农产品安全追溯系统的云计算技术性能提升设计

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第24期 陈联诚等：农产品安全追溯系统的云计算技术性能提升设计

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源可以弹性配置，使用本系统的企业可直接利用云平台进行产品的发布及安全追溯，并且可以共享云平台的资源，不需要独自购买硬件软件、独自配套专业技术管理队伍，因此可以大大降低企业的开发及运营成本；再次，由于农产品安全追溯项目应用要求，项目将逐步在各地推开应用，使用平台的企业队伍不断扩大，这些企业将聚集在项目的‘平台’下进行生产经营，这个平台将引导农产品生产经营走向集团化、工厂化生产。所以，把云计算技术应用于本项目将大大提升项目的适用意义。

本文设计了基于私有云的农产品安全追溯系统并实现了系统网站的性能提升。项目研究云计算技术对大信息量存储及客户高访问量的高负载处理性能，通过测试私有云处理高访问量时的响应时间等性能，检测私有云分解处理高负载的能力。

2 方法及实现

2.1 基于云计算技术的农产品安全追溯网站的构建 2.1.1 私有云的构建

本项目用Amazon的EC2的品高云开发软件在4台物理机上构建小型私有云，一台作为云控制器（CLC），负责管理和调度集群控制器（CC）的计算资源和网络资源，以及存储控制器（SC）的存储资源；另外3台既作为集群控制器也作为存储控制器，运行EC2实例来提供实际计算和存储能力。

农产品安全追溯系统的整体布局规划及结构如图1所示，其中IP地址为192.168.1.174和192.168.1.175的实例负责支撑农产品安全追溯子系统的运行，并由一台IP地址为192.168.1.173的外部Nginx代理服务器对用户的高访问请求进行负载均衡。IP地址为192.168.1.173的实例用于接收和处理信息采集子系统发送的数据。另外，，项目还拟用并行计算对农产品监测结果进行综合分析，需在私有云上启用3台Linux实例并部署一个小型Hadoop集群，并将每日的采集信息上传至Hadoop中进行1次MapReduce统计，统计结果保存至SQL Server数据库。

1 系统整体结构及基本原理

本文设计的基于云计算技术的农产品安全追溯系统逻辑上可划分为3大子系统：私有云、农产品安全追溯子系统、无线传感器网络环境信息采集子系统，现已有一套信息采集子系统部署在珠海生产基地。

本项目中的私有云采用基于Amazon的EC2系列的品高云平台构建通过虚拟化技术整合现有的物理服务器及网络资源，为农产品安全追溯系统提供并行计算和存储能力。农产品安全追溯子系统采用.NET技术开发，运行于IIS网站服务器和SQL Server数据库集群中，并由Nginx代理服务器对网站的高访问请求进行负载均衡。信息采集子系统采用基于Atmel单片机、CC1000芯片和各类型传感器组成的以生产过程中的温度、pH值、湿度等为检测目标的无线传感器网络，传感数据经由GPRS移动网络上传到服务器，对数据进行转化处理后存储至SQL Server数据库集群，客户可根据需求下载所需的信息。

项目先构建私有云，然后把农产品安全追溯子系统迁移到私有云，再把无线传感器网络采集子系统与私有云对接，完成了基于云计算技术的农产品安全追溯子系统构建；最后通过优化系统的各项配置及运用并行计算等技术，提升系统性能。

系统工作原理是无线传感器网络把采集到的现场环境信息数据传送到云端服务器。私用云自动分配大数据量的存储。大量客户追溯产品信息时，私有云能自动均衡大访问量、高负载的信息查询任务，并运用并行计算技术，使多台服务器协同工作，快速查询并反馈客户追溯的信息。

图1 基于私有云农产品安全追溯网站结构框图 Fig.1 Structure block diagram of agricultural product safety

trace website based on private cloud

在构建了私有云后，即可进行农产品安全追溯系统网站的云端迁移及无线传感器网络与私有云的对接，构建基于云计算技术的农产品安全追溯系统。

2.1.2 农产品安全追溯网站的云端迁移

此前农产品安全追溯系统网站及数据库均由广州市某数据中心托管，因此需将网站和已有数据下载并迁移到EC2实例中。网站部署在IIS网站服务器中，数据则存储在SQL Server，其中2台SQL

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