淺析云計(jì)算

摘 要：云計(jì)算是通過網(wǎng)絡(luò)提供有延展性的廉價(jià)分布式計(jì)算功能。云計(jì)算基礎(chǔ)構(gòu)架是由通過數(shù)據(jù)中心傳送的可信賴的服務(wù)和創(chuàng)建在服務(wù)器上的不同層次的虛擬化技術(shù)組成的。云計(jì)算的優(yōu)勢通過許多方面體現(xiàn)出來。云計(jì)算的興起，正在時(shí)時(shí)刻刻的影響著我們的生活。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；體系架構(gòu)；優(yōu)勢；實(shí)際應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP3；F49

1 云計(jì)算的概念

云計(jì)算是近十幾年來興起的一種基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用模式，該應(yīng)用的獨(dú)特性在于它是完全搭建在可自我維護(hù)和管理的虛擬資源結(jié)構(gòu)上的。2006年Google推出的“Google 101計(jì)劃”，并正式提出“云”的概念和理論。隨后亞馬遜、微軟、惠普、雅虎、英特爾、IBM等公司都宣布了自己的“云計(jì)劃”，云安全、云存儲(chǔ)、內(nèi)部云、外部云、公共云、私有云等，一堆讓人眼花繚亂的概念在不斷沖擊人們的神經(jīng)。云計(jì)算是一種應(yīng)用于商業(yè)計(jì)算模型，它將計(jì)算任務(wù)分布在大量的計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和信息服務(wù)。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法，也用來表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。云計(jì)算是：“通過網(wǎng)絡(luò)提供可伸縮的廉價(jià)的分布式計(jì)算能力。云計(jì)算代表了以虛擬化技術(shù)為核心、以低成本為目標(biāo)的動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施，是近年來最有代表性的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算技術(shù)與模式?！痹朴?jì)算是：“分布式計(jì)算、并行計(jì)算、效用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物?！?/p>

2 云計(jì)算的體系架構(gòu)

截止到五年前，大部分的云計(jì)算基礎(chǔ)構(gòu)架是由，云服務(wù)集群數(shù)據(jù)處理核心提供的可信服務(wù)和其上的不同的層次虛擬化技術(shù)組成的。人們可以在任何有提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的地方使用這些服務(wù)。人們通常希望他們研制出的商業(yè)化產(chǎn)品能夠滿足服務(wù)質(zhì)量的要求，并且一般情況下要提供服務(wù)水平協(xié)議。開放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于云計(jì)算的發(fā)展是至關(guān)重要的，并且開源軟件已經(jīng)為眾多的云計(jì)算實(shí)例提供了基礎(chǔ)。

云的基本概念，是通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無數(shù)個(gè)較小的子程序，再由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)搜索、計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。通過這項(xiàng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)供應(yīng)商就可以在幾秒之內(nèi)，達(dá)成處理數(shù)億的信息，達(dá)到與“超級(jí)電腦”媲美的強(qiáng)大性能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。在實(shí)際應(yīng)用中，它可分析基因圖譜定序、DNA結(jié)構(gòu)、解析癌癥細(xì)胞等高級(jí)計(jì)算，例如通訊軟件Skype以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）方式來共同組成單一系統(tǒng)。

3 云計(jì)算的優(yōu)勢

3.1 計(jì)算資源集成提高設(shè)備計(jì)算能力。云把大量計(jì)算資源整合到一個(gè)公共資源池中，通過多主租用的方式共享計(jì)算的資源。雖然單個(gè)用戶在云平臺(tái)獲得服務(wù)水準(zhǔn)會(huì)受到其自身的網(wǎng)絡(luò)帶寬等各因素的影響，未必能夠獲得強(qiáng)于本地主機(jī)提供的服務(wù)，但是從社會(huì)資源的角度而言，整體的資源調(diào)控降低了部分的峰值負(fù)載，提高了一些荒廢的主機(jī)的運(yùn)行率，從而達(dá)到提高資源利用率的目的。

3.2 分布式數(shù)據(jù)中心保證系統(tǒng)容災(zāi)能力。分布式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中心可以將云端的用戶信息，給備份到地理上相隔甚遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)庫主機(jī)里，甚至就算是用戶本身也無法確定信息的備份地點(diǎn)。這個(gè)特點(diǎn)不僅僅提供了數(shù)據(jù)恢復(fù)的憑據(jù)，也使得網(wǎng)絡(luò)病毒和網(wǎng)絡(luò)黑客對(duì)服務(wù)器的攻擊失去目的，提高系統(tǒng)的安全性和容災(zāi)能力。

3.3 軟硬件相互隔離減少設(shè)備依賴性。虛擬層將云上的應(yīng)用軟件和其下的基礎(chǔ)設(shè)備隔離開。使得技術(shù)設(shè)備的維護(hù)者無法了解到設(shè)備中運(yùn)行的具體應(yīng)用。同時(shí)對(duì)用戶而言，基礎(chǔ)設(shè)備層透明的，用戶只能看到虛擬層中虛擬出來的各種設(shè)備。之所以使用這類型的架構(gòu)是為減少設(shè)備依賴性，也為動(dòng)態(tài)資源配置提供可能。

3.4 平臺(tái)模塊化設(shè)計(jì)體現(xiàn)高可擴(kuò)展性。之前主流的云平臺(tái)大多是根據(jù)SPI架構(gòu)在各層集成功能各不相同的軟件、硬件設(shè)備和插件等。大量插件和設(shè)備提供針對(duì)該平臺(tái)的通用開放接口，允許用戶添加本層的擴(kuò)展。部分云與云之間提供對(duì)應(yīng)接口，允許用戶在不同云服務(wù)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移。這樣的功能更大程度上達(dá)成了用戶需求，整合了計(jì)算資源，將會(huì)是今后云計(jì)算發(fā)展的方向之一。

3.5 虛擬資源池為用戶提供彈性服務(wù)。云平臺(tái)將整合起來的計(jì)算資源根據(jù)用戶訪問的具體情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，包括按需調(diào)控服務(wù)器資源的要求。因此，云在對(duì)于在非限定需求的應(yīng)用，波動(dòng)很大的需求、階段性的需求等，都具有良好的效果。在云環(huán)境中，管理員不僅可以對(duì)規(guī)律性的需求進(jìn)行事先預(yù)測和分配，也可以根據(jù)設(shè)定好的規(guī)則對(duì)需求進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。彈性的云服務(wù)是可以幫助用戶在預(yù)期時(shí)間得到滿足需求的資源。

3.6 按需付費(fèi)降低使用成本。作為云的特性，按需提供服務(wù)按需付費(fèi)是目前各類云計(jì)算服務(wù)中不可或缺的一部分。對(duì)用戶而言，云端服務(wù)不但省去了基礎(chǔ)設(shè)備購置和運(yùn)維資金，也能根據(jù)需求的增加，不斷擴(kuò)展需要訂購的服務(wù)，不斷更換更加適合的服務(wù)，大大提高了資金的利用率。

4 云計(jì)算的服務(wù)形式

云計(jì)算可以認(rèn)為包括以下幾個(gè)層次的服務(wù)：

4.1 IaaS：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。IaaS（Infrastructure-as-a-Service）：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。消費(fèi)者通過Internet可以從完善的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施獲得服務(wù)。

4.2 PaaS：平臺(tái)即服務(wù)。PaaS（Platform-as-a-Service）：平臺(tái)即服務(wù)。PaaS實(shí)際上是指將軟件研發(fā)的平臺(tái)作為一種服務(wù)，以SaaS的模式提交給用戶。因此，PaaS也是SaaS模式的一種應(yīng)用。但是，PaaS的出現(xiàn)可以加快SaaS的發(fā)展，尤其是加快SaaS應(yīng)用的開發(fā)速度。

4.3 SaaS：軟件即服務(wù)。SaaS（Software-as-a-Service）：軟件即服務(wù)。它是一種通過Internet提供軟件的模式，用戶無需購買軟件，而是向提供商租用基于Web的軟件，來管理企業(yè)經(jīng)營活動(dòng)。當(dāng)下基于云計(jì)算技術(shù)，只需要一臺(tái)筆記本或者一個(gè)手機(jī)，就可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來實(shí)現(xiàn)我們需要的一切，甚至包括超級(jí)計(jì)算這樣的任務(wù)。從這個(gè)角度而言，最終用戶才是云計(jì)算的真正擁有者。云計(jì)算這種方式的確有其不可取代的優(yōu)勢，它被許多專家認(rèn)為，會(huì)改變互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)，甚至?xí)绊懻麄€(gè)產(chǎn)業(yè)的格局，云計(jì)算技術(shù)和基于云計(jì)算的服務(wù)的存在，會(huì)成為日后推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大力量。

在筆者看來，云就是大量的服務(wù)器群的集合，給用戶提供實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)。從某個(gè)方面說，云服務(wù)器相當(dāng)于擴(kuò)充了用戶的存儲(chǔ)。用戶可以通過各種終端范圍服務(wù)器進(jìn)行上傳、下載和同步等服務(wù)，這樣的云服務(wù)為我們的生活提供了大量的便利。

例如手機(jī)通過蘋果云服務(wù)器同步通訊錄及其他重要資料，萬一手機(jī)丟失了或者損壞了，也可以通過云端服務(wù)器內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)找回資源。例如網(wǎng)盤云服務(wù)，我們可以通過關(guān)鍵字查找其他用戶的公開云資源，使得大量的優(yōu)秀資源可以得到共享。例如公司中的云服務(wù)，我們將每臺(tái)機(jī)器上的數(shù)據(jù)都同步到公司云端，當(dāng)某個(gè)員工的機(jī)器發(fā)生故障時(shí)，可以以最快的速度開啟一臺(tái)新的機(jī)器，通過云端拿到故障前的所有數(shù)據(jù)并重新恢復(fù)生產(chǎn)，使得損失降到最低。

我們每天都要用到水電煤等基礎(chǔ)資源，但是我們自己卻無法生產(chǎn)這些資源，它們都是通過對(duì)應(yīng)的水廠、電廠、煤場等基礎(chǔ)設(shè)施生產(chǎn)出來的。而云計(jì)算，就類似這些基礎(chǔ)設(shè)施，其所對(duì)應(yīng)的的基礎(chǔ)資源就是網(wǎng)絡(luò)資源。通過云計(jì)算將計(jì)算、服務(wù)和應(yīng)用等一系列資源管理起來并提供給人們，使得人們能共像使用水電煤一般享受網(wǎng)絡(luò)資源。深入了解云計(jì)算我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們通過自己的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為客戶端，而將整個(gè)云作為服務(wù)器。也就是說，我們把所有繁雜和大量的工作，都交給云服務(wù)器來完成，而我們只作為數(shù)據(jù)的請(qǐng)求者和接收者，這樣大大的降低了對(duì)客戶端的性能需求。打個(gè)比方，客戶端就像是“顯示器”，而云服務(wù)器集群就相當(dāng)于是“主機(jī)”，而其中連接的數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線，通過網(wǎng)絡(luò)使得其變得“無限長”。

云服務(wù)的方便和快捷，確確實(shí)實(shí)的在改變著我們，不論是計(jì)算機(jī)行業(yè)的工作者還是普通用戶，都在被云服務(wù)的影響著、改變著。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊光雨.淺析云計(jì)算技術(shù)[J].福建電腦，2010（01）.

作者單位：同濟(jì)大學(xué) 軟件學(xué)院，上海 201804