云計算工作原理探析

劉 偉

（山東理工大學計算機科學與技術學院，山東 淄博 255049）

1 云計算的定義

云計算是在通信和互聯網的發展比計算機的發展速度更快的大背景下的必然產物[1]。假如你是一家大公司的經理，你的職責是為你所有的員工提供工作中必需的計算機硬件和軟件，光提供計算機硬件是不夠的，還需要購買相關的系統軟件和應用軟件以及相關軟件的許可證。

隨著公司的壯大員工不斷增加，你必須為他們提供足夠的工作所需的一切應用軟件，為他們提供一些專業軟件的許可證。如果只需要加載一個應用程序，該應用程序將允許員工登錄到一個基于Web服務的主機上，遠程主機上擁有這家公司所需的包括電子郵件、文字處理和復雜的數據分析程序等應用程序，不需要再為每個員工單個安裝相關的程序了，這就是所謂的云計算。公司員工只需要關注自己的核心業務，不需要成為一個“業余的計算機工程師”。本地計算機對硬件和軟件的需求降低，只要能夠滿足云計算系統的接口軟件運行即可[2]。

2 云計算系統的架構組成

云計算系統總體分為兩部分：前端和后端。這兩部分彼此通過網絡連接，這個網絡就是互聯網。前端就是計算機用戶或者客戶，后端系統就是所說的“云端”服務器[3]。

前端是客戶通過自己計算機網絡訪問云計算系統上自己所需的應用程序，根據客戶的需求云計算系統為其提供相應的用戶界面。例如基于Web的電子郵件系統，主要利用現有的Web瀏覽器如Internet Explorer或Foxmail等來訪問“云端”服務器上郵件系統。其他獨特的應用都可以通過特定客戶端應用程序從“云端”服務器上獲得專業級的服務。

后端是基于互聯網的各種計算機服務器系統和數據云存儲系統，為客戶提供“云端”的各種服務。理論上一個云計算系統可以包括幾乎所有的計算機程序，從數據處理到視頻游戲等，每個應用程序都有自己的專用服務器，都有專業的團隊對其進行相關的維護和管理[4]。

所有“云端”服務器服從中央服務器管理，中央服務器根據客戶和網絡的通暢情況確定客戶使用哪個“云端”服務器的服務，確保客戶使用的順利，它遵循一套規則即協議，采用一種特殊的軟件稱為中間件。中間件根據許可允許聯網計算機互相溝通，通過專業軟件，在一個物理服務器上運行多個虛擬服務器，每個虛擬服務器運行其自己獨立的操作系統，是一套在云計算環境中的開放式基礎架構虛擬化平臺，服務器的虛擬化減少了更多的物理機器的需要[5]。

如果一個云計算的公司有很多客戶，可能就會需要大量的存儲空間，客戶把大量的數據存儲在“云端”服務器上，云計算系統所需的存儲設備至少是兩倍的存儲容量，需要把客戶的存儲的數據保留至少兩份或更多。這樣就可以防止一旦某個存儲服務器癱瘓，別的服務器還可以繼續提供服務，對客戶沒有任何影響。

3 云計算的應用

云計算的應用是很廣泛的，通過正確的中間件，云計算系統可以在客戶端執行所有的應用程序。從一般的字處理軟件到一些專業級軟件的應用，還可以為特定的公司定制在云計算系統運行的應用計算機程序。

云計算系統可以說無處不在，客戶可以在任何時間任何地點訪問他們的應用程序和數據，可以使用任何連接互聯網的計算機訪問云計算系統。數據不會被限制在一個硬盤上、某個用戶的計算機上或一個公司的內部網中。

云計算系統的應用帶來硬件成本的下降，減少在客戶端先進的硬件需求。在客戶端不需要最快的計算機設備，云計算系統為你提供更先進的計算機設備。你可以買價格比較合理、處理能力夠用的計算機終端連接到“云端”服務器的中間件，不需要足夠大的硬盤，因為你的數據存儲到遠程計算機的云存儲上[6]。

一個公司或某一個客戶可以同擁有向云計算系統的公司購買他們所需要的應用軟件的服務，本公司不要購買相關軟件或為每一個員工購買軟件許可證，只需要根據本公司的應用要求向云計算服務公司支付計量收費來使用云計算系統即可。

云計算系統的后端如果是網格計算機系統，那么客戶端用戶可以利用整個網絡的處理能力。通常情況下，科學家或研究人員工作和計算都跟復雜，通過他們的個人電腦需要幾年的時間才能完成他們的計算任務。在網格計算系統中，客戶可以通過客戶端把需要的計算任務通過云計算來處理，云計算系統利用本網絡內的所有可用的閑置計算機的處理能力來參與計算，這樣就大大提高了計算速度[7]。

4 云計算存在的問題

云計算最大的問題是云計算系統安全和隱私的保護。

如果一個公司把本公司的與業務相關的一些核心數據存放到不是本公司的設備上，而是存放到公共網絡的某個地方，的確讓公司高管們擔心。它們在使用云計算系統前會仔細考慮這些關乎公司命運的核心數據存放的安全性。因此，提供云計算服務的公司必須具有良好的聲譽，具有可靠地安全措施，具有嚴格的管理規章制度，具有法律的約束力，擁有專業級的管理團隊和最先進的技術來維護客戶的所有信息數據[8]。

隱私的安全性也是客戶考量使用云計算系統的關鍵因素。一個客戶可以從任何地點任何時間登錄云計算系統訪問數據和使用應用程序，他可能就會影響客戶的隱私安全問題。云計算公司就需要提供保護客戶隱私的安全措施，一種方法使用認證技術，每個用戶提供獨立的用戶名和密碼，而且具有嚴格的用戶名和密碼申請程序以及用戶名密碼找回的安全評估；另一種采用授權格式，每個用戶只能訪問和他或她工作關的數據和相關應用[9]。

5 結束語

云計算的發展前景廣闊，它應用廣泛為人們的學習生活以及工作帶來了快捷和便利，同時云計算還存在著技術、管理與法律風險，需要進一步加強技術優勢、加強法律對云計算的約束力，讓人們越來越放心的使用云計算系統。

［1］曲偉平,黃小龍,潘大勝.網格計算的優勢及安全技術[J].電信快報,2009,9.

［2］黎春蘭,鄧仲華.論云計算的價值[J].圖書與情報,2009,4.

［3］宋麗華,姜家軒,張建成,等.黃河三角洲云計算平臺關鍵技術的研究[J].計算機技術與發展,2011.

［4］戴新發,袁由光.一種嵌入式實時分布系統的安全策略設計[J].計算機工程與科學,2001,5.

［5］發改辦高技.關于下一代互聯網“十二五”發展建設的意見[J].信息化技術與信息化,2012.

［6］李（Li,M.），貝克（Baker,M.）.網格計算核心技術[M].王相林,譯.清華大學出版社,2006.

［7］許曉馮.淺談云計算及應用[J].信息化研究,2010,11.

［8］肖征,郭風雷.典型分布式計算技術的分析和比較[OL].中國論文下載中心,2009,2.

［9］胡云.云計算技術及應用的研究[J].開電腦開發與應用,2011.