基於雲計算的電子商務解決方案
來源:數學的實踐與認識雜志 更新時間:2013-09-15
 
雲計算技術的出現,給電子商務的快速發展提供新的增長點。總結了雲計算的概念和三種計算形式後,詳細探討了基於雲計算環境的電子商務解決方案,主要有,從雲計算關鍵技術實現、標准建立和安全策略三個方面給出了電子商務系統構建的技術應用方案;探討了基於電子商務雲服務的虛擬電子商務系統構建的管理策略。最後,簡要探討了基於雲計算的電子商務應用中的的研究問題和思路。
1 引言
    作為一種新興的信息技術的推出,雲計算技術成為了一種趨勢,雲計算環境下的應用越來越多。由於雲計算有如下特點:1)小企業花較少成本,能獲得較強計算功能;2)能提供即時軟硬件服務,從而進行快速響應;3)利用雲計算,可以打破IT壁壘進行創新活動;4)利用雲平台,可以使得企業服務規模化;5)由於雲計算環境服務更新快,也為企業提供享受創新服務的機會。因此,雲計算技術和平台為各類企業或組織提供了較多應用,在政府、教育、制造、生物、供應鏈和商務領域都有應用。
    隨著用戶需求的多樣性、實時性,需要電子商務企業能提供快速響應、准確的服務,隨著雲計算平台和技術的推出,為電子商務的發展提供可行解決思路,基於雲計算環境的電子商務網站和電子商務系統的建造,將大力促進電子商務的發展。目前,谷歌、IBM、亞馬遜、微軟、阿裡巴巴等公司都開始了雲計算技術的開發並提供雲計算技術服務,並應用於商業服務中。現有關於純技術上的理論探討較多,但關於雲計算環境下的在線商務或電子商務解決方案的系統研究較少,僅僅限於概念和框架探討階段。
    把雲計算技術應用到企業的電子商務活動中,將會給企業電子商務帶來巨大的變化。企業電子商務活動利用雲計算技術,不僅可以有效地利用資源,降低成本,而且雲計算能為企業提供可靠安全的數據存儲中心,改善企業電子商務應用的安全性。雲計算可以提供快速、快捷的雲服務,改善企業電子商務應用的靈活性和專業性。雲計算技術使企業電子商務應用擁有強大的計算能力,可以快速響應用戶的各種業務要求,實現普通計算環境下難以達到的數據處理能力。通過雲計算建立的電子商務系統不僅包含了技術方面的創新,更意味著企業電子商務模式的創新。本文試圖從技術和應用層面探討基於雲計算環境的電子商務解決方案。
2 雲計算概念及形式
    2.1 雲計算的概念
    雲計算是放在網上的一組公有或私有的計算機,以公開的標准和服務為基礎,通過網絡提供安全、快速、便捷的數據存儲和計算服務。狹義雲計算指IT基礎設施的交付和使用模式,是通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需資源;廣義雲計算指服務的交付和使用模式,是通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關,也可是其他服務.它意味著計算能力也可作為一種商品通過互聯網進行流通。透過雲計算,我們可以將千萬甚至過億的信息提供給雲進行計算,從而得到相當於超級計算機所能提供的服務。雲計算帶來了更低的基礎設施成本,不僅對雲客戶端的硬件設備和軟件成本要求低,而且還帶來了更高的性能。
    2.2 雲計算的形式
    雲計算有三種主要實現方式:
    1)基礎設施即服務(Infrastructure as a Service,IaaS)。即IT設施,包括計算機、存儲、網絡以及其他相關的設施。用戶可以將自己的應用部署到上面後開展業務。如The New YorkTimes,它使用成百上千台Amazon EC2實例在36小時內處理TB級的文檔數據.如果沒有EC2,The New York Times處理這些數據將要花費數天或者數月的時間。
    2)平台即服務(PaaS)。PaaS面向廣大互聯網應用開發者,把端到端的分布式軟件開發、測試、部署、運行環境以及復雜的應用程序托管當做服務,通過互聯網提供給用戶。PaaS的實質是將互聯網的資源服務化為可編程接口,為第三方開發者提供有商業價值的資源和服務平台。有了PaaS平台的支撐,雲計算的開發者就獲得了大量的可編程元素,這些可編程元素有具體的業務邏輯,這就為開發帶來了極大的方便,不但提高了開發效率,還節約了開發成本。有了PaaS平台的支持,WEB應用的開發變得更加敏捷,能夠快速響應用戶需求的開發能力,也為最終用戶帶來了實實在在的利益。
    3)軟件即服務(SaaS)。SaaS是一種以互聯網為載體,以瀏覽器為交互方式,把服務器端的程序軟件傳給遠程用戶來提供軟件服務的應用模式。在服務器端,SaaS提供商為用戶搭建信息化所需要的所有網絡基礎設施及軟硬件運作平台,負責所有前期的實施、後期的維護等一系列工作。客戶只需根據自己的需要,向SaaS提供商租賃軟件服務,無需購買軟硬件、建設機房、招聘IT人員。相對於傳統軟件而言SaaS模式在軟件的升級、服務、數據安全傳輸等各個方面都有很大的優勢。
3 基於雲計算的電子商務技術解決方案
    基於國內雲計算的發展現狀及應用,結合我國國內的實際情況,根據不同企業的電子商務需求提出了下列相應的電子商務技術方案.
    3.1 雲計算在電子商務中的體系結構及關鍵技術實現
    雲模式電子商務體系結構主要由五個部分構成,包括電子商務應用層、電子商務平台層、物理資源池、客戶訪問層和管理層。本質是通過網絡提供服務,因而其體系結構的構成以服務為核心.應用層、平台層、資源層這三層分別對應雲計算的SaaS、PaaS和IaaS。基於雲計算的體系結構,可以構建出電子商務系統的體系結構,如圖1所示。
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圖1 電子商務系統結構
    電子商務系統需要開發人員通過開發語言編程實現系統所需功能。而不同的企業開發需求會使開發人員選擇不同的開發語言。Map-Reduce是一種簡化的分布式編程模型和高效的任務調度模型,用於大規模數據集(大於1TB)的並行運算。並行編程模型可以使電子商務系統開發人員利用編程模型編寫簡單的程序來實現特定的目的。而且保證後台復雜的並行執行和任務調度向用戶和編程人員透明。
    電子商務系統需要同時滿足大量用戶的需求,並行地為大量用戶提供服務,因此存儲技術必須具有高吞吐率和高傳輸率的特點。而海量數據分布存儲技術保證了數據的高可用、高可靠和經濟性,采用數據冗余存儲的方式,即為同一份數據存儲多個副本,保證數據可靠。海量數據管理技術是對電子商務系統需要的分布的海量的數據進行處理、分析,能夠高效的管理大量的數據。
    電子商務系統中電子商務應用層、電子商務平台層、物理資源層對應著雲計算三種形式。而雲計算三種不同的形式也對相對應的技術有著不同的要求。
    物理資源層依賴於IaaS服務,資源池的構建過程中廣泛使用了虛擬化技術.虛擬化技術實質是對物理資源的抽像、映射和展現,它將實際物理資源隱藏在其後。虛擬化技術實現了底層物理設備和上層操作系統、應用軟件的去耦合。實現了部署調度、運維管理和服務提供的自動化。運營平台架構示意見圖2。
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圖2 運營平台架構
    電子商務平台依賴於PaaS服務。是面向電子商務應用開發者,把端到端的分布式軟件開發、測試、部署、運行環境以及復雜的應用程序托管當做服務,通過互聯網提供給企業。開發環境架構見圖3。
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圖3 開發環境架構
    通過分布式計算把一個電子商務系統中需要巨大計算能力才能解決的問題分成許多小的部分,並由許多相互獨立的計算機進行協同處理,得到最終結果。Map-reduce是一種分布式編程模型,以數據為中心,把數據分割成小塊供網絡上的多台計算機分別計算,而後對計算結構進行彙總得出最終結論。Map-reduce一方面能滿足電子商務系統的海量數據分析需求,另一方面模型簡單易於開發。隨著Hadoop分布式軟件架構的推廣和使用,Map-reduce逐漸會成為PaaS的核心技術。
    電子商務應用層依賴於SaaS技術,在服務器端,SaaS提供商為電子商務企業搭建信息化所需要的所有網絡基礎設施及軟硬件運作平台,負責所有前期的實施、後期的維護等一系列工作。電子商務企業只需根據自己的需要,向SaaS提供商租賃電子商務系統所需的軟件服務即可,無需購買軟硬件、建設機房、招聘IT人員。
    SaaS的一般技術框架見表1。
表1 SaaS技術框架
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    多租戶架構是一種軟件開發架構,也是SaaS的關鍵技術。采用這種方式開發的應用軟件,一個實例可以同時處理多個電子商務企業的請求。多租戶架構主要有以下幾個特點:1)基於SaaS的運營模式;2)軟件部署在軟件方托管;3)租戶之間是相互透明的;4)軟件提供商負責軟件維護、升級等工作。多租戶架構在數據存儲有三種主要解決方案:1)獨立數據庫即每個企業的數據單獨存放;2)共享數據庫單獨模式,所有企業共用統一數據庫,但各自擁有一套不同的數據表組合存在干其單獨的模式之內。3)共享數據庫共享模式即用一個數據庫和一套數據表來存放所有企業的數據。
 3.2 建立統一的電子商務雲計算標准
    只有統一的雲計算標准,才能規範市場運行,避免不同企業在市場拓展、技術研發等方面的重復性投資,實現社會資源的有效配置和充分利用。可以使不同的硬件、不同的操作系統和不同的應用統一到一個平台上;可以實現企業私有雲與公共雲或公共雲與公共雲等不同雲之間的數據和應用遷移、互連互通;可以為企業提供統一的標准的雲服務;可以使雲平台提供統一接口;可以保證電子商務企業的服務質量;可在企業之間進行協調,確立共同遵循的准則,建立穩定的秩序。
    技術方面:(1)在概念和定義方面需要通過標准化統一雲計算的概念、定義及內容。(2)在虛擬化方面,需要制定網絡、硬件等各種資源虛擬化的格式規範,解決資源的虛擬化、調度和流轉問題。(3)在電子商務應用開發和部署方面,需要制定虛擬資源池應用開發接口規範,為上層應用的開發部署及應用提供更好的支撐。(4)在電子商務服務產品方面,需要制定分布式文件系統、分布式數據庫、資源虛擬化系統等產品的功能、性能要求等標准,為提高服務質量提供支持。
    服務運營和安全管理方面:(1)在服務能力方面,需要制定標准規範提供雲計算服務應具備的條件和能力。(2)服務質量評價方面,需要制定雲計算服務質量的評價標准規範,保證服務質量。(3)運營維護方面,需要針對電子商務企業相關的計算資源、存儲資源的運行維護制定相關的標准,為企業運營提供支持。(4)在安全管理方面,需要制定數據的存儲安全和傳輸安全、跨雲的安全管理等監管。(5)在能效管理方面,需要制定針對綠色數據中心建設的標准,為實現節能減排、低碳環保提供標准支撐。
    3.3 雲計算模式的電子商務系統的安全策略及方法
    雲計算模式下的安全問題是目前一個研究熱點。現有文獻從不同視角進行了分析,如從雲安全評估方法,和解決思路方面進行分析的;從客戶的隱私和風險態度分析雲安全策略;從多因素,如安全、信任、隱私等方面分析的;通過基於噪聲產生策略保護雲計算中的隱私信息。
    基於雲計算的電子商務模式,既有一般意義雲安全問題,也有其特定的安全問題需要探討。電子商務中雲安全的應用研究有三個方向,一是雲計算安全,保證電子商務平台自身安全;二是網絡安全設備、安全基礎設施的雲化;三是雲安全服務。
    雲安全是雲計算應用電子商務的基礎,雲安全性是電子商務企業的首要關注要點。主要原因有三點,一是雲計算電子商務應用導致IT資源、信息資源、用戶數據、用戶應用的高度集中,一旦雲計算電子商務應用系統發生故障,對用戶影響將非常大。二是雲計算電子商務應用的數據無邊界性、流動性等特性,使其面臨較多新的安全威脅。三是雲計算電子商務應用數據分布式存儲,對數據的安全管理增加難度。
    針對以上問題,目前雲服務商采用以下方式來提高雲安全服務質量:1)建立雲計算系統的縱深安全防御機制,控制病毒木馬在雲計算平台內外部網絡傳播,對系統數據流量和運行狀態實時監控,及時發現及時修復。部署網絡攻擊防御系統,防範黑客攻擊。建立完善的容災備份機制和應急響應機制。2)保護用戶信息的可用性、私密性和完整性。對用戶系統和數據進行安全隔離和保護,確保用戶信息的存儲安全以及用戶間邏輯邊界的安全防護。通過采用數據加密、VPN等技術保障用戶數據的網絡傳輸安全。完善用戶信息的數據加密與密鑰管理與分發機制,完善數據備份、安全恢復機制。3)身份認證與安全接入控制。建立嚴格的AAA機制,實施嚴格的身份管理、安全認證與訪問權限控制。4)加強雲計算數據中心的安全管理,完善安全審計機制。加強數據中心的安全管理,加強對操作、維護等各類日志的審計管理。
4 基於雲計算資源的電子商務應用解決方案
    4.1 使用雲計算資源自建電子商務系統
    通過雲平台來建設電子商務系統,不僅會大大降低企業建設電子商務系統成本,而且使得開發過程變得更加快捷和簡單。無論是軟硬件設備,企業都不需要購買,只要通過雲平台都可以在雲端完成所需工作。而雲計算平台良好的兼容性以及強大的計算和存儲功能,能夠滿足企業電子商務系統的一切需求。按需對雲商品進行付費提供了一種電子商務系統構建思路,但這種方法使得企業能用最低的成本構建和提供電子商務服務。
    企業如何利用雲平台設計企業需要的電子商務系統,是雲模式電子商務企業管理層必須要考慮的問題。
    1)網絡環境設計。雲模式電子商務系統的網絡環境主要特點是internet接入全部接入到雲端。企業不需要主機、數據庫、服務器、防火牆等設施。其結構示意入圖4。
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圖4 網絡環境結構
    2)服務器與主機選擇。服務器與主機主要考慮的是計算與存儲能力,而通過IaaS建設的雲端物理資源池可以說擁有超強大的計算能力和無限的存儲空問。而按需付費的模式又大大降低了企業成本.現主流的IaaS產品有亞馬遜的AWS服務、AT&T Synaptic Service、GoGrid平台、Rackspace Cloud、世紀互聯雲平台、oracle公司的Cloud in box、IBM的ISDM服務交付管理平台以及微軟動態數據中心平台等。
    3)操作系統選擇。通過PaaS平台使操作系統安裝在雲端,企業無需購買操作系統,而且雲端操作系統由於采用分布式計算編程模型,所以其強大的兼容性是其他操作系統無可比擬的。微軟的Azure是典型的PaaS操作系統平台。
    4)數據庫系統選擇。將數據庫系統同樣放在雲端,可以有更大的存儲空間以及更便捷的數據庫管理操作。而且雲安全和雲標准的實施,能夠很好的保護企業數據的安全。Oracle公司推出的ExaData X2是整合的數據庫雲平台。
5 結束語
    雲計算已經作為一種創新技術應用於電子商務是一種較好的嘗試,但由於其技術發展的局限性,並不能很好的進行功能整合,較好地應用於電子商務。但隨著Saas模式不斷的成熟與發展,雲計算在電子商務中的應用將越來越承受。本文探討了基於雲計算環境的電子商務解決方案,主要有:(1)基於雲計算的三種模式,提出了電子商務系統構架,並給出建設電子商務系統的思路,該系統為實際存在系統;(2)基於電子商務的雲服務,即時的構建虛擬電子商務系統,從而提供電子商務服務。
    本文探討了雲計算環境下的電子商務解決方案,但尚存不足.主要有:(1)該文從理論上進行了分析,但沒有構建系統實例,缺乏有力的可行證明;(2)也沒有進行性能和績效等方面的思考。今後的研究將從系統仿真和真實系統實驗評測等方式進行研究,以提供更可行、可靠的電子商務解決方案;(3)雲計算在電子商務中應用帶來的管理問題.