云計算技術在計算機網(wǎng)絡應用中的不足與優(yōu)化對策

趙培植

(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院,甘肅蘭州 730021)

1 云計算簡介

云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)云端實現(xiàn)大規(guī)模復雜運算服務提供的技術模式,用戶通過向云端發(fā)起計算需求后,將全部的數(shù)據(jù)分析處理和計算過程交由云端服務器進行專業(yè)化處理。由于云端服務器遠超個人電腦的性能配置,因此可以在較短時間內完成復雜運算并將運算結果通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送回用戶端,用戶只需接收返回數(shù)據(jù)既可拿到計算結果,從而避免大量的時間等待和本地運算過程中大量的能源消耗。

而該技術模式之所以被稱為“云”計算,是由于在電信網(wǎng)絡發(fā)展過程中經(jīng)常在技術說明圖片中畫一片云彩的方式代表互聯(lián)網(wǎng),因此這種形象的比喻手法被沿用至云計算的命名中[1]。

2 云計算的資源分配模式與工作流調度

圖1 MapReduce工作流程Fig.1 MapReduce workflow

2.1 云計算的資源分配模式

目前的云端運算系統(tǒng)通常使用Map/Reduce模式來分配和調度云端運算資源,并通過這種方式對用戶提交的計算任務進行分配處理,本文將Map/Reduce工作流程的示意圖放在圖1中以方便讀者的快速理解。

由于云計算并非只為某個單一用戶服務,同時每個用戶提交的任務需求又極為復雜,因此需要將這些需求進行切片分解成為多個子任務[2],而MapReduce正是云計算中用于調度和處理海量子任務的有效流程。

2.2 工作流模型

圖論中的有向無環(huán)圖是描述云計算工作流最合適的數(shù)學模型,在標準的工作流結構中有兩類需要特別關注的節(jié)點,它們分別是入口任務和出口任務。其中入口任務指的是沒有任何前期節(jié)點的節(jié)點,而出口任務指的是沒有任何后續(xù)節(jié)點的節(jié)點。如果在一個工作流中有不止一個入口任務,則可以通過虛擬構建偽入口任務的方式將所有入口統(tǒng)一起來,這個人為構建的偽入口任務的以權重為0的虛擬邊連接至其他真實的入口節(jié)點上,權重為0代表該任務不需要傳輸時間,偽入口任務的計算處理時間也同樣為0。當然,對于擁有多個出口任務的工作流也同樣可以通過人為構建偽出口任務的方式將所有出口統(tǒng)一起來。因此,包括偽節(jié)點在內的所有節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸時間矩陣就可以用公式1的方式表達出來:

其中,DTi,j表示由任務Ti到任務Tj的傳遞時間。

2.3 估計計算時間

在工作流中,不同虛擬機處理相同節(jié)點任務所需的時間也是不同的,當所有子任務被分配到不同的虛擬機上進行處理時,全部任務完成所需要的計算時間矩陣可以以公式2的方式表達出來:

其中,α= |CSM|,ETi,j表示任務Ti在虛擬機VMj上預估需要的計算時間。

3 云計算技術在計算機網(wǎng)絡應用狀況調查

筆者根據(jù)當前云計算技術的主要使用場景和受眾群體,通過網(wǎng)絡調研的方式進行了兩項問卷調查,調查目標包括個人用戶、企業(yè)用戶、學校用戶等主流用戶群體,每項問卷調查通過網(wǎng)絡派發(fā)問卷的方式回收采集調查結果,直至項目有效回收問卷到達200份后方停止繼續(xù)發(fā)放。

本次網(wǎng)絡調查的兩個項目相互獨立,調研的主題分別為:“您作為用戶選擇使用云計算的原因”以及“您在實際使用體驗中發(fā)現(xiàn)云計算有哪些不足”,兩項調查問卷的統(tǒng)計結果詳見表1和表2,本小節(jié)的調研統(tǒng)計數(shù)據(jù)將作為下一小節(jié)分析云計算在計算機網(wǎng)絡應用中不足的重要依據(jù)。

表1 您作為用戶選擇使用云計算的原因Tab.1 The reasons why you, as a user, choose to use cloud computing

表2 您在實際使用體驗中發(fā)現(xiàn)云計算有哪些不足Tab.2 What are the shortcomings of cloud computing in your actual experience?

4 云計算技術在計算機網(wǎng)絡應用中的不足

4.1 存在網(wǎng)絡訪問權限

對于目前所有使用云計算產品和服務的用戶來說,在實際使用過程中都需要進行身份驗證才能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的訪問。但由于用戶所擁有數(shù)據(jù)全部存儲在云計算服務商的數(shù)據(jù)庫中,通過身份驗證登錄后的用戶也無法對屬于自己的數(shù)據(jù)進行管理,這就導致了云計算服務中訪問權限限制的問題。這些問題對于用戶使用產品和服務造成了諸多不便,尤其是企業(yè)的用戶對于數(shù)據(jù)管理的需求很大,因此千篇一律的權限等級無法滿足所有用戶的需求。

4.2 數(shù)據(jù)安全性不高

雖然各計算機網(wǎng)絡云計算服務商都擁有對應的安全防范措施,但是由于它們各自所采用的安全防范措施的局限性,難免會發(fā)生數(shù)據(jù)安全問題。雖然計算機網(wǎng)絡云計算技術在總體上是安全的,但是這并不表示就是絕對安全,在數(shù)據(jù)安全領域還需要云計算服務商展開更加完善的預防措施。

4.3 數(shù)據(jù)缺乏完整性

用戶在利用計算機網(wǎng)絡云計算技術存儲數(shù)據(jù)的過程中,很可能出現(xiàn)同組數(shù)據(jù)被云計算服務商保存在不同位置的情況,這種情況在用戶存儲數(shù)據(jù)量較大尤為明顯。數(shù)據(jù)存儲的完整性欠缺對用戶日后的使用會造成多種影響,而用戶對于這種問題并不具備解決的能力,這樣的過程使用戶增加了很多額外的操作量,使網(wǎng)絡云計算服務的便捷性大打折扣。

4.4 法律保護不完善

由于計算機網(wǎng)絡云計算技術在我國發(fā)展時期較短,國家還尚未就云計算運營制定專屬的法律、法規(guī)。由于對應法律不健全,會使云計算技術的運營出現(xiàn)更多的問題,如數(shù)據(jù)損傷賠償、云計算服務商開展違規(guī)業(yè)務、數(shù)據(jù)版權糾紛等。這種在立法過程中的不健全與不充分,還會使云計算運用在自身權益受到侵害時無法利用法律武器維護自己的權益,也會造成部分服務商開展違法運營的問題。

5 云計算技術在計算機網(wǎng)絡應用的優(yōu)化對策

5.1 優(yōu)化網(wǎng)絡訪問權限

網(wǎng)絡訪問權限問題在調研中是占比最高的問題,因此想要優(yōu)化云計算在計算機網(wǎng)絡應用中的用戶體驗,首先要做的就是優(yōu)化網(wǎng)絡訪問權限。只有首先實現(xiàn)訪問權限的優(yōu)化配置,才能讓用戶在實際的登錄和使用體驗中得到最大程度的感知改善,同時優(yōu)化網(wǎng)絡訪問權限對于云計算服務安全級別的提升也有很大幫助。

在優(yōu)化配置網(wǎng)絡訪問權限的過程中,云計算服務提供商需要對自己的用戶進行類別劃分,然后為不同類型的用戶設計更符合其實際需要的安全級別,通過精準的用戶劃分可以為不同用戶提供優(yōu)質且精細化的云計算服務,通過恰如其分的權限控制實現(xiàn)“令人覺得滿意且合理的”用戶體驗。

5.2 完善數(shù)據(jù)加密技術

根據(jù)問卷調研結果與調研后的重點用戶回訪,作者發(fā)現(xiàn)用戶在使用云計算產品和服務過程中除了對于自身賬號權限便利性的關注外,第二項最關注的問題則是數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡傳輸過程中的安全性。因此提供云計算服務的企業(yè)在改善云計算技術的過程中,當前階段的核心方向應該是完善數(shù)據(jù)加密技術,讓用戶數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡傳遞過程中無法被第三方攻擊者截取或篡改,通過更高一籌的數(shù)據(jù)加密技術手段來實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的安全性。

5.3 完善相應法律法規(guī)

要想從根本上解決云計算技術在計算機網(wǎng)絡應用中的安全問題,除了技術層面的不斷改進,已知配套的法律法規(guī)也必須盡早完善,只有政府出手制定標準嚴格的云計算相關服務法律條款,才能讓更多不法分子心生畏懼從而建立一套安全和諧的云計算服務生態(tài)環(huán)境。

政府在制定相關法律法規(guī)的過程中,應該廣泛采納云計算服務商和主流用戶自身合理合法的正當需求,讓云計算的業(yè)務開展更加符合市場需要,讓相關法律法規(guī)的制定可以充分保護用戶和云計算服務提供商的合法利益。同時法律法規(guī)的制定也需要與技術發(fā)展相配套,如果技術出現(xiàn)升級則法律法規(guī)也需要及時更新,避免由于技術的變化導致法律出現(xiàn)漏洞并被利用的情況出現(xiàn)。

5.4 加強數(shù)據(jù)完整性

根據(jù)前一小節(jié)的分析,目前計算機網(wǎng)絡云計算服務提供商的數(shù)據(jù)完整性依然達不到用戶需要的標準。為此,云計算服務提供商在優(yōu)化相關技術的過程中必須結合數(shù)據(jù)庫軟硬件的協(xié)同工作能力來提升數(shù)據(jù)庫的工作效率,從而帶來數(shù)據(jù)完整性的強化。一方面,云計算服務提供商需要通過軟件優(yōu)化讓數(shù)據(jù)庫運行過程中資源分配更合理,提高效率的同時為用戶保留更多的數(shù)據(jù)內容,另一方面服務商還需要持續(xù)投入成本以實現(xiàn)存儲硬件擴容,讓服務器有能力存儲更多的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)服務器中數(shù)據(jù)類型的多樣化和數(shù)據(jù)的完整性。

6 結語

根據(jù)本文對于云計算技術基本原理的描述以及通過對云計算用戶網(wǎng)絡調查結果的分析可以發(fā)現(xiàn),在當前階段云計算技術的應用過程中依然存在著諸多問題尚未得到有效解決,為此我們需要通過技術開發(fā)和流程改善的方式將云計算技術不斷進行完善,使其可以在計算機網(wǎng)絡應用中發(fā)揮更多作用。雖然現(xiàn)階段的云計算技術由于其市場應用時間較短,其技術方面和應用方面都存在著很多不盡如人意的地方,但任誰都不能否認云計算技術擁有非常廣闊的發(fā)展前景,在未來云計算技術也一定會像現(xiàn)如今的4G網(wǎng)絡和智能手機一樣普及。在不斷優(yōu)化改善云計算技術應用體驗的過程中,相關從業(yè)人員必須積極主動地獲取用戶的使用反饋,根據(jù)用戶的真實使用場景不斷優(yōu)化技術本身和產品設計思路,只有不斷根據(jù)用戶需求改進產品,才能盡早實現(xiàn)云計算技術的大規(guī)模普及。