移動(dòng)云計(jì)算MCC模式研究

舒長(zhǎng)興 葛明珠

摘要：移動(dòng)云計(jì)算作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算結(jié)合的產(chǎn)物，近年來(lái)得到了快速發(fā)展，得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。文中介紹了移動(dòng)云計(jì)算的服務(wù)模型/架構(gòu)及優(yōu)勢(shì)，展望了移動(dòng)云計(jì)算未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和研究方向。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)云計(jì)算；移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)；云計(jì)算

1 移動(dòng)云計(jì)算發(fā)展背景

近幾年，面向移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用正逐漸豐富，如娛樂(lè)、健康、游戲、社交、旅游等等。移動(dòng)性是應(yīng)用的一大特征，用戶在移動(dòng)過(guò)程中仍可以無(wú)縫的繼續(xù)工作娛樂(lè)等。然而，移動(dòng)設(shè)備有其固有的問(wèn)題，比如移動(dòng)設(shè)備電池能量有限、硬件資源有限、網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定、隱私保護(hù)不夠等。所以很多應(yīng)用單純依靠移動(dòng)設(shè)備效率會(huì)低很多。比如基于位置的社交網(wǎng)絡(luò)，需要利用移動(dòng)設(shè)備的各種傳感數(shù)據(jù)。再比如對(duì)視頻圖片、自然語(yǔ)言的處理需要大量地處理器資源，依靠單個(gè)移動(dòng)設(shè)備很難完成。

云計(jì)算現(xiàn)在被廣泛認(rèn)為是下一代計(jì)算框架，它所秉承的核心理念是“按需服務(wù)”，使用戶能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)、軟件、等信息資源或信息服務(wù)。所以將云計(jì)算的理念應(yīng)用于移動(dòng)計(jì)算，即移動(dòng)云計(jì)算（Mobile Cloud Computing，MCC），是未來(lái)的一大發(fā)展趨勢(shì)，MCC為移動(dòng)用戶帶來(lái)了一種新的服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施模型。

2 移動(dòng)云計(jì)算的概念

移動(dòng)云計(jì)算的概念是由2010年3月在Open Gardens[1]博客上發(fā)布的一篇文章中提出的，其被定義為移動(dòng)云生態(tài)系統(tǒng)中云計(jì)算服務(wù)的可用性。它合并了許多元素，包括使用者、企業(yè)、家庭基站、代碼轉(zhuǎn)換、端到端安全、家庭網(wǎng)關(guān)和移動(dòng)寬帶的服務(wù)。從該概念中可以看出移動(dòng)云計(jì)算是指通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)、軟件（或應(yīng)用）等的一種IT資源或信息服務(wù)的交互與使用模式。

在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界還有其他一些定義，從不同方面對(duì)移動(dòng)云計(jì)算的概念進(jìn)行了補(bǔ)充，可以綜合為是一種幫助移動(dòng)設(shè)備存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施，集成了移動(dòng)計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算三者而出現(xiàn)的一種移動(dòng)云模式，基本目標(biāo)是以按需付費(fèi)的方式提供基于位置的移動(dòng)服務(wù)、安全的移動(dòng)云資源、服務(wù)應(yīng)用以及數(shù)據(jù)資源等。

MCC是一種新的移動(dòng)應(yīng)用模式，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程從移動(dòng)設(shè)備轉(zhuǎn)到性能強(qiáng)大的云端平臺(tái)，移動(dòng)設(shè)備通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)獲取這些應(yīng)用。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，MCC就是為移動(dòng)用戶提供一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理服務(wù)，移動(dòng)設(shè)備不需要高性能的配置（比如CPU速度、內(nèi)存容量等），因?yàn)閺?fù)雜的處理都可以在云端完成。

3 移動(dòng)云計(jì)算的服務(wù)模型/架構(gòu)

根據(jù)移動(dòng)云計(jì)算的定義，其體系結(jié)構(gòu)一般如圖1所示[2]。移動(dòng)設(shè)備通過(guò)基站、無(wú)線接入點(diǎn)或衛(wèi)星等連接到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)用戶的請(qǐng)求被傳到中心處理器，中心處理器通常連接提供移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的服務(wù)器。之后，用戶的請(qǐng)求通過(guò)因特網(wǎng)傳到云端。在云端，控制器處理請(qǐng)求，并將相應(yīng)的服務(wù)提供給用戶。

根據(jù)MCC的體系結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的服務(wù)模型包括3個(gè)部分[2]，分別稱為“端” “管” “云”，如圖2所示?！岸恕敝溉魏文芙尤搿霸啤辈⑼瓿尚畔⒔换サ氖謾C(jī)等移動(dòng)終端設(shè)備；“管”指用于完成用戶信息傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)；“云”的本質(zhì)就是業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的方式即業(yè)務(wù)模式。

“云”與傳統(tǒng)的云計(jì)算的云端類似，可以劃分為3個(gè)層次的業(yè)務(wù)模式。最頂層是軟云，軟云也稱軟件即服務(wù)（Software as a Service， SaaS）。中間層是平云，平云也稱平臺(tái)即服務(wù)（Platform as a Service，PaaS）。底層是基云，基云也稱基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Infrastructure as a Service，IaaS）?；浦笇T的基礎(chǔ)設(shè)施作為業(yè)務(wù)平臺(tái)，直接按資源占用的時(shí)長(zhǎng)和多少，通過(guò)公共互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的“云”?；频挠脩艨梢允莻€(gè)人，也可以是企業(yè)、集體和行政單位?；频腎T業(yè)務(wù)將計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全等原始IT資源以出租形式租給用戶。用戶可以通過(guò)操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件（如數(shù)據(jù)庫(kù)和Web服務(wù)軟件）使用租來(lái)的IT資源。平云指將應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境作為業(yè)務(wù)平臺(tái)，將應(yīng)用開(kāi)發(fā)的接口和工具提供給用戶用于創(chuàng)造新的應(yīng)用，并利用互聯(lián)網(wǎng)和提供商來(lái)進(jìn)行業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的“云”。平云可以利用其他基云平臺(tái)，也可以用平云運(yùn)營(yíng)商自己的基云平臺(tái)。軟云指基于基云或平云開(kāi)發(fā)的軟件或應(yīng)用。與傳統(tǒng)的套裝軟件不同，軟云是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)進(jìn)行業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)。軟云業(yè)務(wù)可以利用其他基云和平云平臺(tái)，也可以利用軟云運(yùn)營(yíng)商自己的基云和平云環(huán)境。

云端的基礎(chǔ)設(shè)施層面一般由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、存儲(chǔ)設(shè)備、并行分布式計(jì)算系統(tǒng)等組成；平臺(tái)層面一般由運(yùn)營(yíng)、支撐和開(kāi)發(fā)3個(gè)平臺(tái)組成；應(yīng)用層面主要提供軟件、數(shù)據(jù)和信息等各種應(yīng)用。

4 移動(dòng)云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)

云計(jì)算與移動(dòng)計(jì)算結(jié)合是未來(lái)一種很有前途的解決方案，克服了移動(dòng)計(jì)算中的一些缺點(diǎn)，移動(dòng)云計(jì)算相對(duì)于單純的移動(dòng)計(jì)算有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

4.1 延長(zhǎng)移動(dòng)終端電池壽命

電池的續(xù)航能力是移動(dòng)設(shè)備關(guān)心的一個(gè)重要方面。在移動(dòng)云環(huán)境下，移動(dòng)設(shè)備將任務(wù)遷移到云端，降低設(shè)備本身的負(fù)載，從而減小能量消耗，延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。有實(shí)驗(yàn)表明，利用移動(dòng)云平臺(tái)玩手機(jī)游戲可以節(jié)省27%?45%的能量。

4.2 提高了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力

相對(duì)于單個(gè)移動(dòng)設(shè)備，云端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力要強(qiáng)得多。移動(dòng)云計(jì)算的出現(xiàn)，可以滿足移動(dòng)用戶只需通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，就能存儲(chǔ)或獲取大量數(shù)據(jù)，比如我們平時(shí)用的微云、百度云，可以節(jié)約用戶大量的存儲(chǔ)空間。很多在線應(yīng)用程序，我們只需進(jìn)行輸入，就能從云端獲得所需結(jié)果，而不需要在移動(dòng)設(shè)備上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

4.3 增強(qiáng)了數(shù)據(jù)可靠性

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，通常會(huì)有多臺(tái)電腦備份數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的可靠性。另外，一個(gè)完善的系統(tǒng)，通常會(huì)有強(qiáng)大的安全保護(hù)措施，保證用戶數(shù)據(jù)的隱私等。

另外，移動(dòng)云計(jì)算也繼承了云計(jì)算的一些特點(diǎn)，主要有：

（1）動(dòng)態(tài)按需提供資源。根據(jù)用戶的需求、出價(jià)等因素動(dòng)態(tài)提供資源。（2）可擴(kuò)展性較強(qiáng)。移動(dòng)云計(jì)算環(huán)境是一個(gè)分布式系統(tǒng)，移動(dòng)設(shè)備、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和云端都可以不斷擴(kuò)展。（3）集成度高。通過(guò)云和互聯(lián)網(wǎng)，不同的服務(wù)可以很容易地集成起來(lái)滿足用戶的需求。

5 移動(dòng)云計(jì)算應(yīng)用面臨的問(wèn)題

雖然移動(dòng)云計(jì)算有很多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，仍面臨一些問(wèn)題[3]。

5.1 移動(dòng)通信中的無(wú)線帶寬問(wèn)題

移動(dòng)設(shè)備通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入云端，而目前的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬并不高，如果傳輸大量數(shù)據(jù)到云端，所花的代價(jià)較高。同時(shí)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性也可能影響服務(wù)質(zhì)量。

5.2 數(shù)據(jù)遷移問(wèn)題

當(dāng)有大量數(shù)據(jù)需要處理時(shí)，如何選擇數(shù)據(jù)遷移的時(shí)機(jī)從而實(shí)現(xiàn)性能最優(yōu)，也是需要考慮的問(wèn)題。另外，數(shù)據(jù)遷移過(guò)程中，如何數(shù)據(jù)的完整性[4]。

5.3 數(shù)據(jù)隱私保護(hù)問(wèn)題

移動(dòng)云計(jì)算環(huán)境下，應(yīng)用或服務(wù)通常會(huì)首先獲取用戶信息，從而可能導(dǎo)致用戶隱私泄露。存儲(chǔ)在云端的數(shù)據(jù)如果沒(méi)有完善的安全機(jī)制，也有可能會(huì)遭攻擊者入侵，盜取用戶信息[5]。

6 結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)與云計(jì)算技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了移動(dòng)云計(jì)算，而4G，5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也將積極推動(dòng)移動(dòng)云計(jì)算的快速發(fā)展。智能手機(jī)的普及將使越來(lái)越多的人受益于移動(dòng)云計(jì)算提供的各項(xiàng)服務(wù)。但是，移動(dòng)云計(jì)算還存在諸多問(wèn)題，尤其是隱私和安全問(wèn)題還沒(méi)有得到有效的解決，這將是未來(lái)的研究重點(diǎn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]陳鑫，曹三省，徐磊.移動(dòng)云計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)及其相關(guān)推進(jìn)技術(shù)分析[J].網(wǎng)友世界，2014（3）：3-4.

[2JHOANG T D， CHONHO LEE， DUSIT N， et al.A survey of mobile cloud computing：architecture， applications and approaches[J].Wireless Communications and Mobile Computing， 2013（13）：1587-1611.

[3]鄧茹月，覃川，謝顯中.移動(dòng)云計(jì)算的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問(wèn)題分析[J].重慶：重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（6）：716-721.

[4]張文麗，郭兵，沈艷，等智能移動(dòng)終端計(jì)算遷移研究[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2016（5）：1021-1038.

[5]閏蒞.移動(dòng)云計(jì)算領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案研究[J].信息技術(shù)，2016（11）：112-116.