苗誠(chéng)
摘要:云計(jì)算 (Cloud Computing)在當(dāng)今形勢(shì)下已經(jīng)被賦予了不同的含義??梢允峭ㄟ^一個(gè)遠(yuǎn)程虛擬服務(wù)器,能夠在遠(yuǎn)程隨意控制服務(wù)器的啟動(dòng)和關(guān)閉,在該服務(wù)器中加載應(yīng)用程序。也可以是若干臺(tái)的服務(wù)器,抑或是成千上萬(wàn)的服務(wù)器,運(yùn)算著目前世界上最為繁雜的系統(tǒng)。作為云計(jì)算系統(tǒng)的核心成分——虛擬化(Virtualization)技術(shù),能夠充分整合各種終端介質(zhì)的存儲(chǔ)資源,并通過高效的運(yùn)算,為用戶提供相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
關(guān)鍵詞:云計(jì)算;虛擬化;服務(wù)器;存儲(chǔ)
中圖分類號(hào):TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2016)21-0222-02
海量的計(jì)算及存儲(chǔ)功能,都能夠安全有指向性的,向授權(quán)應(yīng)用程序和用戶通過云計(jì)算來實(shí)現(xiàn)和訪問。通過建立包括發(fā)布平臺(tái)、大容量數(shù)據(jù)庫(kù)等運(yùn)算支持,與計(jì)算能夠不斷變化自身的工作載荷,并通過設(shè)備擴(kuò)容的形勢(shì)自動(dòng)擴(kuò)展。通過使用存儲(chǔ)云 (Storage Cloud),用戶的應(yīng)用程序和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以得以安全的保存,并能夠通過集成部分照片、位置GPS等信息,與用戶本地?cái)?shù)據(jù)創(chuàng)建聚合 (Mashup),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的深度挖掘。
云計(jì)算與傳統(tǒng)模式的差異就在于,云計(jì)算是利用網(wǎng)絡(luò)來提供信息技術(shù)的多樣化的深度服務(wù),其內(nèi)部功能進(jìn)行有機(jī)的封裝,通過網(wǎng)絡(luò)API提供服務(wù)。因此所謂運(yùn)算、存儲(chǔ)等都將統(tǒng)籌成為資源,為相關(guān)服務(wù)提供支撐。云計(jì)算對(duì)于效率的要求尤為重要,在大規(guī)模部署應(yīng)用程序的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)迅捷準(zhǔn)確的滿足客戶需求。
云計(jì)算的模式在我國(guó)尚屬起步階段,但對(duì)于整個(gè)IT界已經(jīng)造成了翻天覆地的影響。企業(yè)可以通過自己建立數(shù)據(jù)中心來提供相關(guān)服務(wù),也可以具備風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)能力的電信基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)商來提供,因此基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(IAAS)是云計(jì)算的主要運(yùn)營(yíng)模式。
作為云計(jì)算系統(tǒng)的核心成分——虛擬化(Virtualization)技術(shù),能夠充分整合各種終端介質(zhì)的存儲(chǔ)資源,并通過高效的運(yùn)算,為用戶提供相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。相對(duì)于真實(shí)的電子產(chǎn)品(電腦等)及網(wǎng)絡(luò)介質(zhì),它通過采用抽象的算法,將對(duì)象歸類并創(chuàng)建對(duì)象接口集,在忽略部分外部差異的情況下,通過特定的網(wǎng)絡(luò)操作來觸發(fā)接口功能,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的提供。其方式又可大致分為以下幾類:
1 虛擬化服務(wù)器
虛擬化服務(wù)器技術(shù)可以將單獨(dú)的物理服務(wù)器通過虛擬劃分的方式,分割成為多個(gè)虛擬服務(wù)器提供給不同的用戶使用。這種技術(shù)是基礎(chǔ)電信設(shè)施即服務(wù)的基礎(chǔ)條件(Intrastructure as a Service,IaaS)。
虛擬化服務(wù)器所應(yīng)具備的功能和技術(shù)如下:
多實(shí)例:多個(gè)虛擬服務(wù)器可以在同一個(gè)物理服務(wù)器上并行運(yùn)行。
并行隔離:多實(shí)例并行運(yùn)行的情況下,虛擬機(jī)之間要完全的保證隔離開來,確保虛擬服務(wù)器的運(yùn)行安全及資源的高效利用。
CPU共享:通過對(duì)物理CPU的虛擬分割,通過分時(shí)共享的方式運(yùn)行虛擬CPU的相關(guān)指令,因此便能夠極大的提升CPU的資源利用率。
內(nèi)存分割:對(duì)物理內(nèi)存進(jìn)行統(tǒng)一的管理,分割成為多個(gè)各自相對(duì)獨(dú)立的虛擬內(nèi)存,在每個(gè)虛擬內(nèi)存空間運(yùn)行提供服務(wù)時(shí)可以做到無牽連性。
虛擬化I/O接口:對(duì)于各虛擬模塊實(shí)例提出的I/O請(qǐng)求,將物理設(shè)備封裝后開放虛擬接口,確保虛擬進(jìn)程的接口響應(yīng)。
無感知恢復(fù):虛擬機(jī)之間擁有快速熱遷移技術(shù)(Live Migration),通過利用這種技術(shù),當(dāng)一個(gè)虛擬機(jī)出現(xiàn)故障,能夠在用戶沒有明顯感知的情況下,迅速將所提供的服務(wù)遷移到另一無故障的虛擬機(jī),確保用戶的使用。
負(fù)載均衡:通過對(duì)物理設(shè)備的利用情況進(jìn)行分析,從而做到動(dòng)態(tài)的調(diào)整各個(gè)虛擬服務(wù)器的利用率,使物理服務(wù)器達(dá)到高效的運(yùn)行。
集中管理:對(duì)于物理服務(wù)器采用集中管理的方式,能夠?qū)崟r(shí)的響應(yīng)各種突發(fā)情況,并能夠根據(jù)客戶的需求進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。
部署快捷:通過模塊化的方式能夠進(jìn)行快速部署,能夠同時(shí)滿足不同虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng),提供響應(yīng)的更新和升級(jí)服務(wù)。
2 虛擬化存儲(chǔ)
通過虛擬化的存儲(chǔ)方式,對(duì)整個(gè)云系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的資源整合管理,利用統(tǒng)一的存儲(chǔ)空間為用戶提供服務(wù)。這種存儲(chǔ)方式的功能和特點(diǎn)如下:
集中存儲(chǔ):存儲(chǔ)資源以數(shù)據(jù)中心的模式集中管理,統(tǒng)一調(diào)配。
分布擴(kuò)展:利用易于擴(kuò)展、接口豐富的存儲(chǔ)介質(zhì)在服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)異構(gòu)分布式存儲(chǔ),用戶可以采用虛擬化的接口進(jìn)行統(tǒng)一訪問。
節(jié)約能源:整個(gè)云系統(tǒng)有著極大的耗電量,為確保用戶服務(wù)不受時(shí)間上的影響,需提供全時(shí)段訪問機(jī)制,不能有停機(jī)的時(shí)間。通過利用合理的分布方式和系統(tǒng)構(gòu)成,能夠調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行功耗,根據(jù)用戶使用情況變更模式,起到節(jié)能減排的作用。
硬盤映射:通過硬盤映射鏡像的方式,將虛擬化的硬盤提供給客戶作當(dāng)做本地存儲(chǔ)設(shè)備使用,能夠讓用戶感覺如同使用本地硬盤。
安全加密:每個(gè)云賬戶在加入系統(tǒng)之前,均必須通過安全認(rèn)證,并獲取認(rèn)證證書,同時(shí)為確保用戶數(shù)據(jù)的私密性,用戶數(shù)據(jù)在云端存儲(chǔ)均通過加密,只有用戶本人或用戶授權(quán)的賬戶可以解密。
管理層級(jí):對(duì)于云端數(shù)據(jù)需對(duì)權(quán)限進(jìn)行層級(jí)上的管理,上級(jí)權(quán)限可查看或操作下級(jí)數(shù)據(jù),下級(jí)則無法查看上級(jí)數(shù)據(jù),平級(jí)之間無法互相查看數(shù)據(jù)。
3 應(yīng)用虛擬化
應(yīng)用程序?qū)Φ讓釉O(shè)備的影響,通過一定機(jī)制將其分類抽象出來,從而解除硬件對(duì)操作系統(tǒng)的依賴關(guān)系便是應(yīng)用虛擬化。虛擬化環(huán)境中對(duì)應(yīng)用與底層硬件設(shè)備的沖突做到了屏蔽,因此原則上應(yīng)用于本地的硬件、操作系統(tǒng)等環(huán)境已經(jīng)無關(guān)。應(yīng)用的虛擬化是服務(wù)的基礎(chǔ)條件,其具備的特征和功能如下:
虛擬環(huán)境:創(chuàng)建一個(gè)虛擬的運(yùn)行環(huán)境,可以兼容各種系統(tǒng)的可執(zhí)行文件。
解耦合:通過云端利用底層異構(gòu)性基礎(chǔ),利用虛擬化應(yīng)用,解除應(yīng)用與本地系統(tǒng)和硬件的依賴或沖突的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)程序的無差別運(yùn)行。
通用性:通過應(yīng)用虛擬化,可以使任何一個(gè)程序都能在云系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)共享和運(yùn)行。
實(shí)時(shí)更新:通過云端海量數(shù)據(jù)收集到的情況,能夠?qū)Ω鞣N應(yīng)用做到第一時(shí)間的更新,并通過層級(jí)下放,迅速將更新結(jié)果發(fā)布至客戶端。
個(gè)性化:可以由用戶自定義個(gè)性化的虛擬應(yīng)用,也可選擇用戶熟悉的虛擬環(huán)境。
4 虛擬化平臺(tái)
虛擬化平臺(tái)是指面向開發(fā)人員開放的,可嵌入到云端的各種應(yīng)用的一個(gè)統(tǒng)一接口,開發(fā)人員可以通過將自己的應(yīng)用通過平臺(tái)置于云端,并利用云系統(tǒng)運(yùn)行為客戶提供各種定制化的服務(wù)。虛擬化平臺(tái)的特稱及功能如下:
語(yǔ)言兼容:支持各種主流開發(fā)工具級(jí)程序語(yǔ)言,如:VB、VC、VC++、Java、C#、Delphi、Basic等。
嚴(yán)格審查:對(duì)于上傳至云端的各種開發(fā)成品都要進(jìn)行嚴(yán)格的審查,審查內(nèi)容包括開發(fā)人員身份驗(yàn)證,軟件知識(shí)產(chǎn)權(quán)認(rèn)證及安全性認(rèn)證。
測(cè)試模擬:對(duì)即將推出的開發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行真實(shí)環(huán)境模擬測(cè)試,以驗(yàn)證推出后的服務(wù)效果。
有償服務(wù):通過合理的計(jì)費(fèi)系統(tǒng),保障開發(fā)人員的利益,虛擬平臺(tái)同事也得到一定比例服務(wù)費(fèi)用。
升級(jí)更新:服務(wù)提供者可對(duì)自己的產(chǎn)品進(jìn)行不定期的更新,以完善自身的服務(wù),而平臺(tái)對(duì)開發(fā)人員開放完善的升級(jí)和更新接口。
監(jiān)控管理:對(duì)于虛擬平臺(tái)上的各種操作,要有完善的監(jiān)控日志、實(shí)時(shí)告警等手段,保障安全合法運(yùn)行。
5 虛擬化桌面
虛擬化桌面即是將用戶完全從自身終端解放出來,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的無差異化。云端將用戶完整的應(yīng)用環(huán)境記錄下來,用戶可以通過網(wǎng)絡(luò),在云端高性能的硬件和無差異的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來運(yùn)行各種應(yīng)用程序,運(yùn)行虛擬化桌面具有以下接入標(biāo)準(zhǔn)和功能:
管維集中:為用戶提供服務(wù)的軟件將集中的管理在服務(wù)器端,對(duì)于相關(guān)的數(shù)據(jù)將在云端進(jìn)行集中的維護(hù)和管理,同時(shí)也可減少現(xiàn)場(chǎng)工作。
連貫使用:用戶在本地完成操作后,云端將保持用戶的操作記錄和配置情況,確保用戶在下次登錄時(shí)能夠保持操作的連貫性。
故障恢復(fù):用戶的桌面環(huán)境將以虛擬機(jī)的形勢(shì)被保存下來,通過對(duì)虛擬機(jī)的操作記錄及用戶備份,能夠快速發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)回復(fù),恢復(fù)過程中通過熱遷移的方式讓用戶端能夠無故障感知。
云計(jì)算從本質(zhì)上講,是向用戶提供虛擬化的服務(wù)。從云計(jì)算到虛擬化的跨越過程中,實(shí)現(xiàn)了資源利用率的最大化,通過創(chuàng)建高度虛擬化的平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了資源的充分共享,最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用、數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)等資源以服務(wù)的形式提供給網(wǎng)絡(luò)客戶,極大的提高了工作效率,降低了客戶的使用成本,同時(shí)也幫助客戶提升了安全等級(jí),更好的滿足各種客戶的需求。隨著科技的發(fā)展,云計(jì)算與虛擬化必將成為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必由趨勢(shì),也將推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)科技走上一個(gè)新的高度。