云計算研究綜述

王彬

摘 要 云計算（Cloud computing）已經成為了IT界的熱門技術，甚至被視為將根本改變生活方式和商業模式的革命技術。借助云計算，網絡服務提供者可以在瞬息之間，處理數以千萬計甚至億計的信息，實現和超級計算機同樣的效能。云計算可以被視為網絡計算和虛擬化的融合：即利用網格分布式計算處理能力，將IT資源構筑成一個資源池，再加上成熟的服務器虛擬化、存儲虛擬化技術，是用戶可以實時的監控和調配資源。

關鍵詞 云計算 虛擬化 云存儲 分布式計算

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

1云計算的概念

云計算的定義眾多，目前廣為認同的一點是，云計算是分布式處理、并行處理和網格計算的發展，或者說是這些計算機科學概念的商業實現。云計算是一種資源交付和使用模式，指通過網絡獲得應用所需的資源（硬件、軟件、平臺）。云計算將計算從客戶終端集中到“云端”，作為應用通過互聯網提供給用戶，計算通過分布式計算等技術由多臺計算機共同完成。用戶只關心應用的功能，而不關心應用的實現方式，應用的實現和維護由其提供商完成，用戶根據自己的需要選擇相應的應用。云計算不是一個工具、平臺或者架構，而是一種計算的方式。

2云計算在國內外發展狀況

盡管云計算的思想孕育很久，但是在國外（主要是美國）取得蓬勃發展也是最近十來年的事情。2003年，美國國家科學基金（NSF）投資830萬美元支持由美國七所頂尖院校提出的“網絡虛擬化和云計算VGrADS”項目，由此正式啟動了云計算的研發工作。2009年4月，谷歌推出了Google應用軟件引擎（Google App Engine）運行大型并行應用程序。Apple是云計算領域的另一位角色，從近年來推出的iTunes服務，到MobileMe服務，到收購在線音樂服務商Lala，再到最近在美國北卡萊羅納州投資10億美元建立新數據中心的計劃，無不顯示其進軍云計算領域的巨大決心。

而國內近幾年在云計算方面取得了長足的發展。國內的云計算發展雖處于起步階段，但各大通信運營商都表現得異常活躍。中國移動推出了“大云”（Big Cloud）云計算基礎服務平臺，中國電信退出了“e云”云計算平臺，中國聯通則是推出了“互聯云”平臺。

3云計算的原理

云計算的基本原理是，通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，企業數據中心的運行將更相似于互聯網。這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統。云計算就是把普通的服務器或者個人計算機連接起來，以獲得超級計算機也叫高性能和高可用性計算機的功能，但是成本更低。云計算的出現使高性能并行計算不再是科學家和專業人士的專利，普通的用戶也能通過云計算享受高性能并行計算所帶來的便利，使人人都有機會使用并行機，從而大大提高工作效率和計算資源的利用率。云計算模式可以簡單理解為不論服務的類型，或者是執行服務的信息架構，通過因特網提供應用服務，讓使用者通過瀏覽器就能使用，不需要了解服務器在哪里，內部如何運作。

4云計算的核心技術

云計算系統運用了許多技術，其中以編程模型、數據管理技術、數據存儲技術、虛擬化技術、云計算平臺管理技術最為關鍵。

（1）編程模型

MapReduce是Google開發的java、Python、C++編程模型，它是一種簡化的分布式編程模型和高效的任務調度模型，用于大規模數據集（大于1TB）的并行運算。嚴格的編程模型使云計算環境下的編程十分簡單。MapReduce模式的思想是將要執行的問題分解成Map（映射）和Reduce（化簡）的方式，先通過Map程序將數據切割成不相關的區塊，分配（調度）給大量計算機處理，達到分布式運算的效果，再通過Reduce程序將結果匯整輸出。

（2）海量數據分布存儲技術

云計算系統由大量服務器組成，同時為大量用戶服務，因此云計算系統采用分布式存儲的方式存儲數據，用冗余存儲的方式保證數據的可靠性。云計算系統中廣泛使用的數據存儲系統是Google的GFS和Hadoop團隊開發的GFS的開源實現HDFS。

（3）海量數據管理技術

云計算需要對分布的、海量的數據進行處理、分析，因此，數據管理技術必需能夠高效的管理大量的數據。云計算系統中的數據管理技術主要是Google的BT（BigTable）數據管理技術和Hadoop團隊開發的開源數據管理模塊HBase。

5云計算的挑戰和展望

云計算技術的發展面臨這一系列的挑戰，例如：使用云計算來完成任務能獲得哪些優勢；可以實施哪些策略、做法或者立法來支持或限制云計算的采用；如何提供有效的計算和提高存儲資源的利用率等等。此外，云計算宣告了低成本超級計算機服務的可能，一旦這些“云”被用來破譯各類密碼、進行各種攻擊，將會對用戶的數據安全帶來極大的危險。

云計算未來有兩個發展方向：一個是構建與應用程序緊密結合的大規模底層基礎設施，使得應用能夠擴展到很大的規模；另一個是通過構建新型的云計算應用程序。在網絡上提供更加豐富的用戶體驗，第一個發展趨勢能夠從現在得云計算研究狀況中體現出來，而在云計算應用的構造上，很多新型的社會服務型網絡，如Facebook等，已經體現了這個趨勢，而在研究上則開始注重如何通過云計算基礎平臺將多個業務融合起來。

參考文獻

[1] 孟宏偉， 黃麗芳. 云計算解析[J]. 硅谷， 2010， （10） ：35-36.