浅议云计算技术

摘要：介绍了云计算的定义和体系结构以及服务模型， 并做了相应的分析。给出了当前云计算系统面临的问题与下一步的研究方向。

关键词：云计算；服务模型；体系结构

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）32-7188-02

在过去的几年里，大量新兴的大规模互联网应用：社交网络、数字城市、电子商务等迅猛发展。随之而来的是海量数据存储以及各种数字移动业务的迅速增长。据统计，电子商务网站亚马逊、淘宝、社交网站 Facebook 、Twitter等均已存储至PB数量级的数据。与此同时，传统企业的软、硬件维护成本不断攀升，无论是从资金还是时间上。甚至在部署一个新的应用系统时，往往也会花掉几周的时间。

为了很好的解决以上问题，“云计算”的构想和概念被提了出来。学术界和工业界都给予极大的关注：无论是大学（比如：斯坦福大学等大学）还是Amazon 、IBM、Google等公司。随着对云计算关键技术的研究以及云计算研究成果的陆续发表，云计算正在成为信息技术领域的研究热点。

1 云计算定义及特点

伴随着系统硬件、高速网络、网络编程技术、分布式计算和并行计算以及其他技术的快速发展，云计算作为一种技术和商业实现也浮出了水面。 但是，对于云计算目前并没有统一的定义。该文选取两个比较典型的定义描述如下：

2011年9月，美国国家标准与技术实验室了对云计算的定义，受到大家的普遍认可： 云计算是一种通过互连网络实现无所不在、按需、便捷地访问共享资源池（包括网络、服务器、存储设备、应用程序和服务等）的计算模式。这些资源能够以最低的管理成本和最少的协助（服务提供商提供）快速部署并。

中国电子学会云计算专家委员会主任委员、中国工程院院士李德毅给云计算下了一个较为科学的定义：云计算是一种基于互联网的、大众参与的计算模式，其计算资源（计算能力、存储能力、交互能力）是动态的、可伸缩且被虚拟化的、以服务的方式提供。

从以上定义我们可以看到云计算具有如下一些特点：（1）按需自助服务，用户（通常是一些组织）可以自我完成计算资源的请求和管理而无需进行任何的人工干预；（2）广泛的网络接入，提供独立于用户终端设备的高效、高速网络（远端或者本地）接入服务；（3）超大的资源池，无论是确保数据存储的可靠性，还是利用虚拟化技术和多租户策略对不同（多）用户的资源支持；（4）快速灵活、弹性的资源分配和释放；（5）可度量的服务，根据用户使用的资源类型进行收费。

2 云计算体系结构和提供的服务

从不同的角度来看，大家对云计算体系结构有许多种观点，没有一个统一的标准。结合文献，该文给出云计算体系结构（如图1）。该体系分为四层：物理资源层、统一资源层、平台层和应用层。物理资源层包含原始级的硬件级资源：计算机、存储器、网络设施。统一资源层包含经过抽象或者封装（虚拟化）的资源，以便传递给上一层或者终端用户。比如：虚拟的计算机、数据库等。平台层是各种工具的集合：中间件、应用调度服务等。应用层包括在云上的各种运行的应用。

云计算的核心是提供服务。云计算一般来说可以提供三种类型的服务（如图2），分别为：IaaS（基础设施即服务），允许使用云上的计算机硬件和系统软件，通过云提供的操作系统和通信网络，用户可以像是用自己的计算机一样进行硬件的安装、系统的配置和维护（比如：Amazon EC2， Citrix Cloud Center）。PaaS（平台即服务），利用云提供的计算服务平台，网络应用和服务完全构建在互联网上（比如：Google Apps，， 3Tera AppLogic）。

SaaS（软件即服务），以基于 Web的方式提供给用户。按照用户自己需要，只需付出少量的费用，就可以在云上运行各种各样的应用软件。不需要用户去

管理、拥有该软件（比如： Gmail，Microsoft Online）。以下为相关的术语：

Applications：. 特定的应用程序

Runtime： 选定应用程序的执行环境（包括一些必不可少的函数）

Middleware： 中间件（与应用程序、数据库和操作系统通信的交换软件）

OS： 操作系统

Hypervisor： 虚拟化层

Infrastructure： 物理层（包括CPU、存储、网络）.

3 面临的问题及发展趋势

早在1961年， John McCarthy 就曾经提出 “在未来的一天，计算将会变得像使用公共设施那样简洁、便利。“我们看到的云计算模式让我们向这个梦想迈进了一大步。由上面的讨论我们知道，在应用向云计算模式转变的过程中，我们面临的和需要解决的一些问题。（1）软、硬件体系结构的的转移问题。用户的使用体验由本地部分或者完全转移到云端。用户对该服务应用的选择是否合理，云计算模型是否能做到标准和统一。（2）数据管理问题。便捷数据处理、存储的同时带来了巨大的安全和隐私的风险。（3）云计算自身的服务质量也关系到广大用户能否使用相应的服务。

云计算是互联网计算的典型模式。尤其云计算的概念、核心技术及其应用得到了政府、科研机构以及业界厂商的高度重视。未来云计算在互联、互通、互操作方面，在移动互联网上云计算会来得更快，特别是基于位置的服务将会使大众普遍受益。

4 结束语

随着信息的全球化，云计算作为一种新兴计算模式，在不断增长的用户需求和各种技术的推动下，必将迎来更广阔的研究和发展空间，对政治、经济、社会以及个人生活方式都将产生巨大的影响。

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