云計算和云數據管理技術

宋金朋 李卓文

新鄉職業技術學院 河南新鄉 453000

摘要：云計算是網絡技術發展與創新的必然產物，對于我國計算機互聯網技術的發展起著重要的作用。云計算的出現，不僅將基礎設施建設、資源存儲以及網絡資源等，以服務形式免費提供給用戶應用，同時還改變了傳統用戶應用計算機的操作模式。因此，本文將對云計算和云數據管理技術進行分析。

關鍵詞：云計算；云數據；管理技術；分析

1 前言

隨著計算機網絡技術的不斷發展，云計算和云數據管理技術作為一種全新的互聯網應用模式，能夠更好地滿足數據幾何速度增長的趨勢和存儲要求。

2 云計算概述

2.1 概念

云計算這種計算方式是基于互聯網相關服務中的增加、交付以及使用幾種模式，在云計算方式中，如果軟硬件的信息和資源是共享的，那么就可以按照所設定的命令進行信息和資源的傳遞，將信息和資源傳遞給其他的計算機，由于云計算的活動是依賴于互聯網，所以大部分的時間都會涉及到由互聯網進行提供很多動態易擴展的資源，而且通常這些資源都是虛擬的。狹義上所說的云計算指的是在IT行業中一些基礎設施的交付及其使用模式，同時指根據自身需求得到一些資源，這些資源的獲得是通過網絡的方式得到的；從廣義上看云計算指的是各種服務如何進行交付及其使用模式有哪些，客戶如何得到所需要的服務，這些服務得到的方式是通過網絡按照需求擴展的方式來得到。服務包括了IT、不同的軟件以及同互聯網相關的內容，也可以是一些設定的服務。通過上面的論述我們可以知道計算成為了一種可以在互聯網中流通的商品。

2.2 特征

云計算的特征主要表現為付費性、管理性、友好性、良好性、擴展性以及存儲性和分布式等，同時還具有經濟性、多樣服務性、高可用性、可靠性以及編程模型高層次性。其中，經濟性表現為：組建一個具有商業機特性的超級計算機通常需要非常多的資金，而一個擁有非常多商業機的集群只需超級計算機費用的很小一部分；多樣服務性表現為：它可根據用戶支付金額的多少來決定用戶所享受的服務級別；服務提供性表現為用戶和云計算之間是透明的，用戶要想實現機制服務不需要知道云計算的細節和具體機制，一樣能夠獲得想要的服務；高可用性表現為系統通過計算機的高性能、海量存儲來提升服務，并讓云計算對失效節點的檢測實現自動化，有效排除失效節點，以確保云計算正確性；可靠性主要表現為：云計算是由大量的計算機組成商用群來實現用戶所需要的數據處理，因此計算機越多，出錯率就會越高，但是云計算是采用存儲分布式和數據冗余的軟件方式，所以數據正確性有保證，這在很大程度上有效地避免了大量應用硬件情況的發生；對于編程模型的高層次性而言，其主要表現為云計算由高層次模型編程組成，用戶通過自行簡單學習，可編寫屬于自己的、滿足自己要去的程序。

2.3 工作原理

無需借助本地計算機（或者是遠程服務器），便能夠將計算合理分布在一系列分布式計算機上，以實現對企業數據中心運行的有效優化，并和互聯網形成有效對接。如此一來，企業便能夠將所需資源及時而準確地切換到相關應用上，然后結合實際需求對相關計算機及存儲系統進行即時訪問。云計算屬于一項極具實用價值的新技術，使計算能力具有商品性質，并通過網絡予以兜售，不僅節約了銷售成本，同時還具有實用快捷的優點。

2.4 體系結構

云計算體系結構具有一定的復雜性，且較為龐大，以“云”網絡為中樞，連接一系列并發的網絡計算以及相關服務，能夠在虛擬化技術的幫助下，對各個服務器的能力進行擴展，并借助云計算平臺把一系列資源有機地結合在一起，從而為用戶提供強大的計算能力及存儲能力。一個相對完整的體系主要包括四大部分，一是云端用戶，二是服務目錄，三是管理系統，四是部署工具、監控、服務器集群。

3 云計算數據的特點

3.1 云計算系統采用的是虛擬化的技術，所謂虛擬化技術指的是計算元件并不在真實的狀態下運行，所以它并不受硬件容量的限制，無形之中擴充了硬件的容量。針對軟件重新配置過程較為復雜的狀況進行簡化，這樣做的目的是使軟件虛擬機的開銷減少，同時可以支持更多的操作系統。這個技術還能使軟件應用硬件之間產生隔離的作用，在這里包括了兩種模式分別是裂分模式和聚合模式，裂分模式是將單一的資源分成不同的虛擬資源，而聚合模式同裂分模式恰好是一個相反的過程。

3.2 云計算系統采用的是分散式的海量數據存儲方式，整個系統的組成是很多的服務器，這樣就可以實現同時為很多的用戶服務，由于服務器不同，所以整個系統采用的是分散的方式來進行數據的存儲，同時使用冗余存儲這樣的方式來確保數據是可靠的。

4 云數據管理技術

4.1 Big Table技術

Big Table技術可以說是一個具有一定規模的分散式的大數據庫，它的目的就是為了使數據在管理上實現結構化，而分散式的數據庫，就有超強的存儲能力，存儲能力可以超過1PB。Big table我們可以把它看成是一個排序的、稀疏的、多維的地圖，其中的單元格都有唯一的坐標，這個坐標由行、列和時間戳三個元素進行定位。這項技術在工作中執行任務時，能夠隨時對任何的Tablet進行分配，按照任務的指令將其分配到指定的Tablet服務器，同時有效利用master服務器對子表負載監視。

4.2 Dynamo技術

Dynamo技術不僅具有存儲系統的分布式、數據庫和高可用行，而且還具有專有存儲系統的鍵值結構、Hash表分布式，因此Dynamo可直接提供底層支持與AWS，并且可不用暴露于外網。Dynamo技術的優點是通過它所提供的N、R、W三個使用參數，并根據自己來調整需求進行的實例，Risk、Project Voldemort以及Apache Cassandra是比較典型的Dynamo技術，其中N表示的是副本個數，R表示的是可達到讀取一致、讀取成功的個數，W表示的是認為寫入成功的個數，但并不要求副本個數全部成功，當讀取成成的個數加上寫入成功大于副本個數，就可以保證最終的數據一致性，當讀取成成的個數加上寫入成功小于副本個數，則不可以保證最終的數據一致性。此外，Dynamo對于不同版本對象進行的處理功能、記錄功能也是支持的，它的工作原理是將不同版本的應用提供給自己，并讓自己達到比對方更加靈活的目的。

4.3 GFS技術

GFS是一個擁有文件分布式的大型系統，它主要為云計算提供具有大量的存儲空間，GFS技術通常與Big Table、Chubby等技術聯合應用，可形成一個需解決的方案。GFS技術應用過程中，將整個節點系統分成數據塊服務器、主服務器以及客戶端三大類，其中數據塊服務器是為系統提供存儲的具體裝置，它將數據轉換成文件直接存放在Chunk Server之中，Chunk Server數目通常與GFS規模成正比關系，即Chunk Server數目越多，則GFS規模就會越大；主服務器是用來管理GFS的節點，它主要是保存系統提供元數據，同時也是GFS系統中文件處理中心，對整個系統文件進行管理；客戶端可以提供一種形式庫文件，它為系統提供一組應用程序專用的訪問接口，并且接口可以不用按照POSIX規范進行，當需要連接時，直接和庫文件所在的庫進行連接，直接從庫文件中找到需要調用的庫函數。

5 結束語

總而言之，云計算的應用前景非常廣闊，云計算的數據所具有的海量、異構以及不確定性的特點使云計算的云數據管理面臨著一定的困難。上文中簡要敘述了三種云數據管理技術，希望對計算機互聯網的發展有所幫助。

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