云计算技术综述

计算机与现代化

２０１２年第５期

文章编号：１００６－２４７５（２０１２）０５－１３０７１－０３

ＪＩＳＵＡＮＪＩＹＵＸＩＡＮＤＡＩＨＵＡ

总第２０１期

云计算技术综述

江代有

（长安大学信息工程学院，陕西西安７１００６４）

摘要：介绍云计算的工作原理、与网格计算的区别、云计算的特点及应用模式，简述云计算的关键技术。包括虚拟化技术、教据存储技术、数据管理技术、编程模型技术和资源监控技术，指出云计算应用存在的主要问题。关键词：云计算；网格计算；虚拟化；数据存储；数据管理中图分类号：１Ｐ３３８．８

文献标识码：Ａ

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｍ．１００６．２４７５．２０１２．０５．０２１

ＳｕｍｍａｒｙｏｆＣｌｏｕｄＣｏｍｐｕｔｉｎｇ

ＪＩＡＮＧＤａｉ—ｙｏｕ

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０

引言

也可以作为一种商品进行流通，就像水、电一样，取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网

进行传输的。

在云计算中，用户所处理的数据并不需要存储在

云计算（ＣｌｏｕｄＣｏｍｐｕｔｉｎｇ）是网格计算、并行计

算、网络存储等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计

算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统。其核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力，进

本地，而是保存在互联网的数据中心里，用户所需的

应用程序也无需运行在用户的电脑、手机等终端设备上，而是运行在互联网的服务器集群中。提供云计算服务的企业负责这些数据中心和服务器集群正常运

而减少用户终端的处理负担，最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备，并能按需享受“云”的强大计算处理能力１

转的管理和维护，并保证为用户提供足够强的计算能

力和足够大的存储空间。用户只需接入互联网，就可

１云计算的工作原理

云计算是一个虚拟的计算资源池，它通过互联网提供给用户使用资源池内的计算资源，并能够动态部署、动态分配这些资源。实时监控资源的使用情况。在典型的云计算模式中，用户通过电脑、手机等终端设备接入网络，向“云”提出需求，“云”接收请求后组

织资源，通过网络为“端”提供服务。用户终端的功能可以大大简化．诸多复杂的计算与处理过程都将转

通过终端设备，在任何时间任何地点方便快捷地使用数据和服务，而无需关心存储或计算发生在哪朵

“云”ｔ。

２云计算与网格计算

由于云计算和网格计算都具有分布式、并行处理等特点，因此常有人将两者联系起来。但云计算并不是网格计算的“升级版”，它与网格计算存在巨大的

差异。网格的构建大多为完成某一个特定的任务需

移到终端背后的“云”上去完成。它意味着计算能力

收稿日期：２０１２－０１—１０

要或者支持挑战性的应用，云计算一般来说都是为了

作者简介：江代有（１９６９．）。男，河南固始人，长安大学信息工程学院副教授，硕士，研究方向：计算机应用及智能运输系统。

万方数据

计算机与现代化２０１２年第５期

通用应用而设计的，从一开始就支持Ｗｅｂ应用等，普适性更强。网格计算一直在发展，但是它和云计算的出现没有必然联系。网格计算作为一种面向特殊应用的解决方案将会继续在某些领域存在，而云计算作为一场ｒｒ变革，则会深刻影响整个ｒＩ．产业和人类社会。

云计算是一种生产者．消费者模型，用户通过因

特网获取云计算系统提供的各种数据处理服务。而

网格系统则是一种资源共享模型，资源提供者亦可以成为资源消费者。云计算采用集群来存储和管理数

据资源，运行的任务以数据为中心，即调度计算任务到数据存储节点运行。而网格计算，则是以计算为中心，计算资源和存储资源分布在因特网的各个角落，

不强调任务所需的计算和存储资源同处一地。网格

将数据和计算资源虚拟化，而云计算则进一步将硬件

资源虚拟化。对失败任务重新执行，而不必重启任务。

网格内各节点采用统一的操作系统，而云计算放宽了条件，在各种操作系统的虚拟机上提供各种服务。

云计算的应用模式主要有以下３点：ＳａａＳ—Ｓｏｆｔｗａｒｅ一鹞－ａ－Ｓｅｒｖｉｃｅ：软件即服务，是云

（１）ＳａａＳ（软件即服务）。

计算最主流的商业模式之一。所谓ＳａａＳ是指用户通

过标准的Ｗｅｂ浏览器来使用Ｉｎｔｅｍｅｔ上的软件。从

用户角度来说，这意味着他们前期无需在服务器或软

件许可证授权上进行投资。从供应商角度来看，与常

规的软件服务模式相比，维护一个应用软件的成本要相对低廉。ＳａａＳ供应商通常是按照客户所租用的软件模块来进行收费，因此用户可以根据需求按需订购软件应用服务，而且ＳａａＳ的供应商会负责系统的部

署、升级和维护。ｓａａＳ在人力资源管理软件上的应

用较为普遍。Ｓｅａｓ模式给传统软件产业带来了巨大的冲击。出于成本和运维等方面原因，越来越多的企业选择ＳａａＳ方式使用软件。

（２）ＰａａＳ（平台即服务）。

ＰａａＳ－－－－Ｐｌａｆｆｏｒｉｌｌ一舾．ａ－Ｓｅｒｖｉｃｅ：平台即服务。它是

将基础设施平台作为一种服务呈现给用户的商业模

式，如互联网应用程序接口（ＡＰＩ）或运行平台，用户

基于服务引擎构建该类服务。ＰａａＳ是基于ＳａａＳ发展起来的，它将软件研发的平台作为一种服务，以ＳａａＳ的模式提交给用户，可以加快ＳａａＳ的发展，尤其是加快ＳａａＳ应用的开发速度。从用户角度来说，这意味

着他们无需自行建立开发平台．也不会在不同平台兼容性方面遇到困扰；从供应商的角度来说，可以进行产品多元化和产品定制化。它是一种比较低成本的

万方数据

方案，对那些资金有限．并且ＩＴ资源有限，急需扩展ＩＴ基础支撑的企业有着巨大的吸引力。

（３）［ａａＳ（基础设施即服务）。

Ｉａａｓ——Ｉｎ妇ｔｍｃｔｕｒｅ．ａｓ—ａ．Ｓｅｒｖｉｃｅ：基础设施即

服务，它是把基础设施如虚拟的主机、存储设备、网络

设备等资源，作为一种服务提供的商业模式。ＩａａＳ定位于底层，向用户提供可快速部署、按需分配、按需付

费的高安全与高可靠的计算能力以及存储能力租用服务，并可为应用提供开放的云基础设施服务接口，用户可以根据业务需求灵活定制租用相应的基础设

施资源。“像水电一样的ＩＴ”是云计算领域最热门的

词汇之一，也是云计算的核心理念之一，而ｌａａＳ服务

恰恰能够为这样的理念提供一个平滑落地的方式。

云计算是一种新型的数据密集型的超级计算方式。它运用了许多关键技术，其中虚拟化技术、数据

存储技术、数据管理技术、编程模型技术最为关键。

（１）虚拟化技术。

虚拟化是云计算的一项核心技术，通过虚拟化技

术可以提高资源的利用率，并能够根据用户业务需求

的变化，快速、灵活地进行资源部署。虚拟化的表现

形式主要有两种：一种是一台物理服务器上同时运行多台仿真服务器，每台仿真服务器上为不同的用户提供不同的服务；另一种是将多台物理服务器或多个服

务器集群虚拟成一个强大的服务器，为用户提供性能强劲的服务，并保证每台物理服务器的负载均衡。在

云计算环境中，通过在物理主机中同时运行多个虚拟机实现虚拟化。多个虚拟机运行在虚拟化平台上．由

虚拟化平台实现对多个虚拟机操作系统的监视和多

个虚拟机对物理资源的共享。

（２）数据存储技术。

为保证高可用、高可靠和经济性，云计算采用分布式存储的方式来存储数据，采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性，即为同一份数据存储多个副本。另外，云计算系统需要同时满足大量用户的需

求。并行地为大量用户提供服务。因此，云计算的数

据存储技术必须具有高吞吐率和高传输率的特点。

云计算的数据存储技术主要有谷歌的文件系统ＧＦＳ（Ｇｏｏｇｌｅ

Ｆｉｌｅ

Ｓｙｓｔｅｍ）和Ｈａｄｏｏｐ的分布式文件系统

ＨＤＦＳ（ＨａｄｏｏｐＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦｉｌｅ

Ｓｙｓｔｅｍ）。大部分Ｉ，Ｉ’厂

商，包括雅虎、英特尔的“云”计划采用的都是ＨＤＦＳ

的数据存储技术。

（３）数据管理技术。

云计算的特点是对海量的数据存储、读取后进行

４云计算的关键技术

３云计算的应用模式

２０１２阜第５期江代有：云计算技术综述

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大量的分析，数据的读操作频率远大于数据的更新频率，云中的数据管理是一种读优化的数据管理。因此，云系统的数据管理往往采用数据库领域中列存储的数据管理模式．将表按列划分后存储。云计算的数据管理技术中最著名的是谷歌提出的ＢｉｇＴａｂｌｅ数据管理技术。由于采用列存储的方式管理数据，如何提高数据的更新速率以及进一步提高随机读速率是未

来的数据管理技术必须解决的问题。

（４）编程模型技术。

为了使用户能更轻松地享受云计算带来的服务，

让用户能利用该编程摸型编写简单的程序来实现特

定的目的。云计算上的编程模型必须十分简单，必须

保证后台复杂的并行执行和任务调度向用户和编程人员透明。云计算大部分采用Ｍａｐ－Ｒｅｄｕｃｅ的编程模式。现在大部分ｒｒ厂商提出的“云”计划中采用的编程模型。都是基于Ｍａｐ—Ｒｅｄｕｃｅ的思想开发的编程工具。

（５）资源监控技术。

资源监控是实现“云”资源管理的一个重要环

节，它可提供对系统资源的实时监控，并为其它子系统提供系统性能信息，以便更好地完成系统资源的分配。云计算通过一个监视服务器监控和管理计算资

源池中的所有资源，并通过在云中的各个服务器上部

署代理程序，配置并监视各资源服务器，定期将资源使用信息传送至数据仓库，监视服务器数据仓库中“云”资源的使用情况，对数据进行分析及跟踪资源的可用性，为排除故障和均衡资源提供信息。

５云计算存在的主要问题

云计算作为一项新生事物，存在着这样或那样的

问题，使人们对其仍然抱有怀疑和观望的态度。

（１）技术问题。

建立云计算系统是一个技术挑战。必须购买或征用数百或数千台个入电脑或服务器．并将它们联在一起进行并行管理，并且需要开发功能丰富的软件以提供利用。此外，目前众多云计算服务提供商各自云计算服务的技术和标准还不统一，用户在选择时面临

不少困惑。

（２）安全问题。

安全问题是云计算面临的首要问题。云计算意

昧着企业将把类似客户信息这类具有很高商业价值的数据存放到云计算服务提供商的手中，信息的安全性和私密性是用户最为关心的事情。对于严重依赖云计算的个人或企业用户，一旦服务提供商出现安全

问题，他们存储在云中的数据可能会被长期遗忘在某

个角落里甚至像石沉大海般消失得无影无踪。

万方数据

（３）网络问题。

持久的宽带互联网接入是云计算成功运行的基本前提，但是目前接人是网络发展最主要的瓶颈。有

赖于政府和企业投入更多的资源来提高接人的带宽

和质量。

（４）兼容问题。

用户已经习惯于现有的操作系统和文件系统，云

计算要实现跨平台的服务，就必须保证现有文件格式与未来基于ｗｅｂ应用的文件格式能够兼容，否则很难使大多数用户向云计算迁移。

６结束语

云计算具有广阔的发展前景，相关的各项关键技术也在迅速发展。它可能彻底改变用户对计算资源

的使用方式，使得用户从以桌面为核心转向以Ｗｅｂ

为核心。随着云计算的发展，将会有更多的结构模式、开发平台和服务类型不断涌现，云计算及其应用

将日益走向成熟。

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作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

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Computer and Modernization2012(5)1次

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