計(jì)算機(jī)云計(jì)算論文

1、計(jì)算機(jī)論文：云計(jì)算摘要： 隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，云時(shí)代已經(jīng)到來。作為一項(xiàng)新的信息技術(shù)，云計(jì)算得到不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用。本文基于云計(jì)算的概念、特點(diǎn)、服務(wù)模式等，探討了云計(jì)算在物聯(lián)網(wǎng)、 云安全、 云存儲(chǔ)方面的應(yīng)用，以及展望了云計(jì)算的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞： 云計(jì)算，核心技術(shù)，服務(wù)模式17目錄41 .本課題研究的背景 42 . 本論文研究目的和意義 451 .云計(jì)算的概念 52 . 云計(jì)算的原理和特點(diǎn) 681. 云計(jì)算的核心技術(shù) 81）編程模型 82）數(shù)據(jù)管理技術(shù) 83）數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)技術(shù) 94）虛擬化技術(shù) 95）云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù) 102. 云計(jì)算的服務(wù)模式 101） IaaS ：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù) 102）

2、 SaaS：軟件即服務(wù) 113） PaaS:平臺(tái)即服務(wù) 124） 云計(jì)算的應(yīng)用 141）物聯(lián)網(wǎng) 142）云安全 153）云存儲(chǔ) 152. 云計(jì)算的安全 16四、結(jié)束語 16參考文獻(xiàn) 17致謝 171 . 本課題研究的背景云計(jì)算革命性地使計(jì)算、 存儲(chǔ)、 網(wǎng)絡(luò)等 ICT 資源如同水和電一樣成為公共服務(wù), 發(fā)展云計(jì)算關(guān)系到信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、國家安全和國際競(jìng)爭的全局 , 具有重大意義。全球云計(jì)算發(fā)展已經(jīng)從概念炒作走向?qū)嶋H應(yīng)用 , 技術(shù)發(fā)展日新月異, 產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐漸形成。目前， 最簡單的云計(jì)算技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中已經(jīng)隨處可見， 例如搜索引擎、網(wǎng)絡(luò)信箱等，使用者只要輸入簡單指令即能得到大量信息。在某些

3、條件下，甚至可以拋棄 U 盤等移動(dòng)設(shè)備，只需要進(jìn)入 Google Docs、 Office Live Workspace 等在線辦公軟件頁面，新建文檔，編輯內(nèi)容，然后，直接將文檔的URL分享給你的朋友或者上司，他就可 以直接打開瀏覽器訪問 URL再也不用擔(dān)心因PC硬盤的損壞而發(fā)生 資料丟失事件。我國在云計(jì)算的開發(fā)方面尚處于初級(jí)階段， 對(duì)開發(fā)云計(jì)算有著廣闊的空間和光明的前景， 我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)并熟悉云計(jì)算的相關(guān)知識(shí)， 了 解云計(jì)算的發(fā)展前景。2 .本論文研究目的和意義通過對(duì)云計(jì)算的相關(guān)研究和搜集資料， 提高對(duì)云計(jì)算的認(rèn)識(shí)。 云計(jì)算帶來的改變， 不僅是人類對(duì)使用計(jì)算機(jī)方式的改變， 還必將從根本上改變?nèi)?/p>

4、們獲取信息、 保存信息及交流信息的方式。 由于云計(jì)算概念和技術(shù)比較新穎， 寒意比較寬泛， 再加上市場(chǎng)上一些人將云計(jì)算放大成無所不包、 無所不能喝無所不在的萬能技術(shù)， 對(duì)云計(jì)算大的描述和推銷多少出現(xiàn)了一些浮躁和炒作的嫌疑。 脫離實(shí)際過分夸大或缺乏全面分析的炒作云計(jì)算不僅讓人誤解，也使得云計(jì)算的發(fā)展不切實(shí)際，對(duì)于云計(jì)算產(chǎn)業(yè)在中國的成長非常不利。所以，有必要對(duì)云計(jì)算的相關(guān)概念和知識(shí)進(jìn)行較為全面的梳理。二、云計(jì)算的綜述1 . 云計(jì)算的概念云計(jì)算( cloud computing )是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一

5、種比喻說法。過去在圖中往往用云來表示電信網(wǎng)，后來也用來表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。狹義云計(jì)算指IT 基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源； 廣義云計(jì)算指服務(wù)的交付和使用模式， 指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是 IT 和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可是其他服務(wù)。它意味著計(jì)算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通。云計(jì)算( Cloud Computing )是網(wǎng)格計(jì)算( Grid Computing ) 、 分布 式計(jì) 算 ( Distributed Computing ) 、 并行計(jì) 算 ( Parallel Computing ) 、 效用

6、計(jì)算 ( Utility Computing ) 、 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ) ( NetworkStorage Technologies ) 、虛擬化( Virtualization ) 、負(fù)載均衡( Load Balance )等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。中國網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、云計(jì)算專家劉鵬教授對(duì)云計(jì)算做了長短兩種定義。長定義是：云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模型。它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和信息服務(wù)。短定義是：云計(jì)算是通過網(wǎng)絡(luò)按需提供可動(dòng)態(tài)伸縮的廉價(jià)計(jì)算服務(wù)。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云” 。 “云”中的資源在使用者看來是可以無限擴(kuò)展的，并且可以隨時(shí)獲

7、取，按需使用，隨時(shí)擴(kuò)展，按使用付費(fèi)。2 .云計(jì)算的原理和特點(diǎn)原理： 通過使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上， 而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中， 企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將與互聯(lián)網(wǎng)更相似。 這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上， 根據(jù)需求訪問計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。好比是從古老的單臺(tái)發(fā)電機(jī)模式轉(zhuǎn)向了電廠集中供電的模式。 它意味著計(jì)算能力也可以作為一種商品進(jìn)行流通， 就像煤氣、 水電一樣，取用方便， 費(fèi)用低廉。 最大的不同在于， 它是通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸?shù)?。云?jì)算按照層次將業(yè)務(wù)模式劃分為 3 層， 最頂層是軟云， 中間層是平云，底層是基云。在基云之下是構(gòu)建云計(jì)算的基礎(chǔ)技術(shù)。云計(jì)算的核心思想，是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)

8、算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶按需服務(wù)。 提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”?！霸啤敝械馁Y源在使用者看來是可以無限擴(kuò)展的，并且可以隨 時(shí)獲取，按需使用，隨時(shí)擴(kuò)展，按使用付費(fèi)。這種特性經(jīng)常被稱為像 水電一樣使用IT基礎(chǔ)設(shè)施?？偟膩碚f，云計(jì)算可以算作是網(wǎng)格計(jì)算 的一個(gè)商業(yè)演化版。云計(jì)算基本模型如圖所示： , WW -_ V q V V M1 , V用戶交互界面I l.Jt I H ,11I ,!R身分晏妝箱就Wl云計(jì)算特點(diǎn)：1）數(shù)據(jù)安全可靠。首先，云計(jì)算的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心 是最可靠、最安全的，用戶無需擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等問題。因 為，在“云”的另一端有較專業(yè)的團(tuán)隊(duì)幫助管理信息，有最先進(jìn)的數(shù)

9、 據(jù)中心幫助保存數(shù)據(jù)，同時(shí)嚴(yán)格的權(quán)限管理策略可以幫助用戶放心地 與指定的人共享數(shù)據(jù)。2）客戶端需求低。其次，云計(jì)算對(duì)用戶端的設(shè)備要求最低，使 用起來也更方便。云計(jì)算環(huán)境中，用戶只要有一臺(tái)可以上網(wǎng)的電腦， 安裝有瀏覽器，就可以享受云計(jì)算帶來的無限樂趣。3）輕松共享數(shù)據(jù)。止匕外，不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享可以通過云計(jì)算實(shí)現(xiàn)4）海量存儲(chǔ)和強(qiáng)大計(jì)算能力。最后，云計(jì)算為用戶存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)提供了無限多的空間，也為其完成各類應(yīng)用提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力。在“云”的另一端，由數(shù)千臺(tái)甚至更多服務(wù)器組成的龐大集群可以輕易地做到這一點(diǎn)。三、云計(jì)算的核心技術(shù)和服務(wù)模式1 . 云計(jì)算的核心技術(shù)云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)用了許多技術(shù)，其中

10、以編程模型、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、虛擬化技術(shù)、云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù)最為關(guān)鍵。1）編程模型MapReduce一種 java、Python、C+編程模型。有 Google開發(fā)。它是一種簡化的分布式編程模型和高效的任務(wù)調(diào)度模型，用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集（大于1TB）的并行運(yùn)算。嚴(yán)格的編程模型使云計(jì)算環(huán)境下的 編程十分簡單。 它的思想是將問題分解成Ma（p 映射）和Reduce （化簡）的方式，先通過Map程序?qū)?shù)據(jù)劃分為不想關(guān)的區(qū)塊，分配給大量計(jì)算機(jī)處理，達(dá)到分布式運(yùn)算的效果，結(jié)果又Reduce程序匯整輸出。2）數(shù)據(jù)管理技術(shù)云計(jì)算需要對(duì)分布的、海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，所以數(shù)據(jù)管理技術(shù)必需能夠高效管理大

11、量數(shù)據(jù)。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)，另一個(gè)是Hadoop 團(tuán)隊(duì)開發(fā)的開源數(shù)據(jù)管理模塊HBase。BT 是建立在 GFS Scheduler , Lock Service 和 MspReduce之上的一個(gè)大型的分布式數(shù)據(jù)庫。它把所有數(shù)據(jù)都作為對(duì)象來處理，形成表格用來分布存儲(chǔ)大規(guī)模結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。3)數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)技術(shù)云計(jì)算系統(tǒng)由大量服務(wù)器組成，服務(wù)于大量用戶。云計(jì)算系統(tǒng)采用分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，用冗余存儲(chǔ)保證數(shù)據(jù)的可靠性。云計(jì)算系統(tǒng)大量使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)有兩個(gè)，一個(gè)是 Goggle的GFS 一個(gè)事Hadn t團(tuán)隊(duì)開發(fā)的GFS勺開源實(shí)現(xiàn)HDFSGFSIfI文件

12、系統(tǒng)(Goggle File System ),是一個(gè)可拓展的分布式文件系統(tǒng)。用于大型、分布式、對(duì)大量數(shù)據(jù)訪問的應(yīng)用，是針對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和 Goggle 應(yīng)用特性而設(shè)計(jì)的。 它運(yùn)行于廉價(jià)的普通硬件上但可以提供容錯(cuò)功能，它給用戶提供總體性較高的服務(wù)。4)虛擬化技術(shù)軟件應(yīng)用與底層硬件相隔離可通過虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，它有裂分和聚合兩種模式。虛擬化技術(shù)根據(jù)對(duì)象可分成存儲(chǔ)虛擬化、計(jì)算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等。計(jì)算虛擬化又分為系統(tǒng)級(jí)虛擬化、應(yīng)用級(jí)虛擬化和桌面虛擬化。5)云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù)云計(jì)算資源龐大，服務(wù)器數(shù)量多且分布在不同的地方，百種應(yīng)用同時(shí)運(yùn)行。怎樣高效的管理這么多的服務(wù)器及確保整個(gè)系統(tǒng)服務(wù)不間斷是巨大的

13、挑戰(zhàn)。云計(jì)算系統(tǒng)的平臺(tái)管理技術(shù)能夠使服務(wù)器協(xié)同工作，快速的進(jìn)行業(yè)務(wù)部署和開通，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)系統(tǒng)故障。大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運(yùn)營通過自動(dòng)化、智能化的手段實(shí)現(xiàn)。2 .云計(jì)算的服務(wù)模式云計(jì)算可以包括以下幾個(gè)層次的服務(wù)：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS),軟件即服務(wù)(Saa0和平臺(tái)即服務(wù)(Paa0。1） IaaS ：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)定義： IaaS(Infrastructure-as-a- Service) ：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。 以服務(wù)的形式提供服務(wù)器、 存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)硬件以及相關(guān)軟件。它是三層架構(gòu)的最底層，是指企業(yè)或個(gè)人可以使用云計(jì)算技術(shù)來遠(yuǎn)程訪問計(jì)算資源，這包括計(jì)算、存儲(chǔ)以及應(yīng)用虛擬化技術(shù)所提供的相關(guān)功能。無論是最終

14、用戶、SAA曜供商還是PAA姍供商都可以從基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)中獲取應(yīng)用所需的計(jì)算能力，但卻無需對(duì)指出這一計(jì)算能力的基礎(chǔ)IT 軟硬件付出此昂應(yīng)的原始投資成本。消費(fèi)者通過Internet 可以從完善的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施獲得服務(wù)。應(yīng)用特點(diǎn)：a）完全操作系統(tǒng)（軟硬件）接入b）云存儲(chǔ)c）有限權(quán)限的網(wǎng)絡(luò)組件（防火墻、路由器、負(fù)載平衡器） 的控制優(yōu)勢(shì)：a）節(jié)省費(fèi)用b）靈活，可隨時(shí)擴(kuò)展和收縮資源c）安全可靠d）專注核心業(yè)務(wù)實(shí)用案例：當(dāng)你想運(yùn)行成批的程序組，但是沒有合適的軟硬件環(huán)境，可使用Amazon勺ECZ當(dāng)你想在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布一個(gè)短期的 網(wǎng)站，可使用Flexiscale 。2） SaaS軟件即服務(wù)定義：SaaS（ Sof

15、tware-as-a- Service ）：軟件即服務(wù)。以服務(wù)的方式將應(yīng)用程序提供給互聯(lián)網(wǎng)最終用戶。它是用戶獲取軟件服務(wù)的一種新形式，不需要用戶將軟件產(chǎn)品安裝在自己的電腦或服務(wù)器上，而是按某種服務(wù)水平協(xié)議（SLA）直 接通過網(wǎng)絡(luò)向?qū)ｉT 的提供商獲取自己所需要的、帶有相應(yīng)軟件功能的服務(wù)。本質(zhì)上 而言，軟件即服務(wù)就是軟件服務(wù)提供商為滿足用戶某種特定需求而提供其消費(fèi)的軟件的計(jì)算能力。它是一種通過Internet提供軟 件的模式，用戶無需購買軟件，而是向提供商租用基于 Web的軟件，來管理企業(yè)經(jīng)營活動(dòng)應(yīng)用特點(diǎn)：a）在中小企業(yè)盛行b）無需管理軟硬件c）服務(wù)主要通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)：a）簡單b）初始成本低c

16、）無需管理與維護(hù)d）免費(fèi)試用應(yīng)用實(shí)例：a） CR瞅件領(lǐng)域b）工具化SAAS比如視頻會(huì)議租用，企業(yè)郵箱等c）在線進(jìn)銷存，物流軟件等3） PaaS平臺(tái)即服務(wù)定義：PaaS（Platform-as-a- Service ）：平臺(tái)即服務(wù)。以服 務(wù)的方式提供應(yīng)用程序開發(fā)和部署平臺(tái)。就是指將一個(gè)完整的計(jì) 算機(jī)平臺(tái)，包括應(yīng)用設(shè)計(jì)、應(yīng)用開發(fā)、應(yīng)用測(cè)試和應(yīng)用托管，都 作為一種服務(wù)提供給客戶。在這種服務(wù)模式中，客 戶不需要購買 硬件和軟件，只需要利用PAA笄臺(tái)，就能夠創(chuàng)建、測(cè)試和部署應(yīng) 用和服務(wù)。PaaS際上是指將軟件研發(fā)的平臺(tái)作為一種服務(wù)，以SaaS勺模式提交給用戶。因此，PaaSfe是SaaS莫式的一種應(yīng)用。

17、 但是，PaaS的出現(xiàn)可以加快SaaS勺發(fā)展，尤其是加快SaaS應(yīng)用 的開發(fā)速度。應(yīng)用特點(diǎn)：a) 復(fù)雜多租戶應(yīng)用b) 已有應(yīng)用的兼容c) 構(gòu)建復(fù)合應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：a) 開發(fā)簡單b) 部署簡單c) 維護(hù)簡單應(yīng)用實(shí)例谷歌 App Engine 平臺(tái)。 App Engine 是 Google 提供的基于Google 數(shù)據(jù)中心的開發(fā)、 托管網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的平臺(tái)， 每個(gè) GoogleAppEngine應(yīng)用程序都可使用500M的儲(chǔ)空間，以及可支持每月 約500萬頁面瀏覽量的CPUffi寬帶。目前每個(gè)用戶可以免費(fèi)創(chuàng)建 十個(gè)應(yīng)用。微軟的 Azure 平臺(tái)。 The Azure? Services Platform (

18、Azure) 主機(jī)位于微軟的數(shù)據(jù)中心，是一個(gè)基于 Internet 的云服務(wù)平臺(tái)。提供操作系統(tǒng)和一系列的開發(fā)服務(wù), 各種服務(wù)可進(jìn)行自由組合。HnS翱PntiS號(hào)展帕干Snn三、云計(jì)算的應(yīng)用與安全1 .云計(jì)算的應(yīng)用1)物聯(lián)網(wǎng)“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一， 物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和 擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之 間，進(jìn)行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)的兩種業(yè)務(wù)模式：a) MAI (M2M Application Integration ),內(nèi)部 MaaSb) MaaS(M2M As A Service) , MMO, Mul

19、ti-Tenants( 多租戶 模型)。隨著物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)量的增加，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算量的需求將帶來對(duì)“云計(jì)算”能力的要求:a) 云計(jì)算：從計(jì)算中心到數(shù)據(jù)中心在物聯(lián)網(wǎng)的初級(jí)階段， PoP 即可滿足需求；b)在物聯(lián)網(wǎng)高級(jí)階段，可能出現(xiàn) MVNO/MM運(yùn)商(國外已存 在多年)，需要虛擬化云計(jì)算技術(shù)，SOA等技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn) 互聯(lián)網(wǎng)的泛在服務(wù)： TaaS (everyTHING As A Service ) 。2) 云安全云安全 (Cloud Security) 是一個(gè)從“云計(jì)算”演變而來的新名詞。云安全的策略構(gòu)想是：使用者越多，每個(gè)使用者就越安全，因?yàn)槿绱她嫶蟮挠脩羧海阋愿采w互聯(lián)網(wǎng)的每個(gè)角落，只要某個(gè)網(wǎng)站被掛馬或某個(gè)新木馬病毒出現(xiàn)，就會(huì)立刻被截獲?！霸瓢踩蓖ㄟ^網(wǎng)狀的大量客戶端對(duì)網(wǎng)絡(luò)中軟件行為的異常監(jiān)測(cè)， 獲取互聯(lián)網(wǎng)中木馬、 惡意程序的最新信息， 推送到 Server端進(jìn)行自動(dòng)分析和處理，再把病毒和木馬的解決方案分發(fā)到每一個(gè)客戶端。3) 云存儲(chǔ)云存儲(chǔ)是在云計(jì)算(cloud computing) 概念上延伸和發(fā)展出來的一個(gè)新的概念，是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問功能的一個(gè)系統(tǒng)。 當(dāng)云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)算和處理的核心是大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理時(shí)，云計(jì)算系統(tǒng)中就需要配置大量的存儲(chǔ)設(shè)備，