云计算技术及其应用研究

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  摘要:“云计算”是目前IT业最受关注的技术之一,本文介绍了云计算的概念、特点、关键技术及存在的问题,并列举了“云计算”技术在人们生活与工作中的应用。
  关键词:云计算;关键技术; 应用
  1引言
  自1945年第一台电子计算机出现以来,随着集成电路技术的不断发展,计算机的功能越来越强,体积越来越小,这使得计算机在全球范围内得以迅速发展。从那时开始至今以计算机为核心的IT产业已经历了三次革命,云计算则被认为是继大型计算机、个人计算机、互联网之后的第4次IT产业革命。
  2 云计算简介
  (1)什么是云计算
  云计算(Cloud Computing)是由分布式计算(Distributed Computing)、并行处理(Parallel Computing)、网格计算(Grid Computing)等技术渐进演变发展起来的,是一种新兴的商业计算模型。目前国际上尚未对云计算提出一个统一的定义。我国云计算专家刘鹏给出的描述是:“云计算是一种商业计算模型,它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使用户能够按需获取计算力、存储空间和信息服务[1]” 。
  简单地讲,云计算是以一种简化的方式提供服务,用以满足客户和业务的需求,提供无限伸缩及不同质量的服务来促进快速创新和决策的计算模型[2]。
  (2) 云计算的特点
  云计算的特点包括超大规模、虑拟化、高可靠性、通用性、可扩展性以及按需服务。
  超大规模:“云”里的资源非常庞大,在一个企业“云”可以有几十万甚至上百万台服务器,在一个小型的“私有云”中也可拥有几百台甚至上千台服务器。
  虑拟化:云计算允许用户在任何时间和地点使用各种终端获取应用服务。用户不需要了解具体的过程,只要一个终端并通过网络就可以获取“云”中的服务。
  高可靠性:为了保证数据安全可靠,云计算采用数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施,以保证服务的安全和可靠。
  通用性:云计算可根据用户的需求构造出不同的应用,也可实现不同设备间的数据与应用共享。
  可扩展性:“云”的规模是可以根据应用和用户增长的需要而动态扩展的。
  按需服务:“云”是一个规模庞大的资源库,用户可根据自己的需要像买水、电一样向“云”购买资源并使用。
  (3 )云计算的服务模式
  云计算的核心是它的服务模式,按照NIST (National Institute of Standards and Technology,美国国家标准技术研究院)的定义,云计算主要分为三种服务模式[3]:
  SaaS (Software as a Service 软件即服务):它是指用户获取软件服务的一种形式。云计算提供商将多种应用软件放在一个服务器上供用户下载并收费,用户则通过网络向提供商获取自己需要的软件服务并付费。
  PaaS (Platform as a Service 平台即服务):它将开发环境作为一种服务来提供。在这种模式里,客户不需要购买硬件和软件,只需要利用此平台便能进行软件的开发、测试、部署和应用。
  IaaS (infrastructure as a Service,基础设施即服务) :将硬件设备等基础资源封装成服务供用户使用。在此环境中,用户相当于在使用裸机和磁盘并可以让它运行不同的操作系统。
  (4 )云计算的关键技术
  云计算的关键技术一般指数据存储、数据管理、数据安全、虚拟化、并行处理、资源管理和系统管理技术[4]。
  数据存储:云计算系统是由大量服务器组成的,当为数量庞大的用户进行服务时会产生海量的数据,要保证这些数据存储的安全和可靠就需要高存储率和高传输率的数据存储技术。云计算采用的分布式存储方式,它把数据存储在服务器集群中,用冗余存储和数据加密技术来保证数据的安全可靠。
  数据管理:它是指在云计算中对海量数据进行处理并通过对数据挖掘提取有用的信息。
  数据安全:云服务商应避免用户的数据丢失或被窃,无论在哪种服务模式下,数据安全都是十分重要的。数据安全又可分为数据传输安全、数据隔离安全和数据残留等[5]。
  虚拟化:虑拟化技术是云计算、云存储服务得以实现的基础和关键。通过虚拟化技术可以把软件应用与底层硬件相隔离。它包括将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式,也包括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。
  并行处理:并行处理是指将被求解的问题分解成若干部分,每部分均由一个独立的处理机来并行计算。在云中利用并行处理来求解问题无疑能提高计算机系统的计算速度和处理能力。
  资源管理:云计算中的资源包括计算、存储、网络、基础设施等资源。资源管理就是从逻辑上把这些资源耦合起来作为一个单个的集成资源提供给用户使用。由于云计算的资源在地理上是分布的,在本质上是异构的且有不同的访问代价模型,因此资源管理主要就是处理好边界问题,并需要有安全和容错机制。
  系统管理:云计算中的系统管理是云计算的“神经网络”,通过这种技术能够使大量的服务器协同工作,方便地进行业务部署和开通,快速发现和恢复系统故障。
  (5 )云计算存在的问题
  首先云计算至今没有一个统一标准。由于云计算技术还在发展之中,各大云服务商纷纷推出自己内部的技术标准,这就为云服务商之间进行数据迁移、转换等兼容性问题带来一定的困难。
  其次是数据的安全。虽然云存储为用户提供了接近无限的存储空间,但多数用户对自己的数据在云中是否安全仍存在质疑,而且数据在“云”中进行计算时用户也不知道数据到底在什么地方。另外黑客攻击、计算机病毒、木马等传统计算机安全问题依然存在,个人和企业隐私的泄露很有可能发生。所有这些问题不仅需要技术上的改进,也需要在法律上进一步完善。
  最后是系统的稳定、可靠性问题。在云中支撑整个系统正常运行的是大型服务器集群。当系统规模持续增加后,系统的可靠性和稳定性就成为最大的问题之一。只有通过有效的系统配置、监控、管理、调度以及虚拟化等技术手段,才能实现一个强大的、动态的、自治的计算存储资源池,才能提供云计算所需要的大容量计算力[6]。
  3云计算的应用
  近几年来随着谷歌、亚马逊等大公司对云计算技术的不断推进,使得云计算技术在国内外的各个领域都得到了广泛的应用,下面介绍几个典型案例。
  电子商务。它是指消费者与商户之间通过电子商务网站进行交易和在线支付的商业活动。云计算的加入可以改善系统的安全性,减少因各种安全问题而导致的数据丢失。可以把企业对网站维护和升级的问题交给“云”处理,这样不仅可以降低成本,还可以改善企业电子商务应用的灵活性和专业性。
  气象预测。气象预测实际上就是对采集的大量数据进行科学计算。传统的气象预测要靠大型计算机或巨型计算机来完成,而利用云计算不仅可以提高计算的速度,降低成本,还可以解决海量气象数据存储的问题。
  计算机安全。目前计算机安全厂商如瑞星、趋势科技和赛门铁克等都先后提出了“云安全”的概念。用户不必在电脑单机中安装杀毒软件,只需要连接互联网便可实现查毒、杀毒,使病毒防治工作更加安全可靠。
  网络应用。在互联网中如迅雷的下载,谷歌的视频分享、搜索引擎、电子邮箱等应用都使用了云计算技术,用户可以更方便快捷的使用这些网络资源。
  4 结束语
  综上所述,随着云计算在社会中的作用越来越显现,云计算必将利用其技术、业务优势影响人们的工作和生活,进而推动整个社会信息化的发展。
  
  参考文献
  [1]刘鹏.云计算(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2011.
  [2]姚有真. 云计算及其发展趋势[J].通讯管理与技术.2011.8:13-15.[3]De S K, Krishna P R.Clustering web transactions using rough
  Approximation [J].Fuzzv Sets and Systems,2004, 148:131-138.
  [4]曾劍秋,刘雪娇.云计算探源[J]. 移动通讯,2012.3:11-14.
  [5]张云勇,陈清金,潘松柏,等.云计算安全关键技术分析[J]. 电信科学, 2010.9:64-69.
  [6]赵广才,张雪萍.云计算技术分析及其展望[J].电子设计工程, 2011.19(22):4-7.
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