關于云計算在網絡體系構建中的主要技術及發展的分析

梁光華

一、認識云計算（cloud computing）

1.什么是云計算

首先認識一下云計算中的云和計算。“云”是網絡，互聯網的一種比喻說法，“計算”可以理解為計算機，因此云計算的實質就是遠程計算服務。

遠程計算服務具有三個特點：

（1）具有著強大若干個數量級的計算能力

用戶的個人計算機每一臺智能配置一個CPU，但云計算遠程調用的計算機集群能有成千上百個不同種類的CPU，計算能力和一臺個人計算機相比是天壤之別。

（2）具有彈性伸縮的計算資源

個人計算機想要增加內存，只能買個有限大小的內存條插入機內，而云計算的彈性伸縮能力，只要點擊一下鼠標，內存就可以由4G變為8G了……。

（3）具有低廉的使用成本

由于云計算具有規模效應，以及按需分配的原則，硬件成本和資源空閑率也低，所以也進一步降低了云計算的使用成本。

2.云計算的定義

目前，云計算的定義是眾說紛紜，綜合來說云計算就是傳統計算機和網絡技術發展融合的產物，其中主要包括有：（1）分布式計算（Distributed Computing）。（2）并行計算（Parallel Computing）。（3）效用計（UtilityComputing）。（4）網絡存儲（Network Storage Technologies）。（5）虛擬化（Virtualization）。（6）負載均衡（Load Balance）。（7）熱備份冗余（High Available）

3.云計算的基本原理

（1）云計算是各種虛擬化、效用計算、服務計算、網格計算、自動計算等概念的混合演進集成。

（2）它從主機計算開始、經歷小型機計算、客戶機/服務器計算、分布式計算、網格計算、效用計算進化而來，它既是技術上的突破，也是商業模式上的飛躍。

（3）對于用戶來說，云計算屏蔽了IT的所有細節，用戶不需對云端所提供服務技術的基礎設施有任何了解或任何控制，甚至根本不用知道提供服務的系統配置和地理位置，只需要“打開開關”（接上網絡），坐享其成。

二、云計算技術的體系結構

云計算平臺是一個強大的“云”網絡，連接了大量并發的網絡計算和服務器，可利用虛擬化技術擴展每一個服務器的能力，將各個服務器的資源通過云計算平臺結合起來，提供超級計算和存儲能力。

云計算技術體系結構分為4層：物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構建層。

1.物理資源層

物理資源層包括有“計算機”“存儲器”“網絡設施”“數據庫和軟件”等。

2.資源池層

資源池層是將大量相同類型的資源構成同構或接近同構的資源池，如“計算資源池“、”數據資源池“等。構建資源池主要是物理資源的集成和管理工作，例如，研究在一個標準集裝箱的空間如何裝下2000個服務器、解決散熱和故障節點替換的問題并降低能耗等。

3.管理中間件

負責對云計算的資源進行管理，并對眾多用戶應用任務進行調度，使資源能夠高效、安全地為應用提供服務。

4.SOA構建層

該層將云計算能力封裝成標準的Web Services服務，并納入到SOA體系進行管理和使用，它主要包括服務注冊、查找、訪問和構建服務工作流等。管理中間件和資源池層是云計算技術的最關鍵部分，SOA構建層的功能更多依靠外部設施提供。

三、云計算關鍵技術

云計算系統運用了許多技術，其中最為關鍵：

1.MapReduce編程模式（Map映射，Reduce歸約）

這種編程模式主要思想是使編程人員在不會分布式并行編程的情況下，將自己的程序運行在分布式系統上。軟件實現的是指定用一個Map（映射）函數把一組鍵值對映射成一組新的鍵值對，指定并發的Reduce（歸約）函數，用來保證所有映射的鍵值對中的每一個共享相同的鍵組。

2.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，數據管理技術必須能夠高效地管理大量的數據。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。

3.數據存儲技術

傳統的存儲方式大都采用DAS方式，各種存儲設備通過諸如IDE或SCSI等I/O總線與服務器相連，DAS直連存儲的效率較低。

4.虛擬化技術（vmware）

是計算、存儲、網絡等資源的一種邏輯表示，并不局限于這些資源的實現方式、物理包裝和物理位置等。通常采用虛擬化（Virtualization）技術對計算資源進行動態組織。從而提高計算資源的使用效率，真正實現透明、高效、可定制地按需使用計算資源。

5.云計算平臺管理技術

云管理平臺最重要的兩個特質是管理云資源和提供云服務。即通過構建基礎架構資源池（IaaS）、搭建企業級應用/開發/數據平臺（PaaS），以及通過SOA架構整合服務（SaaS）來實現全服務周期的一站式服務，構建多層級、全方位的云資源管理體系。

四、云計算的發展

目前，云計算在全球正處于發展初期，關鍵技術的發展在不斷完善，產品和服務持續創新，產業生態逐漸形成。據Gartner研究報告顯示，全球云計算服務市場規模從2009年的586億美元增長至2013年的1317億美元，年均增速為18%。其中，美國占全球服務市場的50%以上的份額，西歐占23.5%，日本占4.5%，中國占4%預計未來幾年，全球云計算服務增長率依然保持在15%以上。

五、結束語

云計算采用的是以人為本理念的先進的技術，它具有著動態性、通用型、可靠性、虛擬化、可伸縮性等特點，在應用的過程中可以根據用戶的需求提供多種服務。隨著云計算時代的到來，傳統的計算方式被云計算所取代，使得人們的生活和工作更加效率化、及時化。人們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我們需要的一切，甚至包括超級計算這樣的任務。在云計算不斷優化和完善的同時，將發揮出更大的效用價值。