關(guān)于云計算在網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建中的主要技術(shù)及發(fā)展的分析

梁光華

一、認(rèn)識云計算（cloud computing）

1.什么是云計算

首先認(rèn)識一下云計算中的云和計算?！霸啤笔蔷W(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法，“計算”可以理解為計算機(jī)，因此云計算的實質(zhì)就是遠(yuǎn)程計算服務(wù)。

遠(yuǎn)程計算服務(wù)具有三個特點：

（1）具有著強(qiáng)大若干個數(shù)量級的計算能力

用戶的個人計算機(jī)每一臺智能配置一個CPU，但云計算遠(yuǎn)程調(diào)用的計算機(jī)集群能有成千上百個不同種類的CPU，計算能力和一臺個人計算機(jī)相比是天壤之別。

（2）具有彈性伸縮的計算資源

個人計算機(jī)想要增加內(nèi)存，只能買個有限大小的內(nèi)存條插入機(jī)內(nèi)，而云計算的彈性伸縮能力，只要點擊一下鼠標(biāo)，內(nèi)存就可以由4G變?yōu)?G了……。

（3）具有低廉的使用成本

由于云計算具有規(guī)模效應(yīng)，以及按需分配的原則，硬件成本和資源空閑率也低，所以也進(jìn)一步降低了云計算的使用成本。

2.云計算的定義

目前，云計算的定義是眾說紛紜，綜合來說云計算就是傳統(tǒng)計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，其中主要包括有：（1）分布式計算（Distributed Computing）。（2）并行計算（Parallel Computing）。（3）效用計（UtilityComputing）。（4）網(wǎng)絡(luò)存儲（Network Storage Technologies）。（5）虛擬化（Virtualization）。（6）負(fù)載均衡（Load Balance）。（7）熱備份冗余（High Available）

3.云計算的基本原理

（1）云計算是各種虛擬化、效用計算、服務(wù)計算、網(wǎng)格計算、自動計算等概念的混合演進(jìn)集成。

（2）它從主機(jī)計算開始、經(jīng)歷小型機(jī)計算、客戶機(jī)/服務(wù)器計算、分布式計算、網(wǎng)格計算、效用計算進(jìn)化而來，它既是技術(shù)上的突破，也是商業(yè)模式上的飛躍。

（3）對于用戶來說，云計算屏蔽了IT的所有細(xì)節(jié)，用戶不需對云端所提供服務(wù)技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施有任何了解或任何控制，甚至根本不用知道提供服務(wù)的系統(tǒng)配置和地理位置，只需要“打開開關(guān)”（接上網(wǎng)絡(luò)），坐享其成。

二、云計算技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)

云計算平臺是一個強(qiáng)大的“云”網(wǎng)絡(luò)，連接了大量并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)計算和服務(wù)器，可利用虛擬化技術(shù)擴(kuò)展每一個服務(wù)器的能力，將各個服務(wù)器的資源通過云計算平臺結(jié)合起來，提供超級計算和存儲能力。

云計算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為4層：物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構(gòu)建層。

1.物理資源層

物理資源層包括有“計算機(jī)”“存儲器”“網(wǎng)絡(luò)設(shè)施”“數(shù)據(jù)庫和軟件”等。

2.資源池層

資源池層是將大量相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)或接近同構(gòu)的資源池，如“計算資源池“、”數(shù)據(jù)資源池“等。構(gòu)建資源池主要是物理資源的集成和管理工作，例如，研究在一個標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的空間如何裝下2000個服務(wù)器、解決散熱和故障節(jié)點替換的問題并降低能耗等。

3.管理中間件

負(fù)責(zé)對云計算的資源進(jìn)行管理，并對眾多用戶應(yīng)用任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，使資源能夠高效、安全地為應(yīng)用提供服務(wù)。

4.SOA構(gòu)建層

該層將云計算能力封裝成標(biāo)準(zhǔn)的Web Services服務(wù)，并納入到SOA體系進(jìn)行管理和使用，它主要包括服務(wù)注冊、查找、訪問和構(gòu)建服務(wù)工作流等。管理中間件和資源池層是云計算技術(shù)的最關(guān)鍵部分，SOA構(gòu)建層的功能更多依靠外部設(shè)施提供。

三、云計算關(guān)鍵技術(shù)

云計算系統(tǒng)運用了許多技術(shù)，其中最為關(guān)鍵：

1.MapReduce編程模式（Map映射，Reduce歸約）

這種編程模式主要思想是使編程人員在不會分布式并行編程的情況下，將自己的程序運行在分布式系統(tǒng)上。軟件實現(xiàn)的是指定用一個Map（映射）函數(shù)把一組鍵值對映射成一組新的鍵值對，指定并發(fā)的Reduce（歸約）函數(shù)，用來保證所有映射的鍵值對中的每一個共享相同的鍵組。

2.數(shù)據(jù)管理技術(shù)

云計算需要對分布的、海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，因此，數(shù)據(jù)管理技術(shù)必須能夠高效地管理大量的數(shù)據(jù)。云計算系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理技術(shù)主要是Google的BT（BigTable）數(shù)據(jù)管理技術(shù)和Hadoop團(tuán)隊開發(fā)的開源數(shù)據(jù)管理模塊HBase。

3.數(shù)據(jù)存儲技術(shù)

傳統(tǒng)的存儲方式大都采用DAS方式，各種存儲設(shè)備通過諸如IDE或SCSI等I/O總線與服務(wù)器相連，DAS直連存儲的效率較低。

4.虛擬化技術(shù)（vmware）

是計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源的一種邏輯表示，并不局限于這些資源的實現(xiàn)方式、物理包裝和物理位置等。通常采用虛擬化（Virtualization）技術(shù)對計算資源進(jìn)行動態(tài)組織。從而提高計算資源的使用效率，真正實現(xiàn)透明、高效、可定制地按需使用計算資源。

5.云計算平臺管理技術(shù)

云管理平臺最重要的兩個特質(zhì)是管理云資源和提供云服務(wù)。即通過構(gòu)建基礎(chǔ)架構(gòu)資源池（IaaS）、搭建企業(yè)級應(yīng)用/開發(fā)/數(shù)據(jù)平臺（PaaS），以及通過SOA架構(gòu)整合服務(wù)（SaaS）來實現(xiàn)全服務(wù)周期的一站式服務(wù)，構(gòu)建多層級、全方位的云資源管理體系。

四、云計算的發(fā)展

目前，云計算在全球正處于發(fā)展初期，關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展在不斷完善，產(chǎn)品和服務(wù)持續(xù)創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐漸形成。據(jù)Gartner研究報告顯示，全球云計算服務(wù)市場規(guī)模從2009年的586億美元增長至2013年的1317億美元，年均增速為18%。其中，美國占全球服務(wù)市場的50%以上的份額，西歐占23.5%，日本占4.5%，中國占4%預(yù)計未來幾年，全球云計算服務(wù)增長率依然保持在15%以上。

五、結(jié)束語

云計算采用的是以人為本理念的先進(jìn)的技術(shù)，它具有著動態(tài)性、通用型、可靠性、虛擬化、可伸縮性等特點，在應(yīng)用的過程中可以根據(jù)用戶的需求提供多種服務(wù)。隨著云計算時代的到來，傳統(tǒng)的計算方式被云計算所取代，使得人們的生活和工作更加效率化、及時化。人們只需要一臺筆記本或者一個手機(jī)，就可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來實現(xiàn)我們需要的一切，甚至包括超級計算這樣的任務(wù)。在云計算不斷優(yōu)化和完善的同時，將發(fā)揮出更大的效用價值。