云計(jì)算探討及在電子信息技術(shù)中的應(yīng)用

姜雪玲

[摘 要]云計(jì)算作為大數(shù)據(jù)時(shí)代的新技術(shù)，在提高信息技術(shù)水平以及降低信息化成本方面發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。本文重點(diǎn)就云計(jì)算技術(shù)基本特點(diǎn)及其包含的核心內(nèi)容進(jìn)行分析并就其在電子信息中的應(yīng)用展開(kāi)探討。

[關(guān)鍵詞]云計(jì)算技術(shù)；信息；影響分析

中圖分類號(hào)：G647 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）12-0340-01

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用在人們生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。近幾年互聯(lián)網(wǎng)和信息存儲(chǔ)技術(shù)飛速發(fā)展，促使人類進(jìn)入了大數(shù)據(jù)和云信息處理時(shí)代。

一、云計(jì)算技術(shù)的概念及特點(diǎn)

所謂云計(jì)算技術(shù)，是指基于互聯(lián)網(wǎng)且面向用戶提供更加快速、安全，更加易于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的服務(wù)模式。作為新型的IT技術(shù)使用模式，云計(jì)算技術(shù)是以并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算以及分布式計(jì)算為基礎(chǔ)逐步發(fā)展起來(lái)的。我們也通常認(rèn)為，云計(jì)算技術(shù)實(shí)際上就是根據(jù)用戶的需求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以易擴(kuò)展的方式來(lái)獲得用戶實(shí)際需要的軟件、硬件以及平臺(tái)的各類資源和服務(wù)，我們把能夠提供資源的網(wǎng)絡(luò)就叫做云，使用資源的用戶通常都會(huì)認(rèn)為云中的資源是可以無(wú)限擴(kuò)展的，并且在任何時(shí)間都是可以獲取的。在網(wǎng)絡(luò)中分布著大量的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及存儲(chǔ)設(shè)備，云計(jì)算技術(shù)就能將它們很好地聯(lián)系集中起來(lái)形成一個(gè)虛擬的資源庫(kù)。這樣通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，云計(jì)算技術(shù)就可以為用戶提供高質(zhì)量的計(jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)了。

云計(jì)算技術(shù)的特點(diǎn)如下：（1）規(guī)模較大?！霸啤睂?shí)際上就是由網(wǎng)絡(luò)上數(shù)量眾多的服務(wù)器所形成的一個(gè)龐大的服務(wù)器群，其主要包括軟件服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器以及計(jì)算服務(wù)器等，群組中的計(jì)算機(jī)會(huì)及時(shí)地更新數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息數(shù)據(jù)。借助于較為先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，“云”可以快速地搜索數(shù)據(jù)庫(kù)中的各類資源，并且為用戶提供準(zhǔn)確詳細(xì)的數(shù)據(jù)和結(jié)果?！霸啤本哂蟹浅?qiáng)的存儲(chǔ)和計(jì)算能力，能夠輕松地完成海量存儲(chǔ)和計(jì)算等工作。（2）虛擬化。云計(jì)算技術(shù)中的操作平臺(tái)以及安全、計(jì)算和存儲(chǔ)等方面的內(nèi)容都是虛擬化的，用戶通過(guò)云計(jì)算技術(shù)使用網(wǎng)絡(luò)上的資源時(shí)就好像使用自己的本地計(jì)算機(jī)一樣，對(duì)于“云”提供服務(wù)的整個(gè)過(guò)程用戶也是不需要知道的。這種虛擬化的技術(shù)大大地提升了網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率。（3）易擴(kuò)展。云計(jì)算技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向用戶提供存儲(chǔ)和計(jì)算的服務(wù)，它的服務(wù)規(guī)模是可以動(dòng)態(tài)伸縮，這樣才能與用戶規(guī)模的不斷增長(zhǎng)相適應(yīng)。在云計(jì)算技術(shù)的架構(gòu)體系內(nèi)，在現(xiàn)有的資源庫(kù)中使用云計(jì)算技術(shù)可以實(shí)時(shí)加入新的資源，其處理能力會(huì)得到很大的提升。如果網(wǎng)絡(luò)上某一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了問(wèn)題，那么“云”就會(huì)立即停用這個(gè)節(jié)點(diǎn)，將任務(wù)轉(zhuǎn)交給別的節(jié)點(diǎn)，當(dāng)問(wèn)題解決后，便會(huì)將該節(jié)點(diǎn)恢復(fù)。（4）可定制性。云計(jì)算技術(shù)可以根據(jù)用戶自身的需求進(jìn)行定制和購(gòu)買(mǎi)，用戶可以定制自己所需要的服務(wù)、資源以及應(yīng)用，云計(jì)算技術(shù)就會(huì)做出相應(yīng)的部署，因而用戶就可以得到自己所需的各類服務(wù)。此外，云計(jì)算技術(shù)在成本以及安全性等方面也有著一定優(yōu)勢(shì)。

二、云計(jì)算的支撐技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)是由眾多技術(shù)融合的綜合體，其中主要包括虛擬化技術(shù)、資源管理、安全性技術(shù)、分布式編程技術(shù)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。

（一）虛擬化

虛擬化是云計(jì)算的基石，它有效地分離了硬件與軟件，而云計(jì)算則讓人們將精力更加集中在軟件所提供的服務(wù)上。在云計(jì)算模式中，用戶并不知道私有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確位置，用戶和云計(jì)算服務(wù)提供商之間進(jìn)行協(xié)商，由服務(wù)提供商來(lái)負(fù)責(zé)管理。各個(gè)用戶的私有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在“云”中，共享底層的存儲(chǔ)資源。通過(guò)增加一個(gè)虛擬化層，可以將物理站點(diǎn)用于多個(gè)獨(dú)立的虛擬機(jī)，而這些虛擬機(jī)可能由不同的用戶擁有和管理。這項(xiàng)技術(shù)可以極大地提高資源利用率，因?yàn)榈陀?jì)算需求的任務(wù)可以共享一個(gè)單獨(dú)的物理站點(diǎn)（如服務(wù)器）資源。虛擬機(jī)的部署和調(diào)度還能簡(jiǎn)化負(fù)載平衡，從而達(dá)到云計(jì)算的全局性能最優(yōu)化。在云計(jì)算模式中，需要實(shí)現(xiàn)計(jì)算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和存儲(chǔ)虛擬化3個(gè)基本的技術(shù)。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景，較典型的有：集群服務(wù)，小應(yīng)用隔離，生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試環(huán)境隔離，資源利用管理等。

（二）資源管理

云計(jì)算資源包括存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、基礎(chǔ)設(shè)施資源以及其它資源。云計(jì)算資源管理系統(tǒng)的基本功能，是接受來(lái)自云計(jì)算用戶的資源請(qǐng)求，并且把特定的資源分配給資源請(qǐng)求者。合理地調(diào)度相應(yīng)的資源，使請(qǐng)求資源的作業(yè)得以運(yùn)行。一般而言，云計(jì)算資源管理系統(tǒng)應(yīng)提供4種基本的服務(wù)，即資源發(fā)現(xiàn)、資源分發(fā)、資源存儲(chǔ)和資源調(diào)度。資源分發(fā)和資源發(fā)現(xiàn)以及資源存儲(chǔ)是資源調(diào)度的前提條件，資源調(diào)度實(shí)施，把所需資源分配到相應(yīng)的請(qǐng)求上去，包括通過(guò)不同結(jié)點(diǎn)資源的協(xié)作分配。云計(jì)算的資源管理方法，涉及到云存儲(chǔ)架構(gòu)、計(jì)費(fèi)、資源模型和調(diào)度等方面。由于云計(jì)算的資源在地理上是分布的，形式上是異構(gòu)的，并且各個(gè)組織和管理域有各自的資源管理策略和不同的訪問(wèn)代價(jià)模型。因此，云計(jì)算的資源管理必須處理好存儲(chǔ)架構(gòu)問(wèn)題，解決資源部署、監(jiān)控和調(diào)度策略等問(wèn)題。

（三）安全技術(shù)

安全性是用戶選擇云計(jì)算時(shí)的首要考慮的因素，也是云計(jì)算實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。云計(jì)算的開(kāi)放性、復(fù)雜性、按需服務(wù)、虛擬化資源池、快速?gòu)椥约軜?gòu)和多租戶等特點(diǎn)，也直接影響云計(jì)算環(huán)境的安全和相關(guān)的安全保護(hù)策略。云計(jì)算為信息安全領(lǐng)域帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，主要包括：①利用虛擬化技術(shù)能夠隔離軟件與硬件、應(yīng)用軟件與底層系統(tǒng)之間的直接依賴關(guān)系，能夠提供比操作系統(tǒng)更強(qiáng)的隔離性，然而虛擬化技術(shù)也會(huì)帶來(lái)主機(jī)受到破壞及虛擬網(wǎng)絡(luò)中斷等安全問(wèn)題。②在云平臺(tái)中運(yùn)行的各類云應(yīng)用，沒(méi)有固定不變的基礎(chǔ)設(shè)施，沒(méi)有固定不變的安全邊界，難以實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)安全與隱私的保護(hù)。

（四）分布式編程模式

云計(jì)算實(shí)際上是一種處理大規(guī)模密集型數(shù)據(jù)的并行分布式計(jì)算技術(shù)。為了使用戶能更輕松的享受云計(jì)算帶來(lái)的服務(wù)，讓用戶能利用該編程模型編寫(xiě)簡(jiǎn)單的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的目的，云計(jì)算上的編程模型必須十分簡(jiǎn)單。必須保證后臺(tái)復(fù)雜的并行執(zhí)行和任務(wù)調(diào)度向用戶和編程人員透明。當(dāng)前IT廠商提出的“云”計(jì)劃的編程工具，均基于Map-Reduce和Dryad的編程模型。Map Reduce的主要思想，是將要執(zhí)行的問(wèn)題分解成Map和Reduce兩個(gè)過(guò)程：先通過(guò)Map函數(shù)將問(wèn)題分解，并將數(shù)據(jù)分割成不相關(guān)的區(qū)塊，分配給服務(wù)器并行處理；再通過(guò)Reduce函數(shù)將結(jié)果歸約匯總輸出。微軟于2010年底發(fā)布的分布式并行計(jì)算平臺(tái)Dryad，可以使開(kāi)發(fā)人員在Windows或者.Net平臺(tái)上編寫(xiě)大規(guī)模的并行應(yīng)用程序模型，并能夠方便地將單機(jī)上編寫(xiě)的程序運(yùn)行在分布式并行計(jì)算平臺(tái)上。

（五）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

云計(jì)算系統(tǒng)需要同時(shí)滿足大量用戶的需求，并行地為大量用戶提供服務(wù)。因此，云計(jì)算的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)必須具有分布式、高吞吐率和高傳輸率等特點(diǎn)。目前數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)主要有Google的GFS以及HDFS，這兩種技術(shù)已經(jīng)成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

總之，作為新一代IT變革的核心，云計(jì)算的發(fā)展將對(duì)整個(gè)IT產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展產(chǎn)生重大影響，包括計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、硬件和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)、中間件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等等。隨著云計(jì)算模式的應(yīng)用普及，將加快軟件服務(wù)化進(jìn)程，促進(jìn)虛擬化、并行計(jì)算、海量存儲(chǔ)與管理等技術(shù)的更加成熟和商業(yè)化應(yīng)用，并加快推進(jìn)IT產(chǎn)品從生產(chǎn)工具向隨身伴侶；從大型固定設(shè)備向微型移動(dòng)設(shè)備；從高價(jià)商用產(chǎn)品到底價(jià)普及產(chǎn)品；從基于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)到基于新型多通道互聯(lián)網(wǎng)；從終端應(yīng)用向云計(jì)算的方向發(fā)展。

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