梁迪龍

摘要：該文對(duì)目前國內(nèi)外對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究的相關(guān)資料進(jìn)行了綜合，并針對(duì)計(jì)算機(jī)云技術(shù)的相關(guān)特征，對(duì)云技術(shù)的應(yīng)用做了詳細(xì)的探討分析。闡述了基于云計(jì)算技術(shù)的典型應(yīng)用。文中首現(xiàn)對(duì)于云技術(shù)的基本概念做了扼要的闡述，同時(shí)從商業(yè)模式的角度觸犯，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中云計(jì)算的特征進(jìn)行了詳細(xì)的分析與深入的探討。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；網(wǎng)絡(luò)；計(jì)算機(jī)；架構(gòu)

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)19-4590-02

對(duì)目前廣泛使用的幾種云技術(shù)的對(duì)比，對(duì)云計(jì)算的技術(shù)結(jié)構(gòu)做了簡要的總結(jié)。最后對(duì)云計(jì)算在實(shí)際發(fā)展中遇到的問題以及未來的發(fā)展趨勢(shì)做了預(yù)測分析。

目前計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的原理以及實(shí)際應(yīng)用都得到了快速的發(fā)展，單個(gè)計(jì)算機(jī)的性能的提升方面仍然存在很多需要研究以及解決的現(xiàn)實(shí)問題。用戶在使用大量的網(wǎng)絡(luò)資源的時(shí)候，實(shí)際上是已經(jīng)采用了網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)取代了以前個(gè)人手中資源來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)性能的提升。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將在世界范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源的共享轉(zhuǎn)換為了現(xiàn)實(shí)。由于網(wǎng)格計(jì)算的概念主要是面向應(yīng)用層面的，所以在網(wǎng)格計(jì)算的概念被提出以來，計(jì)算機(jī)性能的提升就面臨這很多亟待解決的問題，網(wǎng)絡(luò)的用戶需要將其使用的程序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)共享所需要的分布式程序結(jié)構(gòu)，程序員面臨這更多的技術(shù)問題，技術(shù)方面的障礙導(dǎo)致一般的用戶在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)資源方面存在一定的困難。

目前市場上對(duì)于高性能的計(jì)算具有強(qiáng)烈的需求，面向WEB技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)也具有重要的地位。自從面向WEB的技術(shù)獲得成功以后，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域得到了較大程度的拓展，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得其功能已經(jīng)由簡單的信息傳輸或者信息的發(fā)布轉(zhuǎn)換為信息資源的共享等應(yīng)用。計(jì)算機(jī)云計(jì)算就是在這樣的背景中應(yīng)運(yùn)而生了。盡管云計(jì)算技術(shù)發(fā)展時(shí)間不長，但是云計(jì)算的思路已經(jīng)涉及到了諸如分布式系統(tǒng)技術(shù)、集群技術(shù)、網(wǎng)格計(jì)算等多種技術(shù)。從這個(gè)方面來分析，云計(jì)算可以認(rèn)為是上述技術(shù)的綜合以及升級(jí)。隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展以及相關(guān)理論的不斷完善，以如微軟的Azure ，Amazon的EC2等云計(jì)算平臺(tái)為代表云計(jì)算的商業(yè)應(yīng)用已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。

1 云計(jì)算的定義

美國的Larry Ellison在華爾街日?qǐng)?bào)上發(fā)表了自己對(duì)于云計(jì)算的見解，他認(rèn)為計(jì)算機(jī)云技術(shù)中存在這樣的現(xiàn)象，也就是說一般需要根據(jù)目前已經(jīng)完成使用的產(chǎn)品來重新定義云計(jì)算。Andy Isherwood也在2008年提出，對(duì)于云計(jì)算的專業(yè)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(duì)于云計(jì)算的定義的業(yè)界仍然存在較大的爭議，能夠?qū)崿F(xiàn)云計(jì)算的平臺(tái)也是多種多樣。目前對(duì)于云計(jì)算的定義主要是根據(jù)Ian Foster等人的研究以及對(duì)于云計(jì)算的分析與總結(jié)。

1）云計(jì)算中的每一朵云都是目前計(jì)算機(jī)并行分布式系統(tǒng)中一種，是由一些了網(wǎng)絡(luò)化以及虛擬化的計(jì)算機(jī)提供的同意的服務(wù)層。同事會(huì)可以對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行同步。

2）網(wǎng)絡(luò)中用戶不是基于較長的時(shí)間間隔來進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃使用，目前可以實(shí)現(xiàn)分鐘級(jí)甚至是秒級(jí)來實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃，這樣應(yīng)用的好處就是避免了網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)或者是網(wǎng)絡(luò)資源的過載。

3） 云計(jì)算不是孤立的，云計(jì)算是一個(gè)涉及多個(gè)方面的綜合概念。一般認(rèn)為云計(jì)算是軟件技術(shù)發(fā)展的下一個(gè)邏輯階段。對(duì)于用戶而言，最能夠被理解以及接受的所謂云計(jì)算其實(shí)就是在因特網(wǎng)層面上的集成軟件。本定義中強(qiáng)調(diào)了云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的基本屬性。其他一些定義則注重了網(wǎng)絡(luò)中基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化，從本質(zhì)上而言這些都是對(duì)于云計(jì)算概念不同層面的闡述。

根據(jù)以上的研究分析，云計(jì)算可以定義為：云算是通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)布常用的服務(wù)形式，其中所有涉及到的軟件系統(tǒng)以及硬件系統(tǒng)的總稱。與云計(jì)算相關(guān)的概念主要包括集成技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、超級(jí)計(jì)算機(jī)等相互之間存在著相互區(qū)分但是又存在著相互聯(lián)系的基本概念。云計(jì)算中主要是以其服務(wù)形式對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的用戶提供必要的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源，因?yàn)檫@個(gè)平臺(tái)可以獲得比傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)具有更為廣泛的優(yōu)勢(shì)以及規(guī)模，所以基于云計(jì)算的計(jì)算機(jī)平平所能夠提供的計(jì)算機(jī)性能就很有課程超過目前使用的超級(jí)計(jì)算機(jī)。另外在靈活性以及規(guī)模等方面，云計(jì)算技術(shù)的優(yōu)越性更為明顯。

2 云計(jì)算發(fā)展背景

云計(jì)算的出現(xiàn)以及迅速發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用緊密相連。隨著Web2.0相關(guān)理論的成熟以及相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，云計(jì)算已經(jīng)由商量的實(shí)驗(yàn)性網(wǎng)站逐步發(fā)展到目前廣泛使用的校園內(nèi)網(wǎng)以及多種應(yīng)用方面。網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)模式已經(jīng)發(fā)生了較大的變化。以一般運(yùn)行的商業(yè)化網(wǎng)站為例，對(duì)一個(gè)可以獲得較大商業(yè)利潤的大型網(wǎng)站繼續(xù)寧維護(hù)，所涉及的方面很多。主要包含了對(duì)系統(tǒng)硬件的維護(hù)以及對(duì)于市場調(diào)研的分析。這樣就需要一個(gè)涉及等多方面的工作團(tuán)隊(duì)，同時(shí)對(duì)于網(wǎng)站所涉及的軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)要負(fù)全面的責(zé)任。網(wǎng)站最終的獲利只是這個(gè)超大規(guī)模團(tuán)隊(duì)的頂端的一小部分。這種極為不平衡的特點(diǎn)阻礙了網(wǎng)站的進(jìn)一步發(fā)展。目前傳統(tǒng)的計(jì)算模型主要存在一下的困難。

1）目前服務(wù)支持平臺(tái)的規(guī)模缺乏可伸縮性，無法滿足用戶需求的變化。當(dāng)服務(wù)業(yè)務(wù)的需求規(guī)模發(fā)生變化的時(shí)候，傳統(tǒng)的計(jì)算模型無法作出適應(yīng)性的及時(shí)調(diào)整。

2）目前建立大型的底層基礎(chǔ)設(shè)施的成本較大。一般企業(yè)或者商業(yè)組織要在短期籌備相應(yīng)的運(yùn)行資本也存在著一定的難度。但是商業(yè)機(jī)遇總是爭分奪秒的，快速豈不的能力對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商極為重要。

3）服務(wù)商對(duì)于提供的定型服務(wù)需要進(jìn)行長期的維護(hù)，因此就沒有辦法集中有限的資源進(jìn)行新業(yè)務(wù)的開發(fā)。云計(jì)算平臺(tái)具有較高的靈活性以及可靠性，網(wǎng)絡(luò)用戶可以根據(jù)目前現(xiàn)有的服務(wù)快速建立起許啊哦的系統(tǒng)。同時(shí)可以將基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)任務(wù)由計(jì)算機(jī)提供商操作。因此用戶可以集中各項(xiàng)資源進(jìn)行業(yè)務(wù)方面的操作。云計(jì)算的還具有可伸縮性，這樣就可以根據(jù)業(yè)務(wù)量大小的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整并降低服務(wù)成本。

4）從網(wǎng)絡(luò)底層設(shè)施開發(fā)的成本相對(duì)較高。在網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，即便是少量的底層服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)提供商的基礎(chǔ)設(shè)施也要從其硬件基礎(chǔ)開發(fā)，所需要投入的開發(fā)時(shí)間以及成本都非常高。

3 云計(jì)算平臺(tái)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)云計(jì)算平臺(tái)能夠?yàn)橛脩籼峁└鞣N不同的服務(wù)類型以及不同的目標(biāo)。但是無論需要實(shí)現(xiàn)何種目標(biāo)，云計(jì)算平臺(tái)都應(yīng)該能夠具有以下特點(diǎn)：

1) 云計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)中心或者大規(guī)模的網(wǎng)格。所以平臺(tái)要能夠?yàn)橛脩籼峁┬阅軆?yōu)越的計(jì)算服務(wù)。在平臺(tái)中，用戶可以享受無限的云資源。

2） 在云平臺(tái)中，網(wǎng)絡(luò)中的用戶與底層的物理實(shí)現(xiàn)不存在直接的聯(lián)系。用戶可以使用平臺(tái)以及平臺(tái)中的其他應(yīng)用軟件都不需要進(jìn)行其中詳細(xì)組成結(jié)構(gòu)以及具體內(nèi)容的理解。 用于僅僅需要進(jìn)行平臺(tái)的直接調(diào)用。同時(shí)也可以在平臺(tái)上進(jìn)行自己所需要的工作。

3）計(jì)算機(jī)云計(jì)算平臺(tái)的實(shí)際應(yīng)用較為廣泛。在實(shí)際使用中可以根據(jù)系統(tǒng)的不同需求進(jìn)行規(guī)模的自由調(diào)整。云平臺(tái)與計(jì)算機(jī)的虛擬化技術(shù)相集合，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本可以有效地降低。進(jìn)一步滿足用戶的需求。

4 云計(jì)算總體技術(shù)架構(gòu)分析

目前投入商業(yè)化運(yùn)營的平臺(tái)較多，通過對(duì)目前現(xiàn)有的主流平臺(tái)的分析總結(jié)，便可以對(duì)云技術(shù)的總體技術(shù)架構(gòu)具備一定的了解。Google是特定的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序定制的云技術(shù)，其系統(tǒng)本身內(nèi)部具備極大的數(shù)據(jù)庫。

為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算云平臺(tái)中數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)的維護(hù)與管理，谷歌公司采用了基于分布式集群方式的基礎(chǔ)架構(gòu)的方式。根據(jù)系統(tǒng)的要求，開發(fā)了必要的軟件，主要用來對(duì)其中的節(jié)點(diǎn)連接的問題進(jìn)行了系統(tǒng)的處理與分析。谷歌所采用的基礎(chǔ)架構(gòu)是四個(gè)相互獨(dú)立同時(shí)又具有密切聯(lián)系的四個(gè)部分。主要包含系統(tǒng)文件Google File System，大規(guī)模分布式數(shù)據(jù)庫Bigtable以及分布式的鎖機(jī)制Chubby等。

5 結(jié)束語

隨著云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，維護(hù)工作的有效性以及經(jīng)濟(jì)性將體現(xiàn)得更為明顯。云技術(shù)的應(yīng)用也將有限的資源轉(zhuǎn)換為無限的計(jì)算資源。目前云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展任然需要經(jīng)過不斷的努力以及長時(shí)間的發(fā)展才能夠?qū)⑦\(yùn)營級(jí)的應(yīng)用以及云計(jì)算真正聯(lián)系起來。據(jù)Berkeley大學(xué)的相關(guān)研究，還需解決十大障礙尚可實(shí)現(xiàn)云計(jì)算技術(shù)完全其愿景：大型分布式系統(tǒng)中易于存在bug、數(shù)據(jù)傳輸瓶頸、高效準(zhǔn)確的計(jì)量、數(shù)據(jù)鎖定，平臺(tái)之間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、服務(wù)的可用性保證、性能不可預(yù)測、數(shù)據(jù)保密性和可審計(jì)性、高效、細(xì)粒度的彈性存儲(chǔ)、新的計(jì)算資源、計(jì)算機(jī)服務(wù)模式中的軟件許可證問題、服務(wù)商以及平臺(tái)的相關(guān)用戶的聲譽(yù)命運(yùn)共享。雖然云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展存在諸多的問題，但是基于網(wǎng)絡(luò)資源的不斷發(fā)展以及云計(jì)算本身的巨大優(yōu)勢(shì)，云計(jì)算在未來的發(fā)展以及社會(huì)應(yīng)用之中必然具有不可替代的重要作用與社會(huì)意義。

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