云計算實施存在的問題

摘要:該文從云計算概念、特點等基礎知識入手，對云計算服務的真正實現所存在的問題做了簡要分析。

關鍵詞:云計算;數據管理;安全

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2009)32-9092-02

Problems in The Implementation of Cloud Computing

FU Zhi-hui

(Jing chu Technical Institute Computer Engineering College， Jingmen 448200， China)

Abstract: This article mainly discusses the concept of cloud computing and the characteristics， cloud computing services to truly realize the problems are briefly analyzed.

Key words: cloud computing; data management; safe

作為一項有望大幅降低成本的新興技術，云計算正日益受到一系列眾多公司的追捧。IBM、谷歌、亞馬遜、各大廠商看到了這座寶藏，紛紛設立部門提供云計算服務。一時間風起“云”涌。究竟什么是云計算，它的實現給我們帶來巨大轉變的同時，是否也會帶來新的問題呢? 本文對此做了簡單分析。

1 云計算的概念

云計算是并行計算、分布式計算和網格計算的發展，或者說是這些計算科學概念的商業實現。云計算是虛擬化(Virtualization)、效用計算(Utility Computing)、IaaS(基礎設施即服務)、PaaS(平臺即服務)、SaaS(軟件即服務)等概念混合演進并躍升的結果。

云計算現在還沒有一個統一標準的定義。

1.1 狹義云計算

狹義云計算是指IT基礎設施的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源(硬件、平臺、軟件)。 提供資源的網絡被稱為“云”?！霸啤敝械馁Y源在使用者看來是可以無限擴展的，并且可以隨時獲取，按需使用，隨時擴展，按使用付費。

1.2 廣義云計算

廣義云計算是指服務的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關的，也可以是任意其他的服務。

這種資源池稱為“云”?！霸啤笔且恍┛梢宰晕揖S護和管理的虛擬計算資源，通常為一些大型服務器集群，包括計算服務器、存儲服務器、寬帶資源等等。云計算將所有的計算資源集中起來，并由軟件實現自動管理，無需人為參與。這使得應用提供者無需為繁瑣的細節而煩惱，能夠更加專注于自己的業務，有利于創新和降低成本。

總的來說，云計算可以算作是網格計算的一個商業演化版。早在2002年，我國劉鵬就針對傳統網格計算思路存在不實用問題，提出計算池的概念:“把分散在各地的高性能計算機用高速網絡連接起來，用專門設計的中間件軟件有機地粘合在一起，以Web界面接受各地科學工作者提出的計算請求，并將之分配到合適的結點上運行。計算池能大大提高資源的服務質量和利用率，同時避免跨結點劃分應用程序所帶來的低效性和復雜性，能夠在目前條件下達到實用化要求?！比绻麑⑽闹械摹案咝阅苡嬎銠C”換成“服務器集群”，將“科學工作者”換成“商業用戶”，就與當前的云計算非常接近了。

2 云計算的特點

1) 超大規模?！霸啤本哂邢喈數囊幠?，Google云計算已經擁有100多萬臺服務器， Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“云”均擁有幾十萬臺服務器。企業私有云一般擁有數百上千臺服務器?！霸啤蹦苜x予用戶前所未有的計算能力。

2) 虛擬化。云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務。所請求的資源來自“云”，而不是固定的有形的實體。應用在“云”中某處運行，但實際上用戶無需了解、也不用擔心應用運行的具體位置。只需要一臺筆記本或者一個手機，就可以通過網絡服務來實現需要的一切，甚至包括超級計算這樣的任務。

3) 高可靠性。“云”使用了數據多副本容錯、計算節點同構可互換等措施來保障服務的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機可靠。

4) 通用性。云計算不針對特定的應用，在“云”的支撐下可以構造出千變萬化的應用，同一個“云”可以同時支撐不同的應用運行。

5) 高可擴展性?！霸啤钡囊幠？梢詣討B伸縮，滿足應用和用戶規模增長的需要。

6) 按需服務?！霸啤笔且粋€龐大的資源池，按需購買;

7) 極其廉價。由于“云”的特殊容錯措施可以采用極其廉價的節點來構成云，“云”的自動化集中式管理使大量企業無需負擔日益高昂的數據中心管理成本，“云”的通用性使資源的利用率較之傳統系統大幅提升，因此用戶可以充分享受“云”的低成本優勢。

云計算可以徹底改變人們未來的生活，但同時也應重視環境問題，這樣才能真正為人類進步做貢獻，而不只是簡單的技術提升。

3對用戶來說的優勢與劣勢

云計算的出現對當前用戶一次性購買服務器硬件、自己管理的模式提出了挑戰，它具有傳統模式所不具備的優勢。

首先，最引人矚目的就是它的收費模式，這種模式能夠減少前期資本的投入，降低系統建立的門檻，并可根據需要隨時擴展系統的規模，同時支持海量存儲。

第二，云服務能帶來超越服務中心的經濟性和高效性，比如云服務在提供服務的同時，也提供了所需的操作系統，技術支持以及更為有效的配置和更加安全的環境。因此，使用云服務的單位成本通常是低于企業直接上門提供服務的。

云計算的劣勢在于:

1) 由于云服務通常是遠程的，因此應用上容易受延遲和帶寬問題的影響;

2) 由于云服務是多客戶在同一硬件體系下的應用，因此一旦某一客戶的應用出現故障，必然危及同一體系下其他用戶的使用;

3) 訪問第三方供應商的產品有可能帶來安全性和兼容性問題。

4 引發的數據管理挑戰

作為一項有望大幅降低成本的新興技術，云計算被認為是大勢所趨，正日益受到眾多企業的云計算服務提供商的追捧。與此同時，也隨之產生了一系列新的挑戰性問題，比如“云”之間的互聯等等，對數據管理的挑戰首當其沖。

云計算遭遇的一個難題是服務提供商要在功能和開發代價上做權衡。目前，早期的云計算提供的API 比傳統數據庫系統的限制要多得多，只提供一個極小化的查詢語言和有限的一致性保證。這給開發帶來了很多編程負擔。允許服務提供商提供更多的預期服務和服務級別協議，對于一個功能完備的SQL 數據庫來說也是很難達到的。在現有的云計算基礎上，為了實現只做較少改動就使其功能更完備，需要業界積累更多經驗，做更多探索。

易管理性在云計算中也極其重要。它帶來的挑戰在于，與傳統系統相比，受有限的人工干涉、工作負載變化幅度大、多種多樣的共享設備這三個因素的影響，云計算環境的管理更加復雜。在大多數情況下，沒有基于云應用開發的數據庫管理員和系統管理員，負載經常變化，甚至單一用戶的負載隨時間都會發生大幅度變化。

對于一個偶爾會用到比平常高出幾個數量級資源的用戶來說，云計算的可伸縮供應是經濟的，在這種情況下調優是不可避免的。服務調優主要依賴共享設備的共享方式。例如Amazon 的EC2用硬件級別上的虛擬機作為編程接口。而salesforce.com 則在一個數據庫系統上實現了具有多種獨立模式的“多租戶”虛擬機。在負載之上平臺之下，每一種方案都有不同的可見性和不同的控制彼此的能力。這些變化需要我們重新考慮跨層資源管理的傳統角色和職責。上世紀90 年代末，研究學者開始研究自我管理技術。對易管理性的需求加速了這一技術的發展。云計算系統需要自適應的在線技術，反過來系統中新的架構和API 又促進了顛覆性的自適應方法發展。

云計算的龐大規模也同樣帶來了新挑戰?，F有的SQL數據庫不能簡單地處理放置在云中的海量數據。在存儲方面，是用不同的事務實現技術，還是用不同的存儲技術，或者二者都用來解決一些限制性問題還不確定。在這個問題上，目前在數據庫領域內有很多提議?，F有的云計算已經開始探索一些簡單的實用性方法，但是仍需要做更多工作來融合現有的云計算機制中的優秀思想。就查詢處理和優化而言，如果搜索一個涉及數千條處理的計劃空間需要花費很長時間，是不可行的，所以需要在計劃空間或搜索上設限。如何在云環境中編程也尚不清楚，業界需要更多地了解云計算的現實問題(包括性能限制和應用需求)來幫助設計。

此外，在云基礎架構中，物理資源共享也帶來了新的數據安全和隱私危機，安全很難再依靠機器或網絡的物理邊界得到保障。隨著云計算越來越流行，預計會有新的應用場景出現，這也會引發一些新問題。例如，我們預測會出現一些需要預載大量數據集(如股票價格、天氣歷史數據以及網上檢索等)的特殊服務。這樣就產生新的問題:我們需要從結構化、半結構化或非結構的異構數據中提取出有用信息，同時，這也表明跨“云”服務必然會出現。在科學數據網格計算中，這個問題已經很普及。即便在一門學科中，也會需要大量位于不同地理位置的共享數據服務器，而聯合云架構不會降低只會增大問題的難度。

5 其他問題

5.1 數據被鎖定

當我們把數據放到某個云計算平臺上時，如果數據遷移的成本很高，我們就會擔心數據被鎖定在這個云計算平臺上。解決辦法是將數據接口的API標準化，不同的云計算供應商都要按這個標準提供數據進進出出的接口。這是十分必要的。但還不夠。還需要第三方公司來做擔保。當云計算供應商自身能力不夠時，第三方公司可以保證我們仍然可以把數據搬出來。

5.2 數據安全

大部分公司都不希望自己的數據被云計算供應商看到。畢竟數據就是商業機密。當我們把數據放到云計算平臺中時，它們可以在我們完全不知道地情況下被簡單地拷貝走，從而讓原始數據失去價值。數據加密也不一定能解決所有問題。加密并不能百分之百地保證數據不被解密。更何況加密對應用程序是一個很大的改動，是一件很消耗資源的工作。也許徹底解決的辦法是沒有的。只能依靠對云計算供應商的信任。一來信任他們不會自己盜取數據。二來信任他們可以做好保安工作，不讓其他人盜取數據。因此云計算供應商一定是要有信譽和能力的公司。

5.3 數據傳輸

當數據量大的時候，網絡往往會成為遷移的一個重要因素。數據遷移項目的瓶頸很有可能卡在網絡傳輸這個環節上。我們可以通過傳統物流降低數據遷移的成本;或想方設法把數據留在“云”里面來減少數據傳輸的必要性;或試圖降低寬帶網(WAN)的帶寬成本。但是前兩點都是要云計算用戶自己來解決。而第三點則要靠網絡設備的供應商來解決。都不是云計算供應商可以掌控的事情。

5.4 性能問題

云計算目前是建立在虛擬機(VM)技術之上的。然而眾所周知，VM技術雖然日趨成熟，但依然存在性能上的問題。雖然可以從硬件架構和操作系統上進行提升，以及引入閃存技術。但性能問題最具有技術挑戰性，很難被徹底解決。

6 結束語

雖然云計算存在可用性，可擴展性，大型分布式系統中的測試等問題。并且這些問題不容忽略，但解決方案還是比較樂觀的。目前已經有一些云計算的成功案例。相信在未來幾年之內，云計算必將在不遠的將來展示出強大的生命力，并將從多個方面改變我們的工作和生活。無論是普通網絡用戶，還是企業員工、IT管理者，都能親身體驗到這種改變。

參考文獻:

[1] (美)MICHAEL MILLER.姜進磊等譯.云計算[M].機械工業出版社，2009.

[2] 樂天.云計算還須邁過安全關[N] .計算機世界報，2008-7-28(28).

[3] 中國云計算. http://www.cloudcomputing365.com/html/55/n-255.html.

[4] 中國云計算. http://www.cloudcomputing365.com/html/59/n-159.html.