探討云計(jì)算和云計(jì)算機(jī)的神秘之處
發(fā)布時(shí)間：2024-06-04 點(diǎn)擊：85
近年來，云計(jì)算在公眾視野中頻現(xiàn)，引發(fā)公眾關(guān)注和探究云計(jì)算和云計(jì)算機(jī)的特別之處，在此筆者與大家共同探討云計(jì)算和云計(jì)算機(jī)的神秘之處及其未來發(fā)展。
一、云計(jì)算與云計(jì)算機(jī)
“云計(jì)算”是google提出的一種全新網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式。狹義上的云計(jì)算是指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展方式獲得所需資源的it基礎(chǔ)設(shè)施交付和使用模式，而廣義上的云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，即通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。簡言之，透過具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等獨(dú)特功效的云計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計(jì)或億計(jì)的信息，達(dá)到和“超級計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如圖1所示。云計(jì)算機(jī)并不是一個(gè)實(shí)體計(jì)算機(jī)，而是一種通過網(wǎng)格計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分布式的操作。就像bt下載一樣,將其所供下載的文件數(shù)據(jù)分布在各個(gè)聯(lián)接中,從而在形成種子檔時(shí)不會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)瓶頸。云計(jì)算機(jī)也是基于這個(gè)原理,把計(jì)算量分布到各個(gè)節(jié)點(diǎn)，再返回組裝所需結(jié)果的。
云計(jì)算與先前的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和效用計(jì)算不同，是將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)中的網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化以及負(fù)載均衡等技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合，核心是通過網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的完美系統(tǒng)或資源池，并借助saas（軟件即服務(wù)）、paas（平臺即服務(wù)）、laas（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、msp（管理服務(wù)供貨商）等先進(jìn)商業(yè)模式把這強(qiáng)大的計(jì)算能力分布到終端用戶手中，進(jìn)而減少用戶終端的處理負(fù)擔(dān)，最終使用戶終端簡化成一個(gè)單純的輸入輸出設(shè)備，并能按需享受“云”的強(qiáng)大計(jì)算處理能力。
圖1 云計(jì)算 [next]
二、云計(jì)算技術(shù)及其特征
1、 基本原理
云計(jì)算的基本原理是將用戶所需的計(jì)算分布在數(shù)量無限的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，使得企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行類似于互聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計(jì)算機(jī)及其存儲系統(tǒng)。就像從古老的單臺發(fā)電機(jī)模式轉(zhuǎn)向了電廠集中供電的模式，從而意味著計(jì)算能力透過互聯(lián)網(wǎng)來作為一種商品進(jìn)行流通，如同水電一樣，取用方便，費(fèi)用低廉。
目前，云計(jì)算有iaas、paas和saas三種類型，不同的廠家提供不同的解決方案，但沒有形成統(tǒng)一的技術(shù)體系架構(gòu)。筆者綜合不同廠家的方案，提出了一個(gè)如圖2所示，供大家商榷的云計(jì)算體系架構(gòu)。云計(jì)算技術(shù)體系架構(gòu)可分為物理資源層、資源池層、管理中間件層和soa構(gòu)建層等4層。其中，物理資源層包括計(jì)算機(jī)、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫和軟件等。資源池層是將大量相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)或接近同構(gòu)的資源池，如計(jì)算資源池、數(shù)據(jù)資源池等，資源池構(gòu)建主要是物理資源的集成和管理工作。管理中間件層負(fù)責(zé)對云計(jì)算的資源進(jìn)行管理，并對眾多應(yīng)用任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，使資源能夠高效、安全地為應(yīng)用提供服務(wù)。soa構(gòu)建層是將云計(jì)算能力封裝成標(biāo)準(zhǔn)的web services服務(wù)，并納入到soa體系進(jìn)行管理和使用，包括服務(wù)注冊、查找、訪問和構(gòu)建服務(wù)工作流等。管理中間件層和資源池層是云計(jì)算技術(shù)的最關(guān)鍵部分，soa構(gòu)建層的功能更多依靠外部設(shè)施提供。
圖2 云計(jì)算技術(shù)體系架構(gòu)
根據(jù)上述體系結(jié)構(gòu)，本文以iaas云計(jì)算為例，闡述有關(guān)云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，如圖3所示。用戶首先通過交互接口以web services方式向應(yīng)用方提供訪問接口需求，獲取用戶響應(yīng)。其次用戶訪問可獲得服務(wù)清單的服務(wù)目錄獲得選擇的服務(wù)內(nèi)容。最后任務(wù)管理負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶或應(yīng)用提交的任務(wù)，包括完成用戶任務(wù)映象(image)的部署和管理、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)執(zhí)行、任務(wù)生命期管理等。系統(tǒng)管理模塊負(fù)責(zé)管理和分配所有可用的資源，其核心是負(fù)載均衡。配置工具負(fù)責(zé)在分配的節(jié)點(diǎn)上準(zhǔn)備任務(wù)運(yùn)行環(huán)境。監(jiān)視統(tǒng)計(jì)模塊負(fù)責(zé)監(jiān)視節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，并完成用戶使用節(jié)點(diǎn)情況的統(tǒng)計(jì)。
云計(jì)算的執(zhí)行過程并不復(fù)雜，用戶交互接口允許用戶從目錄中選取并調(diào)用一個(gè)服務(wù)，將該請求傳遞給系統(tǒng)管理模塊后，將為用戶分配恰當(dāng)?shù)馁Y源，然后調(diào)用配置工具來為用戶準(zhǔn)備運(yùn)行環(huán)境以及確保用戶使用云計(jì)算的整體安全。
圖3 簡化的iaas實(shí)現(xiàn)機(jī)制[next]
2、主要特征與技術(shù)特點(diǎn)
云計(jì)算服務(wù)是由多組機(jī)群系統(tǒng)或一個(gè)類似網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)所構(gòu)成。用戶操作的響應(yīng)完全由云端多組不同用處的機(jī)群來承擔(dān)，用戶依托瀏覽器所呈現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來獲得一個(gè)親切、豐富的用戶體驗(yàn)。
（1）主要特征
目前，云計(jì)算的主要特征可概括為6個(gè)方面。其一是自主計(jì)算，即“可自我管理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。其二是客戶服務(wù)器模式，即客戶端服務(wù)器計(jì)算主要通過引用分布式應(yīng)用程序來區(qū)分服務(wù)提供者（服務(wù)器）和服務(wù)請求者（客戶端）。其三是網(wǎng)格計(jì)算，即采用一種由集群網(wǎng)絡(luò)化和松散耦合計(jì)算機(jī)的協(xié)同來構(gòu)建可執(zhí)行巨大任務(wù)的‘超級計(jì)算機(jī)及其虛擬” 。其四是大型主機(jī)，即面向海量信息處理，存儲等的功能強(qiáng)大計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用程序。其五是效用計(jì)算，即依托類似公用事業(yè)計(jì)量服務(wù)的“計(jì)算資源”，如計(jì)算和存儲系統(tǒng)。其六是p2p，即采用點(diǎn)對點(diǎn)（p2p）方式所組成的一個(gè)沒有中心協(xié)調(diào)的分布式結(jié)構(gòu)體系。
（2）技術(shù)特點(diǎn)
基于云計(jì)算應(yīng)用的現(xiàn)狀，云計(jì)算的技術(shù)特點(diǎn)可歸納如下：
① 基于虛擬化技術(shù)快速資源部署或服務(wù)獲取
云計(jì)算支持用戶在任意位置、使用各種終端來獲取應(yīng)用服務(wù)，并依托服務(wù)器端的虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)全部的計(jì)算工作。云端的終端虛擬化、存儲虛擬化等技術(shù)代替用戶實(shí)際計(jì)算機(jī)的存儲設(shè)備和運(yùn)算設(shè)備，數(shù)據(jù)運(yùn)算將變成可共享的公共資源。
② 動態(tài)、可伸縮擴(kuò)展，資源按需供給、按量付費(fèi)，降低成本
云計(jì)算在客戶需要云計(jì)算提供更多服務(wù)器支持，能夠按照用戶實(shí)際需要，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和服務(wù)能力，動態(tài)調(diào)整有關(guān)服務(wù)器配置等資源來滿足用戶需求。云計(jì)算可實(shí)現(xiàn)企業(yè)按需服務(wù)需求，只為所使用服務(wù)付費(fèi)。企業(yè)可隨需增減所需的處理器、內(nèi)存、帶寬和存儲系統(tǒng)等，并可根據(jù)季度和周工作需求的變化來動態(tài)調(diào)整資源需求，從而降低成本。就如同水電使用按需而取，按量收費(fèi)一樣，進(jìn)而大幅降低中小企業(yè)設(shè)備建構(gòu)與擴(kuò)充增強(qiáng)的成本。
③ 通過互聯(lián)網(wǎng)提供、面向海量信息處理、用戶參與便利
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者通過云計(jì)算技術(shù)可在數(shù)秒內(nèi)處理數(shù)以千萬計(jì)甚至億計(jì)的信息，達(dá)到與“超級計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。用戶只要向服務(wù)提需求，擁有可上網(wǎng)終端，如手機(jī)、手持計(jì)算機(jī)等，就可從互聯(lián)網(wǎng)上獲得信息資源和信息能力，如帶寬、存儲空間、計(jì)算能力，就能夠隨時(shí)隨地、方便、低廉、快速地獲得信息、處理信息、交流信息和展示信息。
④ 高可靠性與低碳環(huán)保
云計(jì)算采用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)的高可靠性，使用云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)可靠性更高。通過云廣計(jì)算不僅能夠有效利用服務(wù)器端資源，還能夠方便地對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行整合，大大降低了客戶端設(shè)備的能耗，加大了更新周期，符合社會低碳、環(huán)保的發(fā)展潮流。
當(dāng)然，云計(jì)算在使用時(shí)，還存在一些亟待完善的不足。其一是云計(jì)算的不穩(wěn)定性，即在網(wǎng)絡(luò)無法使用時(shí)，企業(yè)的系統(tǒng)將嚴(yán)重癱瘓，造成嚴(yán)重?fù)p失。其二是云計(jì)算依賴性，即企業(yè)將基礎(chǔ)設(shè)施建構(gòu)在云計(jì)算上，會對云計(jì)算產(chǎn)生嚴(yán)重依賴，若未來云服務(wù)提供商予取予求，企業(yè)就缺乏應(yīng)對籌碼。其三是安全性，在技術(shù)不完備和法律保障不健全的環(huán)境下，企業(yè)將機(jī)密敏感數(shù)據(jù)存放于他人手中，泄漏機(jī)密的幾率較大，用戶如何應(yīng)對。
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3、 云層次
新興的云計(jì)算作為一種將巨大系統(tǒng)池連接在一起提供各種it服務(wù)的共享基礎(chǔ)體系，可以替我們完成各種存儲和計(jì)算工作。整體上看，云層次包括客戶端、云服務(wù)、云平臺服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施以及服務(wù)器等五大要件。
（1）客戶端
云客戶端包括計(jì)算機(jī)硬件和軟件，通過與云計(jì)算的應(yīng)用交互來便利地獲取與使用所需的各項(xiàng)功能。在云客戶端，只需要擁有一臺具備與互聯(lián)網(wǎng)連接的計(jì)算機(jī)、手機(jī)或其它電子設(shè)備，擁有操作系統(tǒng)和瀏覽器，就能夠方便的獲取和使用云計(jì)算服務(wù)。
（2）云服務(wù)
云服務(wù)saas是由軟件提供的，是一種客戶按使用時(shí)間或使用量付費(fèi)的應(yīng)用軟件新銷售方式。對用戶來說，他們不再需要關(guān)心軟件的安裝和升級，也不需要一次性購買軟件許可證，而是根據(jù)租用服務(wù)的實(shí)際情況按需付費(fèi)。從而為用戶提供了更廣闊的增值機(jī)會和創(chuàng)新途徑，降低了軟件應(yīng)用和服務(wù)的成本。
（3）云平臺服務(wù)
云平臺服務(wù)paas是指將服務(wù)器平臺作為一種服務(wù)提供的新商業(yè)模式。與通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行程序提供服務(wù)的saas不同， paas實(shí)際上是一種將相應(yīng)服務(wù)器平臺或者開發(fā)環(huán)境作為服務(wù)軟件研發(fā)的平臺服務(wù)，最終產(chǎn)品以saas模式提交給用戶。因此，paas也是saas的一種模式。
（4）基礎(chǔ)設(shè)施
云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施即iaas，是指將經(jīng)過虛擬化的硬件資源和相關(guān)管理功能集合，亦指用于支持操作的外包設(shè)備，包括存儲、硬件、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)組件等。這種服務(wù)通常是通過一個(gè)公用計(jì)算基礎(chǔ)計(jì)費(fèi)和資源消耗數(shù)量計(jì)費(fèi)來收費(fèi)，并給予相應(yīng)的服務(wù)提供支持。
（5）服務(wù)器
服務(wù)器層包括服務(wù)器的計(jì)算機(jī)硬件和軟件,以及專門為云端服務(wù)器設(shè)計(jì)的產(chǎn)品交互，多內(nèi)核處理器連接，云特定的操作系統(tǒng)的指定等。云端服務(wù)器通過數(shù)量可無限擴(kuò)展的網(wǎng)間服務(wù)器關(guān)聯(lián)來完成用戶多元化需求的滿足和定制。 [next]
4、云計(jì)算和其它計(jì)算的比較
由于云計(jì)算的發(fā)展迅猛，時(shí)下公眾常常會將云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算、效用計(jì)算、自主計(jì)算相混淆。事實(shí)上，云計(jì)算是以計(jì)算機(jī)集群為基礎(chǔ)的，也吸收了自主計(jì)算和效用計(jì)算的優(yōu)勢，但在網(wǎng)絡(luò)的組成、體系機(jī)構(gòu)、目的、工作方式卻大相徑庭。其與其它計(jì)算的比較分述如下：
云計(jì)算與叢集計(jì)算相比，盡管云計(jì)算部分底層是由叢集計(jì)算所構(gòu)成，像負(fù)載平衡或備援技術(shù)，但云計(jì)算重在提供服務(wù)，而叢集計(jì)算則更注重高效能以及串連各種cpu的計(jì)算能力，昂貴的建置成本，大多數(shù)用戶是無法承受的。
云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算相比，云計(jì)算強(qiáng)調(diào)專有，任何人都可獲取自己的專有資源，并且這些資源是由外部提供，用戶無需貢獻(xiàn)自己的資源。在云計(jì)算中，計(jì)算資源被轉(zhuǎn)換成適應(yīng)工作負(fù)載的形式，既支持網(wǎng)格類型的應(yīng)用環(huán)境，也支持非網(wǎng)格環(huán)境。云計(jì)算還注重事務(wù)性應(yīng)用，大量的單獨(dú)請求，可自動或半自動地實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。而網(wǎng)格計(jì)算強(qiáng)調(diào)資源共享，任何人都可以作為請求者使用其它節(jié)點(diǎn)的資源，任何人都需要貢獻(xiàn)一定資源給其它節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)格計(jì)算強(qiáng)調(diào)將工作量轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)程可用的計(jì)算資源上，注重并行的計(jì)算集中性需求，要么在分布式的計(jì)算資源支持下作為服務(wù)被提供在線計(jì)算或存儲，要么在一個(gè)松散連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的一個(gè)虛擬超級計(jì)算機(jī)上執(zhí)行大規(guī)模任務(wù)，并且難以自動擴(kuò)展。此外云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算的最大差異在于計(jì)算量，云計(jì)算大都以單一主機(jī)服務(wù)用戶，偏向量少而次多的計(jì)算。而網(wǎng)格計(jì)算是以多主機(jī)來做計(jì)算支持，在次少而量大的計(jì)算時(shí)更有效率，網(wǎng)格計(jì)算域內(nèi)的計(jì)算機(jī)資源可互相支持，不會有資源用盡的疑慮。
三、未來展望
云計(jì)算歷經(jīng)數(shù)年的持續(xù)積淀和探索，正在成為一種全球it產(chǎn)業(yè)的潮流，即將進(jìn)入蓬勃發(fā)展期。根據(jù)idc的最新資料及預(yù)測，2013年云計(jì)算服務(wù)將達(dá)到it整體消費(fèi)的10%， 5年內(nèi)云計(jì)算服務(wù)的年均增幅26%，將是傳統(tǒng)it行業(yè)增長速度的6倍。
在可見的未來，云服務(wù)將能夠提供應(yīng)用程序、計(jì)算能力、存儲容量、聯(lián)網(wǎng)、編程工具，甚至是通信服務(wù)和協(xié)作工具等幾乎所有it資源。擁有一臺手機(jī)或計(jì)算機(jī)的用戶，不需要安裝任何操作系統(tǒng)和軟件，只需要一個(gè)瀏覽器，通過云計(jì)算就可獲得所需的一切網(wǎng)絡(luò)資源和it服務(wù)，實(shí)現(xiàn)90%以上功能，甚至包括超級計(jì)算等復(fù)雜任務(wù)。用戶也不再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵、硬件設(shè)施升級以及支付供電、空調(diào)以及維護(hù)等費(fèi)用，也無需等待漫長的供貨周期和項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間，這一切都將有云計(jì)算來全面實(shí)現(xiàn)。真可謂有了“云計(jì)算”神馬都不是浮云。
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一、云計(jì)算與云計(jì)算機(jī)
“云計(jì)算”是google提出的一種全新網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式。狹義上的云計(jì)算是指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展方式獲得所需資源的it基礎(chǔ)設(shè)施交付和使用模式，而廣義上的云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，即通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。簡言之，透過具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等獨(dú)特功效的云計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計(jì)或億計(jì)的信息，達(dá)到和“超級計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如圖1所示。云計(jì)算機(jī)并不是一個(gè)實(shí)體計(jì)算機(jī)，而是一種通過網(wǎng)格計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分布式的操作。就像bt下載一樣,將其所供下載的文件數(shù)據(jù)分布在各個(gè)聯(lián)接中,從而在形成種子檔時(shí)不會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)瓶頸。云計(jì)算機(jī)也是基于這個(gè)原理,把計(jì)算量分布到各個(gè)節(jié)點(diǎn)，再返回組裝所需結(jié)果的。
云計(jì)算與先前的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和效用計(jì)算不同，是將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)中的網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化以及負(fù)載均衡等技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合，核心是通過網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的完美系統(tǒng)或資源池，并借助saas（軟件即服務(wù)）、paas（平臺即服務(wù)）、laas（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、msp（管理服務(wù)供貨商）等先進(jìn)商業(yè)模式把這強(qiáng)大的計(jì)算能力分布到終端用戶手中，進(jìn)而減少用戶終端的處理負(fù)擔(dān)，最終使用戶終端簡化成一個(gè)單純的輸入輸出設(shè)備，并能按需享受“云”的強(qiáng)大計(jì)算處理能力。
圖1 云計(jì)算 [next]
二、云計(jì)算技術(shù)及其特征
1、 基本原理
云計(jì)算的基本原理是將用戶所需的計(jì)算分布在數(shù)量無限的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，使得企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行類似于互聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計(jì)算機(jī)及其存儲系統(tǒng)。就像從古老的單臺發(fā)電機(jī)模式轉(zhuǎn)向了電廠集中供電的模式，從而意味著計(jì)算能力透過互聯(lián)網(wǎng)來作為一種商品進(jìn)行流通，如同水電一樣，取用方便，費(fèi)用低廉。
目前，云計(jì)算有iaas、paas和saas三種類型，不同的廠家提供不同的解決方案，但沒有形成統(tǒng)一的技術(shù)體系架構(gòu)。筆者綜合不同廠家的方案，提出了一個(gè)如圖2所示，供大家商榷的云計(jì)算體系架構(gòu)。云計(jì)算技術(shù)體系架構(gòu)可分為物理資源層、資源池層、管理中間件層和soa構(gòu)建層等4層。其中，物理資源層包括計(jì)算機(jī)、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫和軟件等。資源池層是將大量相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)或接近同構(gòu)的資源池，如計(jì)算資源池、數(shù)據(jù)資源池等，資源池構(gòu)建主要是物理資源的集成和管理工作。管理中間件層負(fù)責(zé)對云計(jì)算的資源進(jìn)行管理，并對眾多應(yīng)用任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，使資源能夠高效、安全地為應(yīng)用提供服務(wù)。soa構(gòu)建層是將云計(jì)算能力封裝成標(biāo)準(zhǔn)的web services服務(wù)，并納入到soa體系進(jìn)行管理和使用，包括服務(wù)注冊、查找、訪問和構(gòu)建服務(wù)工作流等。管理中間件層和資源池層是云計(jì)算技術(shù)的最關(guān)鍵部分，soa構(gòu)建層的功能更多依靠外部設(shè)施提供。
圖2 云計(jì)算技術(shù)體系架構(gòu)
根據(jù)上述體系結(jié)構(gòu)，本文以iaas云計(jì)算為例，闡述有關(guān)云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，如圖3所示。用戶首先通過交互接口以web services方式向應(yīng)用方提供訪問接口需求，獲取用戶響應(yīng)。其次用戶訪問可獲得服務(wù)清單的服務(wù)目錄獲得選擇的服務(wù)內(nèi)容。最后任務(wù)管理負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶或應(yīng)用提交的任務(wù)，包括完成用戶任務(wù)映象(image)的部署和管理、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)執(zhí)行、任務(wù)生命期管理等。系統(tǒng)管理模塊負(fù)責(zé)管理和分配所有可用的資源，其核心是負(fù)載均衡。配置工具負(fù)責(zé)在分配的節(jié)點(diǎn)上準(zhǔn)備任務(wù)運(yùn)行環(huán)境。監(jiān)視統(tǒng)計(jì)模塊負(fù)責(zé)監(jiān)視節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，并完成用戶使用節(jié)點(diǎn)情況的統(tǒng)計(jì)。
云計(jì)算的執(zhí)行過程并不復(fù)雜，用戶交互接口允許用戶從目錄中選取并調(diào)用一個(gè)服務(wù)，將該請求傳遞給系統(tǒng)管理模塊后，將為用戶分配恰當(dāng)?shù)馁Y源，然后調(diào)用配置工具來為用戶準(zhǔn)備運(yùn)行環(huán)境以及確保用戶使用云計(jì)算的整體安全。
圖3 簡化的iaas實(shí)現(xiàn)機(jī)制[next]
2、主要特征與技術(shù)特點(diǎn)
云計(jì)算服務(wù)是由多組機(jī)群系統(tǒng)或一個(gè)類似網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)所構(gòu)成。用戶操作的響應(yīng)完全由云端多組不同用處的機(jī)群來承擔(dān)，用戶依托瀏覽器所呈現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來獲得一個(gè)親切、豐富的用戶體驗(yàn)。
（1）主要特征
目前，云計(jì)算的主要特征可概括為6個(gè)方面。其一是自主計(jì)算，即“可自我管理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。其二是客戶服務(wù)器模式，即客戶端服務(wù)器計(jì)算主要通過引用分布式應(yīng)用程序來區(qū)分服務(wù)提供者（服務(wù)器）和服務(wù)請求者（客戶端）。其三是網(wǎng)格計(jì)算，即采用一種由集群網(wǎng)絡(luò)化和松散耦合計(jì)算機(jī)的協(xié)同來構(gòu)建可執(zhí)行巨大任務(wù)的‘超級計(jì)算機(jī)及其虛擬” 。其四是大型主機(jī)，即面向海量信息處理，存儲等的功能強(qiáng)大計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用程序。其五是效用計(jì)算，即依托類似公用事業(yè)計(jì)量服務(wù)的“計(jì)算資源”，如計(jì)算和存儲系統(tǒng)。其六是p2p，即采用點(diǎn)對點(diǎn)（p2p）方式所組成的一個(gè)沒有中心協(xié)調(diào)的分布式結(jié)構(gòu)體系。
（2）技術(shù)特點(diǎn)
基于云計(jì)算應(yīng)用的現(xiàn)狀，云計(jì)算的技術(shù)特點(diǎn)可歸納如下：
① 基于虛擬化技術(shù)快速資源部署或服務(wù)獲取
云計(jì)算支持用戶在任意位置、使用各種終端來獲取應(yīng)用服務(wù)，并依托服務(wù)器端的虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)全部的計(jì)算工作。云端的終端虛擬化、存儲虛擬化等技術(shù)代替用戶實(shí)際計(jì)算機(jī)的存儲設(shè)備和運(yùn)算設(shè)備，數(shù)據(jù)運(yùn)算將變成可共享的公共資源。
② 動態(tài)、可伸縮擴(kuò)展，資源按需供給、按量付費(fèi)，降低成本
云計(jì)算在客戶需要云計(jì)算提供更多服務(wù)器支持，能夠按照用戶實(shí)際需要，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和服務(wù)能力，動態(tài)調(diào)整有關(guān)服務(wù)器配置等資源來滿足用戶需求。云計(jì)算可實(shí)現(xiàn)企業(yè)按需服務(wù)需求，只為所使用服務(wù)付費(fèi)。企業(yè)可隨需增減所需的處理器、內(nèi)存、帶寬和存儲系統(tǒng)等，并可根據(jù)季度和周工作需求的變化來動態(tài)調(diào)整資源需求，從而降低成本。就如同水電使用按需而取，按量收費(fèi)一樣，進(jìn)而大幅降低中小企業(yè)設(shè)備建構(gòu)與擴(kuò)充增強(qiáng)的成本。
③ 通過互聯(lián)網(wǎng)提供、面向海量信息處理、用戶參與便利
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者通過云計(jì)算技術(shù)可在數(shù)秒內(nèi)處理數(shù)以千萬計(jì)甚至億計(jì)的信息，達(dá)到與“超級計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。用戶只要向服務(wù)提需求，擁有可上網(wǎng)終端，如手機(jī)、手持計(jì)算機(jī)等，就可從互聯(lián)網(wǎng)上獲得信息資源和信息能力，如帶寬、存儲空間、計(jì)算能力，就能夠隨時(shí)隨地、方便、低廉、快速地獲得信息、處理信息、交流信息和展示信息。
④ 高可靠性與低碳環(huán)保
云計(jì)算采用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)的高可靠性，使用云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)可靠性更高。通過云廣計(jì)算不僅能夠有效利用服務(wù)器端資源，還能夠方便地對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行整合，大大降低了客戶端設(shè)備的能耗，加大了更新周期，符合社會低碳、環(huán)保的發(fā)展潮流。
當(dāng)然，云計(jì)算在使用時(shí)，還存在一些亟待完善的不足。其一是云計(jì)算的不穩(wěn)定性，即在網(wǎng)絡(luò)無法使用時(shí)，企業(yè)的系統(tǒng)將嚴(yán)重癱瘓，造成嚴(yán)重?fù)p失。其二是云計(jì)算依賴性，即企業(yè)將基礎(chǔ)設(shè)施建構(gòu)在云計(jì)算上，會對云計(jì)算產(chǎn)生嚴(yán)重依賴，若未來云服務(wù)提供商予取予求，企業(yè)就缺乏應(yīng)對籌碼。其三是安全性，在技術(shù)不完備和法律保障不健全的環(huán)境下，企業(yè)將機(jī)密敏感數(shù)據(jù)存放于他人手中，泄漏機(jī)密的幾率較大，用戶如何應(yīng)對。
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3、 云層次
新興的云計(jì)算作為一種將巨大系統(tǒng)池連接在一起提供各種it服務(wù)的共享基礎(chǔ)體系，可以替我們完成各種存儲和計(jì)算工作。整體上看，云層次包括客戶端、云服務(wù)、云平臺服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施以及服務(wù)器等五大要件。
（1）客戶端
云客戶端包括計(jì)算機(jī)硬件和軟件，通過與云計(jì)算的應(yīng)用交互來便利地獲取與使用所需的各項(xiàng)功能。在云客戶端，只需要擁有一臺具備與互聯(lián)網(wǎng)連接的計(jì)算機(jī)、手機(jī)或其它電子設(shè)備，擁有操作系統(tǒng)和瀏覽器，就能夠方便的獲取和使用云計(jì)算服務(wù)。
（2）云服務(wù)
云服務(wù)saas是由軟件提供的，是一種客戶按使用時(shí)間或使用量付費(fèi)的應(yīng)用軟件新銷售方式。對用戶來說，他們不再需要關(guān)心軟件的安裝和升級，也不需要一次性購買軟件許可證，而是根據(jù)租用服務(wù)的實(shí)際情況按需付費(fèi)。從而為用戶提供了更廣闊的增值機(jī)會和創(chuàng)新途徑，降低了軟件應(yīng)用和服務(wù)的成本。
（3）云平臺服務(wù)
云平臺服務(wù)paas是指將服務(wù)器平臺作為一種服務(wù)提供的新商業(yè)模式。與通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行程序提供服務(wù)的saas不同， paas實(shí)際上是一種將相應(yīng)服務(wù)器平臺或者開發(fā)環(huán)境作為服務(wù)軟件研發(fā)的平臺服務(wù)，最終產(chǎn)品以saas模式提交給用戶。因此，paas也是saas的一種模式。
（4）基礎(chǔ)設(shè)施
云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施即iaas，是指將經(jīng)過虛擬化的硬件資源和相關(guān)管理功能集合，亦指用于支持操作的外包設(shè)備，包括存儲、硬件、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)組件等。這種服務(wù)通常是通過一個(gè)公用計(jì)算基礎(chǔ)計(jì)費(fèi)和資源消耗數(shù)量計(jì)費(fèi)來收費(fèi)，并給予相應(yīng)的服務(wù)提供支持。
（5）服務(wù)器
服務(wù)器層包括服務(wù)器的計(jì)算機(jī)硬件和軟件,以及專門為云端服務(wù)器設(shè)計(jì)的產(chǎn)品交互，多內(nèi)核處理器連接，云特定的操作系統(tǒng)的指定等。云端服務(wù)器通過數(shù)量可無限擴(kuò)展的網(wǎng)間服務(wù)器關(guān)聯(lián)來完成用戶多元化需求的滿足和定制。 [next]
4、云計(jì)算和其它計(jì)算的比較
由于云計(jì)算的發(fā)展迅猛，時(shí)下公眾常常會將云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算、效用計(jì)算、自主計(jì)算相混淆。事實(shí)上，云計(jì)算是以計(jì)算機(jī)集群為基礎(chǔ)的，也吸收了自主計(jì)算和效用計(jì)算的優(yōu)勢，但在網(wǎng)絡(luò)的組成、體系機(jī)構(gòu)、目的、工作方式卻大相徑庭。其與其它計(jì)算的比較分述如下：
云計(jì)算與叢集計(jì)算相比，盡管云計(jì)算部分底層是由叢集計(jì)算所構(gòu)成，像負(fù)載平衡或備援技術(shù)，但云計(jì)算重在提供服務(wù)，而叢集計(jì)算則更注重高效能以及串連各種cpu的計(jì)算能力，昂貴的建置成本，大多數(shù)用戶是無法承受的。
云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算相比，云計(jì)算強(qiáng)調(diào)專有，任何人都可獲取自己的專有資源，并且這些資源是由外部提供，用戶無需貢獻(xiàn)自己的資源。在云計(jì)算中，計(jì)算資源被轉(zhuǎn)換成適應(yīng)工作負(fù)載的形式，既支持網(wǎng)格類型的應(yīng)用環(huán)境，也支持非網(wǎng)格環(huán)境。云計(jì)算還注重事務(wù)性應(yīng)用，大量的單獨(dú)請求，可自動或半自動地實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。而網(wǎng)格計(jì)算強(qiáng)調(diào)資源共享，任何人都可以作為請求者使用其它節(jié)點(diǎn)的資源，任何人都需要貢獻(xiàn)一定資源給其它節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)格計(jì)算強(qiáng)調(diào)將工作量轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)程可用的計(jì)算資源上，注重并行的計(jì)算集中性需求，要么在分布式的計(jì)算資源支持下作為服務(wù)被提供在線計(jì)算或存儲，要么在一個(gè)松散連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的一個(gè)虛擬超級計(jì)算機(jī)上執(zhí)行大規(guī)模任務(wù)，并且難以自動擴(kuò)展。此外云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算的最大差異在于計(jì)算量，云計(jì)算大都以單一主機(jī)服務(wù)用戶，偏向量少而次多的計(jì)算。而網(wǎng)格計(jì)算是以多主機(jī)來做計(jì)算支持，在次少而量大的計(jì)算時(shí)更有效率，網(wǎng)格計(jì)算域內(nèi)的計(jì)算機(jī)資源可互相支持，不會有資源用盡的疑慮。
三、未來展望
云計(jì)算歷經(jīng)數(shù)年的持續(xù)積淀和探索，正在成為一種全球it產(chǎn)業(yè)的潮流，即將進(jìn)入蓬勃發(fā)展期。根據(jù)idc的最新資料及預(yù)測，2013年云計(jì)算服務(wù)將達(dá)到it整體消費(fèi)的10%， 5年內(nèi)云計(jì)算服務(wù)的年均增幅26%，將是傳統(tǒng)it行業(yè)增長速度的6倍。
在可見的未來，云服務(wù)將能夠提供應(yīng)用程序、計(jì)算能力、存儲容量、聯(lián)網(wǎng)、編程工具，甚至是通信服務(wù)和協(xié)作工具等幾乎所有it資源。擁有一臺手機(jī)或計(jì)算機(jī)的用戶，不需要安裝任何操作系統(tǒng)和軟件，只需要一個(gè)瀏覽器，通過云計(jì)算就可獲得所需的一切網(wǎng)絡(luò)資源和it服務(wù)，實(shí)現(xiàn)90%以上功能，甚至包括超級計(jì)算等復(fù)雜任務(wù)。用戶也不再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵、硬件設(shè)施升級以及支付供電、空調(diào)以及維護(hù)等費(fèi)用，也無需等待漫長的供貨周期和項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間，這一切都將有云計(jì)算來全面實(shí)現(xiàn)。真可謂有了“云計(jì)算”神馬都不是浮云。
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