云計算及其關(guān)鍵技術(shù)分析

馬文珍 王婷 張文飛 王忠花

青海省電力公司信息通信公司 青海 西寧 810000

引言

云計算是2007年計算機行業(yè)出現(xiàn)的一個新型概念，是虛擬化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)計算分析技術(shù)、分布式計算技術(shù)等技術(shù)形式的融合體現(xiàn)，云計算會借助互聯(lián)網(wǎng)，按照人們的需求，采取方便拓展的方式來為人們提供他們所需要的數(shù)據(jù)存儲和信息計算服務(wù)。在云計算技術(shù)的支持下，用戶終端計算機操作系統(tǒng)將會變得更加簡單，甚至在不需要額外軟硬件的支持下就能夠為人們提供精準(zhǔn)的信息計算服務(wù)支持，從而簡化各個領(lǐng)域的發(fā)展。

1 云計算概述

1.1 內(nèi)涵

云計算是在分布式計算、虛擬化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)計算分析技術(shù)等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型商業(yè)計算模型。云計算會借助互聯(lián)網(wǎng)，按照人們的需求，采取方便拓展的方式來為人們提供他們所需要的數(shù)據(jù)存儲和信息計算服務(wù)。云計算會將計算任務(wù)分布在各個資源池中，使得用戶能夠根據(jù)自己的需要來獲取或和利用數(shù)據(jù)信息。

云計算中的“云”是一種具備自我管理、自我維護(hù)能力的虛擬計算資源，這些資源在整合應(yīng)用的過程中會形成大型服務(wù)集群，云計算會將重要的信息借助軟硬件集合在一起統(tǒng)一管理。

1.2 特點

第一，彈性服務(wù)。信息的收集、整理和使用往往會處于一種動態(tài)化的變化，基于信息使用的這種特點，如何使用一種可以伸縮的信息服務(wù)整合模式來動態(tài)化的把握利用信息就成為相關(guān)人員需要思考和解決的問題。云計算會根據(jù)用戶需求來整合利用各方面的信息，由此能夠全面提升數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用質(zhì)量，減少數(shù)據(jù)信息資源浪費現(xiàn)象。第二，成本低廉。和傳統(tǒng)意義上的計算機技術(shù)相比，云計算技術(shù)的應(yīng)用模式更為方便，只需要借助一個網(wǎng)絡(luò)終端系統(tǒng)就能夠獲取所需要的數(shù)據(jù)信息，且整個云計算終端系統(tǒng)的打造不需要消耗較多的資金，操作起來十分方便，維護(hù)成本費用低廉。第三，發(fā)展規(guī)模大。云計算本身具備較強的信息存儲能力和信息整合計算能力，在一個云計算平臺的支持下就能夠?qū)崿F(xiàn)對大量數(shù)據(jù)信息的整合利用，滿足多個用戶的多元化信息使用需求。第四，按需服務(wù)。云計算會根據(jù)用戶的需求變化來為其提供有針對性的服務(wù)支持，且在運作的時候能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的自動化分配管理，由此會充分提升資源信息的綜合利用率。第五，虛擬化。在使用云計算軟件獲取信息的時候用戶不需要來了解系統(tǒng)的具體運行位置就能夠根據(jù)自己的需要來獲取對應(yīng)的信息資源。以往的計算機運行系統(tǒng)會需要安排專門的物理平臺作為支撐，系統(tǒng)功能的發(fā)揮會和物理平臺密切關(guān)聯(lián)，資源和應(yīng)用的虛擬化程序不高。云計算系統(tǒng)內(nèi)部在運作的時候可以依靠虛擬網(wǎng)絡(luò)層來在最大限度上發(fā)揮出系統(tǒng)應(yīng)用功能，從而實現(xiàn)對資源信息的虛擬化整理，由此降低系統(tǒng)平臺的依賴性。第六，服務(wù)精準(zhǔn)度較高。云計算會依托分散的大量計算機設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來將進(jìn)行運作，通過這樣的運作不僅能夠保障系統(tǒng)的運算能力，而且還能夠為系統(tǒng)運作提供精準(zhǔn)化的服務(wù)支持。一般情況下，單一計算機設(shè)備和服務(wù)能夠為用戶提供精準(zhǔn)的個性化服務(wù)支持，并在具體服務(wù)管理的過程中通過采取模式化服務(wù)供應(yīng)策略來為用戶提供多個可選擇的模式方案，從而更好地滿足不同用戶的多樣化需求[1]。

2 云計算的體系架構(gòu)

用戶通過依托云計算來獲得所需要的信息和資源，按照國內(nèi)外所掌握的云計算方面知識，程序操作人員可以對云計算研究現(xiàn)狀來對云計算技術(shù)的使用進(jìn)行完善，具體包含基礎(chǔ)服務(wù)、服務(wù)管理、安全策略、用戶訪問接口處等。第一，基礎(chǔ)服務(wù)。基礎(chǔ)服務(wù)是云計算體系的重要組成，整個體系也是云計算的組成?；A(chǔ)服務(wù)和整個計算整個資源體系都會被存儲在基礎(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)中，具體包含物理性資源和虛擬化的資源?；A(chǔ)服務(wù)會承載在虛擬平臺上，用戶想要獲得基礎(chǔ)平臺的數(shù)據(jù)信息需要進(jìn)行繳費。借助這種方式能夠簡化基礎(chǔ)服務(wù)程序，整個程序的采購、設(shè)置、安裝、運行等一系列的操作會簡化成本，從而有效提升軟件的使用效率。在云計算的基礎(chǔ)上用戶能夠有效控制資源的安放?？紤]到一部分的云計算操作不好控制，為了能夠更方便地使用云計算，可以將這一部分的資源進(jìn)行額外控制。第二，平臺和軟件服務(wù)管理。①平臺即服務(wù)。平臺服務(wù)會牽扯到各個軟件層次上，在具體實施操作的時候要注重優(yōu)化各個軟件的配置和分析。平臺即服務(wù)的對象主要指的是軟件開發(fā)人員、軟件測試人員。這些軟件在開發(fā)應(yīng)用的時候都需要使用到基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施。平臺服務(wù)牽扯到兩個獨立層次的內(nèi)容，包含編程環(huán)境、執(zhí)行環(huán)境。軟件即服務(wù)是一個早期被提出的概念，各個應(yīng)用程序的使用都需要歸結(jié)到軟件上。很多應(yīng)用操作程序都會被放在軟件上，通過共享使用用戶可以在暢通的情況下正確使用這些應(yīng)用程序。第三，安全策略和服務(wù)管理策略。在具體實施的時候云計算的使用會降低用戶的成本，減少煩瑣的程序。在軟件服務(wù)優(yōu)化的背景下用戶主會根據(jù)自己的需要來選擇適合的服務(wù)模式，本身不會受到捆綁式銷售干擾。軟件即服務(wù)是計算機軟件系統(tǒng)的上層構(gòu)架體系，在軟件即服務(wù)的程序操作中，用戶只能夠根據(jù)自己的需要來購買特定的服務(wù)。云計算的供應(yīng)商會通過各樣的方法來進(jìn)行保障，如借助云計算技術(shù)能夠為系統(tǒng)運作提供重要支持[2]。

3 云計算的主要服務(wù)形式

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)

各個硬件設(shè)備會組合形成云計算應(yīng)用的云端基礎(chǔ)設(shè)施，在處理信息的過程中會將內(nèi)部存儲信息、I/O設(shè)備、存儲信息整合成一個虛擬化的資源池塘來提供給客戶，客戶會根據(jù)自己的需要從中獲取信息?；A(chǔ)平臺會允許用戶根據(jù)需要動態(tài)化的釋放資源信息，并按照實際使用量來計算費用。

3.2 平臺作為服務(wù)

云計算會將系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境作為一種特殊的服務(wù)來提供，本質(zhì)上是一種分布式平臺服務(wù)。用戶在這個平臺上會根據(jù)自己的需要定制和開發(fā)應(yīng)用程序，而后借助這個開發(fā)程序?qū)⑿畔鬟f到各個服務(wù)器端口。云計算能夠為企業(yè)或者個人信息的使用以及獲取提供可供研發(fā)的中間平臺，在這個平臺上會為用戶提供一系列應(yīng)用服務(wù)[3]。

3.3 軟件作為服務(wù)

軟件作為服務(wù)時，軟件服務(wù)提供商會將各個應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上，用戶會根據(jù)自己的需求在網(wǎng)絡(luò)平臺上向廠商訂購對應(yīng)應(yīng)用軟件的服務(wù)，軟件提供商會向用戶提供滿足其需求的服務(wù)，在這個過程中提供商會根據(jù)客戶所使用軟件的類型、數(shù)量以及時間來向其收取一定的費用。在這樣的服務(wù)影響下，用戶只需要連接上互聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)就能夠隨時隨地的獲取自己所需要的軟件信息資源。

4 云計算實現(xiàn)的主要技術(shù)形式

4.1 編輯模型

在以往的計算機應(yīng)用系統(tǒng)中，為了能夠更為方便的獲取所需要的信息資源，在數(shù)據(jù)信息應(yīng)用到過程中會打造出一種并行執(zhí)行模型，在并行執(zhí)行操作模型的作用下會使用多進(jìn)程技術(shù)、多線程技術(shù)來提升數(shù)據(jù)信息的處理能力。云計算的應(yīng)用對編程模型的建設(shè)提出了更高的要求。從當(dāng)前實際應(yīng)用角度來看，云計算常用編程為Map Reduce，這個編程系統(tǒng)能夠處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)信息，在處理這些數(shù)據(jù)信息的過程中會打造出一個完善的分布式編程模型[4]。

云計算編程在執(zhí)行任務(wù)的時候會借助一定的映射操作來將數(shù)據(jù)信息劃分為多個區(qū)塊，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類管理，按照屬性和使用需要將其調(diào)度給計算機系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的并行處理。在數(shù)據(jù)信息并行處理之后會借助Reduce來完成對數(shù)據(jù)信息的歸約處理，最終實現(xiàn)對分布式并行編程程序的開發(fā)零。

Map Reduce編程操作程序能夠分步驟、分環(huán)節(jié)的完成對數(shù)據(jù)信息的并行計算，在具體應(yīng)用操作的時候編程人員需要關(guān)注應(yīng)用程序本身即可，不需要考慮整個編程程序的后臺運作。在執(zhí)行Map Reduce編程程序的時候一般需要按照以下步驟實施操作：①輸入文件信息。②將輸入的文件信息分配給多個系統(tǒng)執(zhí)行；③本地寫好中間文件；④實現(xiàn)多個子系統(tǒng)的同時運行；⑤輸出最終運算結(jié)果。

4.2 分布式存儲技術(shù)

云計算系統(tǒng)的運作由多個服務(wù)器構(gòu)成，在多個服務(wù)器的綜合作用下能夠為各個用戶提供滿足其需求的服務(wù)。為了能夠富有效率的處理這些數(shù)據(jù)信息，需要采取分布式存儲技術(shù)來存儲和管理數(shù)據(jù)信息，在分布式存儲技術(shù)的支持下還能夠通過冗余的存儲方式來保障數(shù)據(jù)信息的安全性、可靠性[5]。

從當(dāng)前實際應(yīng)用情況來看，云計算服務(wù)系統(tǒng)中廣泛使用的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)是谷歌開發(fā)的GFS系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個方便擴展的分布式文件整理系統(tǒng)，系統(tǒng)打破了以往信息的煩瑣化處理流程，采取冗余存儲處理方式能夠簡化數(shù)據(jù)信息的處理。

4.3 海量數(shù)據(jù)信息管理技術(shù)

在云計算技術(shù)使用的過程中如何提升云計算數(shù)據(jù)庫的性能是相關(guān)人員一直以來在思考的問題。由于以往的計算機數(shù)據(jù)庫資源數(shù)量有限，使用數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)索引、數(shù)據(jù)分區(qū)技術(shù)形式就能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的整合處理，而對于谷歌這樣的大容量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，則是需要依托更完善的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來處理信息，以往的數(shù)據(jù)信息管理技術(shù)難以滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)處理需要[6]。

為此，谷歌數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)結(jié)合數(shù)據(jù)信息量大的特點開發(fā)出了Big Table技術(shù)形式，這種技術(shù)形式在使用的時候擁有比較簡單的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)運作采取基于存儲的分布式數(shù)據(jù)管理模式，在系統(tǒng)運作的時候能夠很好地滿足海量數(shù)據(jù)信息的處理需要。

4.4 虛擬化處理技術(shù)

虛擬化處理技術(shù)在使用的過程中能夠順利實現(xiàn)軟硬件的隔離，且在具體應(yīng)用的過程中能夠?qū)蝹€資源劃分為多個虛擬資源，通過對這些虛擬資源整合會形成一個聚合模式。按照使用對象的不同，虛擬技術(shù)可以細(xì)分為存儲虛擬化、計算分析虛擬化和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用虛擬化。在多個虛擬化技術(shù)的綜合使用下會對計算機系統(tǒng)內(nèi)部資源但是用進(jìn)行高效率的整合。

在虛擬化技術(shù)的作用下能夠減少云計算服務(wù)器的集群損耗，并在云計算實施應(yīng)用到過程中將多個負(fù)載較輕的虛擬計算節(jié)點匯集在一個統(tǒng)一的節(jié)點上，通過實現(xiàn)對信息的整合管理能夠有效提升信息資源的使用率。不僅如此，虛擬化技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用程序和服務(wù)程序的順利銜接，保證所有信息的有效使用[7]。

5 結(jié)束語

綜上所述，文章在闡述云計算技術(shù)應(yīng)用內(nèi)涵、應(yīng)用特點的基礎(chǔ)上，分析了云計算技術(shù)的主要服務(wù)形式，即基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、平臺管理服務(wù)、軟件服務(wù)，并就云計算實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，如虛擬化技術(shù)、資源管理技術(shù)、分布存儲技術(shù)、海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)等做出了深入的分析，旨在能夠為云計算技術(shù)在人們社會生活中的高效率利用提供更多支持，在真正意義上推進(jìn)云計算技術(shù)的縱深化發(fā)展。