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摘要：云计算技术已经成为互联网界的热点，许多企业纷纷对云计算技术的研究投入资金，开发属于自己云项目。本论文以云计算为基础，对云计算的技术及其应用发展进行初步探讨。
关键词：云计算；虚拟化；关键技术
第一章 云计算相关概念
1.1云计算
从工业时代走到现在的信息时代，云计算已经成为未来发展的方向。加州大学伯克利分校对云计算的定义：云计算包括互联网上各种服务形式的应用以及这些服务所依托数据中心的软硬件设施，这些应用服务一直被称作软件即服务，而数据中心的软硬件设施就是所谓的云，云计算就是SaaS层面的服务提供。就最终用户而言，云计算意味着没有硬件购置成本、没有需要管理的软件许可证或升级、不需要雇佣新的员工或咨询人员、不需要租赁设施、没有任何种类的基建投资，而且还没有隐性成本。只是一种用云计算计费系统，根据使用情况去产生的费用或固定产生的费用的模式。
云计算具有以下的特点：
（一）超大的规模：一般的云都是服务器的集群，几百上至几千台服务器搭建的服务器集群。行业内规模比较大有腾讯云和阿里云。
（二）高可用性：云平台会有多个备份节点，而且云主机本身就是一台高配的虚拟机，是众多的物理机集成在一起。具有极高的安全性和高性能可用性。
（三）弹性伸缩性：当企业的业务爆发时，传统企业会搭建自己的物理服务器。这就存在一个缺点，部署设备周期较长，不能匹配业务发展；或者服务器已经搭建投入，业务的爆发期已经过去。但云可以随时满足企业的业务增加和减少，而且快速部署好，投入业务生产中。
（四）高性价比性：由于云是由高性能服务器集群而成，而且是使用集中式管理。维护的费用会比传统的方式便宜。
1.2云存储
云存储是一种通过存储集群服务器来进行分布式存储的系统。是透过网络将庞大的计算处理程序自动拆分成无数个较小的子程序，再交给云端的存储服务器去处理，将处理的结果反馈给用户，同时处理海量的数据。
云存储的结构模型如下：
（一）基础存储层
存储层处理物理层，存储设备的形式有如DVR/NVR、SAN、NAS，是云存储最基础的、最底层的位置。云存储的设备大多数是分布在不同的地方，通过光纤通道等网络连接在一起。
（二）基础管理层
管理层是云存储的核心部分，管理层主要通过分布式文件系统、网络通信来实现，实现存储中不同设备的协同工作。管理层保证系统的可靠性、持久性和稳定性，并是多个存储设备同时工作，提高更好的数据处理能力。
（三）应用层
应用层需要有不同服务接口，去提供不同的应用服务，比如视频点播、网盘存储服务、监控系统等服务。
（四）访问层
提供一个公共标准的接口去给用户用来登录云存储的管理系统，访问的客户端也有不同的类型。
1.3云数据库
云数据库是在SaaS成为趋势的背景下发展起来的一种技术，这种技术的性能比较高，减少数据库的重复配置，能够使软硬件能够更好地升级，同时还具有更好的扩展性和高可用性。采用多线程式，多资源分布形式去供客户使用。提高数据库的运算能力，由于数据库在云端，这也有一定的程度保护数据库，对灾害的影响降到最低。
第二章 云计算关键技术应用
云计算的关键技术具有以下几点：
（一）虛拟化技术
kvm虚拟化，基于内核的虚拟机实现虚拟化，kvm包含了一个加载的内核模块kvm.ko。KVM会对硬件X86产生依赖，会需要一个处理器规范模块。kvm可以运行多个，不需要修改虚拟主机操作系统。支持系统资源超分配，就是超出系统的虚拟cpu和内存分配资源，一个单一的虚拟机不能使用超过物理的cpu和内存，但是可以支持多于CPU数量的多个虚拟机运行。
Xen虚拟化是一种虚拟机管理程序，它创建系统资源的逻辑池，使许多虚拟机可以共享物理资源。Xen是一个直接在系统硬件上运行的虚拟机程序，在硬件层和虚拟机之间插入一个虚拟化层，将系统硬件转化成一个逻辑计算资源池，Xen可以将虚拟机的资源动态的分给不同的操作系统和应用程序。
云计算的虚拟技术不同于传统单一的技术，它覆盖了整个IT架构，包括将资源、网络、应用、服务等全部虚拟化了，它的优势是能够把物理设备、应用、存储分隔出来，实现资源的集中管理，更好的动态地分配资源。
（二）分布式资源管理技术
云主机系统在大多数情况下会处在多节点执行环境，从而保证分布数据的一致性。分布式的模型会带来很多的优点--安全性：由于采用分布式模式，在某一台服务器被攻击的时候，不会出现所有服务崩溃；--可靠性：当Mysql服务器发生故障的时候，备用的服务器就会自动投入使用，替代故障机器，不会影响服务的正常使用。但是对于大规模的分布式系统，根本无法保证各个子系统都使用相同的协议，这个时候，就提出了分布式资源管理技术，能够实现多节点共同处理，单节点故障不会影响其稳定性，有效的保证了云资源的高可用性和高可靠性。
（三）云安全技术
云安全包括云数据安全，其中数据安全的技术有：数据加密，身份认证系统和权限分配管理等。同时，云安全还包括物理设备的安全，如：网络访问控制，传输数据加密，事件监控日志，防火墙入侵系统等。
（四）大数据处理技术
随着互联网的发展，数据量增大，诞生了好多大数据的处理技术。其中比较主流的是Hadoop技术，主要是由两个核心构成：HDFS和MapReduce。MapReduce 是处理海量数据的并行编程模式，用于大规模的数据并行运算，用户只需要提供map函数和reduce函数就可以在集群上进行大规模的数据处理。 第三章 云计算的部署方式
3.1私有云
私有云就是企业自己搭建的云，仅供企业内部的使用。由于私有云是由企业自己搭建，所以投入和维护成本较大。但是这种部署模式利于客户的业务随时扩展，且整个服务器的集群具有更好的安全性，充分保障了数据的隐私性和可靠性。
私有云具有如下的优缺点：
私有云是用户专门搭建的，专属于一个开发搭建用户使用。不与其它的用户共享。
私有云搭建在用户自己的机房，对维护设备是可控的。
私有云的硬件配置和存储，可以自由组合，构建出适合企业自己云。
私有云的搭建和维护都是需要企业自己承担，所以在成本较大。
私有云是一个服务器集群虚拟化，所以需要专业的团队运维，对一般的非IT企业负担较大。
3.2公有云
公有云一般是由第三方的供应商去搭建起环境，然后出售给企业使用。这种云平台的方式就是一种共享的资源的模式。企业选用公有云其费用会比较低。第三方的云服务企业负责云平台投资和建设，同时也是云服务的提供方。将带宽，资源，云主机等增值服务提供给客户。这种模式需要用户通过互联网来访问和使用，所有的资源都在云端。
公有云具有以下的特点：
公有云操作界面简单而方便，而且速度快，适合一些普通小企业使用。
公有云经济效益高，随时付费随时使用。
公有云的灵活性比传统模式要好，资源可以随时增加，适应业务的需求。
公有云的安全性低，由于数据是摆放在云端，而且云端的安全性会比较低，会有被偷用的可能，用户群庞大，多次攻击会导致出口拥塞，稳定性会差。
3.3混合云
混合云实际上就是公有云加私有云的结合体，各取两大云的优点，两者互补，从而为调整出企业效益最高的混合云的方案。企业可以将重要敏感的数据放在私有云，将对外开放的程序放在公有云。
混合云具有以下特点：
（1）同时拥有公有云和私有云的优势，混合使用能够充分发挥公有的低成本和私有云的安全性。
（2）在安全性、可靠性、性能、管理成本、采购成本、部署速度之间取得最好的平衡。
以下是某混合云产品的架构：
可以看出该企业云的架构分为两部分，一部分是企业的自有数据，一部分是公有云。这两部分结合就是混合云。公有云通过VPN连接企业的私有云。极大的提高其数据的安全性，重要和涉及机密的资料可以放在私有云里。同样公有云也具有防御能力，防御开放的环境带来的攻击流量。还部署有漏洞扫描器，及时对漏洞进行修补。
在国外云计算的发展已经是相当的成熟，在国内云计算的产品还是处于起步的阶段。由于云计算的技术的发展会生产带来有效的加速，所以国家现在已经开始对云计算产业的进行扶持发展。云计算的发展带动行业升级换代，在未来，服务器的厂商会向高性能设备的方向进行发展，迎合云计算的硬盘需求。而传统的IDC服务商则面临重新的洗牌，转变服务的方式和模式，而传统的数据中心则会研究出具有自己特色的云平台，将服务卖给客户。云计算往后的发展趋势，会在用户的需求导向下进行发展，最终Saas服务应用导向型和混合云会是今后的发展趋势。
参考文献：
期刊类：
[1]吴清烈，郭昱，武忠. 云计算服务与大规模定制模式应用[J]. 电信科学，2010，26（9）：74-78.
[2]Bhanu P Tholeti. 虚拟机管理程序、虚拟化和云：深入剖析 Xen 虚拟机管理程序[J]. 2012..
[3]林子雨，赖永炫，林琛，等. 云数据库研究[J]. 软件学报，2012，34（5）：1148-1166
著作类：
[1]雷万云. 云计算：技术、平台及应用案例[M]. 清华大学出版社，2011.
[2]戢友. OpenStack开源云王者归来：云计算、虚拟化、Nova、Swift、Quantum与Hadoop[M]. 清华大学出版社，2014.
[3]TomFifield. OpenStack运维指南[M]. 人民邮电出版社，2015.
論文类：
[1]陆松，邱岚，李悦，等. 移动互联网时代的云计算应用模式及安全性研究[C]// 2010. 2010.
关键词：云计算；虚拟化；关键技术
第一章 云计算相关概念
1.1云计算
从工业时代走到现在的信息时代，云计算已经成为未来发展的方向。加州大学伯克利分校对云计算的定义：云计算包括互联网上各种服务形式的应用以及这些服务所依托数据中心的软硬件设施，这些应用服务一直被称作软件即服务，而数据中心的软硬件设施就是所谓的云，云计算就是SaaS层面的服务提供。就最终用户而言，云计算意味着没有硬件购置成本、没有需要管理的软件许可证或升级、不需要雇佣新的员工或咨询人员、不需要租赁设施、没有任何种类的基建投资，而且还没有隐性成本。只是一种用云计算计费系统，根据使用情况去产生的费用或固定产生的费用的模式。
云计算具有以下的特点：
（一）超大的规模：一般的云都是服务器的集群，几百上至几千台服务器搭建的服务器集群。行业内规模比较大有腾讯云和阿里云。
（二）高可用性：云平台会有多个备份节点，而且云主机本身就是一台高配的虚拟机，是众多的物理机集成在一起。具有极高的安全性和高性能可用性。
（三）弹性伸缩性：当企业的业务爆发时，传统企业会搭建自己的物理服务器。这就存在一个缺点，部署设备周期较长，不能匹配业务发展；或者服务器已经搭建投入，业务的爆发期已经过去。但云可以随时满足企业的业务增加和减少，而且快速部署好，投入业务生产中。
（四）高性价比性：由于云是由高性能服务器集群而成，而且是使用集中式管理。维护的费用会比传统的方式便宜。
1.2云存储
云存储是一种通过存储集群服务器来进行分布式存储的系统。是透过网络将庞大的计算处理程序自动拆分成无数个较小的子程序，再交给云端的存储服务器去处理，将处理的结果反馈给用户，同时处理海量的数据。
云存储的结构模型如下：
（一）基础存储层
存储层处理物理层，存储设备的形式有如DVR/NVR、SAN、NAS，是云存储最基础的、最底层的位置。云存储的设备大多数是分布在不同的地方，通过光纤通道等网络连接在一起。
（二）基础管理层
管理层是云存储的核心部分，管理层主要通过分布式文件系统、网络通信来实现，实现存储中不同设备的协同工作。管理层保证系统的可靠性、持久性和稳定性，并是多个存储设备同时工作，提高更好的数据处理能力。
（三）应用层
应用层需要有不同服务接口，去提供不同的应用服务，比如视频点播、网盘存储服务、监控系统等服务。
（四）访问层
提供一个公共标准的接口去给用户用来登录云存储的管理系统，访问的客户端也有不同的类型。
1.3云数据库
云数据库是在SaaS成为趋势的背景下发展起来的一种技术，这种技术的性能比较高，减少数据库的重复配置，能够使软硬件能够更好地升级，同时还具有更好的扩展性和高可用性。采用多线程式，多资源分布形式去供客户使用。提高数据库的运算能力，由于数据库在云端，这也有一定的程度保护数据库，对灾害的影响降到最低。
第二章 云计算关键技术应用
云计算的关键技术具有以下几点：
（一）虛拟化技术
kvm虚拟化，基于内核的虚拟机实现虚拟化，kvm包含了一个加载的内核模块kvm.ko。KVM会对硬件X86产生依赖，会需要一个处理器规范模块。kvm可以运行多个，不需要修改虚拟主机操作系统。支持系统资源超分配，就是超出系统的虚拟cpu和内存分配资源，一个单一的虚拟机不能使用超过物理的cpu和内存，但是可以支持多于CPU数量的多个虚拟机运行。
Xen虚拟化是一种虚拟机管理程序，它创建系统资源的逻辑池，使许多虚拟机可以共享物理资源。Xen是一个直接在系统硬件上运行的虚拟机程序，在硬件层和虚拟机之间插入一个虚拟化层，将系统硬件转化成一个逻辑计算资源池，Xen可以将虚拟机的资源动态的分给不同的操作系统和应用程序。
云计算的虚拟技术不同于传统单一的技术，它覆盖了整个IT架构，包括将资源、网络、应用、服务等全部虚拟化了，它的优势是能够把物理设备、应用、存储分隔出来，实现资源的集中管理，更好的动态地分配资源。
（二）分布式资源管理技术
云主机系统在大多数情况下会处在多节点执行环境，从而保证分布数据的一致性。分布式的模型会带来很多的优点--安全性：由于采用分布式模式，在某一台服务器被攻击的时候，不会出现所有服务崩溃；--可靠性：当Mysql服务器发生故障的时候，备用的服务器就会自动投入使用，替代故障机器，不会影响服务的正常使用。但是对于大规模的分布式系统，根本无法保证各个子系统都使用相同的协议，这个时候，就提出了分布式资源管理技术，能够实现多节点共同处理，单节点故障不会影响其稳定性，有效的保证了云资源的高可用性和高可靠性。
（三）云安全技术
云安全包括云数据安全，其中数据安全的技术有：数据加密，身份认证系统和权限分配管理等。同时，云安全还包括物理设备的安全，如：网络访问控制，传输数据加密，事件监控日志，防火墙入侵系统等。
（四）大数据处理技术
随着互联网的发展，数据量增大，诞生了好多大数据的处理技术。其中比较主流的是Hadoop技术，主要是由两个核心构成：HDFS和MapReduce。MapReduce 是处理海量数据的并行编程模式，用于大规模的数据并行运算，用户只需要提供map函数和reduce函数就可以在集群上进行大规模的数据处理。 第三章 云计算的部署方式
3.1私有云
私有云就是企业自己搭建的云，仅供企业内部的使用。由于私有云是由企业自己搭建，所以投入和维护成本较大。但是这种部署模式利于客户的业务随时扩展，且整个服务器的集群具有更好的安全性，充分保障了数据的隐私性和可靠性。
私有云具有如下的优缺点：
私有云是用户专门搭建的，专属于一个开发搭建用户使用。不与其它的用户共享。
私有云搭建在用户自己的机房，对维护设备是可控的。
私有云的硬件配置和存储，可以自由组合，构建出适合企业自己云。
私有云的搭建和维护都是需要企业自己承担，所以在成本较大。
私有云是一个服务器集群虚拟化，所以需要专业的团队运维，对一般的非IT企业负担较大。
3.2公有云
公有云一般是由第三方的供应商去搭建起环境，然后出售给企业使用。这种云平台的方式就是一种共享的资源的模式。企业选用公有云其费用会比较低。第三方的云服务企业负责云平台投资和建设，同时也是云服务的提供方。将带宽，资源，云主机等增值服务提供给客户。这种模式需要用户通过互联网来访问和使用，所有的资源都在云端。
公有云具有以下的特点：
公有云操作界面简单而方便，而且速度快，适合一些普通小企业使用。
公有云经济效益高，随时付费随时使用。
公有云的灵活性比传统模式要好，资源可以随时增加，适应业务的需求。
公有云的安全性低，由于数据是摆放在云端，而且云端的安全性会比较低，会有被偷用的可能，用户群庞大，多次攻击会导致出口拥塞，稳定性会差。
3.3混合云
混合云实际上就是公有云加私有云的结合体，各取两大云的优点，两者互补，从而为调整出企业效益最高的混合云的方案。企业可以将重要敏感的数据放在私有云，将对外开放的程序放在公有云。
混合云具有以下特点：
（1）同时拥有公有云和私有云的优势，混合使用能够充分发挥公有的低成本和私有云的安全性。
（2）在安全性、可靠性、性能、管理成本、采购成本、部署速度之间取得最好的平衡。
以下是某混合云产品的架构：
可以看出该企业云的架构分为两部分，一部分是企业的自有数据，一部分是公有云。这两部分结合就是混合云。公有云通过VPN连接企业的私有云。极大的提高其数据的安全性，重要和涉及机密的资料可以放在私有云里。同样公有云也具有防御能力，防御开放的环境带来的攻击流量。还部署有漏洞扫描器，及时对漏洞进行修补。
在国外云计算的发展已经是相当的成熟，在国内云计算的产品还是处于起步的阶段。由于云计算的技术的发展会生产带来有效的加速，所以国家现在已经开始对云计算产业的进行扶持发展。云计算的发展带动行业升级换代，在未来，服务器的厂商会向高性能设备的方向进行发展，迎合云计算的硬盘需求。而传统的IDC服务商则面临重新的洗牌，转变服务的方式和模式，而传统的数据中心则会研究出具有自己特色的云平台，将服务卖给客户。云计算往后的发展趋势，会在用户的需求导向下进行发展，最终Saas服务应用导向型和混合云会是今后的发展趋势。
参考文献：
期刊类：
[1]吴清烈，郭昱，武忠. 云计算服务与大规模定制模式应用[J]. 电信科学，2010，26（9）：74-78.
[2]Bhanu P Tholeti. 虚拟机管理程序、虚拟化和云：深入剖析 Xen 虚拟机管理程序[J]. 2012..
[3]林子雨，赖永炫，林琛，等. 云数据库研究[J]. 软件学报，2012，34（5）：1148-1166
著作类：
[1]雷万云. 云计算：技术、平台及应用案例[M]. 清华大学出版社，2011.
[2]戢友. OpenStack开源云王者归来：云计算、虚拟化、Nova、Swift、Quantum与Hadoop[M]. 清华大学出版社，2014.
[3]TomFifield. OpenStack运维指南[M]. 人民邮电出版社，2015.
論文类：
[1]陆松，邱岚，李悦，等. 移动互联网时代的云计算应用模式及安全性研究[C]// 2010. 2010.