邵澤云+++劉正岐

【 摘 要 】 文章介紹了云計算的產生和云計算的全新概念，分析了云計算的體系結構，然后總結了云計算的一些關鍵技術，像虛擬化技術、海量數據存儲技術、海量數據管理技術、編程模式和云平臺管理技術等，并指出了云計算帶給人們的好處。

【 關鍵詞 】 云計算；虛擬化；海量數據；存儲；管理；服務

【 中圖分類號 】 TP393 【 文獻標識碼 】 A

1 引言

隨著互聯網的發(fā)展，人們對網絡的需求越來越多，網絡提供給人們的服務也越豐富，而這些網絡服務需要海量數據的存儲和強大計算能力來滿足日益增長的業(yè)務需求，云計算的理念就這樣應運而生，它是直接產生于企業(yè)計算、互聯網領域，它更關心如何擴展系統(tǒng)、如何方便IT管理。

2 云計算的概念

云計算是一種動態(tài)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，用戶使用相關資源時不需要了解云內部的細節(jié)，也不必具有云內部的專業(yè)知識。云計算的概念可以從狹義和廣義兩個方面來看。狹義云計算是一種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（包括硬件、平臺和軟件），提供資源的網絡就是“云”，“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴展，并且可以隨時獲取，按需使用，隨時擴展，按使用付費，這種特性被人們形象地稱為像使用水電一樣使用IT基礎設施。廣義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，這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關的，也可以是任意其他的服務。

3 云計算的體系結構

云計算的基本原理是利用非本地或遠程服務器（集群）的分布式計算機為互聯網用戶提供服務（計算、存儲、軟硬件等服務），這使得用戶可以將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)的資源。云計算的體系結構如圖1所示。

云端用戶是提供云用戶請求服務的交互界面，也是用戶使用云的入口；服務目錄是云用戶在取得相應權限后可以選擇或定制的服務列表；管理系統(tǒng)是提供對用戶、資源管理和服務；部署工具是對資源進行智能調度、使用、配置和回收等；資源監(jiān)控是監(jiān)控和計量云系統(tǒng)資源的使用情況；服務器集群是虛擬的或物理的服務器，由管理系統(tǒng)管理負責高并發(fā)量的用戶請求處理、大運算量計算處理、用戶Web應用服務，云數據存儲時采用相應數據切割算法、采用并行方式上傳和下載大容量數據。

4 云計算中的關鍵技術

按需部署是云計算的核心，要解決按需部署，必須解決資源的動態(tài)可重構、監(jiān)控和自動化部署等，而這些又需要以虛擬化、高性能存儲、高效數據處理、高速互聯網等技術為基礎。所以云計算除了需要仔細研究其體系結構外，還要特別注意研究資源的動態(tài)可重構、自動化部署、資源監(jiān)控、虛擬化、海量數據存儲、海量數據管理、編程模式及云平臺管理等關鍵技術。

4.1 虛擬化技術

虛擬化技術是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行，它可以擴展硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程，減少軟件虛擬機相關開銷和支持更廣泛的操作系統(tǒng)等多個方面；通過虛擬化技術可實現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；虛擬化技術根據對象可分成存儲虛擬化、計算虛擬化、網絡虛擬化等；在云計算實現中，計算系統(tǒng)虛擬化是一切建立在“云”上的服務與應用的基礎；虛擬化技術目前主要應用在CPU、操作系統(tǒng)、服務器等多個方面，是提高服務效率的最佳解決方案。

4.2 分布式海量數據存儲技術

云計算系統(tǒng)由大量服務器組成，同時為大量用戶服務，因此云計算系統(tǒng)采用分布式存儲方式存儲數據，用冗余存儲的方式（集群計算、數據冗余和分布式存儲）保證數據的可靠性。冗余的方式通過任務分解和集群，用低配機器替代超級計算機的性能來保證低成本，這種方式保證分布式數據的高可用、高可靠和經濟性，云計算系統(tǒng)中廣泛使用的數據存儲系統(tǒng)是Google的GFS和Hadoop團隊開發(fā)的GFS的開源實現HDFS。

4.3 海量數據管理技術

云計算需要對分布的、海量的數據進行處理、分析，因此，數據管理技術必需能夠高效的管理大量的數據；計算系統(tǒng)中的數據管理技術主要是Google的BT（BigTable）數據管理技術和Hadoop團隊開發(fā)的開源數據管理模塊HBase；由于云數據存儲管理形式不同于傳統(tǒng)的RDBMS數據管理方式，如何在規(guī)模巨大的分布式數據中找到特定的數據，也是云計算數據管理技術所必須解決的問題，同時由于管理形式的不同造成傳統(tǒng)的SQL數據庫接口無法直接移植到云管理系統(tǒng)中來，目前一些研究在關注為云數據管理提供RDBMS和SQL的接口，如基于Hadoop 子項目HBase和Hive等。另外，在云數據管理方面，如何保證數據安全性和數據訪問高效性也是研究關注的重點問題之一。

4.4 編程方式

云計算提供了分布式的計算模式，客觀上要求必須有分布式的編程模式。云計算采用了一種思想簡潔的分布式并行編程模型Map—Reduce，Map—Reduce是一種編程模型和任務調度模型，主要用于數據集的并行運算和并行任務的調度處理，在該模式下，用戶只需要自行編寫Map函數和Reduce函數即可進行并行計算，其中Map 函數中定義各節(jié)點上的分塊數據的處理方法，而Reduce函數中定義中間結果的保存方法以及最終結果的歸納方法。

4.5 云計算平臺管理技術

云計算資源規(guī)模龐大，服務器數量眾多并分布在不同的地點，同時運行著數百種應用，如何有效的管理這些服務器，保證整個系統(tǒng)提供不間斷的服務是巨大的挑戰(zhàn)，云計算系統(tǒng)的平臺管理技術能夠使大量的服務器協同工作，方便的進行業(yè)務部署和開通，快速發(fā)現和恢復系統(tǒng)故障，通過自動化、智能化的手段實現大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運營。

5 結束語

云計算真正實現了按需計算，從而有效地提高了對軟硬件資源的利用效率，云計算的出現使高性并行計算不再是科學家和專業(yè)人士的專利，普通的用戶也能通過云計算享受高性能并行計算所帶來的便利，使人人都有機會使用并行機，從而大大提高了工作效率和計算資源的利用率，云計算模式中用戶不需要了解服務器在哪里，不用關心內部如何運作，通過高速互聯網就可以透明地使用各種資源。

參考文獻

[1] 王佳雋，呂智慧，吳杰等.云計算技術發(fā)展分析及其應用探討[J].計算機工程與設計，2010（20）：4404-4408.

[2] 孟小峰，慈祥.大數據管理：概念、技術與挑戰(zhàn)[J].計算機研究與發(fā)展，2013，50（1）：146-169.

[3] 王元卓，靳小龍，程學旗.網絡大數據：現狀與展望[J].計算機學報，2013，36（6）：1125-1138.

[4] 張新玲，張東，曹玲玲等.云計算虛擬化平臺性能研究[J].軟件導刊，2013（11）：1-3.

[5] 吳華芹.基于云計算背景下的數據存儲技術[J].計算機光盤軟件與應用，2013（7）：28-29.

[6] 宗平，周明.云計算中的數據安全存儲和加密模型的設計[J].計算機技術與發(fā)展，2013（10）：137-140.

基金項目：

甘肅省教育科學“十二五”規(guī)劃課題（GS[2013]GHB1097）。

作者簡介：

邵澤云（1980-），男，甘肅西和人，講師，主要從事計算機網絡與計算機應用方面的教學與研究。endprint