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计算机应用作品
云计算技术浅析
2010-2011学年第二学期
课程名称：
计算机应用
班级：
2010级工程系机电五班
学号：
姓名：
张璐璐
日期：
2010年5月27日
云计算技术浅析
论文摘要：
云计算是下一代网络计算平台的核心技术，是一种新的计算模型，它的出现宣告了低成本享受超值服务的到来。
本文就职业教育领域的现状进行了介绍，阐述了云计算念优势和现状，并对云计算在职业教育领域中的应用进行了初步探索。
关键词：
云计算；数据存储；数据管理；编程模型
引言
目前，PC依然是我们日常工作生活中的核心工具——我们用PC处理文档、存储资料，通过电子邮件或U盘与他人分享信息。
如果PC硬盘坏了，我们会因为资料丢失而束手无策。
而在“云计算”时代，“云”会替我们做存储和计算的工作。
“云”就是计算机群，每一群包括了几十万台、甚至上百万台计算机。
“云”的好处还在于，其中的计算机可以随时更新，保证“云”长生不老。
届时，我们只需要一台能上网的电脑，不需关心存储或计算发生在哪朵“云”上，但一旦有需要，我们可以在任何地点用任何设备，如电脑、手机等，快速地计算和找到这些资料。
我们再也不用担心资料丢失。
云计算作为一个相对新兴的名词，出现的时间虽不长，却足以引起众多追捧者对其概念的极大热忱，甚至Matrix关于云计算的20个定义都不能涵盖其全部内涵。
对于图书馆人而言，我们应该将研究重心更多关注到云计算在图书馆中的应用方面。
一：
云计算简介
1、云计算的概念
云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。
它是一种新型计算模型。
是一种新兴的共享基础架构的方法，它面对的是超大规模的分布式环境，核心是提供数据存储和网络服务。
它利用利用高速互联网的传输能力，将数据的处理过程从个人计算机或服务器移到互联网上的超级计算机集群中，这个计算机群是由成千上万台很普通的工业标准服务器组成，由大型的数据处理中心管理。
如图l所示，云计算是一个虚拟的计算资源池，它通过互联网提供给用户使用资源池内的计算资源。
完整的云计算是一个动态的计算体系，提供托管的应用程序环境，能够动态部署、动态分配计算资源，并实时监控资源的使用情况。
实际上最简单、最初始的云计算早已在联网中随处可见，例如搜索引擎、网络信箱等。
在云计算中，用户所处理的数据并不存储在本地，而是保存在互联网上的数据中心，用户所需的应用程序并不运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上。
而是运行在互联网上大规模的服务器集群中。
提供云计算服务的企业负责管理和维护这些数据中心的正常运作，为用户提供足够强大的存储空间和计算能力。
用户只需能够接入互联网，就可以通过电脑、手机等终端设备，在任何地点方便快捷地使用数据和服务，而不需关心存储或计算发生在哪朵“云”上。
可见，云计算将改变传统以个人计算机为基础的生产模式，web将成为交往聚合与设备聚合的中枢，最终改变人们获取信息、分享内容和互相沟通的方式。
2、云计算的优势
云计算主要表现在：
（1）可靠、安全的数据存储
云计算提供了最为可靠安全的数据存储中心，用户可以将数据存储在云端，不用再担心数据丢失，病毒入侵的麻烦，因为在“云”里有世界上最专业的团队来帮你管理信息。
同时，严格的权限管理策略可以帮助你放心地与你指定的人共享数据。
这样，你不用花钱就可以享受到最好、最安全的服务。
（2）方便、快捷的云服务
云计算时代，用户将不需要安装和升级电脑上的各种应件，只需要具有网络浏览器，就可以方便快捷地使用云提供的各种服务。
这将有效地降低技术应用的难度曲线，进一步推动Web服务发展的广度和深度。
（3）强大的计算能力
云计算为网络应用提供了强大的计算能力，可以为普通用户提供每秒1O万亿次的运算能力，完成用户的各种业务要求。
这种超级运算能力在普通计算环境下是难以达到的。
（4）经济效益
据预计，相对于机构自身运营的数据中心而言，云计算提供商的存储成本一般只有其十分之一，而带宽成本只有二分之一，计算处理能力成本只有三分之一。
这将帮助一些机构以比较低廉的架构成本进行运作。
3.原理
云计算的基本原理是，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似。
这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。
4.形式
（1）SAAS（软件即服务）
这种类型的云计算通过浏览器把程序传给成千上万的用户。
在用户眼中看来，这样会省去在服务器和软件授权上的开支；从供应商角度来看，这样只需要维持一个程序就够了，这样能够减少成本。
S是迄今为止这类服务最为出名的公司。
SAAS在人力资源管理程序和ERP中比较常用。
GoogleApps和ZohoOffice也是类似的服务。
（2）实用计算（UtilityComputing）
这个主意很早就有了，但是直到最近才在A、Sun、IBM和其它提供存储服务和虚拟服务器的公司中新生。
代写论文这种云计算是为IT行业创造虚拟的数据中心使得其能够把内存、I/O设备、存储和计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池来为整个网络提供服务。
（3）网络服务
同SAAS关系密切，网络服务提供者们能够提供API让开发者能够开发更多基于互联网的应用，而不是提供单机程序。
（4）平台即服务
另一种SAAS，这种形式的云计算把开发环境作为一种服务来提供。
你可以使用中间商的设备来开发自己的程序并通过互联网和其服务器传到用户手中。
（5）MSP（管理服务提供商）
最古老的云计算运用之一。
这种应用更多的是面向IT行业而不是终端用户，常用于邮件病毒扫描、程序监控等等。
（6）商业服务平台
SAAS和MSP的混合应用，该类云计算为用户和提供商之间的互动提供了一个平台。
比如用户个人开支管理系统，能够根据用户的设置来管理其开支并协调其订购的各种服务。
（7）互联网整合
将互联网上提供类似服务的公司整合起来，以便用户能够更方便的比较和选择自己的服务供应商。
5.优势
首先，云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心，用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。
在“云”的另一端，有全世界最专业的团队来帮你管理信息，有全世界最先进的数据中心来帮你保存数据。
同时，严格的权限管理策略可以帮助你放心地与你指定的人共享数据。
这样，你不用花钱就可以享受到最好、最安全的服务。
其次，云计算对用户端的设备要求最低，使用起来也最方便。
你可以在浏览器中直接编辑存储在“云”的另一端的文档，你可以随时与朋友分享信息，再也不用担心你的软件是否是最新版本，再也不用为软件或文档染上病毒而发愁。
因为在“云”的另一端，有专业的IT人员帮你维护硬件，帮你安装和升级软件，帮你防范病毒和各类网络攻击，帮你做你以前在个人电脑上所做的一切。
此外，云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。
在云计算的网络应用模式中，数据只有一份，保存在“云”的另一端，你的所有电子设备只需要连接互联网，就可以同时访问和使用同一份数据。
最后，云计算为我们使用网络提供了几乎无限多的可能，为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间，也为我们完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力。
想像一下，当你驾车出游的时候，只要用手机连入网络，就可以直接看到自己所在地区的卫星地图和实时的交通状况，可以快速查询自己预设的行车路线，可以请网络上的好友推荐附近最好的景区和餐馆，可以快速预订目的地的宾馆，还可以把自己刚刚拍摄的照片或视频剪辑分享给远方的亲友……
6.相关应用举例
大多数大型厂商都以某种方式介入了这个领域。
谷歌就是介入这个领域的最明显的竞争者。
介入云计算领域的其它厂商还有IBM、惠普、Sun、戴尔和亚马逊。
目前正在使用的最著名的云计算的例子是亚马逊的EC2（ElasticComputerCloud——EC2）网格。
《纽约时报》租用了这个网格创建了数据容量达4TB的PDF文件库，包含了从1851年至1920年之间纽约时报发表的1100万篇文章。
据《纽约时报》的DerekGottfrid说，他使用了100个亚马逊的EC2实例和一个Hadoop应用程序在不到24个小时的时间里就编排完成了全部的1100万篇文章，并且生成了另外1.5TB数据，累计用了240美元，即使云计算没有作为一项主流的服务应用，它能提供这种难得的处理能力也是一种可行的选择。
云计算是IBM大力提倡的一项先进技术，IBM的“蓝云”已经横空出世了。
蓝云”基于IBMAlmaden研究中心（AlmadenResearchCenter）的云基础架构，包括Xen和PowerVM虚拟化、Linux操作系统映像以及Hadoop文件系统与并行构建。
“蓝云”由IBMTivoli软件支持，通过管理服务器来确保基于需求的最佳性能。
这包括通过能够跨越多服务器实时分配资源的软件，为客户带来一种无缝体验，加速性能并确保在最苛刻环境下的稳定性。
瑞星推出“云计算”安全计划：
瑞星“云安全”（CloudSecurity）计划的内容是，将用户与瑞星技术平台通过互联网相连，组成一个木马/恶意软件监测、查杀网络，每个“瑞星卡卡6.0”用户都为“云安全”（CloudSecurity）计划贡献一份力量，同时分享其他所有用户的安全成果。
其中“自动在线诊断”模块，是“云安全”（CloudSecurity）计划的核心之一，每当用户启动电脑，该模块都会自动检测并提取电脑中的可疑木马样本，并上传到瑞星“木马/恶意软件自动分析系统”（RsAutomatedMalwareAnalyzer，简称RsAMA），据瑞星称，整个过程只需要几秒钟。
随后RsAMA将把分析结果反馈给用户，查杀木马病毒，并通过“瑞星安全资料库”（RisingSecurityDatabase，简称RsSD），分享给其他所有“瑞星卡卡6.0”用户。
云计算是一幅美丽的图景，云计算是我们身边正在发生的变革,还等什么？
让我们一起来迎接云计算时代的到来
二、云计算研究现状
云计算已经得到包括谷歌（Gosle）、微软（Microsoft）、IBM、雅虎（Yahoo）、亚马逊（Amazon）等软件厂商的重视，各个软件厂商都在积极推进云计算的研究和应用，分别提出了针对云计算的方案和实现。
l、亚马逊的弹性计算云
亚马逊（Amzaon）公司是最早的云计算实践者之一。
亚马逊公司在构建自身零售平台时，使用了云计算的方法，将购物平台构建在其基础之上。
Amazon的云计算服务总称为AmazonWebServices（AWS，AmzaonWEB服务），它包括四种主要的服务：
SimpleS~rageService（$3，一种简单的存储服务）；ElasticCompu~cl0ud（Ec2，弹性可扩展的云计算服务器）；SimpleQueuingService（一种简单的消息队列）；以及仍处在测试阶段的SimpleDB（简单的数据库管理）。
2、Google的云计算平台
Gogle的云计算平台主要包括Gosle针对云计算提出的大规模分布式计算的基础架构以及Gosle在此基础之上构造的云计算应用服务程序。
2008年4月，C,ogle推出了AppEngine云计算平台|qoAppEn~ne是一个由Python应用服务器群、BigTahle（Google的一个内部的数据库系统）数据库访问及GFs（G00gleFileSystem，GooSe文件系统）数据储存服务组成的平台。
它能为开发者提供一体化的主机服务器及可自动升级的在线应用服务，由用户编写应用，Googl~提供应用运行及维护所需要的一切平台资源。
3、IBM的云计划
IBM公司在与G00gle的合作过程中，提出了自己对于云计算的理解以及相应的技术解决方案。
IBM公司于2007年11月15日在上海宣布了蓝云“BlueCloud”计划，使公司的数据中心能够按照互联网应用服务程序的形式进行组织，将计算能力分配到分布式全局可以访问的资源组织中，而不是局限于本地的一些服务节点或者固定远端的服务器机群中。
在蓝云中采用了Xen的系统级虚拟化方法，同时提供虚拟化的服务器以及物理服务器的计算资源。
4、微软的“云一端”策略
微软的云计算战略是“云一端”的共存与互动日，并提出了“软件+服务”（S+S：
Software+Service）业务模式，希望通过整合最优秀的软件和实时更新的服务，充分发挥技术在选择性、适应性和功能性方面的价值。
oSftware主要指前端展现层，包括桌面客户端（如：
Vista、Omce等）和智能／移动终端（如WindowsMobile等）；Services主要是指后端数据模块，包括云计算服务（如：
WindowsLive）和企业后端（如Biztalk等）。
微软的iLveMesh是云计算及其Live战略的最重要一步，目前正处于测试阶段，已推出多个Beta版。
LiveMesh可以称为“互联网上的Windows”。
它以“软件+服务”的方式将计算机、手机和其他数字设备通过互联
三：
浅谈云计算热点问题
作为一种基于互联网的大众参与的计算模式,云计算以服务的方式提供计算资源（包括计算能力、存储能力和交互能力等）,形成了一种动态可伸缩虚拟化的新型计算资源组织、分配和使用模式。
这种模式使得计算资源成为向大众提供服务的社会基础设施,与传统利用桌面计算资源的模式有很大不同,将可能会对信息技术本身及其应用产生深刻影响。
软件工程、网络与端设备的资源配置、获取信息与知识的方式等[1],无不因云计算的发展而产生重要变化。
自从2007年云计算概念被提出以来,经过科研和产业界一段时间的推进,云计算正在逐步从理想走向实践。
但是,也正因为云计算所产生的影响将会非常深刻,其技术手段和实现方法的完善必将会是一个较为长期的发展和演进过程。
云计算有一些重要的基本热点问题正在被广泛讨论[2-7],涉及云计算的技术基础、服务模式和商业运作等各方面。
本文从对计算资源虚拟化的理解、网格计算与云计算的差异、云计算中心与高性能计算机的关系、云安全和云标准等热点入手加以探讨并发表看法。
1.计算资源虚拟化问题
维基百科将虚拟化定义为“对计算资源的抽象[8]”。
从技术的发展历史来看,虚拟化技术早已存在。
如操作系统弱化了软件应用环境与硬件平台之间的依赖,甚至完全隔离;中间件弱化了应用软件对软件运行的依赖,甚至完全隔离;它们都可以说是采用了虚拟化技术。
进一步,在由单机向互联网环境转变的背景下,虚拟化技术催生了云计算的雏形。
如Web邮箱通过浏览器收发和管理海量的电子邮件,而邮箱管理系统的结构和实现细节被虚拟化了;搜索引擎服务于个性化搜索请求,但是搜索和匹配的细节被虚拟化了;网络相册用于存储和分享照片,而存储中心的动态管理被虚拟化了;网上开店已成为我们的日常生活,而网上交易、支付被虚拟化了等等。
我们可以将虚拟化的对象——计算资源归纳为3个主要类别:
计算能力、存储能力和交互能力,恰好对应于传统的单台计算机的CPU、存储和输入输出等资源。
但是计算资源虚拟化促使我们不能单纯地把计算看作是主体。
若把计算看作主体,主体就是计算中心;若把存储看作主体,主体就是存储中心;也可以把交互看作主体,而计算和存储可为其辅助。
大众用户可用更加自然的交互方式呈现出个性化服务的强劲需求,无需关心特定应用软件的服务方式,如是否被他人同时租用;无需关心计算平台的操作系统以及软件环境等底层资源的物理配置与管理;无需关心计算中心的地理位置。
分别满足于这3方面要求的恰为互联网环境下的虚拟服务:
软件即服务（SaaS）、平台即服务（PaaS）和基础设施即服务（IaaS）。
由他们实现动态可伸缩的计算资源组织、分配和使用。
互联网资源配置的变迁如图1所示。
大量服务器的使用促使了服务器托管的出现以减轻各机构自身维护的成本负担,而简单的托管并不能对服务器实施更好的集约化使用,如果能够实现虚拟化服务,将服务器变成“服务”,则服务提供方就可以进一步地整合各类计算资源。
从虚拟服务的演变过程可以看出,云计算以服务的方式提供计算资源是必然的。
这与工业化革命促使传统制造业的大生产向集约化、规模化、专业化转变的趋势极其相似。
今天,信息产业也正在走向信息服务的规模化、集约化和专业化。
计算资源的虚拟化有利于资源的合理配置,并可有效提高利用率。
据统计,服务器的实际利用率只有15%,而在服务器集群系统中其利用率则可能提高到80%以上,这甚至直接促进了节能减排和绿色计算的实现[9]。
2.云计算与网格计算的差别问题
在云计算的概念被提出之前,网格计算[10]作为一个热门研究领域已有10余年历史,并得到了广泛关注。
在云计算刚被提出的一两年间,不少人的印象是:
云计算在企业界热,在学术界不热,而网格计算则相反,在学术界热,在企业界不热。
云计算与网络计算的差别在哪里?
概括地讲,网格计算是“多为一”多台计算机构成网格,为一个特定的大型计算任务服务;云计算是“一为多”,互联网上一个个集约化、专业化的云计算平台依托网络形成规模化的服务。
网格技术的开创者IanFoster将之定义为“在动态、多机构参与的虚拟组织中协同共享资源和求解问题”。
网格计算依托专网或互联网,将处于不同地域、不同领域的多个闲散计算机资源组织起来,通过统一调度来组成一台虚拟的“超级计算机”,共同完成一个较为复杂的任务,如要求大量计算处理周期和大量数据的科学计算问题。
可见,网格计算的基本应用场景就是将跨地域的、不同所有人的计算资源结合起来,以形成更为强大的计算能力。
云计算倾向于利用互联网上某些节点强大的计算资源（包括计算能力、存储能力和交互能力等）,以服务的方式将这些资源变成可被广大用户使用的动态、可伸缩的虚拟资源。
云计算强调用户主导、按需服务、即用即付、服务完即散。
云计算的基本应用场景直接面向互联网,通过同一个相对集中的计算资源池,以服务来尽量满足大量的、分散的终端用户的需求。
两者最大的相似点在于“资源共享”和“虚拟计算”,即都强调以某种虚拟化方法对互联网上的资源进行共享并提供给用户,以获得更合理的资源利用率。
关于其差别,可以将其细化为5个方面:
（1）云计算以集群计算为主,其中的计算节点自主、自治,面向不同服务对象;网格计算以并行计算为主,依托网络将跨地域的计算机组织起来,并通过统一的调度系统将作业分解到不同的计算节点中并行处理。
（2）云计算承认异构,即承认节点在原理、规模和能力上的差异性,用服务的互操作来实现节点之间的资源共享;网格计算需要在更高层屏蔽异构,即用中间件屏蔽异构系统,使用户面向同一环境来共享资源。
（3）云计算面向完成持久性、多样化的服务,互联网上不同的云计算中心通常提供大量多样化的、持久的面向特定领域的服务;网格计算往往用于完成一次性特定任务,且要完成的任务是预先设定的。
（4）云计算采用商业式运营,即向用户提供尽力而为质量的多租赁的服务,用户按租使用、按用付费;网格计算依赖于组织之间的协作式运营,能够提供带宽保证、性能保障,没有明显的商业模式。
（5）云计算更多的是服务于大众用户的需求,大众参与计算与交互,相互沟通交流,需具备语义处理、不确定性处理等能力;网格计算面向科学计算任务,按规定要求和程序输入/输出,存在确定的交互,人通常不主动参与。
可见,云计算与网格计算分别适应于不同应用场景,两者有着不同应用目标,在科学计算领域和为大众用户服务两个方向上各自发挥着潜能。
3.云计算中心的计算机性能问题
云计算中心以集群计算为主,其中大量的节点通过互操作形成面向用户的虚拟服务器。
但是,目前很多机构已经购置高性能计算机、搭建起高性能计算中心。
那么,高性能计算机是否可应用于云计算中心?
云计算中心是不是高性能计算中心?
高性能计算机和云计算中心的虚拟服务器之间是什么关系?
从目前流行的规模化、集约化、专业化的云计算中心,如Google、Amazon与Salesforce等来看,并没有使用全球Top10的高性能计算机构成服务器集群。
据分析,Google计算中心的服务器集群可能是由至少分布在25个地方、超过45万台的普通计算机组成的,而Amazon和Salesforce的计算中心则可能分别运行着由约10万台和千余台普通计算机组成的集群系统[11-12]。
正因为云计算服务于大众用户相对独立的需求,服务器集群用于响应不同用户请求的任务的依赖性、交叉性也大为降低,这种松耦合的任务甚至使得云计算中心可以“使用尼龙拉链将计算机固定在高高的金属架上,这样一旦出现故障便于更换”[13]。
但是,通过集群之间的协作,对于涉及到“微处理器工作几十亿次”和阅读“几百兆字节数据”的一个搜索任务而言,通常仍然可以（中国论文联盟整理）在零点几秒内即可完成。
高性能计算机的服务对象是各个科学计算领域,应用领域集中在能源、制造、天气预报、核爆、流体力学和天文计算等[14]。
目前排名第一的XT5（Jaguar）高性能计算机部署在OakRidgeNationalLaboratory,在Linpack测试中获得了1.75PFlops的性能分数,采用了近25万个计算核心,理论峰值计算速度可达2.3PFlops0。
高性能计算机重要的追求目标是提高计算处理的速度,在Linpack测试中取得更高的性能参数。
云计算中心的服务往往需要面向大众用户的多样化应用,包括大规模搜索、网络存储和网络商务等,其应该更多地具备为数以千万计的不同种类应用提供高质量服务环境的能力,并且能有效地适应用户需求和业务创新。
与超级计算中心相比,云计算完成了从传统的、面向任务的单一计算模式向现代的、面向服务的规模化、专业化计算模式的转变。
可见,部署于高性能计算中心的计算机,适合解决要求高并发计算的科学问题,但是未必就适合云计算模式。
4.云安全问题
资源共享的云计算,促使人们尤其关心云安全:
我的信息放在你那里安全吗?
首先云计算不是为了解决安全问题的新式武器。
作为一种基于互联网的计算模式,云计算在提供服务的同时也将不可避免地出现诸如安全漏洞、病毒侵害、恶意攻击及信息泄露等既有信息系统中普遍存在的共性安全问题。
因此,传统的信息安全技术将会继续应用在云计算中心本身的安全管理上,而云计算本身的信息安全技术手段也在不断发展中。
但是,云计算中虚拟服务的规模化、集约化和专业化改变了信息资源大量分散于端设备的格局,云计算本身可以通过安全作为服务（SECaaS）的形式为改善互联网安全作出贡献。
云计算中心可实现集约化和专业化的安全服务,改变当前人人都在打补丁、个个都在杀病毒的状况;还可以将备份作为一种服务形式,实现专门的云备份服务等。
因此,大众用户在使用云服务的过程中所关注的云安全焦点将会进一步地转移到信任管理上来,传统的信息安全将会进一步发展为服务方和被服务方之间的信任和信任管理问题。
可以说,人们普遍关心的云安全,实际上更多的是云计算中的信任管理。
如何理解云服务中心与大众用户之间的信任关系?
在从传统的、自有的数据中心转向云计算中心的过程中,用户所面临的信任问题,可以用银行存款的发展过程来打一个通俗的比方。
过去的人可能认为把银元放在自家的某些隐蔽处最安全、最放心。
但随着银行服务的发展,现在已经很少有人自己来保藏大量的财富了,大家更多的是与银行签订服务契约,把财富存在银行里,由银行来专门负责自己的财富安全。
个人或者企业的敏感信息也具有某种相似性。
为什么可把最敏感的数据交给云服务中心去管理?
在缺乏信任管理、机制和技术保障的单机和互联网前期,恐怕大多数人都不放心。
因为要防止数据的意外泄露,隐私被掌控,获取、传输和交流困难等,所以此时数据还是放在自有的信息系统中,用户自己来负责安全,如安装防火墙、杀毒软件、数据备份等。
但是,随着云计算的快速发展,就不
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