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序論：在您撰寫云計算技術及其應用時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
隨著信息技術的不斷發展，傳統計算機模式已遠遠無法滿足人們日益增加的信息需求，企業、個人利用計算機網絡處理的信息數據量也越來越大，正是在這種背景下，云計算技術應用而生。其實質上是一種核心數據存儲于互聯網、計算方式也來自于互聯網的新型計算機技術，從某種程度上講，其是計算機信息技術發展到一定程度的產物。文章主要針對云計算技術的應用進行綜述分析。
【關鍵詞】云計算 應用 功能架構
1 云計算技術的內涵
其實到目前為止，業界還會對云計算形成一個準確的概念，多數專家認為云計算是分布式處理、并行處理及網絡計算機發展的結果。云計算的基本原理，是指計算機日常應用中，其所進行計算過程不僅分布于本地計算機，還分布于遠程服務器中。云計算與互聯網的工作原理有某種異曲同工之處，云計算技術的數據處理就是將用戶所需的資料切換至對應的程序，再根據其需求進行訪問、存儲，上述過程主要通過互聯網來實現。由此可見，云計算從某種程度上講是計算機的商業實現，其主要表現出以下幾個特點：首先，規模大。必須具有相當的規模才能滿足用戶越來越高的信息需求。現階段企業私有云通常至少擁有數百臺以上的服務器，而谷歌、微軟、雅虎、亞馬遜等云計算企業服務器則多達幾十萬臺，甚至上百萬吧，規模非常之龐大。其次，虛擬化。云計算用戶可任意時間、通過任意終端、在任意位置通過“云”來請求資源，無需有固定的、有形的實體，因此具有顯著的虛擬化特點。再次，穩定性。云計算高穩定性是通過多副本容錯技術保證的，因此與普通計算機相比，云計算技術的穩定性更為顯著。最后，自動化。對于用戶而言，云計算具有自我管理及自我維護功能，其所提供的各種工作項目及服務也是自動完成的。
2 云計算結構
云計算中包含了并行計算、分布式計算、網格計算等三種技術，其結構包括四大模塊：
2.1 存儲層
云計算以存儲層為基礎，其以NAS、iSCSI等IP存儲設備或SAS、SCSI等DAS存儲設備為基礎，這些物理存儲設備分布于網絡的不同區域，由統一的管理系統進行管理，真正打破了物理機邏輯化存儲空間條件的限制，實現對硬件狀態監控及故障維護的實時性。
2.2 基礎管理層
該模塊是云計算技術的核心部發，其通過集群、分布式文件系統、網格計算等技術實現存儲設備的協同工作，多個設備可對外提供同一種服務，大大提高了數據訪問的性能。基礎管理層的主要問題在于其安全性的保證。
2.3 應用接口層
該模塊的主要作用是實現應用服務系統對基礎層的不同開發環境及API。
2.4 訪問層
該模塊的主要作用是響應用戶請求。用戶通過標準的公用應用接口登錄云系統，系統響應用戶請求實現資源配置。
3 云計算技術的應用
隨著云計算技術的不斷發展，其應用范圍也越來越廣泛，目前其應用比較成熟的領域包括以下幾個方面：
3.1 商業領域的應用
云計算在商業領域的應用主要體現出云存儲及電子商務等方面，其中云存儲包括兩大部分，一是個人云存儲，云計算通過其資源調度功能將不同的服務器構成存儲空間池，用戶可以根據自身的實際需要進行實時存儲，可進行統一編輯文檔。另一方面，企業級云存儲主要是通過企業間的空間租賃實現的。云存儲性能強、容量大，可為企業的數據存儲提供安全、便捷的數據服務。比如企業遠程數據備分，大大提高了云計算技術的實用性，改善系統的安全性，并且云計算在電子商務中的應用提高了電子商務的靈活性與專業性。
3.2 教育領域的應用
相比商業領域，云計算在教育領域的作用更加突出。應用云計算可以大大降低學校的資源建設成本，實現了隨時、隨地的教學活動；云計算還可保證學校相關數據的安全性，云計算可跨設備、跨平臺運行，用戶可通過任意終端獲取云系統中的相關數據，再分享給他人，最大程度上實現教育信息資源共享。在圖書館中的應用主要包括圖書管理、數字資源檢索、下載等；用戶還可以通過電腦、手機等訪問圖書館的電子資料，真正實現移動學習。
3.3 推動社會信息化水平的提升
首先云計算可推動計算機軟硬件及網絡資源信息基礎設施的建設，降低系統建設及管理成本，可有效解決事業單位、政府部門存在的歷史垢病，促進社會信息化水平的不斷提升。其次，云計算可將電子政務、公共服務等信息資源整合在一起，大大提高公共服務及政府公關服務的工作效率。再次，可大大提高企業的科技創新能力，并且可縮短服務與產品進入市場的周期，提高用戶獲得信息的動態性及敏捷性。最后，降低系統設備運行成本。云計算可延長系統硬件設備的使用壽命，降低電能消耗及運營成本，具有顯著的節能效果。
4 展望
云計算技術使得互聯網成為所有用戶的計算中心與數據中心，增強了互聯網的核心功能，通過云計算技術，大規模數據資源及計算能力等信息服務不再是少數人的專利，每個用戶均可享受到。當然，盡管云計算具有一系列優勢，但是其不可避免的存在諸多客觀問題，最突出的就是云計算的數據安全及公共標準問題。云計算的公共標準與企業的技術互通、利益協調等均有直接關系，雖然其這一特性促進了云計算的良好發展，但是也是一個復雜問題。云計算技術的安全問題包括兩個層面的含義，一是云計算系統本身的安全問題，主要內容包括數據安全、隱私保護、安全服務、安全監管等；另外一個層面是指基于云計算平臺的安全工具，即安全云。但是無論云計算技術存在保種問題，都無法阻擋其為網絡信息技術發展帶來的機遇，因此可以預見，云計算技術的應用前景十分廣闊。
參考文獻
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關鍵詞：云計算；關鍵技術； 應用
1引言
自1945年第一臺電子計算機出現以來，隨著集成電路技術的不斷發展，計算機的功能越來越強，體積越來越小，這使得計算機在全球范圍內得以迅速發展。從那時開始至今以計算機為核心的IT產業已經歷了三次革命，云計算則被認為是繼大型計算機、個人計算機、互聯網之后的第4次IT產業革命。
2 云計算簡介
（1）什么是云計算
云計算(Cloud Computing)是由分布式計算(Distributed Computing)、并行處理(Parallel Computing)、網格計算(Grid Computing)等技術漸進演變發展起來的，是一種新興的商業計算模型。目前國際上尚未對云計算提出一個統一的定義。我國云計算專家劉鵬給出的描述是：“云計算是一種商業計算模型，它將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使用戶能夠按需獲取計算力、存儲空間和信息服務[1]” 。
簡單地講，云計算是以一種簡化的方式提供服務，用以滿足客戶和業務的需求，提供無限伸縮及不同質量的服務來促進快速創新和決策的計算模型[2]。
（2） 云計算的特點
云計算的特點包括超大規模、慮擬化、高可靠性、通用性、可擴展性以及按需服務。
超大規模：“云”里的資源非常龐大，在一個企業“云”可以有幾十萬甚至上百萬臺服務器，在一個小型的“私有云”中也可擁有幾百臺甚至上千臺服務器。
慮擬化：云計算允許用戶在任何時間和地點使用各種終端獲取應用服務。用戶不需要了解具體的過程，只要一個終端并通過網絡就可以獲取“云”中的服務。
高可靠性：為了保證數據安全可靠，云計算采用數據多副本容錯、計算節點同構可互換等措施，以保證服務的安全和可靠。
通用性：云計算可根據用戶的需求構造出不同的應用，也可實現不同設備間的數據與應用共享。
可擴展性：“云”的規模是可以根據應用和用戶增長的需要而動態擴展的。
按需服務：“云”是一個規模龐大的資源庫，用戶可根據自己的需要像買水、電一樣向“云”購買資源并使用。
（3 ）云計算的服務模式
云計算的核心是它的服務模式，按照NIST (National Institute of Standards and Technology，美國國家標準技術研究院)的定義，云計算主要分為三種服務模式[3]：
SaaS （Software as a Service 軟件即服務)：它是指用戶獲取軟件服務的一種形式。云計算提供商將多種應用軟件放在一個服務器上供用戶下載并收費，用戶則通過網絡向提供商獲取自己需要的軟件服務并付費。
PaaS (Platform as a Service 平臺即服務)：它將開發環境作為一種服務來提供。在這種模式里，客戶不需要購買硬件和軟件，只需要利用此平臺便能進行軟件的開發、測試、部署和應用。
IaaS (infrastructure as a Service，基礎設施即服務) ：將硬件設備等基礎資源封裝成服務供用戶使用。在此環境中，用戶相當于在使用裸機和磁盤并可以讓它運行不同的操作系統。
（4 ）云計算的關鍵技術
云計算的關鍵技術一般指數據存儲、數據管理、數據安全、虛擬化、并行處理、資源管理和系統管理技術[4]。
數據存儲：云計算系統是由大量服務器組成的，當為數量龐大的用戶進行服務時會產生海量的數據，要保證這些數據存儲的安全和可靠就需要高存儲率和高傳輸率的數據存儲技術。云計算采用的分布式存儲方式，它把數據存儲在服務器集群中，用冗余存儲和數據加密技術來保證數據的安全可靠。
數據管理：它是指在云計算中對海量數據進行處理并通過對數據挖掘提取有用的信息。
數據安全：云服務商應避免用戶的數據丟失或被竊，無論在哪種服務模式下，數據安全都是十分重要的。數據安全又可分為數據傳輸安全、數據隔離安全和數據殘留等[5]。
虛擬化：慮擬化技術是云計算、云存儲服務得以實現的基礎和關鍵。通過虛擬化技術可以把軟件應用與底層硬件相隔離。它包括將單個資源劃分成多個虛擬資源的裂分模式，也包括將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。
并行處理：并行處理是指將被求解的問題分解成若干部分，每部分均由一個獨立的處理機來并行計算。在云中利用并行處理來求解問題無疑能提高計算機系統的計算速度和處理能力。
資源管理：云計算中的資源包括計算、存儲、網絡、基礎設施等資源。資源管理就是從邏輯上把這些資源耦合起來作為一個單個的集成資源提供給用戶使用。由于云計算的資源在地理上是分布的，在本質上是異構的且有不同的訪問代價模型，因此資源管理主要就是處理好邊界問題，并需要有安全和容錯機制。
系統管理：云計算中的系統管理是云計算的“神經網絡”，通過這種技術能夠使大量的服務器協同工作，方便地進行業務部署和開通，快速發現和恢復系統故障。
（5 ）云計算存在的問題
首先云計算至今沒有一個統一標準。由于云計算技術還在發展之中，各大云服務商紛紛推出自己內部的技術標準，這就為云服務商之間進行數據遷移、轉換等兼容性問題帶來一定的困難。
其次是數據的安全。雖然云存儲為用戶提供了接近無限的存儲空間，但多數用戶對自己的數據在云中是否安全仍存在質疑，而且數據在“云”中進行計算時用戶也不知道數據到底在什么地方。另外黑客攻擊、計算機病毒、木馬等傳統計算機安全問題依然存在，個人和企業隱私的泄露很有可能發生。所有這些問題不僅需要技術上的改進，也需要在法律上進一步完善。
最后是系統的穩定、可靠性問題。在云中支撐整個系統正常運行的是大型服務器集群。當系統規模持續增加后，系統的可靠性和穩定性就成為最大的問題之一。只有通過有效的系統配置、監控、管理、調度以及虛擬化等技術手段，才能實現一個強大的、動態的、自治的計算存儲資源池，才能提供云計算所需要的大容量計算力[6]。
3云計算的應用
近幾年來隨著谷歌、亞馬遜等大公司對云計算技術的不斷推進，使得云計算技術在國內外的各個領域都得到了廣泛的應用，下面介紹幾個典型案例。
電子商務。它是指消費者與商戶之間通過電子商務網站進行交易和在線支付的商業活動。云計算的加入可以改善系統的安全性，減少因各種安全問題而導致的數據丟失。可以把企業對網站維護和升級的問題交給“云”處理，這樣不僅可以降低成本，還可以改善企業電子商務應用的靈活性和專業性。
氣象預測。氣象預測實際上就是對采集的大量數據進行科學計算。傳統的氣象預測要靠大型計算機或巨型計算機來完成，而利用云計算不僅可以提高計算的速度，降低成本，還可以解決海量氣象數據存儲的問題。
計算機安全。目前計算機安全廠商如瑞星、趨勢科技和賽門鐵克等都先后提出了“云安全”的概念。用戶不必在電腦單機中安裝殺毒軟件，只需要連接互聯網便可實現查毒、殺毒，使病毒防治工作更加安全可靠。
網絡應用。在互聯網中如迅雷的下載，谷歌的視頻分享、搜索引擎、電子郵箱等應用都使用了云計算技術，用戶可以更方便快捷的使用這些網絡資源。
4 結束語
綜上所述，隨著云計算在社會中的作用越來越顯現，云計算必將利用其技術、業務優勢影響人們的工作和生活，進而推動整個社會信息化的發展。
參考文獻
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[4]曾劍秋，劉雪嬌.云計算探源[J]. 移動通訊，2012.3:11-14.
[關鍵詞]虛擬化;分布式計算;云管理平臺;key/value存儲引擎
abstract: virtualization and distributed parallel architecture are two typical technologies of cloud computing. for virtualization technology, this article discusses the pool of physical resources, resource pool management and use, cluster fault location and maintenance, resource pool grouping, and the building and application of heterogeneous virtualization platforms. it also discusses the distributed file system and key/value storage engine associated with distributed technology. a “master bottleneck” storage interface standard is proposed for the distributed file system, and directory-based storage is proposed for the key/value storage engine.
key words: virtualization; distributed computing; cloud computing management platform; key/value storage engine
云計算由google提出,隨后在互聯網界風起“云”涌,隨之而來的云計算服務和技術平臺成功案例層出不窮,如google的gfs、mapreduce、bigtable、chubby和app engine,亞馬遜的dynamo、ec2、s3、sqs、simpledb和cloudfront,微軟的azure、sql、“.net”和live服務,開源云計算平臺的hdfs、hbase和eucalyptus,vmware的虛擬化平臺等。
1 云計算的核心技術
云計算主要基于資源虛擬和分布式并行架構兩大核心技術,同時互聯網上有大量的開源軟件為用戶提供支撐,如xen、kvm、lighttpd、memcached、nginx、hadoop、eucalytus等。云計算技術有效地節約了云服務商的硬件投入、軟件開發成本和維護成本。
虛擬化技術最早由vmware公司引入并在x86 cpu上實現。虛擬化平臺將服務器虛擬為多個性能可配的虛擬機(vm),對整個集群系統中所有vm進行監控和管理,并根據實際資源使用情況對資源池靈活分配和調度。
分布式并行架構是云計算的另一個核心技術,用于將大量的機器整合為一臺超級計算機,提供海量的數據存儲和處理服務。整合后的超級計算機通過分布式文件系統、分布式數據庫和mapreduce技術,提供海量文件存儲、海量結構化數據存儲和統一的海量數據處理編程方法和運行環境[1-3]。
2 虛擬化技術
虛擬化技術主要分為兩個層面:物理資源池化和資源池管理。其中物理資源池化是把物理設備由大化小,將一個物理設備虛擬為多個性能可配的最小資源單位;資源池管理是對集群中虛擬化后的最小資源單位進行管理,根據資源的使用情況和用戶對資源的申請情況,按照一定的策略對資源進行靈活分配和調度,實現按需分配資源[4-7]。
2.1 物理資源的池化
云計算平臺如圖1所示。物理硬件設備的虛擬化對象包括服務器、存儲、網絡、安全等多個方面,不同的虛擬化技術從不同角度解決系統的各種問題。
(1)服務器虛擬化
服務器虛擬化對服務器進行資源虛擬和池化,將一臺服務器虛擬為多個同構的虛擬服務器,同時對集群中的虛擬服務器資源池進行管理。
(2)存儲虛擬化
存儲虛擬化主要是對傳統的存儲區域網絡(san)、網絡附加存儲(nas)設備進行異構,將存儲資源按類型統一集中為一個大容量的存儲資源,并將統一的存儲資源通過分卷、分目錄的權限和資源管理方法進行池化,然后將虛擬存儲資源分配給各個應用使用,或者是直接分配給最終用戶使用。
(3)網絡虛擬化
網絡虛擬化將一個物理網絡節點虛擬成多個虛擬的網絡設備(交換機、負載均衡器等),并進行資源管理,配合虛擬機和虛擬存儲空間為應用提供云服務。
2.2 資源池的管理和使用
資源池由云管理平臺實現統一的管理、調度和監控,涉及云平臺的合理使用和維護管理。云管理平臺共分為4個管理層面,分別為:設備的管理、虛擬資源的管理、服務的管理和租戶管理。
(1)設備管理
設備管理為云計算平臺的硬件設備提供管理和告警功能,主要包括系統管理員在日常的維護工作中查詢各物理設備性能情況,并對如應用服務器的cpu使用率、內存使用率、硬盤使用率、網絡接口使用率、存儲設備的空間使用率、io情況等關鍵指標進行監控。用戶可以根據應用物理設備的實際配置,設置相應的監控閾值,系統會自動啟動對相應指標的監控并報警。
(2)虛擬資源管理
虛擬資源管理為各種應用提供虛擬資源的統一管理、資源分配和靈活調度,同時還包括系統管理員在日常的維護工作中查詢各個最小虛擬資源的性能情況,并對應用虛擬機的cpu使用率、內存使用率、硬盤使用率、網絡接口使用率,虛擬存儲(如亞馬遜的ebs)的空間使用率、io情況等關鍵指標進行監控。用戶可以根據虛擬資源的實際配置,設置相應的監控閾值,系統會自動啟動對相應指標的監控并報警。
(3)服務管理
服務管理包括服務模板、服務實例、服務目錄等管理。服務管理在虛擬資源的基礎上,快速向租戶提供用戶指定的操作系統、應用軟件等軟件資源。
(4)租戶管理
租戶管理對每一個租戶對應的資源群進行管理,內容包括資源的種類、數量、分布情況等,同時對租戶生命周期進行管理,包括租戶的申請、審核、正常、暫停、注銷等。
2.3 集群的故障定位與維護
google的集群維護方式給我們留下了深刻的印象,維護人員推著小推車對損壞的機器進行更換,故障定位通過定制pc的故障燈進行判斷(在通用的因特網數據中心(idc)應用中,計算資源通常使用通用pc機)。目前所有的云平臺對物理機和虛擬機的監控、告警,都是按照機器的ip地址作為機器的編號進行管理。對于承載著虛擬機的物理機而言,其host os模塊的ip地址對應和代表著物理機器在集群中的唯一標志。ip地址的分配一般采用兩種方式:采用動態主機配置協議(dhcp)方式自動獲取;通過手工指定方式確定。由于集群中機器很多,手工指定工作量非常巨大,因此通常采用dhcp的方式對ip地址進行分配。
但是維護人員在云管理平臺上發現物理設備出了故障,維護人員無法通過ip地址對應到故障機器的具體物理位置,通用的pc機又沒有故障燈等輔助定位手段。定位故障機器的物理位置并更換或維護它成為一個復雜和繁瑣的過程。
在的虛擬化集群中,可以采用簡單而有效的方法解決此問題。對于每一臺物理機器,配置一個usb接口的key,key中保存了物理機器的位置信息,同時usb key與物理位置直接綁定(如綁在機架上)。機器在啟動時,會到usb key中讀取物理位置信息,根據讀取的物理位置信息,依據固定的算法和物理信息算出機器的ip地址,并在管理平臺中體現。這樣,每個物理機器的ip地址就與物理位置綁定,在物理機器故障時,維護人員在云管理平臺可以準確獲取故障機器的ip地址和物理位置。
2.4 資源池的分組與異構
對于服務器的虛擬化,由于架構不同,sun、ibm等廠家的小型機虛擬化都采用相互獨立的架構,與基于x86架構的虛擬化系統(如xen、kvm等)無法兼容,因此造成了資源浪費。
對于服務器虛擬化的異構問題,可以從兩個層面去解決:(1)通過資源池的分組,對不同架構的服務器和小型機進行虛擬化,不同架構的資源池歸于一個獨立的組,針對不同的應用,分配特定的虛擬機資源。(2)通過業務的定制和調度,將不同架構的虛擬化平臺通過管理融合,實現異構虛擬機的調度。
異構資源池如圖2所示。在云計算平臺中,把ibm的powersystems小型機集群通過ibm的powervm系統虛擬為基于powersystems架構的計算資源池,把hp的小型機集群通過hp的vse系統虛擬為基于hp架構的計算資源池,把x86架構的計算資源通過xen\kvm系統虛擬為基于x86的zxve資源池。在業務部署時,不同的應用的可以根據自己的業務特點和操作系統特點,選擇性地部署在不同的資源池上,從而實現虛擬化對各類小型機的異構。x86架構的計算資源池、powersystems架構的計算資源池和hp架構的計算資源池分別受各自的虛擬化管理軟件(如vmm、ivm和gwlm)管理。在vmm、ivm和gwlm的上層,可以通過融合的虛擬化管理器(ivmm),對3個計算資源池進行統一管理。
圖3所示為虛擬資源對應用實現異構的方法。此方法的核心在于4個方面:ivmm、業務調度器、業務系統針對不同的資源池架構提供應用功能相同的不同版本、ivmm和業務調度器之間的occi擴充接口。
在業務應用層面,針對業務系統,本文增加業務調度器模塊。業務調度器根據業務的繁忙程度,向ivmm申請增加或減少虛擬機資源,并調整負載均衡策略。業務系統針對不同的資源池架構,需要準備與之對應的功能相同的不同版本。occi擴充接口的工作流程為:
業務系統的業務調度器通過occi接口向云計算平臺申請資源,同時向云計算平臺提供業務系統可以支持的操作系統等信息,并提供優先級信息。
云計算平臺根據業務系統的請求和云內資源的空閑情況,分配計算資源,通過occi接口通知業務調度器云計算平臺向業務系統提供了何種架構的計算資源。
業務調度器根據申請到的資源情況,將業務處理機的操作系統、業務版本等模板信息通過occi接口通知云計算平臺,由云計算平臺進行操作系統和業務程序的部署,完成后提交給業務系統進行使用。
3 分布式技術
分布式技術最早由google規模應用于向全球用戶提供搜索服務,因此必須要解決海量數據存儲和快速處理的問題。其分布式的架構,可以讓多達百萬臺的廉價計算機協同工作。分布式文件系統完成海量數據的分布式存儲,分布式計算編程模型mapreduce完成大型任務的分解和基于多臺計算機的并行計算,分布式數據庫完成海量結構化數據的存儲。互聯網運營商使用基于key/value的分布式存儲引擎,用于數量巨大的小存儲對象的快速存儲和訪問。
3.1 分布式文件系統
分布式文件系統的架構,不管是google的gfs還是hadoop的hdfs,都是針對特定的海量大文件存儲應用設計的。系統中有一對主機,應用通過文件系統提供的專用應用編程接口(api)對系統訪問。分布式文件系統的應用范圍不廣的原因主要為:主機對應用的響應速度不快,訪問接口不開放。
主機是分布式文件系統的主節點。所有的元數據信息都保存在主機的內存中,主機內存的大小限制了整個系統所能支持的文件個數。一百萬個文件的元數據需要近1g的內存,而在云存儲的應用中,文件數量經常以億為單位;另外文件的讀寫都需要訪問主機,因此主機的響應速度直接影響整個存儲系統的每秒的讀入輸出次數(iops)指標。解決此問題需要從3個方面入手:
(1)在客戶端緩存訪問過的元數據信息。應用對文件系統訪問時,首先在客戶端查找元數據,如果失敗,再向主機發起訪問,從而減少對主機的訪問頻次。
(2)元數據信息存放在主機的硬盤中,同時在主機的內存中進行緩存,以解決上億大文件的元數據規模過大的問題。為提升硬盤可靠性和響應速度,還可使用固態硬盤(ssd)硬盤,性能可提升10倍以上。
(3)變分布式文件系統主機互為熱備用的工作方式為1主多備方式(通常使用1主4備的方式),通過鎖服務器選舉出主用主機,供讀存儲系統進行改寫的元數據訪問服務,如果只是讀訪問,應用對元數據的訪問將被分布式哈希表(dht)算法分配到備用主機上,從而解決主機的系統“瓶頸”問題
對于分布式文件系統,外部應用通過文件系統提供的專用api對其進行訪問,這影響了分布式文件系統的應用范圍。對于標準的posix接口,可以通過fuse的開發流程實現,但將損失10%~20%的性能。對于網絡文件系統(nfs),在實現posix接口的基礎上,可以直接調用linux操作系統的nfs協議棧實現。
3.2 key/value存儲引擎
key/value存儲引擎最大的問題在于路由變更后,數據如何快速地實現重新分布。key/value存儲引擎如圖4所示。可以引進虛擬節點的概念,將整個key值映射的ring空間劃分成q個大小相同的bucket(虛擬節點,key的映射算法推薦采用md5)。每個物理節點根據硬件配置情況負責多個bucket區間的數據。同一個bucket上的數據落在不同的n 個節點上,通常情況下n =3。我們將dcache的q設定成10萬,即把整個ring空間分成了10萬份,如果整個dcache集群最大容量為50 tb,每個區間對應的數據大小僅為500 mb。對500 mb的數據進行節點間的遷移時間可以少于10 s。圖4中,n =3,bucket a中的數據存儲在b、c、d 3個節點。
4 結束語
云平臺的構建是一個具有挑戰性的課題,本文詳細描述了虛擬化和分布式架構兩大核心技術。在基礎設施即服務(iaas)層面,著重描述了虛擬化技術,以及異構的虛擬化云計算平臺的建設和應用,同時介紹了云管理平臺的功能。在分布式技術方面,介紹了分布式文件系統和key/value存儲引擎。對于分布式文件系統,本文著重介紹了主機“瓶頸”解決方案及存儲接口標準化的想法;對于key/value存儲引擎,本文提出了用于目錄化存儲的解決方案。
5 參考文獻
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收稿日期:2010-05-28
趙培,中興通訊業務研究院總工程師,中興通訊技術專家委員會專家;研發的zxj10程控交換機《單板大容量數字時分交換網絡》系統獲廣東省火炬優秀項目獎、深圳市科技進步獎一等獎,擁有發明專利8項。
關鍵詞：云計算、虛擬化技術、分布式計算
中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)18-4360-03
云計算是近年來出現的一個熱門概念，也是未來互聯網發展的方向。從狹義上看，云計算是一種動態的、易擴展的且通常是通過互聯網提供虛擬化資源的計算方式。從廣義上看，云計算是一種以互聯網為中心的面向應用的服務，用戶不需要了解云內部的細節.也不必具有云內部的專業知識或直接控制基礎設施，便能使用的相關資源。云計算包括基礎設施即服務(Infrastructure as a Service，簡稱IaaS)，平臺即服務(Platform as a Service，簡稱PaaS)和軟件即服務(Software as a Service，簡稱SaaS)以及其他依賴于互聯網滿足客戶計算需求的服務類型。云計算服務通常提供通用的通過瀏覽器訪問的在線商業應用，軟件和數據則存儲在服務器上。
圖1云計算的組成
2.1基礎設施
云基礎設施，即IaaS。是計算機基礎設施，通常是虛擬化的平臺環境。作為一項服務，具體應用例如：Sun公司的Sun網格、亞馬遜的彈性計算云。它通過將服務器端強大的計算能力單位化，來為個人用戶提供PC機無法實現的海量數據計算服務。
2.2存儲
云存儲涉及提供數據存儲作為一項服務，包括類似數據庫的服務，通常以使用的存儲量為結算基礎。它既可以交付作為云計算服務，又可以交付給單獨的數據存儲服務，具體應用包括亞馬遜簡單存儲服務和Google的BigTable服務。通過云存儲，由云端為用戶提供數據的備份和安全性保障，用戶可以在任何地點任何時刻進行數據的存儲和讀取操作。
2.3平臺
云平臺，即PaaS，直接提供計算平臺和解決方案作為服務.以方便應用程序部署和開發，從而節省購買和管理底層硬件和軟件的成本。比如Google的應用程序引擎(Google AppEngine)可以讓開發人員編譯基于Python的應用程序，并免費使用谷歌的基礎設施來進行托管。這種在云端的開發平臺為編程人員提供了快速開發網絡應用程序的途徑，同時免去了繁瑣的服務器搭建、維護等工作。
圖3GFS架構
3.3分布式計算
由于云計算系統中的計算單元分布在不同的地理區域，為了有效的利用這巨大的運算能力，傳統的編程方式已不適用，而要采用分布式計算模型。當前Map/Reduce模型在云計算系統中的使用最為廣泛。
Map/Reduce是一種編程模型，用于大規模數據集（大于1TB）的并行運算。概念“Map（映射）”和“Reduce（化簡）”，以及它們的主要思想，都源自函數式編程語言和矢量編程語言。Map/Reduce為編程人員進行分布式并行編程提供了一個框架，使得自己的程序可以方便的運行在分布式系統上。
Map/Reduce編程的實現是指定一個Map（映射）函數，用來把一組鍵值對映射成一組新的鍵值對，指定并發的Reduce（化簡）函數，用來保證所有映射的鍵值對中的每一個共享相同的鍵組。
簡單說來，一個映射函數就是對一些獨立元素組成的概念上的列表（例如，一個測試成績的列表的每一個元素）進行指定的操作（例如，如果發現所有學生的成績都被高估了一分，就可以定義一個“減一”的映射函數，用來修正這個錯誤）。事實上，每個元素都是被獨立操作的，而原始列表沒有被更改，因為這里創建了一個新的列表來保存新的答案。這就是說，Map操作是可以高度并行的，這對高性能要求的應用以及并行計算領域的需求非常有用。
而化簡操作指的是對一個列表的元素進行適當的合并。例如，如果需要知道班級的平均分，就可以先定義一個化簡函數，通過讓列表中的元素跟自己的相鄰的元素相加的方式把列表減半，如此遞歸運算直到列表只剩下一個元素，然后用這個元素除以人數，就得到了平均分。雖然化簡不如映射函數那么并行，但是因為化簡總是有一個簡單的答案，大規模的運算相對獨立，所以化簡函數在高度并行環境下也很有用。
關鍵詞：云計算；網絡；計算機；架構
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2012)19-4590-02
對目前廣泛使用的幾種云技術的對比，對云計算的技術結構做了簡要的總結。最后對云計算在實際發展中遇到的問題以及未來的發展趨勢做了預測分析。
目前計算機技術以及網絡技術的原理以及實際應用都得到了快速的發展，單個計算機的性能的提升方面仍然存在很多需要研究以及解決的現實問題。用戶在使用大量的網絡資源的時候，實際上是已經采用了網絡的優勢取代了以前個人手中資源來實現計算機性能的提升。計算機網絡技術將在世界范圍內實現資源的共享轉換為了現實。由于網格計算的概念主要是面向應用層面的，所以在網格計算的概念被提出以來，計算機性能的提升就面臨這很多亟待解決的問題，網絡的用戶需要將其使用的程序轉換為網絡共享所需要的分布式程序結構，程序員面臨這更多的技術問題，技術方面的障礙導致一般的用戶在應用網絡資源方面存在一定的困難。
目前市場上對于高性能的計算具有強烈的需求，面向WEB技術的網絡服務也具有重要的地位。自從面向WEB的技術獲得成功以后，計算機網絡的應用領域得到了較大程度的拓展，網絡的發展使得其功能已經由簡單的信息傳輸或者信息的轉換為信息資源的共享等應用。計算機云計算就是在這樣的背景中應運而生了。盡管云計算技術發展時間不長，但是云計算的思路已經涉及到了諸如分布式系統技術、集群技術、網格計算等多種技術。從這個方面來分析，云計算可以認為是上述技術的綜合以及升級。隨著云計算技術的不斷發展以及相關理論的不斷完善，以如微軟的Azure ，Amazon的EC2等云計算平臺為代表云計算的商業應用已經成為了現實。
1 云計算的定義
美國的Larry Ellison在華爾街日報上發表了自己對于云計算的見解，他認為計算機云技術中存在這樣的現象，也就是說一般需要根據目前已經完成使用的產品來重新定義云計算。Andy Isherwood也在2008年提出，對于云計算的專業研究，幾乎所有的研究者所給出的定義都存在著差別。目前對于云計算的定義的業界仍然存在較大的爭議，能夠實現云計算的平臺也是多種多樣。目前對于云計算的定義主要是根據Ian Foster等人的研究以及對于云計算的分析與總結。
1）云計算中的每一朵云都是目前計算機并行分布式系統中一種，是由一些了網絡化以及虛擬化的計算機提供的同意的服務層。同事會可以對計算資源進行同步。
2）網絡中用戶不是基于較長的時間間隔來進行基礎設施的規劃使用，目前可以實現分鐘級甚至是秒級來實現基礎設施的規劃，這樣應用的好處就是避免了網絡資源的浪費或者是網絡資源的過載。
3） 云計算不是孤立的，云計算是一個涉及多個方面的綜合概念。一般認為云計算是軟件技術發展的下一個邏輯階段。對于用戶而言，最能夠被理解以及接受的所謂云計算其實就是在因特網層面上的集成軟件。本定義中強調了云計算網絡服務的基本屬性。其他一些定義則注重了網絡中基礎設施的虛擬化，從本質上而言這些都是對于云計算概念不同層面的闡述。
根據以上的研究分析，云計算可以定義為：云算是通過網絡進行常用的服務形式，其中所有涉及到的軟件系統以及硬件系統的總稱。與云計算相關的概念主要包括集成技術、網絡計算、超級計算機等相互之間存在著相互區分但是又存在著相互聯系的基本概念。云計算中主要是以其服務形式對網絡中的用戶提供必要的計算機網絡資源，因為這個平臺可以獲得比傳統的集群系統具有更為廣泛的優勢以及規模，所以基于云計算的計算機平平所能夠提供的計算機性能就很有課程超過目前使用的超級計算機。另外在靈活性以及規模等方面，云計算技術的優越性更為明顯。
2 云計算發展背景
云計算的出現以及迅速發展與網絡的應用緊密相連。隨著Web2.0相關理論的成熟以及相關技術的現實應用，云計算已經由商量的實驗性網站逐步發展到目前廣泛使用的校園內網以及多種應用方面。網絡的商業模式已經發生了較大的變化。以一般運行的商業化網站為例，對一個可以獲得較大商業利潤的大型網站繼續寧維護，所涉及的方面很多。主要包含了對系統硬件的維護以及對于市場調研的分析。這樣就需要一個涉及等多方面的工作團隊，同時對于網站所涉及的軟件系統、硬件系統要負全面的責任。網站最終的獲利只是這個超大規模團隊的頂端的一小部分。這種極為不平衡的特點阻礙了網站的進一步發展。目前傳統的計算模型主要存在一下的困難。
1）目前服務支持平臺的規模缺乏可伸縮性，無法滿足用戶需求的變化。當服務業務的需求規模發生變化的時候，傳統的計算模型無法作出適應性的及時調整。
2）目前建立大型的底層基礎設施的成本較大。一般企業或者商業組織要在短期籌備相應的運行資本也存在著一定的難度。但是商業機遇總是爭分奪秒的，快速豈不的能力對于網絡運營商極為重要。
3）服務商對于提供的定型服務需要進行長期的維護，因此就沒有辦法集中有限的資源進行新業務的開發。云計算平臺具有較高的靈活性以及可靠性，網絡用戶可以根據目前現有的服務快速建立起許啊哦的系統。同時可以將基礎設施的維護任務由計算機提供商操作。因此用戶可以集中各項資源進行業務方面的操作。云計算的還具有可伸縮性，這樣就可以根據業務量大小的變化進行實時的調整并降低服務成本。
關鍵詞:云計算關鍵技術 云技術運用 云計算
中圖分類號:TP3 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2011)09(a)-0026-01
1 云計算概述
1.1 云計算的定義
1.1.1 什么是云計算
云計算的概念源于網格、公用計算和 SaaS概念。這是一種新興的模型,利用該模型,用戶可以在任何地方通過連接的設備訪問其應用程序。應用程序位于可大規模伸縮的數據中心,計算資源可在其中動態部署并進行共享,以便能夠實現顯著的經濟規模。
狹義的云計算是指IT基礎設施的交付和使用模式,指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源(硬件、平臺、軟件)。 廣義的云計算是指服務的交付和使用模式,指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。
1.1.2 云計算的特征
(1)硬件和軟件都是資源,通過互聯網以服務的方式提供給用戶;(2)應用資源可以根據需要進行動態的擴展和配置;(3)資源在物理上以分布式的共享方式存在,但最終在邏輯上以單一整體的形式呈現;(4)資源按需分配,按實際使用量付費,自動化管理。
1.2 云計算的優勢
(1)優化產業格局,推進專業分工;(2)降低管理開銷,提升資源利用率;(3)減少初期投資,減輕基礎設施風險;(4)降低入市資本,加快技術創新。
2 云計算的關鍵技術
2.1 云計算的技術支撐
2.1.1 資源調度
資源調度指的是在特定的環境下,根據一定的資源使用規則,在不同的資源使用者之間進行資源調整的過程。目前,通常有兩種途徑可以實現計算任務的資源調度:一種是在計算任務所在的機器上它的資源使用量;另一種是將計算任務轉移到其他機器上。
2.1.2 多租戶技術
與傳統的軟件運行和維護模式相比,用戶的應用軟件不需要一次性購買和部署在個人的數據中心中,這些計算機硬件資源和軟件資源能夠更好的被共享,具有良好的伸縮性,任何一個企業用戶都能夠按照自己的需求對SaaS軟件進行客戶化配置而不影響其他用戶的使用。多租戶技術就是目前云計算環境中能夠滿足上述需求的關鍵技術。
2.1.3 海量數據處理
作為以互聯網為計算平臺的云計算,將會更廣泛的涉及到海量數據處理任務。海量數據處理指的是對大規模數據的計算和分析,通常數據的規模可以達到TB甚至PB級。
2.1.4 大規模消息通信
云計算的一個核心理念就是資源和軟件功能都是以服務的形式進行的,不同服務之間經常需要通過消息通信進行協助。可靠、安全、高效能的通信基礎設施對于云計算的成功至關重要。
2.1.5 大規模分布式存儲
分布式存儲的目標是利用多臺服務器的存儲資源來滿足單臺服務器所不能滿足的存儲需求。分布式存儲要求存儲資源能夠被抽象表示和統一管理,并且能夠保證數據讀寫操作的安全性,可靠性,性能等各方面要求。目前,云環境下的大規模分布式存儲領域已經有了一些研究成果和應用。
2.1.6 許可證管理與計費
隨著云時代的到來,IT基礎設施的許可證管理和計費模式將發生重大的變化。在云計算環境中,用戶每月可以估計使用量選取許可證的數量,甚至可以根據系統自動跟蹤用戶在云環境里的使用情況定期生成的賬單付費。
2.2 云計算的技術挑戰
2.2.1 數據安全與隱私保護
在云環境中,云暴露在公開的網絡中任何一個節點及它們的網絡都可能受到攻擊,而且服務器的更新和升級都在遠程進行,每一次升級都可能帶來潛在的威脅。
2.2.2 資源高效性和服務可用性
云環境下,通過技術創新,保證即使在計算機軟硬件出現問題,服務仍然可用,云計算服務商希望預測到可能的可用性問題,并通過提前準備副本、提前解決故障、通知用戶等手段來避免這些故障的發生,或者減少故障發生帶來的損失。
2.2.3 資源的動態分配
在云計算環境中對資源的管理提出了更高的要求,要求資源的調度必須動態、及時、適量、細粒度、自動化和預動性。
2.2.4 統一的編程規范和標準化
為了使用戶能更輕松地享受云計算帶來的服務,讓用戶能利用該編程模型編寫簡單的程序來實現特定的目的,云計算上的編程模型必須十分簡單。
3 云計算的應用前景
云計算正在成為IT的一種發展趨勢,進入數字化、信息化的社會,為人們的生活和工作提供了無限多的可能,構建在網絡之上的云計算給人們帶來了諸多方便。無論是普通網絡用戶,還是企業員工,無論是IT管理者,還是軟件開發人員,他們都能親身體驗到這種改變,成為云計算的真正受益者。
3.1 云計算面向大公司
對于大型企業而言,其具有相當完善的IT基礎設施和相關的專業IT管理人員,對已有的IT基礎設施進行高效的利用。將云計算的強大功能引入數據中心,變傳統的IT基礎架構成私有云(根據需要與外部云建立聯邦的內部云集合),從而使IT基礎架構作為可輕松訪問的服務來交付將是最理想的解決方案。此方案優點在于:降低成本并最大限度提高IT效益,通過服務級別自動化加強IT控制力,為IT部門提供更多選擇性。
3.2 云計算面向中小企業
對于中小企業來說,充分利用現有IT資源來部署新應用程序、提高可用性和確保業務持續性,以發揮虛擬化的強大功能。通過使用業界最受信賴、最可靠的虛擬化平臺,大幅度降低資金和運營成本。同時,為企業提高IT人員效益,提供“IT永不停機”,保證其服務具備高可用性、高性能和高可靠性,混合云模式是中小型企業最理想的云計算方案。具有優勢在于:減少資金投入和運營成本,提高IT人員生產效率和企業響應能力,保護應用程序和數據,提高業務可用性。
3.3 云計算面向家庭
現階段,云計算和智能家庭在其各自的領域內發展都非常快速,為了能夠在智能家庭中利用云計算提供的服務,那么需要將起橋接作用的家庭網關進行有效的改進,使之能夠完成將智能家庭中提供的服務到云上,還能從云中搜索在智能家庭的網關層上看,每一個智能家庭被看作是一個結點,而智能家庭云是由很多個智能家庭結點構成的集群,智能家庭云就像其他由計算機組成的云一樣是整個云架構的一部分,并且智能家庭云也可以向外界提供不同的服務。
參考文獻
關鍵詞：云計算技術；企業；應用
云計算技術就是以互聯網為基礎，以此為用戶提供一個安全可靠、低成本、高計算性網絡服務的綜合性平臺。這種服務能夠實現對信息、技術、知識等數據的存儲，讓人們隨時隨地可以進行查閱。隨著技術的發展，云計算已經在企業中得到了推廣。
1云計算技術的基本內涵
云計算技術顧名思義，這是一個帶有虛擬色彩的互聯網計算機技術，它根據資源提供者和消費者雙方的意愿協調，機動地提供現有的資源，而這一資源的提供，則是它對企業的最大利用價值，所以它是一個龐大、具有服務性質的計算模式和儲存庫。云計算技術的含義提出是相比較于現有的計算機技術，例如目前為止，云計算技術的實際計算能力、整體模式的體現以及面臨問題的靈活處理能力，相對于其他計算機技術而言都是非常有優勢的。
2云計算技術發展特點和趨勢
由于云計算技術工作過程的整體性特點，它全部是由一個十分完整的管理體系來支配自身資源的最大利用化，據不完全統計，目前各類信息公司的云計算技術服務方面用到的計算機數量達到四位數的水平。網絡資源的需求和服務對象的特點，云計算技術天生具有她虛擬的特性，需求者只要通過自己的客戶端就可以在短時間內得到自己想要的資源。隨著云計算技術的逐步推廣，使用的企業用戶越來越多，不同的用戶需求是顯然不同的，這就需要云計算技術時刻調整自身的管理能力、技術成本，十分重視用戶的反饋和體驗，并以此為基點改善自身信息資源的集體供應能力，不斷動態地改善自身管理體制和能力。在云計算技術的計算過程中，它會不斷地審核和確認自身信息資源的有效性，并以此來維持和服務客戶之間最大的信任關系。在其他方面尤為突出的是，相對于私人的計算能力和計算信度，它都有有很大的提升。
3云計算技術在企業中的應用
3.1利用云計算技術完善運行機制
為了將云計算技術充分的應用于企業之中，首先企業要完善自身的運行機制。究其根本原因，是因為云計算技術具有眾多的環節和資源，企業只有完善自身的運行機制才能夠有效地保證將云計算技術在內部得到更好的應用，使其能夠和諧共存，進而保障云計算技術的應用，實現良性循環，使云計算技術均衡發展。云計算技術主要包括維護、運行和構建機制，具體體現在實施系統的規劃、控制、調度和進化重組等方面。企業對云計算技術的調度應用主要集中在市場傳統轉型分析、新客戶群體發展趨勢的預測和調研幾個方面，企業可以根據自身的情況決定云計算技術的具體應用戰略。此外，企業還可以利用云計算技術的規劃服務，分析當前的整體市場，對云計算提供的構架和容量擴展進行科學合理的規劃。通過對云計算技術日志的不定期檢查，得出準確的數據結果，采取合理的干預措施。
3.2企業中云儲存系統的構建
云計算技術作為一個宏大的技術系統，能夠為用戶提供龐大的軟件、數據和基礎設施服務功能；云計算技術是由眾多的資源和技術服務組成的。在當今的企業中最為核心的內容就是數據，這是企業發展的無形資產，云儲存作為數據的載體，在云計算技術基礎設施服務中占有重要地位。所以各個企業紛紛建立屬于自身的云儲存系統，這也是企業應用云計算技術的重要體現方式。在眾多的大企業中，如惠普、易安信等都開始應用云儲存技術服務。云儲存技術的應用可以實現軟件和計算服務的虛擬結合，從而為用戶提供遠程服務。其中，文件數據與軟件資源儲存是云儲存的核心資源，是不可或缺的重要內容。企業的云儲存系統主要作用就是存儲客戶資料和企業生產中的數據。企業建立云儲存系統主要包含存儲商、集成商和客戶等。軟硬件開發商為企業云儲存提供儲存的實體。其中云儲存的商為企業提供儲存資源的配置和安裝功能，以此為用戶提供有效資源。而云儲存集成商就是將企業儲存的資源進行有效的集合，為企業的云儲存資源提供增值的服務。企業為了保障云儲存系統的安全可靠性，對于提供云儲存服務的制造商要進行第三方認證，所謂的第三方認證就是要求云儲運系統的提供者提供能力、信譽和資質的認證。在云儲存系統中最為核心的部分就是云儲存的服務調度、系統更新、系統緩存和企業元數據管理方案等。元數據管理就是以集中的方式將元數據進行上傳更新和下載等，通過高低訪問頻率采取不同的緩存分配方案。云儲存系統的更新主要表現在客戶端之間的傳播更新、緩存更新、元數據更新、更新認可和執行等方面，涉及的內容非常多樣。總之，在全球信息計算機技術快速發展的大背景下，云計算技術的發展和應用是不可避免的趨勢，這對于企業、家庭和個人來說都是具有革命性意義的時代性變革。云計算技術對大眾帶來的福利和成就在上文中已經有所闡述，但是人們卻不可忽視目前它存在的技術難關和技術薄弱點，這仍需要相關專業人士的繼續努力對此改善。放眼全球高端云計算技術的發展狀況，不可否認的是中國的云計算技術服務還有很大的學習發展空間，相信在不久的未來，中國將取得長足的發展。
參考文獻
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