云計算概念、技術發展與應用

齊魯理工學院 趙興芝 臧 麗 朱效麗 譚鳳華

云計算概念、技術發展與應用

齊魯理工學院 趙興芝 臧 麗 朱效麗 譚鳳華

隨著互聯網、計算網絡技術等的迅速發展，云計算（Cloud computing）吸引了越來越多人的關注，成為信息社會一個炙手可熱的研究熱點。本文首先從云計算的概念入手，介紹了云計算的特點、關鍵技術、存在問題以及發展應用等。旨在為了解云計算當前發展狀況，關鍵技術以及科學地進行大數據分析與處理提供參考。

云計算；物聯網；虛擬化；大數據

一、背景

隨著物聯網，互聯網的迅速發展，網絡上流動著海量數據時刻需要處理。而傳統的技術已無法滿足當前的需要。云計算作為新一輪的信息技術革命，2004年在美國萌芽,隨后在歐洲、日本、韓國等國家得到迅速傳播[2]，在2008年左右傳入中國[3]。

二、定義

目前對云計算的定義有不下百種說法。云計算是一種通過Internet以服務的方式提供動態可伸縮的虛擬化的資源的計算模式。現階段廣為接受的是中國云計算專家咨詢委員會副主任、秘書長劉鵬教授給出的定義：“云計算是通過網絡提供可伸縮的廉價的分布式計算能力。”[1]；美國國家標準與技術研究院（NIST）定義：云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，進入可配置的計算資源共享池（資源包括網絡，服務器，存儲，應用軟件，服務），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。[5]云計算是通過互聯網提供動態易擴展的虛擬化資源。

三、特點

云計算是通過使計算工作分布在大量的分散的計算機上，最大的不同在于，它的傳輸是通過互聯網來進行的。云計算是計算機在網絡上一種新型的計算模式,利用的是它的強大的計算能力,來幫助人們解決實際的各種各樣問題,如可以提高生產效率，降低成本、節省能源、可持續發展，解決目前資源緊缺問題,技術共享問題等。目前被人們普遍接受的云計算特點總結如下：

1.超大規模

“云”是一些可以自我維護和管理的虛擬計算資源，一般是指一些大型服務器集群。“云”能賦予用戶前所未有的計算能力。并且具有相當的規模，Google云計算已經擁有100多萬臺服務器，Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“云”均擁有幾十萬臺服務器。客戶私有云一般擁有數百上千臺服務器。

2.虛擬化

云計算支持用戶隨時隨地的使用各種終端獲取應用服務。用戶請求的資源就來自“云”，而不是固定的有形的實體。服務應用在某處“云”中運行，但用戶無需了解、也不用擔心應用運行的具體位置。只需要一臺電腦或者一個智能終端，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。

3.高可靠性

“云”使用了數據多副本容錯、計算節點同構可互換等措施來保障服務的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機可靠。

4.通用性

云計算不針對特定的應用，在“云”的支撐下可以構造出千變萬化的應用，同一個“云”可以同時支撐不同的應用運行。

5.高可擴展性

“云”的規模可以動態化的、差異化的、可以實時調整動態伸縮，滿足應用和用戶規模增長的需要。

6.按需服務

“云”是一個龐大的資源池，用戶可按需購買。實際上可以理解為云可以像話費，自來水，煤氣，電那樣按用戶實際需求計費。

7.極其廉價

由于“云”的特殊容錯措施可以采用極其廉價的節點來構成云，“云”的自動化集中式管理，從而使得大量企業無需自己承擔日益高昂的數據中心管理成本，“云”的通用性使資源的利用率較之傳統系統大幅提升，因此用戶可以充分享受“云”的低成本優勢，經常只要花費幾百美元、幾天時間就能完成以前需要數萬美元、數月時間才能完成的任務，可賦予用戶前所未有的計算能力。[6]

四、關鍵技術

云計算的主要核心技術包括：硬件支撐技術，主要有高性能技術、高通量計算、高可靠和高可擴展技術等；軟件支撐技術，主要有類似于Map-Reduce編程模式、分布冗余和列存儲方式等；虛擬化技術，主要有所有硬件設備的全虛擬化和選擇性的半虛擬化運行模式等；安全技術，主要有網絡層次安全保護、服務器層次安全保護以及數據層次安全保護等；數據中心技術，主要有分布式動態部署與服務組合、數據與計算綜合管理、可靠和可擴展自主體系架構等。

五、存在的問題

1.數據隱私問題：如何保證存放在云服務提供商里的個人或企業私有數據，不被非法利用，這個問題不僅需要技術上的改進，同時也需要在法律上做進一步的完善。

2.數據安全性：有些數據是企業的商業機密，數據的安全性關系到企業的生存和發展。人們擔心他們存儲在云端數據的安全性。正因如此，用戶期待看到更加安全的應用程序、更強的加密技術和良好的安全協議的提出。

3.缺乏統一的技術標準：云計算的美好前景讓傳統互聯網廠商紛紛向云計算方向轉型。但是由于缺乏統一的技術標準，尤其是接口標準，各廠商在開發各自產品和服務的過程中各自為政，這為將來不同服務之間的互連互通帶來嚴峻挑戰。

六、應用

所謂“云”就是指若干多的計算機集群組成的規模，有著云一樣的動態變化的特點。

1.云物聯

物聯網是互聯網的發展和延伸。由原來的人與人，人與物，發展到物與物的互聯。物聯網的運用和發展是科技進步、社會不斷發展的產物，云計算在對信息進行處理和運用上，發揮著相當重要的作用。

2.云安全

云安全(Cloud Security)是一個由“云計算”演變而來的新詞。云安全的構想策略是：使用者越多，每個使用者就相對的越安全，是因為如此龐大的用戶群，足可以覆蓋互聯網的每一個角落，只要某個木馬或某個新病毒一出現，立刻就會被發現并截獲。

3.云存儲

云存儲是指通過虛擬化、網格技術或分布式文件系統等技術功能，將網絡中各種不同類型大量的硬件存儲設備通過特定軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的系統。當云計算系統主要工作是對大批量數據進行存儲和管理時，云計算系統中就需要配置大量的存儲設備，那么些時云計算系統就轉身變成為一個云存儲系統，所以云存儲是一個以數據存儲和管理為核心的云計算系統。

4.云游戲

云游戲是以云計算為技術支撐基礎的一種游戲方式，在云游戲的運行模式環境下，所有游戲都在服務器端運行，并將實施渲染完畢后的游戲畫面經壓縮后通過網絡傳送給游戲用戶。在客戶端，用戶的游戲設備不需要更換任何高端處理設備，只需要具備基本的視頻解壓能力就可以得到視覺效果頂尖的游戲畫面。

5.云計算

從技術上看，云計算與大數據的關系就像一枚硬幣的反正面一樣密不可分。大數據必然無法用單一的計算機進行處理,必須采用分布式計算架構體系。它的特色在于對海量數據的深刻挖掘,但它必須依托云計算的分布式處理技術、分布式數據庫管理、云存儲技術和虛擬化技術。

七、小結

云計算是當前發展十分迅速的新興產業，具有廣闊的發展前景，同時其所面臨的安全技術挑戰也是前所未有的，需要IT領域與信息安全領域的研究者共同探索解決之道。同時，云計算安全并不僅僅是技術問題，它還涉及標準化、監管模式、法律法規等諸多方面。因此，僅從技術角度出發探索解決云計算安全問題是不夠的，需要信息安全學術界、產業界以及政府相關部門的共同努力，來制定云計算的標準，規范云計算產業發展環境，順利迎接云計算時代的到來。

[1]劉鵬.云計算[M].北京:電子工業出版社,2010.

[2]高洪等.云計算分布式緩存技術及其在物聯網中的應用[J].中興通迅技術,2012.

[3]陳康,鄭偉民.云計算系統實例與研究現狀[J].軟件學報,2012.

[4]云計算的特點.新華網,2010-07-17.

[5]云計算對軟件開發與測試的影響.中國云計算.2014-02-27.

[6]云計算的八大亮點應用.中國云計算門戶站.2013-04-02.

[7]盧小賓,王濤.Google三大云計算技術對海量數據分析流程的技術改進優化研究[J].圖書情報工作,2015.03.

[8]張興旺,李晨暉.去計算環境下大規模數據處理的研究與初步實現[J].現代圖書情報技術,2011.