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摘要
云计算是一种基于互联网的新型商业计算模型，它将计算和存储服务部署在由大量计算节点构成的资源池上，以便用户能够按需获取计算能力、存储空间和其他信息服务。其计算资源是动态的、可伸缩的、并且是虚拟化的，无论是从计算资源的规模化效益上来看，还是从节能减排方面衡量，都比传统的计算机应用模型更具优势，也能更好的产生经济学上的规模效益。近年来随着计算机软硬件技术和网络技术的飞速发展，云计算及应用已经走出实验室，由概念阶段逐渐进入工业应用领域。国内多个地区多个行业已经在云计算技术领域进行积极的探索和尝试，云计算技术的应用深度和广度进一步拓展，并形成一定的产业规模。本文旨在探索云计算技术在出口退税领域的应用和实践。出口退税领域信息化起步较早，信息化程度较高，选择该领域进行云计算应用的探索和研究更具有代表性。
【关键词】云计算 云存储 出口退税云
1 应用背景
云计算是一种新的资源交付和使用的创新型商业模式，源于麦卡锡“把计算能力作为一种像水和电一样的公共服务提供给用户”的设想。随着计算机基础软硬件和网络技术的发展，网格计算、虚拟化技术日渐成熟和完善，云计算作为一种新兴的资源使用和交付模式逐渐为学术界和产业界所认同。中国云发展创新产业联盟评价云计算为“信息时代商业模式上的创新”。由国家发改委、工信部、科技部等多部委共同参与制定的《加快发展高技术服务业的指导意见》中明确将云计算产业作为未来高新技术服务业的主要方向。同时，国务院批复同意北京、上海、深圳、杭州、无锡5个城市率先开展云计算创新发展试点示范工作，对部分发展比较成熟的软件企业及项目进行重点引导和扶持。
云计算按照产业界普遍的认知主要分为三个应用层次：基础设施即服务层（IAAS层）、平台即服务层（PAAS层）、软件即服务层（SAAS层）。软件即服务是一种新兴的软件应用模式，在这种模式下，客户不再需要花费大量投资用于计算机硬件、软件和技术人员，而只需要支付一定的软件服务租赁费用，通过互联网便可以享受到相应的硬件、软件和维护升级服务，这是网络应用最具效益的营运模式。目前国内外成熟的SAAS服务提供商包括亚马逊、谷歌、中国电信、阿里云，这些应用已初具规模并产生一定的带动效应，工信部己组织对试点地区的规模以上软件企业进行摸底调查，对符合条件的重点规划布局内的软件企业进行正确引导和适当扶持，促进国内高新技术服务产业健康持续发展。
国内出口退税企业的信息化工作经过多年的发展，逐渐积累和摸索出一套符合自身业务发展的信息管理系统，在日常出口业务操作中发挥重要作用。但是，出口企业的退税管理工作复杂，业务流程涉及多个主管部门，相关政策会随着产业发展情况调整，这势必会增加出口企业的信息化成本，也给出口企业拓展业务和扩大生产带来不利影响。另外，企业内部的信息管理系统建设投资少，技术人员缺乏，建设周期长，制约企业信息化进一步发展，而另一方面，出口企业特别是中小型出口企業灵活多变、发展迅速，急需专业的信息系统来提高工作效率，提升管理水平，增强核心竞争力，因此建立基于SAAS的企业集群信息化服务平台刻不容缓。鉴于此，我单位拟定自主研发“出口退税云平台”系统。该项目旨在提供一套集中式的出口退税业务管理服务平台，解决江苏省内6万多户企业的出口退税业务管理服务。该项目设计理念先进、技术架构稳定、基础设施完善、服务支撑团队完备，软硬件采取软件即服务的配置方式，能够根据业务峰、谷时期动态调整计算机软硬件配置，合理利用资源，为出口企业提供优质高效和低成本的服务。
随着出口企业信息化的广泛和深入发展，建立集中运营和维护的出口退税管理信息化平台的需求日益凸显，将分散在一个个出口企业的业务数据集中管理，集中维护，能够分摊企业单独信息化建设的成本开支，产生规模经济效益。另外，近年出口形势严峻，出口企业面临较大生存压力，如何降低企业运营成本，提高企业管理效率也将成为企业生存发展的重要因素。因此，构建在软件即服务（即SAAS）基础上的“出口退税云平台”必将成为出口企业信息化的首选解决方案。
据统计全国的出口退税企业超过50万户，每户企业独立建设出口退税管理系统软件的投资成本比较高，信息资产的管理和维护费用支出比较大，另外还需要有专门的信息技术人员进行技术保障和运行维护。为了降低企业信息化成本，出口退税云平台利用云计算、云存储等技术手段，将一个个出口企业内部独立的出口退税管理系统软件进行集群化、规模化，基础的计算机资源和网络资源能够进行动态的迁移和扩展，能够根据企业对计算机资源的实时需求进行重新分配和调整，极大地提高资源利用率，从而产生规模经济效益。该项目的市场定位和产品特性具有市场前瞻性和创新性，计算机资源的规模化运营，集群化配置能够合理利用资源，降低总体能耗，节约成本，因此具有广阔的市场前景。
2 研究内容
出口退税云服务平台由我单位进行自主设计研发和实施，该项目梳理和规范化出口退税企业的退税业务流程，将业务流程服务化，作为软件即服务的具体内容。项目所需的关键基础设施和管理平台均为自主研发设计，重点解决计算机资源池、虚拟化、大规模在线事务处理、服务构建库以及服务的监控和管理等几个方面的问题。
软件即服务的应用领域相当广泛，它是在诸多计算机硬件、软件和网络技术发展完善之后出现的一种创新性的应用模式。出口退税云平台未正式立项之前，我单位就云计算专题多次开展研讨会，紧跟云计算和软件即服务SAAS的最新发展和应用推广情况，并多次试验性的研发相关产品，其中09年自主研发设计的“一站式ASP退免税系统”就是软件即服务SAAS的早期原型。
3 设计方案
出口退税云平台是将云计算技术与出口退税行业相结合的综合应用平台，该平台能够充分利用最新的技术发展成果服务出口退税行业，将出口退税信息化推向更高的应用层次。如图1所示。
3.1 大数据分析综合利用助力企业成长
出口企业的业务经营管理具有连续性和规律性，这也是大数据分析的价值所在。通过将原来分散在一个个出口企业手中的独立的数据进行集中存储，然后进行数据清洗整理和规则化，作为分析计算的输入。在具体方案的实现上，可以采用三级数据计算模式，首先以单个出口企业为单位，建立基于单独企业Map/Reduce模型，计算出该企业的经营指标、产品指标、出口能力、盈利能力等指标，以及建立在这些基础指标上的复合指标模型。其次，通过对具体行业建模，建立具体行业的Map/Reduce计算模型，输入的基础数据是第一步计算出来的单个企业的指标，通过计算获取该行业的综合模型。最后，将行业指标结合历史数据、退税政策模拟预测整个行业和具体企业计算指标。通过这个模型能够给出口企业的经营管理活动提供客观有效的决策依据。目前出口企业遭遇前所未有的风险，国际贸易大环境决定了出口企业必须快速准确的掌握最新市场方向和发展趋势，顺应市场需求，灵活应对才能走出经营困境，掌握市场竞争的主动权。
3.2 数据统一存储保障出口企业退税数妮安全
数据安全是信息系统建设中必须慎重考虑的因素，包括数据存储的安全保障措施，数据计算和数据传递过程中防止非法窃取和泄露的安全防护机制。出口退税云平台通过多重存储因子保证数据存储的安全性，通过数据可信认证、安全审计和访问跟踪等措施保障数据访问和传递过程的安全性。
3.3 云平台降低企业信息化成本
信息化是各行业的必然趋势，但不可否认企业信息化成本较高，尤其是中小企业。以往企业从信息化过程中无法预见成效，信息设备利用率参差不齐，甚至闲置浪费，严重阻碍企业信息化投入的积极性。在云计算相关技术及应用的带动下，完全可以建立集中的资源池，通过虚拟化技术动态的按需配置和提供资源，出口企业能够按照自身业务特点按需订购服务，按量付费，这样一方面可以提高资源利用率，另一方面则可以降低企业信息化投入成本。
上述三个方面仅仅是出口退税云平台的主要切入点，通过大数据的云计算模型化解以往应用计算模型成本高、中小企业实施难度大的问题，数据安全存储也正是云存储服务的价值所在，国内外成熟的云存储应用服务已经比较普遍，相信不久的将来云存储必将成为重要的存储解决方案。
4 关键技术研究
4.1 虚拟化
研究基于设备虚拟化和资源池化的管理监控基础软件平台，将计算机基础元件建立在虚拟化的基础上，而不是直接使用物理硬件。虚拟化是云计算技术中的关键技术之一，一般可以分为寄居架构和裸金属架构，其中寄居架构是在操作系统的层面上进行的虚拟实现技术，目前大部分的虚拟机管理软件，如VMware Workstation，Oracle VirtualBox等均属于寄居架构的虚拟机实现。裸金属架构是在计算机硬件上直接进行虚拟化，它是介于物理设备和操作系统之间的虚拟实现技术，其中VMware推出的商用软件ESX Server和开源的Xen均为成熟的裸金属架构的虚拟化实现。
4.2 云计算模型
利用云计算技术提供的强大计算能力和存储能力来保障大规模数据的计算处理和存储，借助虚拟化技术，实现长事务的数据计算服务和海量数据存储服务。具体实现上我们选择Hadoop框架，使用Map/Reduce模型作为云计算实现模型，将出口退税领域的计算问题合理设计成一个个明确的Map/Reduce任务，每个Map/Reduce任务所需的计算资源可根据负载情况动态配置和调整。云存储模型则通过Hadoop的HDFS文件管理系统实现，HDFS是典型的分布式文件管理系统，复制因子可配置，具有高容错性，采用流式数据访问，适合大数据集的存取，具有较高的吞吐率。如图2所示。
4.3 服务构建库
将出口退税领域的业务流程标准化、服务化，建立基础的软件构件库，能够动态的进行构件的拼装和智能组合，按需为出口企业提供软件和服务。目前出口退税领域政策调整和更新较快、业务管理模式不统一，企业类型和规模不同导致业务管理软件存在较大差异，为此我们设计一套完整的出口退税服务构件库，按照企业类型、退税管理规范及行业经验将出口退税业务流程分为生产企业构件库、外贸企业构件库、公共服务构件库。服务构件库的实现是建立在云计算模型的基础上，将出口企业的业务计算动态分配到云计算模型中，计算和业务分离，各层职责分明，充分提高平台的适用性和扩展性。
4.4 统一资源管理平台
一个建立在虚拟化资源池和基础框架之上的应用层管理平台，负责出口退税云平台的业务功能管理、安全管理、服务分发、资源统计及各类报告等。5软件架构
如图3所示，出口退税云平台的具体实施分为四大部分：基础设施层、虚拟设备管理层、业务平台层、应用服务层，按照层次化、结构化的逻辑进行方案的设计和实施。
5.1 基础设施层
出口退税云平台运行的物理设备层，包括计算节点、存储节点和网络设备及相关接口。
5.2 虚拟设备管理层
在物理设备层之上的虚拟化实现，通过ESX Server建立资源池，并动态配置和管理资源池中的资源。虚拟设备管理模块通过监控资源的使用情况来决定是否启用新资源。在实施过程中，当计算所需的CPI占用率达到90%的时间累计超过60秒时，资源管理模块为系统增加新的计算节点，分配新的计算资源，计算节点的退出机制也是按照CPU占用率的累積时间来决定的。对网络接口同样也是采取虚拟化的方式，建立虚拟的网络接口、虚拟的交换机，并根据网络负载情况动态添加和删除网络接口资源。
5.3 业务平台层
建立在虚拟设备层之上的统一管理平台，包括应用元数据定义、协议标准定义、服务构建库、退税工作流框架、以及基础的节点管理、资源管理、安全审计等。
5.4 应用服务层
为出口企业提供具体服务的应用层接口，这些应用以服务的形式对外发布。
6 技术指标
（1）平台同时在线用户数在3000个用户左右，当并发量到达预设阀值（默认2700个，能够动态配置）时，资源监控模块会自动配置新的节点加入资源池。
（2）点击响应时间平均为1秒，长事务处理类型的点击响应时间控制在60秒。
（3）平均故障修复时间2～8小时。
（4）降低出口企业20%～50%的退税业务信息化的投资成本。
7 经济效益
出口退税云平台建设完成投入市场后能使我单位的出口退税系列软件的市场占有率提升15%以上，带动出口退税系统软件产品销售收入增幅在8%～10%左右，同时增加就业人数32人。
8 总结
云计算相关应用已经进入实际应用阶段，各类通用型应用大量涌现。但是云技术应用如何与具体行业融合，产生实际商业价值还有很长一段路要走。本文积极探索云计算及相关技术，初步将云计算技术应用到具体的出口退税行业，为出口退税领域信息化工作迈向更深层次的发展提供有益参考。
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