| 标题 | 云计算技术研究综述 |
| 范文 | 刘永 摘 要：随着互联网不断发展和海量数据处理需求增加，云计算作为新兴计算模式受到广泛关注。采用云计算不仅可满足海量数据处理需求，还可提高IT资源利用率、降低IT成本、简化IT管理。从云计算技术角度出发，介绍云计算概念及其优势、国内外研究现状、云计算关键技术及所面临的挑战，为云计算研究提供借鉴。 关键词：云计算；云计算技术；综述 DOIDOI：10.11907/rjdk.151976 中图分类号：TP3-0 文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2015）009000403 0 引言 近年来，随着互联网信息爆炸式增长和社会对海量信息处理需求的增加，使以往IT计算模式不能满足当前各种计算的需求，促使诞生新一代计算模式——云计算。计算模式经历了网格计算、并行计算、效用计算等阶段，云计算作为一种新兴计算模式，虽然提出和应用时间不长，但由于其具有巨大优势，因而受到各类企业、科研机构、政府机关广泛关注，具有广阔前景。 实际上，许多公司和科研机构在多年以前就已开始云计算相关研究和规划，为新一轮竞争作准备。2007年，Google、IBM等公司便与美国高校发起云计算计划，并取得初步成功。当前，Google、微软、Amazon等都推出各自“云计算”计划；国内华为等也正在进行云计算方面相关研究，世界各大高校和科研院所也对云计算开展了深入研究。 1 云计算 1.1 云计算定义 自云计算概念提出来，其内涵不断丰富，但研究者们对云计算始终没有统一定义。 美国加州大学伯克利分校发布的云计算白皮书[1]认为，云计算既是互联网上以服务形式提供的各类应用，也是数据中心为这些服务提供支持的软硬件资源。美国国家标准与技术研究院对云计算的定义为[2]：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用、便捷、按需网络访问，进入可配置计算资源共享池（包括网络、服务器、存储、应用、服务等资源），这些资源能够被快速提供，且对云计算平台只需投入很少管理工作或与服务供应商进行很少交互[2]。 从以上定义可看出，云计算主要涉及两个概念：按需服务和计算资源池。按需服务符合效用计算概念；计算资源池则涉及虚拟化技术[3]。云计算从网格计算、效用计算发展而来。网格计算是分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机组成一个虚拟超级计算机，用来执行大型任务；效用计算是一种IT资源打包和计费方式，如按照计算、存储分别计算费用，就像人们日常生活中支付水电费一样。云计算汲取网格计算、效用计算的优点，依赖于虚拟化计算，存储资源池以按需付费的商业模式运行。 1.2 云计算优势 （1） 优化产业布局[4]。云计算使企业管理模式发生彻底变化，由用户自给自足模式转向由云计算运营商为用户提供服务模式。以往，中小型企业为降低IT成本和维护IT基础设施，将数据中心建在距离自身很近的地方，受诸多限制，因此数据中心规模不会很大；现在，IT公司利用云计算架构，通过灵活选址，使数据中心地理分布更加合理。 （2） 降低用户成本。云计算用户所有服务都是由云平台提供，因此用户不必高价购买高配置硬件设备。用户只需一个瘦终端，如只需一台普通笔记本或一部智能手机，就能通过因特网访问云中丰富的软硬件资源。 （3） 降低企业成本。企业不再需要购买昂贵服务器等硬件资源，租用云计算资源即可完成业务。从软硬件维护角度来看，由于各种应用都运行在云中，企业不需要更新应用，也无需维护硬件，只需租用即可，节约IT硬件购置、维护成本。 （4） 提高资源利用率[5]。云计算运营商采用云计算方式为各领域提供IT服务。如Google App Engine平台对上万种Web服务托管，这些Web服务共享该云平台提供的资源，如果使用云计算，许多企业可共享云计算机软硬件资源，资源利用率得到显著提升。 （5） 提高性能体验[6]。当用户使用云计算服务时，可以充分享用云中的软硬件资源，不再受限于本地计算机。利用云计算提供的强大计算能力，用户可尽快解决本地计算机无法解决的问题，从而获得更高性能体验。 （6） 提供“无限”资源。云计算存储容量至少都上百PB，而用户PC机一般只有几百个G，两者相差数百倍。云计算存储容量巨大，且云计算将软硬件资源整合后提供给用户“透明”使用，其性能已经远远超过一台甚至多台巨型计算机，因此对用户而言，云计算资源具有无限性。 2 国内外研究现状 目前，云计算提供厂商众多。国外主要有Amazon、Google、Microsoft以及IBM；国内主要有和信公司及华为公司。 2.1 国外研究现状 2.1.1 Amazon EC2 Amazon是较早提出云计算概念的公司之一。Amazon EC2全称Amazon Elastic Cloud Computing，中文名称为亚马逊弹性云计算[7]。其是Amazon公司为网络用户提供Web服务。该服务主要是Amazon公司为用户提供3类虚拟机资源：小型虚拟机、中型虚拟机和大型虚拟机，并为这3类虚拟机制定收费标准，用户可根据实际情况，任选租用类型。 2.1.2 Google App Engine Google App Engine是在Google公司的基础架构上运行网络应用程序[8]。使用该程序，应用开发者只需上传应用，就可为用户提供服务。其目的是为程序开发者提供开发简单、部署方便的Web应用管理和运行平台。程序开发者只需专注程序开发即可，无需关心云计算硬件基础设施。当前，应用开发者可以使用Python语言、Java语言、Go语言和PHP语言编写应用程序。 2.1.3 Windows Azure平台 Windows Azure平台是微软开发的基于云计算的操作系统，现已更名为“Microsoft Azure” [9]。利用该平台，开发者所开发的系统可在云服务器、云数据中心、Web和PC机上运行，以便用户可通过该平台访问这些应用程序。Windows Azure可实现异地多点备份功能，提供Windows和Linux虚拟机，支持PHP、Python、Node.js等大量开源工具，具有存储性能优越、扩展性和稳定性高等特点。 2.1.4 IBM“蓝云”计划 IBM推出“蓝云”计划，该计划使计算不局限于本地计算机或远程服务器集群，通过构建分布式、可全球访问资源结构，使数据中心在类似Internet环境下运行计算[10]。IBM的“蓝云”由以下部分组成：基于X86架构的刀片服务器集群、IBM WebSphere应用服务器、IBM DB2数据库、IBM 监控软件、IBM部署管理软件、虚拟化软件及信息处理软件等。 2.2 国内研究现状 2.2.1 “和信”虚拟终端管理系统 在国内，和信公司于2008年率先提出“虚拟终端管理”的概念，并于同年10月推出 “和信虚拟终端管理系统VEsystem”。该管理系统的优点是其终端对底层硬件资源的使用不再依赖CPU虚拟化技术和GPU虚拟化技术，而是在I/O层实现对物理存储介质重定向，从而使得虚拟化OS完全工作在硬件上。当终端需要更新软件时，仅需在任意一台终端上操作即可自动完成同步，且断网或硬盘出现故障时，终端也能继续运行。该管理系统具有良好兼容性，能兼容异构计算机，并且能创建多平台系统，满足用户多样化需求[11]。 2.2.2 华为FusionCloud FusionCloud能帮助用户实现弹性自动基础设施及按需服务模式[12]。FusionCloud包括两个解决方案：数据中心虚拟化解决方案和桌面云解决方案。数据中心虚拟化解决方案是数据中心以FusionSphere为基础进行虚拟化，通过软件整合和抽象数据中心全部IT资源构建虚拟化资源池，实现数据中心集中管理和统一调度；桌面云解决方案是通过在FusionSphere上部署华为桌面云软件FusionAccess，使用户通过瘦终端访问云平台应用及客户虚拟化桌面。 3 云计算关键技术 3.1 虚拟化技术 在IT领域，虚拟化技术用于对计算机物理资源进行抽象。其可使多个操作系统在计算机上同时运行，每个操作系统及应用构成一个虚拟机，所有虚拟机共享计算机（物理主机）硬件资源。由于云计算将数据中心IT资源虚拟化成虚拟资源池，因此虚拟化技术被广泛用于云计算。 3.2 数据存储和管理技术 云计算采用大量分布的存储单元存储海量数据。通过虚拟化技术、冗余存储等方式保证数据的低成本、高性能及高可用性。当前，采用数据存储技术的系统主要有Google的Google文件系统、Hadoop团队所开发的Hadoop分布式文件系统。 3.3 Web服务与SOA 云计算服务分为数据密集型服务和Web服务两类[13]。SOA是面向服务体系架构，该架构将应用程序不同功能单元（服务）通过这些服务间定义的接口联系起来。对云计算Web服务而言，使用SOA架构，可将SOA扩展到企业防火墙以外并延伸到云计算提供商，以获得SOA监控、范围延伸等优势。 3.4 并行编程模型 Web2.0的诞生使互联网信息呈几何式增长，如搜索引擎、在线处理等系统处理的网络数据规模越来越大。因此，云计算提供编程模型应该简单化，以便编程人员能充分利用云计算提供资源。Map/Reduce编程模型是一个具有良好性能的并行处理模型。当前，Google公司使用Map/Reduce编程模型发挥Google文件系统集群性能。 4 云计算面临的挑战 （1）信任及安全。 包含用户敏感信息的应用系统部署在公有云上，存在安全隐患。在企业私有云中，企业各部门信息安全，特别是企业财务数据、客户资料等要妥善保存，防止泄露。 （2）标准化。 目前，各大云计算厂商在发展云计算时都制定了各自标准，整个行业没有形成统一标准。不同厂商云计算系统间缺乏互操作性，用户如果从一个云计算系统迁移到另一个系统会非常困难。 （3）服务质量保证。 亚马逊和Google的云服务都曾经出现服务中断情况[14]。因此，如何保证云数据中心软硬件能正常运行，为用户提供可靠服务面临着巨大挑战。 （4）新垄断问题。 互联网刚打破IT巨头垄断局面，若云计算具有巨大优势，并取得成功后，未来互联网则可能重新被IT巨头所垄断。 5 结语 云计算作为一种新兴计算模式，是智能化时代的产物，因其本身具有良好的异构性、可伸缩性、可靠性、可管理性等优点，逐步代替以往计算模式，受到各大IT厂商广泛关注。目前，关于云计算各项研究正在广泛开展，云计算服务运营商也推出各自云计算服务项目。在IT界努力推动下，云计算将会得到更大发展。 参考文献参考文献： [1] MICHAEL A，FOX A，GRIFFITH R，et al.Above the clouds a berkley view of cloud computing[J].UC Berkley，USA：Technical Report No.UCB/EEECS200928，2009：125. 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[12] FusionCloud云计算[EB/OL].http：//e.huawei.com/cn /solutions/technical/cloudcomputing. [13] BELOGLZOV A，BUYYA R.Adaptive thresholdbased approach for energyefficient consolidation of virtual machines in cloud data centers[C].Proceedings of the 8th International Workshop on Middleware for Grids，Clouds and eScience，New York，USA，2010. [14] 夏玲军，楼晓峰.云计算及其面临的挑战[J].软件导刊，2010，9（10）：34. 责任编辑（责任编辑：陈福时） |
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