周玉新

摘要 云計(jì)算是當(dāng)前IT技術(shù)的研究熱點(diǎn)，本文簡(jiǎn)要介紹了云計(jì)算系統(tǒng)的一些常用概念、特征以及系統(tǒng)架構(gòu)，介紹了云計(jì)算系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并從幾個(gè)方面淺析了云計(jì)算系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 云計(jì)算；系統(tǒng)架構(gòu)；虛擬化

中圖分類(lèi)號(hào) TP3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào)2095-6363（2015）10-0017-02

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，常規(guī)的軟件工具已無(wú)法在可以承受的時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行捕捉、管理和處理，傳統(tǒng)的IT架構(gòu)己遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足海量數(shù)據(jù)對(duì)其計(jì)算能力的需求。在這種背景下，能夠?qū)Ａ繑?shù)據(jù)進(jìn)行低成本、高效率存儲(chǔ)和處理的云計(jì)算概念應(yīng)時(shí)而生。云計(jì)算是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)如虛擬化、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、負(fù)載均衡以及并行計(jì)算、效用計(jì)算、分布式計(jì)算等和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合的產(chǎn)物，它是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的使用、增加和交付的模式，能夠?yàn)楦鞣N互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供易擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)虛擬化資源。云計(jì)算通過(guò)將將計(jì)算分布到大量的分布式計(jì)算機(jī)上，使得有需求的企業(yè)能夠按需使用，并極大地節(jié)省使用成本。

谷歌的首席執(zhí)行官埃里克·施密特博士于2006年首次提出云計(jì)算的概念。自該概念被提出以來(lái)，云計(jì)算就受到了各方面的廣泛關(guān)注。我國(guó)同樣非常重視云計(jì)算的發(fā)展，并且把其列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，并于2012年9月發(fā)布了《中國(guó)云科技發(fā)展“十二五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》，規(guī)劃明確提出要實(shí)現(xiàn)與計(jì)算產(chǎn)品與服務(wù)的產(chǎn)業(yè)化，引領(lǐng)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展。2015年1月，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)云計(jì)算創(chuàng)新發(fā)展培育信息產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)的意見(jiàn)》。意見(jiàn)要求：到二十一世紀(jì)二十年代，基本普及云計(jì)算應(yīng)用，服務(wù)能力達(dá)到躋身國(guó)際前列，掌握相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，并且要形成一些具有相當(dāng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的云計(jì)算骨干企業(yè)。

1 云計(jì)算相關(guān)知識(shí)簡(jiǎn)介

1.1 云計(jì)算的定義及其特征

現(xiàn)階段，對(duì)云計(jì)算尚沒(méi)有形成一個(gè)完全統(tǒng)一的定義，不同的供應(yīng)商會(huì)根據(jù)各自實(shí)際推出的業(yè)務(wù)給出云計(jì)算的定義。目前，云計(jì)算的定義大約有如下幾種。1）維基百科給出的云計(jì)算定義為：以服務(wù)的形式將將信息技術(shù)相關(guān)的能力提供給云計(jì)算用戶(hù)，允許用戶(hù)在沒(méi)有任何關(guān)于云計(jì)算相關(guān)背景知識(shí)的情況下，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲得所需要的服務(wù)。2）中國(guó)云給出的定義則認(rèn)為，云計(jì)算是分布式計(jì)算，并行計(jì)算以及網(wǎng)格計(jì)算等傳統(tǒng)計(jì)算技術(shù)的拓展，或者說(shuō)是這些傳統(tǒng)概念的商業(yè)化實(shí)現(xiàn)。3）而中國(guó)網(wǎng)格計(jì)算、中國(guó)電子學(xué)會(huì)云計(jì)算專(zhuān)家委員會(huì)委員劉鵬博士則將云計(jì)算定義為：將計(jì)算任務(wù)分布在資源池上，資源池由大量計(jì)算機(jī)組成，使各種云端應(yīng)用能根據(jù)自身所需獲取各種服務(wù)。4）美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室資深科學(xué)家、Globus項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)者Tan Foster則認(rèn)為云計(jì)算是由規(guī)模經(jīng)濟(jì)拖動(dòng)，為互聯(lián)網(wǎng)上的外部用戶(hù)提供一組抽象的、虛擬化的、動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展的、可管理的計(jì)算資源能力、存儲(chǔ)能力、平臺(tái)和服務(wù)的一種大規(guī)模分布式計(jì)算的聚合體。

總而言之，云計(jì)算是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上的超級(jí)計(jì)算模式，它將計(jì)算機(jī)資源匯集起來(lái)，進(jìn)行統(tǒng)一的管理和協(xié)作，以提供更好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算服務(wù)。根據(jù)云計(jì)算的定義，可知云計(jì)算系統(tǒng)的基本特征是具有虛擬化，高可靠性、高擴(kuò)展性以及高可用性、經(jīng)濟(jì)性等等。

1.2 云計(jì)算的系統(tǒng)架構(gòu)

一般來(lái)說(shuō)，目前大家比較公認(rèn)的云計(jì)算架構(gòu)大致分為三層，從下到上分別是基礎(chǔ)設(shè)施層（IaaS）、平臺(tái)層（PaaS）和軟件服務(wù)層（SaaS）?；A(chǔ)設(shè)施層能夠按需項(xiàng)用戶(hù)提供計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力或網(wǎng)格能力等IT基礎(chǔ)設(shè)施類(lèi)服務(wù)；平臺(tái)層定位于通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)為用戶(hù)提供一整臺(tái)開(kāi)發(fā)、運(yùn)行和運(yùn)營(yíng)應(yīng)用軟件的支撐平臺(tái)；軟件服務(wù)層通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供軟件服務(wù)的軟件應(yīng)用模式。

2 云計(jì)算系統(tǒng)現(xiàn)狀

近些年，從云計(jì)算的概念被提出以來(lái)，云計(jì)算就得到西方發(fā)達(dá)國(guó)家的重點(diǎn)關(guān)注，而在云計(jì)算系統(tǒng)的發(fā)展中，我國(guó)也在穩(wěn)步推進(jìn)自己的云計(jì)算戰(zhàn)略。國(guó)外的IBM、Microsoft、Yahoo、Amazon、EMC以及Google等大型IT廠商都已經(jīng)提前涉足云計(jì)算，相對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)的云計(jì)算發(fā)展起步較晚，但在過(guò)去的幾年我國(guó)云計(jì)算行業(yè)蓬勃發(fā)展，公有云和私有云齊頭并進(jìn)，誕生了一批優(yōu)質(zhì)企業(yè)。公有云以阿里云、青云、百度云、華為云等一批優(yōu)質(zhì)公有云企業(yè)為代表；私有云則以浪潮信息、中科曙光等一批國(guó)內(nèi)IT企業(yè)為代表積極發(fā)布私有云解決方案，攜手客戶(hù)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心向私有云遷移。

經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展，云計(jì)算系統(tǒng)已經(jīng)由最初的抽象概念發(fā)展到了具體實(shí)現(xiàn)，并且在2010年進(jìn)入了云計(jì)算時(shí)代。與此同時(shí)，國(guó)外一些優(yōu)秀廠商也積極布局中國(guó)市場(chǎng)。如IBM與山東省東營(yíng)市政府簽署了《黃河三角洲云計(jì)算中心戰(zhàn)略合作協(xié)議》，并且將以此協(xié)議為框架，協(xié)助東營(yíng)共同建立黃河三角洲云計(jì)算中心；而微軟公司則與杭州軟件園相聯(lián)合，利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心的概念，在私有云基礎(chǔ)上提供軟件測(cè)試以及在線軟件的開(kāi)發(fā)服務(wù)。

綜上所述，云計(jì)算自概念提出之初就受到了學(xué)界的高度重視，愈來(lái)愈多的企業(yè)逐漸意識(shí)到云計(jì)算系統(tǒng)的價(jià)值，可以預(yù)計(jì)，與計(jì)算系統(tǒng)的前景必將是一片光明。

3 云計(jì)算系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

自進(jìn)入云計(jì)算時(shí)代以來(lái)，其正以其特有的方式推動(dòng)不同領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)改變固有的模式。同時(shí)，隨著云計(jì)算相關(guān)技術(shù)的深入發(fā)展，云計(jì)算系統(tǒng)的規(guī)模愈來(lái)愈大，其發(fā)展速度也不斷加快。其總體的發(fā)展趨勢(shì)可以總結(jié)如下。

1）數(shù)據(jù)中心向整合化方向發(fā)展。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)面臨著異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、靜態(tài)資源、管理復(fù)雜、能耗高等方面的問(wèn)題，而元計(jì)算數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心有所不同，它既要解決如何在短時(shí)間內(nèi)快速高效地完成企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)容部署問(wèn)題。高利用率、一體化、自動(dòng)化管理成為云計(jì)算數(shù)據(jù)中心建設(shè)的關(guān)注點(diǎn)，整合成為數(shù)據(jù)中心構(gòu)建技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)。

2）虛擬化技術(shù)向軟硬協(xié)同方向發(fā)展。隨著服務(wù)器等硬件和相關(guān)軟件技術(shù)的進(jìn)步、軟件應(yīng)用環(huán)境的逐步發(fā)展成熟以及應(yīng)用要求不斷提高，虛擬化由于具有提高資源利用率以及可進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)整合等特點(diǎn)成為一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義的新技術(shù)。并且隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展，軟硬協(xié)同的虛擬化將加快發(fā)展。在這方面，內(nèi)存的虛擬化己初顯端倪。

3）大規(guī)模分布式存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)入創(chuàng)新高峰。在云計(jì)算環(huán)境下，存儲(chǔ)技術(shù)將主要朝著從安全性、便攜性及數(shù)據(jù)訪問(wèn)等方向發(fā)展。分布存儲(chǔ)的目標(biāo)是利用大量服務(wù)器的存儲(chǔ)資源滿(mǎn)足單個(gè)服務(wù)器無(wú)法提供的存儲(chǔ)需要。它要求，能夠抽象表示并統(tǒng)一化管理存儲(chǔ)資源，并能夠?yàn)閿?shù)據(jù)讀寫(xiě)操作提供安全性和可靠性等方面的保證。

4）分布式計(jì)算技術(shù)不斷完善和提升。資源調(diào)度管理被認(rèn)為是云計(jì)算的核心，因?yàn)樵朴?jì)算不僅是將資源集中，更重要的是資源的合理調(diào)度以及分配和管理。云計(jì)算系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的顯著特點(diǎn)是：具備大量的基礎(chǔ)性軟件以及硬件資源，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；A(chǔ)性資源。但怎樣有效而合理地調(diào)度管理這些基礎(chǔ)資源，提高其利用率，降低資源的單位成本，是云計(jì)算系統(tǒng)平臺(tái)提供商所面臨的重點(diǎn)和難點(diǎn)。業(yè)務(wù)/資源調(diào)度中心、副本管理技術(shù)、任務(wù)調(diào)度算法、任務(wù)容錯(cuò)機(jī)制等資源調(diào)度和管理技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化，將為云計(jì)算資源調(diào)度和管理提供技術(shù)支撐。

4 結(jié)束語(yǔ)

云計(jì)算作為新興的技術(shù)已成為新的IT發(fā)展趨勢(shì)，得到了業(yè)界的廣泛重視。但在云計(jì)算高速發(fā)展的同時(shí)，仍面臨諸多問(wèn)題，尚需進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。本文簡(jiǎn)要介紹了云計(jì)算系統(tǒng)的概念，簡(jiǎn)單分析了云計(jì)算系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并淺析了云計(jì)算的進(jìn)一步發(fā)展趨勢(shì)。