浅谈云计算及发展

信息科学与工程学院 操 作 系 统 课 程 论 文 浅谈云计算技术及应用 专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 完成日期 2010-12-18 摘 要 云计算是当前信息领域的又一个热点。越来越多的地方提到云计算，运用到云计算．它是一种新兴技术。其功能强大，可运用范围极广，不久的将来它会改变我们的生活，带来一场新的TT技术的改革。 因此，本文将介绍云计算的原理和应用。 关键词: 云计算 虚拟技术 分布式技术 并行计算和网格计算 Abstract Cloud computing is another area of the current hot spot information. More and more references to cloud computing, applied to the cloud. It is an emerging technology. The powerful, the use of scope, in the near future it will change our lives, bringing a new TT technology reform. Therefore, this article will introduce the principles and applications of cloud computing. Keywords : Cloud Computing Virtual Technology Distributed Technology Parallel computing and grid computing 2006年谷歌推出了“Google 101 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ”，并正式提出“云”的概念和理论。随后亚马逊、微软、惠普、雅虎、英特尔、IBM等公司都宣布了自己的“云计划”，云安全、云存储、内部云、外部云、公共云、私有云……一堆让人眼花缭乱的概念在不断冲击人们的神经。 那么云计算技术到底是什么样的技术呢？竞得到这些大公司如此的青睐呢? 先看一个简单的例子，就能体现云计算的强大。当您和您的智能手机、笔记本电脑、电视以及网络进行持续互动的时候，云计算将会把所有这些设备将联合起来共同为您服务。假设现在是上午8点，您的行程表上显示您将在10点在北京首都机场坐上飞往纽约的飞机。此时，您启动云计算，您的智能设备将会分析出您本次旅行所需要的所有信息。并提前把它们汇总后汇报给您纽约地区的天气预报、您所乘坐航班的最新情况、基于最新路况推荐的去机场的最佳路线，还有很多别的信息，如纽约的一些风俗习惯，人文情趣，或是最近纽约发生的一些事情，只要你想知道。显然，这个例子就是很好的说明，云服务的本质就是广泛、主动，高度个性化。 毫无疑问的说，云计算已经成为了目前IT业的一个发展趋势，而它，也正在逐渐的改变着我们的生活，而且优势强劲。 云计算的定义 云计算 (Cloud Computing)的定义目前尚不统一。维基百科给云计算下的定义：云计算将IT相关的能力以服务的方式提供给用户，允许用户在不了解提供服务的技术、没有相关知识以及设备操作能力的情况下，通过Internet获取需要服务。中国云计算网将云定义为：云计算是分布式计算（Distributed Computing ）、并行计算 （Parallel Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展，或者说是这些科学概念的商业实现。Forrester Research 的分析师James Staten定义云为:“云计算是一个具备高度扩展性和管理性并能够胜任终端用户应用软件计算基础 架构 酒店人事架构图下载公司架构图下载企业应用架构模式pdf监理组织架构图免费下载银行管理与it架构pdf 的系统池”。虽然目前云计算没有统一的定义，结合上述定义，可以总结出云计算的一些本质特征，即分布式计算和存储特性，高扩展性，用户友好性，良好的管理性。云计算技术具有以下特点： (1) 云计算系统提供的是服务。服务的实现机制对用户透明，用户无需了解云计算的具体机制，就可以获得需要的服务。 (2) 用冗余方式提供可靠性。云计算系统由大量商用计算机组成机群向用户提供数据处理服务。随着计算机数量的增加，系统出现错误的概率大大增加。在没有专用的硬件可靠性部件的支持下，采用软件的方式，即数据冗余和分布式存储来保证数据的可靠性。 (3) 高可用性。通过集成海量存储和高性能的计算能力，云能提供一定满意度的服务质量。云计算系统可以自动检测失效节点，并将失效节点排除，不影响系统的正常运行。 (4) 高层次的编程模型。云计算系统提供高级别的编程模型。用户通过简单学习，就可以编写自己的云计算程序，在“云”系统上执行，满足自己的需求。 (5) 经济性。组建一个采用大量的商业机组成的机群相对于同样性能的超级计算机花费的资金要少很多。 下面来细讲一下云计算技术中用到的重要技术：虚拟技术和分布式技术 虚拟技术 虚拟化技术主要分为两个层面：物理资源池化和资源池管理。其中物理资源池化是把物理设备由大化小，将一个物理设备虚拟为多个性能可配的最小资源单位；资源池管理是对集群中虚拟化后的最小资源单位进行管理，根据资源的使用情况和用户对资源的申请情况，按照一定的策略对资源进行灵活分配和调度，实现按需分配资源。 1.物理资源的池化 云计算平台如图1所示。物理硬件设备的虚拟化对象包括服务器、存储、网络、安全等多个方面，不同的虚拟化技术从不同角度解决系统的各种问题。 (1)服务器虚拟化 服务器虚拟化对服务器进行资源虚拟和池化，将一台服务器虚拟为多个同构的虚拟服务器，同时对集群中的虚拟服务器资源池进行管理。 (2)存储虚拟化 存储虚拟化主要是对传统的存储区域网络(SAN)、网络附加存储(NAS)设备进行异构，将存储资源按类型统一集中为一个大容量的存储资源，并将统一的存储资源通过分卷、分目录的权限和资源管理方法进行池化，然后将虚拟存储资源分配给各个应用使用，或者是直接分配给最终用户使用。 (3)网络虚拟化 网络虚拟化将一个物理网络节点虚拟成多个虚拟的网络设备(交换机、负载均衡器等)，并进行资源管理，配合虚拟机和虚拟存储空间为应用提供云服务。 2.资源池的管理和使用 资源池由云管理平台实现统一的管理、调度和监控，涉及云平台的合理使用和维护管理。云管理平台共分为4个管理层面，分别为：设备的管理、虚拟资源的管理、服务的管理和租户管理。 (1)设备管理 设备管理为云计算平台的硬件设备提供管理和告警功能，主要包括系统管理员在日常的维护工作中查询各物理设备性能情况，并对如应用服务器的CPU使用率、内存使用率、硬盘使用率、网络接口使用率、存储设备的空间使用率、IO情况等关键指标进行监控。用户可以根据应用物理设备的实际配置，设置相应的监控阈值，系统会自动启动对相应指标的监控并报警。 (2)虚拟资源管理 虚拟资源管理为各种应用提供虚拟资源的统一管理、资源分配和灵活调度，同时还包括系统管理员在日常的维护工作中查询各个最小虚拟资源的性能情况，并对应用虚拟机的CPU使用率、内存使用率、硬盘使用率、网络接口使用率，虚拟存储(如亚马逊的EBS)的空间使用率、IO情况等关键指标进行监控。用户可以根据虚拟资源的实际配置，设置相应的监控阈值，系统会自动启动对相应指标的监控并报警。 (3)服务管理 服务管理包括服务模板、服务实例、服务目录等管理。服务管理在虚拟资源的基础上，快速向租户提供用户指定的操作系统、应用软件等软件资源。 (4)租户管理 租户管理对每一个租户对应的资源群进行管理，内容包括资源的种类、数量、分布情况等，同时对租户生命周期进行管理，包括租户的申请、审核、正常、暂停、注销等。 分布式技术 分布式技术最早由Google规模应用于向全球用户提供搜索服务，因此必须要解决海量数据存储和快速处理的问题。其分布式的架构，可以让多达百万台的廉价计算机协同工作。分布式文件系统完成海量数据的分布式存储，分布式计算编程模型MapReduce完成大型任务的分解和基于多台计算机的并行计算，分布式数据库完成海量结构化数据的存储。互联网运营商使用基于Key/Value的分布式存储引擎，用于数量巨大的小存储对象的快速存储和访问。 1 分布式文件系统 分布式文件系统的架构，不管是Google的GFS还是Hadoop的HDFS，都是针对特定的海量大文件存储应用设计的。系统中有一对主机，应用通过文件系统提供的专用应用编程接口(API)对系统访问。分布式文件系统的应用范围不广的原因主要为：主机对应用的响应速度不快，访问接口不开放。 主机是分布式文件系统的主节点。所有的元数据信息都保存在主机的内存中，主机内存的大小限制了整个系统所能支持的文件个数。一百万个文件的元数据需要近1G的内存，而在云存储的应用中，文件数量经常以亿为单位；另外文件的读写都需要访问主机，因此主机的响应速度直接影响整个存储系统的每秒的读入输出次数(IOPS)指标。解决此问题需要从3个方面入手： (1)在客户端缓存访问过的元数据信息。应用对文件系统访问时，首先在客户端查找元数据，如果失败，再向主机发起访问，从而减少对主机的访问频次。 (2)元数据信息存放在主机的硬盘中，同时在主机的内存中进行缓存，以解决上亿大文件的元数据规模过大的问题。为提升硬盘可靠性和响应速度，还可使用固态硬盘(SSD)硬盘，性能可提升10倍以上。 (3)变分布式文件系统主机互为热备用的工作方式为1主多备方式(通常使用1主4备的方式)，通过锁服务器选举出主用主机，供读存储系统进行改写的元数据访问服务，如果只是读访问，应用对元数据的访问将被分布式哈希表(DHT)算法分配到备用主机上，从而解决主机的系统“瓶颈”问题 对于分布式文件系统，外部应用通过文件系统提供的专用API对其进行访问，这影响了分布式文件系统的应用范围。对于 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的POSIX接口，可以通过FUSE的开发流程实现，但将损失10%~20%的性能。对于网络文件系统(NFS)，在实现POSIX接口的基础上，可以直接调用Linux操作系统的NFS 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 栈实现。 日前在中国，云计算技术发展才刚开始起步。但我们可以看到中国的发展潜力是巨大的。2008年初，IBM与无锡市政府合作建立了无锡软件园云计算中心，开始了云计算在中国的商业应用。这说明了越来越多的IT供应商将中国作为云计算业务发展的热点区域，并大力投资。通过对云计算产业链的深入分析，IDC认为对云计算产生影响的主要环节包括最终用户、供应商(包括硬件设备厂商和云计算解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 提供商)以及云计算业务的运营机构。中国用户数量众多且业务发展迅速的中小型业务的中小型企业，是中国发展云计算业务的需求来源。众多IT厂商希望通过云计算来更深入地进入中小企业市场，并且都把中国市场列为重点。对运营商来说，政府及事业单位是目前国内云计算的运营主体，但有很多企业具有成为云计算运营商的潜力。 云计算宣告了低成本提供超级计算时代的到来。云计算为使用网络提供了几乎无限多的可能, 为存储数据提供了几乎无限量的空间,也为各种应用提供了几乎无限大的计算能力。在众多 IT 巨头的推动下 , 云计算作为未来 IT 的发展趋势已经不容质疑 ,云计算拥有光明的前景。它也正在悄悄的改变着我们的生活。相信在不久后的将来，它会带给我们更多的惊喜，我们也将更全面的享受它产生的好处。 参考文献： [1] 张为民, 唐剑峰, 罗治国, 等. 云计算：深刻改变未来 [M]. 北京: 科学出版社, 2009. [2] 刘鹏. 云计算 [M]. 北京: 电子工业出版社, 2010. [3] 王庆波, 金, 何乐, 等. 虚拟化与云计算 [M]. 北京: 电子工业出版社, 2009. [4]http:www.google.com/intl/en/options/. [5]http://www.china-cloud.com/cloudcomputing.jsp?ID=408. [6] http://en.wikipedia.org/wiki/Cloud_computing