口企业采用云服务

大型企业与中小企业采用云计算服务的.策略有所不同，在形式上更加灵活’.

主要方式包括:

1.搭建企业专属的.内部云计算平台’.大型港口企业一般具有较强的.软硬件资源和相对专业的.人才’.随着环境的.复杂性与日俱增，企业的.IT预算更多地被用于维护基础架构和应用程序的.正常运行，而不是更好地满足业务需求’.

借助云计算技术，如Hadoop，VMware等，企业可以采取注重实效的.方法在自身的.IT环境中实现云计算’.通过构建内部云，IT部门可以大大简化计算的.交付，从而降低成本、提高灵活性，使IT能够以更快的.速度响应不断变化的.业务需求’.

2.内部IT服务与云计算服务相结合’.要把整个企业的.IT转移到云计算中成本高，不利于重用现有资源’.所以大型企业采用把企业现有IT资源与云计算服务相结合的.方式，来支撑企业IT运行’.这种方式可以有效降低采用云计算的.成本，又能降低企业采用新技术的.成本’.企业可以从云中采购先进的.软件服务，通过标准化的.接口，与现有应用进行整合，加快软件的.交付和减少IT运维成本’.

4.5.3问题及对策

一直以来，安全问题都成为了云计算发展的.瓶颈，是云计算实施的.最大阻碍’.结合港口行业的.特点和云计算目前的.技术现状，本方案提出来平台面临的.安全问题和对策’.

1.数据安全问题’.数据的.安全问题来自数据通过internet传输，数据交由云