云計算技術(shù)的探討與研究

摘要：進入21世紀以來，隨著計算機技術(shù)應(yīng)用的不斷普及與推廣，計算機技術(shù)與人類生活愈來愈緊密的結(jié)合在一起，無論軍事應(yīng)用還是民用科技都離不開技術(shù)的發(fā)展，諸如云計算、大數(shù)據(jù)挖掘等都是其新時期發(fā)展的成就和結(jié)果，大家平時看到的Google眼鏡、Sony頭戴式顯示器、智能手環(huán)、手表等無一不是其發(fā)展應(yīng)用的體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：計算機技術(shù)；云計算；大數(shù)據(jù)挖掘

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）36-8607-02

1 何為云計算

云計算，CC即Cloud Computing，她是基于Internet的一種計算模式，按照這一模式，可對網(wǎng)絡(luò)的軟硬件資源及信息以共享性的、按需供給電腦與其它相關(guān)設(shè)備。她是繼上世紀80S大型機到客-服模式的轉(zhuǎn)變之后的又一電腦發(fā)展潮流與趨勢。終端客戶不再需要掌握“云”計算網(wǎng)里基礎(chǔ)設(shè)施的詳情，也不要掌握其應(yīng)對的專業(yè)知識及對其的直接控制[1]。她描繪了基于Internet的一類新信息技術(shù)服務(wù)的增加、應(yīng)用與交付方式，一般只涉及經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來提供動態(tài)易擴展并且通常是虛擬化的資源[2][3]。云計算概念圖如下圖1所示：

圖1 云計算應(yīng)用概念圖

用戶通過Internet、桌面應(yīng)用程序或是移動應(yīng)用程序來訪問云的服務(wù)，她使得企業(yè)能夠更迅速的部署應(yīng)用程序，并降低管理的復(fù)雜度及維護成本，及允許IT資源的迅速重新分配以因應(yīng)企業(yè)需求的快速改變。

云計算依賴資源的共享以達成規(guī)模經(jīng)濟，比如一些基礎(chǔ)的設(shè)施（如通信網(wǎng)）。服務(wù)供應(yīng)商集合了眾多的軟硬件資源來供給多個不同用戶去使用，用戶們能夠輕易的請求（租借）更多的資源，同時根據(jù)客戶即時動態(tài)需要隨時進行使用量的調(diào)整，將不使用的網(wǎng)絡(luò)資源釋放回系統(tǒng)，所以終端用戶無需因為一時高峰的需求就買入很多的資源，而只需提升其租借的設(shè)備數(shù)量，等一旦使用需求不足時便退回租賃的相關(guān)設(shè)備。服務(wù)供應(yīng)商能夠?qū)⒛壳皼]有人租借使用的資源按照需求重新租用給其它客戶，甚至依照整體的需求量調(diào)整租金。

2 云計算的基本特征

云計算的服務(wù)特性與Nature中的云和水的循環(huán)具有一定的相似性，所以，給予云的計算方式稱呼是一種非常貼切的比方。目前業(yè)界公認的特征是由ANSLTRI（即美國家標準與技術(shù)研究院）下的概念，她的服務(wù)具有下列5點特征：[4]1） 根據(jù)需要進行相應(yīng)變化的自助服務(wù)；2） 按需進行網(wǎng)絡(luò)中任何設(shè)備的訪問；3） 多用戶對資源池進行共享；4） 具有較好的靈活度對網(wǎng)絡(luò)進行重新、快速的部署；5） 能夠進行被監(jiān)控和量測的服務(wù)。

3 云計算的服務(wù)模式

云計算定義中明確了三種服務(wù)模式，軟件即服務(wù)、平臺即服務(wù)以及基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)，其具體解釋如下[4]：

1） 軟件即服務(wù)（SaaS）：Consumer使用APP，但并不能夠掌控OS、Hardware或運作的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)?；诜?wù)觀念的概念，ASP通過租賃方式向客戶提供相關(guān)服務(wù)，而不是購買，通常的方式是提供給用戶一組賬號與密碼。比如：微軟客戶關(guān)系模式與Salesforce.com。

2） 平臺即服務(wù)（PaaS）：Consumer應(yīng)用Host操作APP。Consumer掌控運作APP的環(huán)境，但并不掌控OS、Hardware或運作的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)。平臺通常是APP基礎(chǔ)架構(gòu)。比如：谷歌的應(yīng)用程序引擎。

3） 基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）：Consumer硬用“基礎(chǔ)計算資源”，如處理能力、存儲空間、網(wǎng)絡(luò)組件或中間件。Consumer能掌控OS、Memory、已部署的APP及網(wǎng)絡(luò)組件等，但并不能掌握云基礎(chǔ)架構(gòu)。例如：Amazon AWS、Rackspace。

4 云計算的核心特性

云計算的核心特性主要包含敏捷性、應(yīng)用程序界面可達性等幾個方面，其云計算核心應(yīng)用圖解如圖2所示：

圖2 云計算核心應(yīng)用圖

1） 敏捷（Agility）能讓用戶按比較快速并且教低的價格得到技術(shù)的架構(gòu)資源。

2） 應(yīng)用程序界面（API）的可達性是指能夠讓Software和Cloud以類似“Human-computer Interaction這種UI交互接口一致的方式”來進行交互。云計算系統(tǒng)典型的運用基于REST表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的客戶應(yīng)用程序。

3） 在公共云網(wǎng)絡(luò)里的傳輸模式支撐現(xiàn)已變成了其運營成本的一部分，因此維持費大幅降低。很明顯拉低了進入門檻，此因為其體系架構(gòu)是根據(jù)第三方提供，并不需要一次性購買，且大量集中計算任務(wù)壓力的也消失了。

4） 設(shè)備和本地依賴允許用戶通過網(wǎng)頁瀏覽器來獲取資源，而無需關(guān)注用戶自身是通過何種設(shè)備，或在何地介入資源（如PC、移動設(shè)備等）。通常設(shè)施是在非本地的（典型的是由第三方提供的），并且通過因特網(wǎng)獲取，用戶可以從任何地方來連接。

5） 一種稱為多租戶的軟件架構(gòu)技術(shù)允許在多用戶池下共享資源與消耗。

6） 中央化處理的體系結(jié)構(gòu)使本地的能量消耗變少了（比如通信基礎(chǔ)設(shè)施、電力等等）。

7） 峰值的載荷處理能力提升。

8） 提升了原有10-20%的系統(tǒng)利用率。

9） 若運用多個冗余的站點，則可提升其安全可靠性，這使得設(shè)計云計算的人們可以按符合商業(yè)的一致性并同時進行備份。

10） 可擴展性經(jīng)由在合理粒度上按需的服務(wù)開通資源，接近實時的自服[5]，不需要客戶對峰值的相應(yīng)負載進行工程結(jié)構(gòu)的改造。

11） 系統(tǒng)的安全性能接受監(jiān)控，與此同時一致性與松散耦合架構(gòu)經(jīng)由網(wǎng)頁服務(wù)作為系統(tǒng)接口被構(gòu)建起來。

12） 數(shù)據(jù)更為集中所以安全性也得以提升，增添了對安全資源等的關(guān)注，但對特定敏感數(shù)據(jù)的失控將是持續(xù)關(guān)注的，不過對于內(nèi)核存儲的安全性仍然是缺乏管理。相對于以前的系統(tǒng)來說，對于安全性要求將更高。其原因是供應(yīng)商可專心于終端客戶所不能提供的資源的安全性。不過當“數(shù)據(jù)分布在更大范圍及更多數(shù)量的終端設(shè)施上”時，還有在由“不相關(guān)的多個用戶使用的多終端系統(tǒng)“時，相關(guān)安全的復(fù)雜度將大大提高?？蛻臬@得安全審計日志就不太可能了。私有云的發(fā)展動力部分是根據(jù)用戶對于設(shè)備的把握及安全信息的保障。

13） 維護其運行相對比較容易，因為終端客戶不需要在本地機器上再安裝。因此只進行客戶端的改變，可以更加容易的支持與改進。

5 云計算的應(yīng)用

云計算的應(yīng)用范圍非常廣泛，包括教育、物聯(lián)、社交、安全、政務(wù)、存儲等多個方面，下面就簡單介紹下各個方面的基本應(yīng)用情況：

1） 云教育：教育在云技術(shù)平臺上的開發(fā)和應(yīng)用，被稱為“教育云”。云教育從信息技術(shù)的應(yīng)用方面打破了傳統(tǒng)教育的壟斷和固有邊界。通過教育走向信息化，使教育的不同參與者——教師、學(xué)生、家長、教育部門等在云技術(shù)平臺上進行教育、教學(xué)、娛樂、溝通等功能。同時可以通過視頻云計算的應(yīng)用對學(xué)校特色教育課程進行直播和錄播，并將信息儲存至流存儲服務(wù)器上，便于長時間和多渠道享受教育成果。

2） 云物聯(lián)：物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)浪潮的生力軍。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)各方面。其作為互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，隨著其深入的發(fā)展和流量的增加，對數(shù)據(jù)儲存和計算量的要求將帶來對云計算的需求增加。并且在其高級階段，必將需要虛擬云計算技術(shù)的進一步應(yīng)用。

3） 云社交：云社交是一種虛擬社交應(yīng)用。它以資源分享作為主要目標，將物聯(lián)網(wǎng)、云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，通過其交互作用創(chuàng)造新型社交方式。云社交把社會資源進行測試、分類和集成，并向有需求的用戶提供相應(yīng)的服務(wù)。用戶流量越大，資源集成越多，云社交的價值就越大。目前云社交已經(jīng)具備了初步模型。

4） 云安全：云安全是云計算在互聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域的應(yīng)用。云安全融合了并行處理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、未知病毒等新興技術(shù)，通過分布在各領(lǐng)域的客戶端對互聯(lián)網(wǎng)中存在異常的情況進行監(jiān)測，獲取最新病毒程序信息，將信息發(fā)送至服務(wù)端進行處理并推送最便捷的解決建議。通過云計算技術(shù)使整個互聯(lián)網(wǎng)變成了終極安全衛(wèi)士。

5） 云政務(wù)：云計算應(yīng)用于政府部門中，為政府部門降低成本提高效率做出貢獻。由于云計算具有集約、共享、高效的特點，所以其應(yīng)用將為政府部門降低20%至80%的成本。所以在電子商務(wù)延伸至電子政務(wù)的背景下，各國政府部門都在著力進行電子政務(wù)改革，研究云計算普遍應(yīng)用的可能性。伴隨政府改革的進行，政府部門也開始從自建平臺到購買電信運營商的服務(wù)，這將為促進云計算的進一步發(fā)展并為電信運營商帶來商機。

6） 云存儲：云存儲是云計算的一個新的發(fā)展浪潮。云存儲不是某一個具體的存儲設(shè)備，而是互聯(lián)網(wǎng)中大量的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件共同作用協(xié)同發(fā)展，進而帶來的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。云計算系統(tǒng)要運算和處理海量數(shù)據(jù)，為支持云計算系統(tǒng)需要配置大量的存儲設(shè)備，這樣云技術(shù)系統(tǒng)就自動轉(zhuǎn)化為云存儲系統(tǒng)。故而，云存儲是在云計算的概念的延伸。

參考文獻：

[1] Danielson， Krissi. Distinguishing Cloud Computing from Utility Computing. Ebizq.net. 2008-03-26 [2010-08-22].

[2] Gartner Says Cloud Computing Will Be As Influential As E-business. Gartner.com. [2010-08-22].

[3] Gruman， Galen. What cloud computing really means. InfoWorld. 2008-04-07 [2009-06-02].

[4] NIST.美國國家標準與技術(shù)研究院對云計算的定義.美國國家標準和技術(shù)研究院.2011年9月 [2013年1月12日].

[5] Mao， Ming； M. Humphrey. A Performance Study on the VM Startup Time in the Cloud. Proceedings of 2012 IEEE 5th International Conference on Cloud Computing （Cloud2012）. 2012： 423. doi：10.1109/CLOUD.2012.103. ISBN 978-1-4673-2892-0.endprint

11） 系統(tǒng)的安全性能接受監(jiān)控，與此同時一致性與松散耦合架構(gòu)經(jīng)由網(wǎng)頁服務(wù)作為系統(tǒng)接口被構(gòu)建起來。

12） 數(shù)據(jù)更為集中所以安全性也得以提升，增添了對安全資源等的關(guān)注，但對特定敏感數(shù)據(jù)的失控將是持續(xù)關(guān)注的，不過對于內(nèi)核存儲的安全性仍然是缺乏管理。相對于以前的系統(tǒng)來說，對于安全性要求將更高。其原因是供應(yīng)商可專心于終端客戶所不能提供的資源的安全性。不過當“數(shù)據(jù)分布在更大范圍及更多數(shù)量的終端設(shè)施上”時，還有在由“不相關(guān)的多個用戶使用的多終端系統(tǒng)“時，相關(guān)安全的復(fù)雜度將大大提高?？蛻臬@得安全審計日志就不太可能了。私有云的發(fā)展動力部分是根據(jù)用戶對于設(shè)備的把握及安全信息的保障。

13） 維護其運行相對比較容易，因為終端客戶不需要在本地機器上再安裝。因此只進行客戶端的改變，可以更加容易的支持與改進。

5 云計算的應(yīng)用

云計算的應(yīng)用范圍非常廣泛，包括教育、物聯(lián)、社交、安全、政務(wù)、存儲等多個方面，下面就簡單介紹下各個方面的基本應(yīng)用情況：

1） 云教育：教育在云技術(shù)平臺上的開發(fā)和應(yīng)用，被稱為“教育云”。云教育從信息技術(shù)的應(yīng)用方面打破了傳統(tǒng)教育的壟斷和固有邊界。通過教育走向信息化，使教育的不同參與者——教師、學(xué)生、家長、教育部門等在云技術(shù)平臺上進行教育、教學(xué)、娛樂、溝通等功能。同時可以通過視頻云計算的應(yīng)用對學(xué)校特色教育課程進行直播和錄播，并將信息儲存至流存儲服務(wù)器上，便于長時間和多渠道享受教育成果。

2） 云物聯(lián)：物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)浪潮的生力軍。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)各方面。其作為互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，隨著其深入的發(fā)展和流量的增加，對數(shù)據(jù)儲存和計算量的要求將帶來對云計算的需求增加。并且在其高級階段，必將需要虛擬云計算技術(shù)的進一步應(yīng)用。

3） 云社交：云社交是一種虛擬社交應(yīng)用。它以資源分享作為主要目標，將物聯(lián)網(wǎng)、云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，通過其交互作用創(chuàng)造新型社交方式。云社交把社會資源進行測試、分類和集成，并向有需求的用戶提供相應(yīng)的服務(wù)。用戶流量越大，資源集成越多，云社交的價值就越大。目前云社交已經(jīng)具備了初步模型。

4） 云安全：云安全是云計算在互聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域的應(yīng)用。云安全融合了并行處理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、未知病毒等新興技術(shù)，通過分布在各領(lǐng)域的客戶端對互聯(lián)網(wǎng)中存在異常的情況進行監(jiān)測，獲取最新病毒程序信息，將信息發(fā)送至服務(wù)端進行處理并推送最便捷的解決建議。通過云計算技術(shù)使整個互聯(lián)網(wǎng)變成了終極安全衛(wèi)士。

5） 云政務(wù)：云計算應(yīng)用于政府部門中，為政府部門降低成本提高效率做出貢獻。由于云計算具有集約、共享、高效的特點，所以其應(yīng)用將為政府部門降低20%至80%的成本。所以在電子商務(wù)延伸至電子政務(wù)的背景下，各國政府部門都在著力進行電子政務(wù)改革，研究云計算普遍應(yīng)用的可能性。伴隨政府改革的進行，政府部門也開始從自建平臺到購買電信運營商的服務(wù)，這將為促進云計算的進一步發(fā)展并為電信運營商帶來商機。

6） 云存儲：云存儲是云計算的一個新的發(fā)展浪潮。云存儲不是某一個具體的存儲設(shè)備，而是互聯(lián)網(wǎng)中大量的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件共同作用協(xié)同發(fā)展，進而帶來的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。云計算系統(tǒng)要運算和處理海量數(shù)據(jù)，為支持云計算系統(tǒng)需要配置大量的存儲設(shè)備，這樣云技術(shù)系統(tǒng)就自動轉(zhuǎn)化為云存儲系統(tǒng)。故而，云存儲是在云計算的概念的延伸。

參考文獻：

[1] Danielson， Krissi. Distinguishing Cloud Computing from Utility Computing. Ebizq.net. 2008-03-26 [2010-08-22].

[2] Gartner Says Cloud Computing Will Be As Influential As E-business. Gartner.com. [2010-08-22].

[3] Gruman， Galen. What cloud computing really means. InfoWorld. 2008-04-07 [2009-06-02].

[4] NIST.美國國家標準與技術(shù)研究院對云計算的定義.美國國家標準和技術(shù)研究院.2011年9月 [2013年1月12日].

[5] Mao， Ming； M. Humphrey. A Performance Study on the VM Startup Time in the Cloud. Proceedings of 2012 IEEE 5th International Conference on Cloud Computing （Cloud2012）. 2012： 423. doi：10.1109/CLOUD.2012.103. ISBN 978-1-4673-2892-0.endprint

11） 系統(tǒng)的安全性能接受監(jiān)控，與此同時一致性與松散耦合架構(gòu)經(jīng)由網(wǎng)頁服務(wù)作為系統(tǒng)接口被構(gòu)建起來。

12） 數(shù)據(jù)更為集中所以安全性也得以提升，增添了對安全資源等的關(guān)注，但對特定敏感數(shù)據(jù)的失控將是持續(xù)關(guān)注的，不過對于內(nèi)核存儲的安全性仍然是缺乏管理。相對于以前的系統(tǒng)來說，對于安全性要求將更高。其原因是供應(yīng)商可專心于終端客戶所不能提供的資源的安全性。不過當“數(shù)據(jù)分布在更大范圍及更多數(shù)量的終端設(shè)施上”時，還有在由“不相關(guān)的多個用戶使用的多終端系統(tǒng)“時，相關(guān)安全的復(fù)雜度將大大提高?？蛻臬@得安全審計日志就不太可能了。私有云的發(fā)展動力部分是根據(jù)用戶對于設(shè)備的把握及安全信息的保障。

13） 維護其運行相對比較容易，因為終端客戶不需要在本地機器上再安裝。因此只進行客戶端的改變，可以更加容易的支持與改進。

5 云計算的應(yīng)用

云計算的應(yīng)用范圍非常廣泛，包括教育、物聯(lián)、社交、安全、政務(wù)、存儲等多個方面，下面就簡單介紹下各個方面的基本應(yīng)用情況：

1） 云教育：教育在云技術(shù)平臺上的開發(fā)和應(yīng)用，被稱為“教育云”。云教育從信息技術(shù)的應(yīng)用方面打破了傳統(tǒng)教育的壟斷和固有邊界。通過教育走向信息化，使教育的不同參與者——教師、學(xué)生、家長、教育部門等在云技術(shù)平臺上進行教育、教學(xué)、娛樂、溝通等功能。同時可以通過視頻云計算的應(yīng)用對學(xué)校特色教育課程進行直播和錄播，并將信息儲存至流存儲服務(wù)器上，便于長時間和多渠道享受教育成果。

2） 云物聯(lián)：物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)浪潮的生力軍。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)各方面。其作為互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，隨著其深入的發(fā)展和流量的增加，對數(shù)據(jù)儲存和計算量的要求將帶來對云計算的需求增加。并且在其高級階段，必將需要虛擬云計算技術(shù)的進一步應(yīng)用。

3） 云社交：云社交是一種虛擬社交應(yīng)用。它以資源分享作為主要目標，將物聯(lián)網(wǎng)、云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，通過其交互作用創(chuàng)造新型社交方式。云社交把社會資源進行測試、分類和集成，并向有需求的用戶提供相應(yīng)的服務(wù)。用戶流量越大，資源集成越多，云社交的價值就越大。目前云社交已經(jīng)具備了初步模型。

4） 云安全：云安全是云計算在互聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域的應(yīng)用。云安全融合了并行處理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、未知病毒等新興技術(shù)，通過分布在各領(lǐng)域的客戶端對互聯(lián)網(wǎng)中存在異常的情況進行監(jiān)測，獲取最新病毒程序信息，將信息發(fā)送至服務(wù)端進行處理并推送最便捷的解決建議。通過云計算技術(shù)使整個互聯(lián)網(wǎng)變成了終極安全衛(wèi)士。

5） 云政務(wù)：云計算應(yīng)用于政府部門中，為政府部門降低成本提高效率做出貢獻。由于云計算具有集約、共享、高效的特點，所以其應(yīng)用將為政府部門降低20%至80%的成本。所以在電子商務(wù)延伸至電子政務(wù)的背景下，各國政府部門都在著力進行電子政務(wù)改革，研究云計算普遍應(yīng)用的可能性。伴隨政府改革的進行，政府部門也開始從自建平臺到購買電信運營商的服務(wù)，這將為促進云計算的進一步發(fā)展并為電信運營商帶來商機。

6） 云存儲：云存儲是云計算的一個新的發(fā)展浪潮。云存儲不是某一個具體的存儲設(shè)備，而是互聯(lián)網(wǎng)中大量的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件共同作用協(xié)同發(fā)展，進而帶來的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。云計算系統(tǒng)要運算和處理海量數(shù)據(jù)，為支持云計算系統(tǒng)需要配置大量的存儲設(shè)備，這樣云技術(shù)系統(tǒng)就自動轉(zhuǎn)化為云存儲系統(tǒng)。故而，云存儲是在云計算的概念的延伸。

參考文獻：

[1] Danielson， Krissi. Distinguishing Cloud Computing from Utility Computing. Ebizq.net. 2008-03-26 [2010-08-22].

[2] Gartner Says Cloud Computing Will Be As Influential As E-business. Gartner.com. [2010-08-22].

[3] Gruman， Galen. What cloud computing really means. InfoWorld. 2008-04-07 [2009-06-02].

[4] NIST.美國國家標準與技術(shù)研究院對云計算的定義.美國國家標準和技術(shù)研究院.2011年9月 [2013年1月12日].

[5] Mao， Ming； M. Humphrey. A Performance Study on the VM Startup Time in the Cloud. Proceedings of 2012 IEEE 5th International Conference on Cloud Computing （Cloud2012）. 2012： 423. doi：10.1109/CLOUD.2012.103. ISBN 978-1-4673-2892-0.endprint