云計算工作原理探析

劉 偉

（山東理工大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 淄博 255049）

1 云計算的定義

云計算是在通信和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展比計算機的發(fā)展速度更快的大背景下的必然產(chǎn)物[1]。假如你是一家大公司的經(jīng)理，你的職責(zé)是為你所有的員工提供工作中必需的計算機硬件和軟件，光提供計算機硬件是不夠的，還需要購買相關(guān)的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件以及相關(guān)軟件的許可證。

隨著公司的壯大員工不斷增加，你必須為他們提供足夠的工作所需的一切應(yīng)用軟件，為他們提供一些專業(yè)軟件的許可證。如果只需要加載一個應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序?qū)⒃试S員工登錄到一個基于Web服務(wù)的主機上，遠程主機上擁有這家公司所需的包括電子郵件、文字處理和復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析程序等應(yīng)用程序，不需要再為每個員工單個安裝相關(guān)的程序了，這就是所謂的云計算。公司員工只需要關(guān)注自己的核心業(yè)務(wù)，不需要成為一個“業(yè)余的計算機工程師”。本地計算機對硬件和軟件的需求降低，只要能夠滿足云計算系統(tǒng)的接口軟件運行即可[2]。

2 云計算系統(tǒng)的架構(gòu)組成

云計算系統(tǒng)總體分為兩部分：前端和后端。這兩部分彼此通過網(wǎng)絡(luò)連接，這個網(wǎng)絡(luò)就是互聯(lián)網(wǎng)。前端就是計算機用戶或者客戶，后端系統(tǒng)就是所說的“云端”服務(wù)器[3]。

前端是客戶通過自己計算機網(wǎng)絡(luò)訪問云計算系統(tǒng)上自己所需的應(yīng)用程序，根據(jù)客戶的需求云計算系統(tǒng)為其提供相應(yīng)的用戶界面。例如基于Web的電子郵件系統(tǒng)，主要利用現(xiàn)有的Web瀏覽器如Internet Explorer或Foxmail等來訪問“云端”服務(wù)器上郵件系統(tǒng)。其他獨特的應(yīng)用都可以通過特定客戶端應(yīng)用程序從“云端”服務(wù)器上獲得專業(yè)級的服務(wù)。

后端是基于互聯(lián)網(wǎng)的各種計算機服務(wù)器系統(tǒng)和數(shù)據(jù)云存儲系統(tǒng)，為客戶提供“云端”的各種服務(wù)。理論上一個云計算系統(tǒng)可以包括幾乎所有的計算機程序，從數(shù)據(jù)處理到視頻游戲等，每個應(yīng)用程序都有自己的專用服務(wù)器，都有專業(yè)的團隊對其進行相關(guān)的維護和管理[4]。

所有“云端”服務(wù)器服從中央服務(wù)器管理，中央服務(wù)器根據(jù)客戶和網(wǎng)絡(luò)的通暢情況確定客戶使用哪個“云端”服務(wù)器的服務(wù)，確?？蛻羰褂玫捻樌?，它遵循一套規(guī)則即協(xié)議，采用一種特殊的軟件稱為中間件。中間件根據(jù)許可允許聯(lián)網(wǎng)計算機互相溝通，通過專業(yè)軟件，在一個物理服務(wù)器上運行多個虛擬服務(wù)器，每個虛擬服務(wù)器運行其自己獨立的操作系統(tǒng)，是一套在云計算環(huán)境中的開放式基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬化平臺，服務(wù)器的虛擬化減少了更多的物理機器的需要[5]。

如果一個云計算的公司有很多客戶，可能就會需要大量的存儲空間，客戶把大量的數(shù)據(jù)存儲在“云端”服務(wù)器上，云計算系統(tǒng)所需的存儲設(shè)備至少是兩倍的存儲容量，需要把客戶的存儲的數(shù)據(jù)保留至少兩份或更多。這樣就可以防止一旦某個存儲服務(wù)器癱瘓，別的服務(wù)器還可以繼續(xù)提供服務(wù)，對客戶沒有任何影響。

3 云計算的應(yīng)用

云計算的應(yīng)用是很廣泛的，通過正確的中間件，云計算系統(tǒng)可以在客戶端執(zhí)行所有的應(yīng)用程序。從一般的字處理軟件到一些專業(yè)級軟件的應(yīng)用，還可以為特定的公司定制在云計算系統(tǒng)運行的應(yīng)用計算機程序。

云計算系統(tǒng)可以說無處不在，客戶可以在任何時間任何地點訪問他們的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)，可以使用任何連接互聯(lián)網(wǎng)的計算機訪問云計算系統(tǒng)。數(shù)據(jù)不會被限制在一個硬盤上、某個用戶的計算機上或一個公司的內(nèi)部網(wǎng)中。

云計算系統(tǒng)的應(yīng)用帶來硬件成本的下降，減少在客戶端先進的硬件需求。在客戶端不需要最快的計算機設(shè)備，云計算系統(tǒng)為你提供更先進的計算機設(shè)備。你可以買價格比較合理、處理能力夠用的計算機終端連接到“云端”服務(wù)器的中間件，不需要足夠大的硬盤，因為你的數(shù)據(jù)存儲到遠程計算機的云存儲上[6]。

一個公司或某一個客戶可以同擁有向云計算系統(tǒng)的公司購買他們所需要的應(yīng)用軟件的服務(wù)，本公司不要購買相關(guān)軟件或為每一個員工購買軟件許可證，只需要根據(jù)本公司的應(yīng)用要求向云計算服務(wù)公司支付計量收費來使用云計算系統(tǒng)即可。

云計算系統(tǒng)的后端如果是網(wǎng)格計算機系統(tǒng)，那么客戶端用戶可以利用整個網(wǎng)絡(luò)的處理能力。通常情況下，科學(xué)家或研究人員工作和計算都跟復(fù)雜，通過他們的個人電腦需要幾年的時間才能完成他們的計算任務(wù)。在網(wǎng)格計算系統(tǒng)中，客戶可以通過客戶端把需要的計算任務(wù)通過云計算來處理，云計算系統(tǒng)利用本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有可用的閑置計算機的處理能力來參與計算，這樣就大大提高了計算速度[7]。

4 云計算存在的問題

云計算最大的問題是云計算系統(tǒng)安全和隱私的保護。

如果一個公司把本公司的與業(yè)務(wù)相關(guān)的一些核心數(shù)據(jù)存放到不是本公司的設(shè)備上，而是存放到公共網(wǎng)絡(luò)的某個地方，的確讓公司高管們擔(dān)心。它們在使用云計算系統(tǒng)前會仔細考慮這些關(guān)乎公司命運的核心數(shù)據(jù)存放的安全性。因此，提供云計算服務(wù)的公司必須具有良好的聲譽，具有可靠地安全措施，具有嚴格的管理規(guī)章制度，具有法律的約束力，擁有專業(yè)級的管理團隊和最先進的技術(shù)來維護客戶的所有信息數(shù)據(jù)[8]。

隱私的安全性也是客戶考量使用云計算系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。一個客戶可以從任何地點任何時間登錄云計算系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)和使用應(yīng)用程序，他可能就會影響客戶的隱私安全問題。云計算公司就需要提供保護客戶隱私的安全措施，一種方法使用認證技術(shù)，每個用戶提供獨立的用戶名和密碼，而且具有嚴格的用戶名和密碼申請程序以及用戶名密碼找回的安全評估；另一種采用授權(quán)格式，每個用戶只能訪問和他或她工作關(guān)的數(shù)據(jù)和相關(guān)應(yīng)用[9]。

5 結(jié)束語

云計算的發(fā)展前景廣闊，它應(yīng)用廣泛為人們的學(xué)習(xí)生活以及工作帶來了快捷和便利，同時云計算還存在著技術(shù)、管理與法律風(fēng)險，需要進一步加強技術(shù)優(yōu)勢、加強法律對云計算的約束力，讓人們越來越放心的使用云計算系統(tǒng)。

［1］曲偉平,黃小龍,潘大勝.網(wǎng)格計算的優(yōu)勢及安全技術(shù)[J].電信快報,2009,9.

［2］黎春蘭,鄧仲華.論云計算的價值[J].圖書與情報,2009,4.

［3］宋麗華,姜家軒,張建成,等.黃河三角洲云計算平臺關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].計算機技術(shù)與發(fā)展,2011.

［4］戴新發(fā),袁由光.一種嵌入式實時分布系統(tǒng)的安全策略設(shè)計[J].計算機工程與科學(xué),2001,5.

［5］發(fā)改辦高技.關(guān)于下一代互聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展建設(shè)的意見[J].信息化技術(shù)與信息化,2012.

［6］李（Li,M.），貝克（Baker,M.）.網(wǎng)格計算核心技術(shù)[M].王相林,譯.清華大學(xué)出版社,2006.

［7］許曉馮.淺談云計算及應(yīng)用[J].信息化研究,2010,11.

［8］肖征,郭風(fēng)雷.典型分布式計算技術(shù)的分析和比較[OL].中國論文下載中心,2009,2.

［9］胡云.云計算技術(shù)及應(yīng)用的研究[J].開電腦開發(fā)與應(yīng)用,2011.