省级国土资源档案云平台的研究与设计

　　国土资源档案是指国土资源主管单位及下属单位在开展各项专业工作中直接形成的、具有保存价值的各种文字材料、图纸、图表、声像等原始记录。同时，国土资源档案涵盖了土地、地质、矿产、测绘等各类具有地理位置特征的空间数据档案，数据形式呈现海量多源异构的特点。国土资源档案承载着国家的土地、矿产等国家基础资源信息，在社会发展中发挥着重要的基础作用。目前，信息化建设已成为国土资源档案建设的关键和核心，许多国土资源档案部门的信息化建设年度预算已达到数百万元至数千万元。

　　以广东省为例，省级国土资源档案馆和市县级国土资源档案保管部门，都是以单个档案部门为单位进行信息化建设的。各单位都投入了大量的资金进行数字档案馆信息化建设，从机房设施（数据中心）建设、购置大量网络设备和存储设备、网络安全等设备，到海量空间数据加工、数据资源整合、档案网站建设、开发国土资源档案信息管理系统等，虽然极大地推动了本部门的国土资源档案信息化进程，提升了信息化水平，但同时也看到，由于每个地方经济发展水平不同，档案信息化建设水平参差不齐，存在着档案信息资源整合困难、共享程度低，档案信息知识管理与服务手段落后等一系列的问题。方昀、郭伟认为，在信息时代有大量的数据存储需求并且要求能快速获得，导致了数据中心的大量增加。[1]如何使海量国土资源数据得到更好的应用，如何破解以上这些问题，云计算技术给我们提供了崭新的思路。

　　1 云计算典型层级介绍

　　经过近几年的大力发展，云计算技术在各行业的应用已较为广泛，云计算技术的概念也深入人心。简而言之，所谓云计算，是指基于互联网、通过虚拟化方式共享信息资源的新型计算模式，使计算、存储、网络、软件等资源，按照用户的动态需要，以服务的方式提供。SUN 公司在《云计算架构介绍白皮书》中也提到：云计算把虚拟化、按需部署、网上服务提供和开放源软件融合在一起。[2]

　　近年来，云计算技术的迅速发展对档案信息化进程产生了越来越重要的影响。运用云计算机技术，搭建省级和市级两级档案的沟通桥梁，加速现代档案理念与新信息技术的融合，是本文研究的目的。

　　云计算可以按照用户对资源和计算能力的需求动态部署虚拟资源，不受物理资源的限制。用户基于云的计算和应用工作全部在虚拟化的资源上，不需要关心资源部署在哪些物理资源上，用户可以方便地变更对计算资源的需求。云计算统一管理大量的物理资源，并将这些资源虚拟化，形成一个巨大的虚拟化资源池。云计算可以分为三种类型的云，亦即表述为基础设施即服务（Infrastructure as a Service，“IaaS”）、平台设施即服务（Platform as a Service，“PaaS”）和软件即服务（Software as a Service，“SaaS”），构建一个完整的云平台，如图1：

　　第一层次（“IaaS”）搭建基础设施云：对分布在大量计算机和存储设备（包括本地或远程设备）上的计算资源和存储资源（包括内存、I/0设备、计算能力CPU、带宽、存储等）集中起来形成一个虚拟的资源池，采用虚拟化技术整合设备资源，构建基础数据中心。

　　第二层次（“PaaS”）需要搭建一整套平台运行环境，包括开发环境、应用程序运行环境、数据库环境等，作为一个综合环境平台，以服务方式提供给用户，由后者在该环境中开发和部署自己的应用程序，再通过互联网提供服务。

　　第三层次（“SaaS”）就是通过网络（Internet）提供应用软件的服务模式。其特点是：供应商将应用软件部署在自己的服务器上，通过Internet提供给用户。用户不用再购买或者重新开发应用软件，而通过一些协议，可直接在网络上使用这些应用软件。目前网络上多数是按租用的服务类型和时间付费使用软件。

　　2 构建省级国土资源档案云平台

　　本文以广东省国土资源档案云平台为例进行研究。关于档案云平台方面的研究，祝庆轩等认为，“云档案馆”作为一新生事物，可以作如下定义：以互联网为平台，运用云计算技术和理念，向用户提供服务的虚拟档案馆。[3]广东省国土资源档案馆保管省级国土资源档案数据，对省内各地市的国土资源档案业务进行指导，省级与市级的档案保管职能属于上级与下级的关系，以省馆为中心，辐射各市。

　　网络方面，广东省国土资源政务网络已开通，省馆与市馆的业务可以直接在政务网络上进行；硬件资源方面，省馆已建成网络机房，有网络设备和存储设备若干台，具有一定的规模；软件资源方面，网络安全软件、服务器运行环境软件、数据库管理平台、档案管理平台和各类应用系统都已具备；而市馆则因各地经济发展水平不一致，信息化水平差别较大，但总体来说都属于较低水平，有些地方由于人才缺乏、经费紧张，根本就没有信息化成果。在这些情况下，依托省馆现有的信息化设备和各类资源，构建区域性的省级国土资源档案云平台（包括云存储平台），其他市馆可以利用省级云平台提供的各类资源，实现对本单位的档案数据在云存储平台上管理，直接应用云平台的应用系统而无需重新开发，达到快速提升档案信息化水平的目的。

　　通过对云平台基本原理的理解，省级国土资源档案云平台应属于区域性的私有云，搭建该平台，可以从“三朵云”的部署着手，即基础架构云（Infrastructure Cloud）、平台云（Platform Cloud）和应用云（Application Cloud）。

　　2.1 省级国土资源档案基础架构云。首先要摸清省馆与市馆（包括本地或远程设备）机房设备的硬件资源（计算资源和存储资源），了解各类设备上的资源信息（包括内存、I/0设备、计算能力CPU、带宽、存储等），采用硬件虚拟化技术，对列入云平台的计算机或操作系统进行虚拟化，形成一个虚拟的资源池，构建硬件虚拟平台。如图2： 　　通过虚拟化技术构建的省级国土资源档案基础架构云是以虚拟机的形式，安装在基于政务网络的虚拟机上。根据百度百科的介绍，虚拟化技术可以同时运行多个操作系统，而且每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上。[4]构建国土资源档案基础架构云，主要形成以下四种虚拟效果：

　　虚拟内存：将不相邻的内存区，甚至硬盘空间虚拟成统一连续的内存地址。

　　存储虚拟化：将实体存储空间（如硬盘）分隔成不同的逻辑存储空间。

　　网络虚拟化：将不同网络的硬件和软件资源结合成一个虚拟的整体。

　　存储器虚拟化：将网络系统中的随机存储器聚合起来，形成统一的虚拟内存池。

　　这样，省级国土资源档案基础架构云通过网络就可以提供CPU、网络和存储等计算服务，市级馆的用户可以将操作系统和应用程序安装在省级国土资源档案基础架构云上。同时还可以实现基于IP的VPN广域网及通讯服务，所有虚拟客户端的用户都可以通过网络接口来管理自己的虚拟资源。

　　2.2 省级国土资源档案平台云。平台云也就是平台即服务（PaaS）。从网络化应用系统宿主环境的视角出发，平台云是支撑网络化应用/服务开发、部署、运行和管理的一系列中间件系统的合体平台。省级国土资源档案平台云是在基础架构云的基础上进行搭建的，它提供了一个位于云架构上的硬件和软件集合，从而为档案管理的用户提供档案业务应用系统开发环境，以及相应的档案管理系统建设所需的主机环境及档案管理系统基础架构。主要包括操作系统、平台数据库、档案应用开发环境和档案业务管理架构四种类型的平台云集合，如图3：

　　操作系统：共享的操作系统虚拟化允许多个不同应用在一份操作系统拷贝的控制下隔离运行。在省级国土资源档案云平台建立的根操作系统，或称为宿主操作系统，通过划分其特定部分，成为一个个隔离的操作执行环境，供程序运行。将操作系统资源访问虚拟化，对省级馆而言，它是运行于自己的独立的操作系统实例中；对市级馆而言，又可以提供上层应用的命名空间、资源进程需求等，使不同级别的用户存在于一个操作系统内核和硬件资源中。

　　数据库：在省级国土资源档案云平台上创建云数据库平台，使各级用户可以快速使用和管理数据库，无需再对服务器安装数据库软件，在平台云上，市级馆的用户只需要选择自己想要的数据库软件，点击安装，就能把数据库安装到服务器中。

　　档案应用开发环境：在省级国土资源档案云平台上，统一配置国土资源档案开发与应用的环境，其他用户只需在平台上直接使用该环境，而无需自己构建开发环境。

　　档案业务管理架构：对于国土资源档案而言，省级和市级馆的业务基本上是一致的，只需在平台上定制开发好档案业务管理流程，不同用户就可以直接使用，无需再开发。

　　2.3 省级国土资源档案应用云。在云计算的典型层级里面，应用云亦称为软件即服务（“SaaS”），也可称作应用即服务（“AaaS”）。在这个层级里所进行的事情，就是将整个应用集合虚拟化并提供给最终用户。省级国土资源档案应用云要构建的，就是把国土资源档案管理系统和利用系统整合集成并在云平台上虚拟化，最终直接提供给各级档案部门使用。

　　广东省国土资源档案“一张图”云服务平台，是最终要在省级国土资源档案应用云中体现的应用系统。平台框架以IaaS（基础设施即服务）和PaaS（平台设施即服务）为基础，基于GIS技术管理空间数据库。平台将面向广东省国土资源档案馆和全省21个地市的国土资源档案部门提供三方面的服务：国土资源档案“一张图”公共服务平台面向公众，提供最基本的档案目录服务，以后可以进一步拓展至互联网，实现国土资源档案公有云的服务；国土资源档案管理与利用服务平台保障各级各档案部门对档案数据进行技术保管并提供给外界应用；国土资源档案数据中心可以对国土空间数据档案进行多源异构数据处理（包括矢量数据格式转换、坐标转换、位置匹配、拓扑检查、叠加分析等）、数据编辑和更新维护以及第三方公共服务集成起来。平台系统架构以SOA规范为基础，以OSGI标准对各个服务进行统一封装，为服务提供者提供统一的服务发布功能，为服务提供者和消费者之间提供统一的通信方式。

　　3 结语

　　广东省已经具备构建省级国土资源档案云平台的三个典型层级的条件，基础设施即服务（“IaaS”）是对硬件资源的整合，形成资源池，平台即服务（“PaaS”）则是对硬件资源的补充和切合，两者共同形成了构建应用即服务（“AaaS”）条件。广东省国土资源档案馆已经基本完成了第三层级的平台软件开发。构建省级国土资源档案云平台优点不言而喻：实现全省档案信息资源共享，在档案部门之间共同构筑档案信息共享池。各级档案部门可以分享由省级云平台提供的基础设施，以极低的成本投入获得极高的运算能力，克服服务器访问限制的瓶颈，不再需要为了满足用户需求花费大量的资金购买更高级别的服务器等相关的硬件。另外，还可以解决各地档案部门信息化人才短缺的问题。因此，构建广东的省级国土资源档案云平台将为未来国土资源档案信息化提供宽广之路。

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