云計算技術(shù)調(diào)查報告

1、云計算技術(shù)調(diào)查報告云計算技術(shù)調(diào)查報告 指導(dǎo)教師： . 作者姓名： . 作者學(xué)號： . 完成時間： .摘要：云計算（英語：Cloud Computing），是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設(shè)備。整個運行方式很像電網(wǎng)。云計算描述了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新的IT服務(wù)增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴展而且經(jīng)常是虛擬化的資源。云其實是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。典型的云計算提供商往往提供通用的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用，可以通過瀏覽器等軟件或者其他Web服務(wù)來訪問，而軟件和數(shù)據(jù)都存儲在服務(wù)器上。云計算關(guān)鍵的要素，還包括個性化的用戶體驗。云計算可

2、以認為包括以下幾個層次的服務(wù)：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS），平臺即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（SaaS）。云計算服務(wù)通常提供通用的通過瀏覽器訪問的在線商業(yè)應(yīng)用，軟件和數(shù)據(jù)可存儲在數(shù)據(jù)中心。關(guān)鍵字：BigTable數(shù)據(jù)管理技術(shù)，虛擬計算，編程模式，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS），平臺即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（SaaS），遠程網(wǎng)絡(luò)訪問目錄1. 當(dāng)前應(yīng)用情況31.1應(yīng)用領(lǐng)域31.2 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀31.3 商業(yè)模式應(yīng)用42. 技術(shù)組成62.1數(shù)據(jù)存儲技術(shù)62.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)62.3編程模型技術(shù)73. 核心技術(shù)原理104. 優(yōu)缺點總結(jié)134.1云計算優(yōu)點：134.2 云計算缺點：145. 未來發(fā)展趨勢15

3、5.1私有云將首先發(fā)展起來155.2 混合云架構(gòu)將成為企業(yè)IT趨勢155. 3云計算概念逐漸平民化155. 4云計算安全權(quán)責(zé)更明確156. 參考文獻及資料161. 當(dāng)前應(yīng)用情況1.1應(yīng)用領(lǐng)域云計算有著廣泛的應(yīng)用前景。協(xié)作工具：個人、家庭、組織、社會通過“云”進行協(xié)同工作、實現(xiàn)同步處理或接續(xù)；例如：科研：地震監(jiān)測 海洋信息監(jiān)控 天文信息計算處理醫(yī)學(xué)：DNA信息分析 海量病歷存儲分析 醫(yī)療影像處理網(wǎng)絡(luò)安全： 病毒庫存儲 垃圾郵件屏蔽圖形和圖像處理： 動畫素材存儲分析 高仿真動畫制作 海量圖片檢索互聯(lián)網(wǎng)：Email服務(wù) 在線實時翻譯 網(wǎng)絡(luò)檢索服務(wù)服務(wù)平臺：為需要大規(guī)模計算或存儲時的各種應(yīng)用或開發(fā)提供

4、虛擬化的資源服務(wù)，不同的使用者可以實現(xiàn)資源的共享； 創(chuàng)新基地：為用戶提供 API，鼓勵用戶進行創(chuàng)新嘗試，不斷涌現(xiàn)新的應(yīng)用或服務(wù)。1.2 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀自亞馬遜EC2產(chǎn)品和Google-IBM并行計算項目提出云計算以來， 從技術(shù)供應(yīng)商到軟件服務(wù)提供商紛紛推出披著 “云計算”外衣的各式產(chǎn)品與服務(wù)，其中不乏炒作概念、混水摸魚之輩?？偟膩砜?，云計算還處于一個起步的階段，業(yè)務(wù)種類還比較單一。目前，提供云計算產(chǎn)品和服務(wù)的公司主要來自北美特別是美國。 Amazon：最早提供遠程云計算平臺服務(wù)的公司，云計算平臺稱為彈性計算云（Elastic Compute Cloud，EC2） 。用戶租用的是虛擬的計算能力，簡化了

5、計費方式。在彈性計算云中，提供了三種不同能力的虛擬機實例，具有不同的收費價格。例如，其中默認的也是最小的運行實例是 1.7GB 的內(nèi)存， 1 個 EC2 的計算單元 （1虛擬的計算核以相關(guān)的計算單元） ， 160GB 的虛擬機內(nèi)部存儲容量，是一個 32 位的計算平臺，收費標(biāo)準(zhǔn)為每個小時 10 美分。在當(dāng)前的云計算平臺中，還有兩種性能更加強勁的虛擬機實例可供使用，當(dāng)然價格也更加昂貴一點。 IBM：在 2007 年 11 月 15 日推出了藍云計算平臺，為客戶帶來即買即用的云計算平臺。它包括一系列的云計算產(chǎn)品，通過將 Tivoli、DB2、WebSphere 與硬件產(chǎn)品（目前是 x86 刀片服務(wù)器

6、）集成，能夠為企業(yè)架設(shè)一個分布式、可全球訪問的資源結(jié)構(gòu)。首款支持Power 和 x86 處理器刀片服務(wù)器系統(tǒng)的“藍云”產(chǎn)品于2008年正式推出， 并且計劃隨后推出基于System z“大型主機”的云環(huán)境，以及基于高密度機架集群的云環(huán)境。2007 年 2 月起，IBM 與無錫市政府合建無錫太湖新城科教產(chǎn)業(yè)園建立云計算中心，已投商用。 Google：是云計算的發(fā)起人和重要推動力量之一，針對自身特定的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序定制云計算平臺。針對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)規(guī)模超大的特點，Google 提出了一整套基于分布式并行集群方式的基礎(chǔ)架構(gòu)，利用軟件的能力來處理集群中經(jīng)常發(fā)生的節(jié)點失效問題。Google 使用的云計算基礎(chǔ)架

7、構(gòu)模式包括四個相互獨立又緊密結(jié)合在一起的系統(tǒng)。包括 Google 建立在集群之上的文件系統(tǒng)Google File System，針對 Google 應(yīng)用程序的特點提出的 Map/Reduce 編程模式，分布式的鎖機制Chubby以及Google開發(fā)的模型簡化的大規(guī)模分布式數(shù)據(jù)庫 BigTable。Google 并不是通過向用戶提供云計算服務(wù)來收費，而是基于云計算平臺實現(xiàn) Google 各種應(yīng)用的運行，并通過后向收費獲取收益。 其他：思科、英特爾、微軟、惠普、云計算提供商的隊伍越來越長。 中國企業(yè)積極投身于云計算的產(chǎn)業(yè)之中，電信運營商、軟件廠商、設(shè)備制造企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等從不同角度切入云計算，希

8、望分得一杯羹。趨勢科技和瑞星等安全廠商紛紛提出了“安全云”計劃。如今，每天有2萬多種新的病毒和木馬產(chǎn)生，傳統(tǒng)的通過更新用戶病毒庫的防毒模式，受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，用戶端的病毒庫將過于龐大。趨勢科技和瑞星的“安全云”將病毒資料庫放在“云”端，與客戶端通過網(wǎng)絡(luò)相連，當(dāng)“云”在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)現(xiàn)不安全鏈接時，可以直接形成判斷，阻止其進入用戶機器，從根本上保護機器的安全。據(jù)趨勢科技大中華區(qū)執(zhí)行總裁張偉欽介紹，趨勢科技已投入了大量資金，在全球數(shù)個地方建設(shè)了新型數(shù)據(jù)中心。同時，趨勢科技還花費了1000多萬美元，租借了34000多臺服務(wù)器，構(gòu)建了一個服務(wù)遍及全球的“安全云”。目前趨勢科技已將公司中低端的部分產(chǎn)品線放到“

9、云安全”計劃中，而高端的大部分產(chǎn)品線，仍在準(zhǔn)備過程中。谷歌提供的Gmail、Google Earth、Google Analytics等服務(wù)都基于其云計算服務(wù)器運行。谷歌基于云計算提供的翻譯服務(wù)具有現(xiàn)今最好的性能。對互聯(lián)網(wǎng)和美國人生活的一項研究顯示，大約70%的在線用戶使用以上“云計算”服務(wù)。1.3 商業(yè)模式應(yīng)用云計算與電子商務(wù)結(jié)合產(chǎn)生的電子外包就是前景看好的應(yīng)用之一。 電子商務(wù)是互聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用， 代表著互聯(lián)網(wǎng)從大眾化娛樂向商業(yè)化服務(wù)的發(fā)展方向。作為一種面向互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式創(chuàng)新， 云計算與電子商務(wù)的結(jié)合必將在企業(yè)的組織形式， 盈利方式，市場營銷，知識管理等領(lǐng)域帶來重大的變化，從而使從事電子商

10、務(wù)活動的企業(yè)尤其是中小企業(yè)能夠更有效的利用各種信息和資源，降低成本，從而提高企業(yè)的核心競爭力，提高商品和服務(wù)交易的成交率?；谠朴嬎愕碾娮油獍蛊髽I(yè)無需新增硬件投入、 軟件和程序開發(fā)成本，只要按需支付一定租金，就可以訪問服務(wù)提供商如阿里巴巴等建立的電子商務(wù)云，運行企業(yè)所需的管理程序，建立和存儲商業(yè)數(shù)據(jù)庫資料；只要有網(wǎng)絡(luò)連接，就可以做到在任何時間、任何地點進行操作，不受時間和地域的限制，保證業(yè)務(wù)的不間斷運轉(zhuǎn)，避免錯過任何一個商業(yè)機會。電子外包實際上是“隨需而變”電子商務(wù)的一種形式，這種模式就是利用云計算平臺，將分布在各個地方的各種資源虛擬地構(gòu)建起來，實現(xiàn)資源共享，使得企業(yè)在使用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和應(yīng)用程序

11、時就能像使用自來水、 電力和燃氣等一般公共服務(wù)一樣方便。 它不僅能同時為成千上萬客戶同時提供商務(wù)服務(wù)，而且能保證其應(yīng)用環(huán)境的高度安全。此外，通過統(tǒng)一開放的接口， 云平臺還將允許企業(yè)進行電子商務(wù)的創(chuàng)新嘗試和搭建屬于自己的商務(wù)系統(tǒng)。從這個意義上說，電子商務(wù)與云計算的結(jié)合，融合了 SaaS、PaaS 和 IaaS 的形式，是一種新型的電子商務(wù)活動。隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，云計算的應(yīng)用創(chuàng)新還將不斷涌現(xiàn)出來。從租用軟件到租用開發(fā)平臺再到租用基礎(chǔ)設(shè)施， 或者其他各種類型的應(yīng)用模式，云計算的創(chuàng)新在于一切以客戶需要為中心，通過無所不在的網(wǎng)絡(luò)為客戶提供 7×24 的全天候服務(wù)。金融危機引發(fā)的經(jīng)濟衰退則為云

12、計算的發(fā)展提供了有力的外部條件。2. 技術(shù)組成云計算是一種新型的超級計算方式，以數(shù)據(jù)為中心，是一種數(shù)據(jù)密集型的超級計算。在數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理、編程模式等方面具有自身獨特的技術(shù)。2.1數(shù)據(jù)存儲技術(shù)為保證高可用、高可靠和經(jīng)濟性，云計算采用分布式存儲的方式來存儲數(shù)據(jù)，采用冗余存儲的方式來保證存儲數(shù)據(jù)的可靠性，即為同一份數(shù)據(jù)存儲多個副本。另外，云計算系統(tǒng)需要同時滿足大量用戶的需求，并行地為大量用戶提供服務(wù)。因此，云計算的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)必須具有高吞吐率和高傳輸率的特點。云計算的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)主要有谷歌的非開源的GFS（Google File System）和 Hadoop 開發(fā)團隊開發(fā)的GFS的開源實現(xiàn)HD

13、FS（Hadoop Distributed FileSystem）。大部分IT廠商，包括yahoo、Intel的“云”計劃采用的都是HDFS的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。未來的發(fā)展將集中在超大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)加密和安全性保證、以及繼續(xù)提高I/O速率等方面。2.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)云計算系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)集進行處理、分析向用戶提供高效的服務(wù)。因此，數(shù)據(jù)管理技術(shù)必須能夠高效的管理大數(shù)據(jù)集。其次，如何在規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)中找到特定的數(shù)據(jù)，也是云計算數(shù)據(jù)管理技術(shù)所必須解決的問題。云計算的特點是對海量的數(shù)據(jù)存儲、讀取后進行大量的分析，數(shù)據(jù)的讀操作頻率遠大于數(shù)據(jù)的更新頻率，云中的數(shù)據(jù)管理是一種讀優(yōu)化的數(shù)據(jù)管理。因此，云系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管

14、理往往采用數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中列存儲的數(shù)據(jù)管理模式。將表按列劃分后存儲。為了滿足云計算的大規(guī)模數(shù)據(jù)集管理，高效的數(shù)據(jù)定位需求。谷歌采用BigTable的數(shù)據(jù)管理技術(shù)。在各大IT廠商的支持下，Hadoop開發(fā)團隊正在開發(fā)其開源版本。以BigTable為例。BigTable數(shù)據(jù)管理方式設(shè)計者Google給出了如下定義：“BigTable是一種為了管理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)而設(shè)計的分布式存儲系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)可以擴展到非常大的規(guī)模，例如在數(shù)千臺商用服務(wù)器上的達到PB(Petabytes)規(guī)模的數(shù)據(jù)?！盉igTable對數(shù)據(jù)讀操作進行優(yōu)化，采用列存儲的方式，提高數(shù)據(jù)讀取效率。BigTable管理的數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)為：<r

15、ow: string, column: string, time: int64> ->string。BigTable的基本元素是：行，列，記錄板和時間戳。其中，記錄板是一段行的集合體。BigTable中的數(shù)據(jù)項按照行關(guān)鍵字的字典序排列，每行動態(tài)地劃分到記錄板中。每個節(jié)點管理大約100個記錄板。時間戳是一個64位的整數(shù)，表示數(shù)據(jù)的不同版本。BigTable在執(zhí)行時需要三個主要的組件： 鏈接到每個客戶端的庫，一個主服務(wù)器，多個記錄板服務(wù)器。主服務(wù)器用于分配記錄板到記錄板服務(wù)器以及負載平衡，垃圾回收等。記錄板服務(wù)器用于直接管理一組記錄板，處理讀寫請求等。為保證數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的高可擴展性，Big

16、Table采用三級的層次化的方式來存儲位置信息，如圖4所示。其中第一級的Chubby file中包含Root Tablet的位置，Root Tablet包含所有METADATA tablets的位置信息，每個METADATA tablets包含許多User Table的位置信息。2.3編程模型技術(shù)為了使用戶能更輕松的享受云計算帶來的服務(wù)，讓用戶能利用該編程模型編寫簡單的程序來實現(xiàn)特定的目的，云計算上的編程模型必須十分簡單。必須保證后臺復(fù)雜的并行執(zhí)行和任務(wù)調(diào)度向用戶和編程人員透明。云計算采用類似MAP-Reduce的編程模式?，F(xiàn)在所有IT廠商提出的“云”計劃中采用的編程模型，都是基于MAP-Re

17、duce的思想開發(fā)的編程工具。MAP-Reduce不僅僅是一種編程模型，同時也是一種高效的任務(wù)調(diào)度模型。Map-Reduce這種編程模型并不僅適用于云計算，在多核和多處理器、cellprocessor、以及異構(gòu)機群上同樣有良好的性能。該編程模式僅適用于編寫任務(wù)內(nèi)部松耦合、能夠高度并行化的程序。如何改進該編程模式，使程序員得能夠輕松的編寫緊耦合的程序，運行時能高效的調(diào)度和執(zhí)行任務(wù)，是Map-Reduce編程模型未來的發(fā)展方向。為了滿足云計算的分布式存儲方式、同時保證數(shù)據(jù)可靠性和高吞吐率以及高傳輸率的需求。目前各IT廠商多采用GFS或HDFS的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。以GFS為例。GFS是一個管理大型分布式

18、數(shù)據(jù)密集型計算的可擴展的分布式文件系統(tǒng)。它使用廉價的商用硬件搭建系統(tǒng)并向大量用戶提供容錯的高性能的服務(wù)。GFS和普通的分布式文件系統(tǒng)有以下區(qū)別，如表2所示：GFS系統(tǒng)由一個Master和大量塊服務(wù)器構(gòu)成。Master存放文件系統(tǒng)的所有的元數(shù)據(jù)，包括名字空間、存取控制、文件分塊信息、文件塊的位置信息等。GFS中的文件切分為64MB的塊進行存儲。在GFS文件系統(tǒng)中，采用冗余存儲的方式來保證數(shù)據(jù)的可靠性。每份數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中保存3個以上的備份。為了保證數(shù)據(jù)的一致性，對于數(shù)據(jù)的所有修改需要在所有的備份上進行，并用版本號的方式來確保所有備份處于一致的狀態(tài)。客戶端不通過Master讀取數(shù)據(jù)，避免了大量讀操作使

19、Master成為系統(tǒng)瓶頸。客戶端從Master獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)塊的位置信息后，直接和塊服務(wù)器交互進行讀操作。GFS的寫操作將寫操作控制信號和數(shù)據(jù)流分開，如圖311所示：圖3 寫控制信號和寫數(shù)據(jù)流即，客戶端在獲取Master的寫授權(quán)后，將數(shù)據(jù)傳輸給所有的數(shù)據(jù)副本，在所有的數(shù)據(jù)副本都收到修改的數(shù)據(jù)后，客戶端才發(fā)出寫請求控制信號。在所有的數(shù)據(jù)副本更新完數(shù)據(jù)后，由主副本向客戶端發(fā)出寫操作完成控制信號。當(dāng)前各IT廠商提出的“云”計劃的編程工具均基于Map-Reduce的編程模型。Map-Reduce是一種處理和產(chǎn)生大規(guī)模數(shù)據(jù)集的編程模型，程序員在Map函數(shù)中指定對各分塊數(shù)據(jù)的處理過程，在Reduce函數(shù)中指

20、定如何對分塊數(shù)據(jù)處理的中間結(jié)果進行歸約。用戶只需要指map和reduce函數(shù)來編寫分布式的并行程序。當(dāng)在機群上運行Map-Reduce程序時，程序員不需要關(guān)心如何將輸入的數(shù)據(jù)分塊、分配和調(diào)度，同時系統(tǒng)還將處理機群內(nèi)節(jié)點失敗以及節(jié)點見通信的管理等。圖5給出了一個Map-Reduce程序的具體執(zhí)行過程。從圖5可以看出，執(zhí)行一個Map-Reduce程序需要五個步驟：輸入文件、將文件分配給多個worker并行地執(zhí)行、寫中間文件（本地寫）、多個Reduce workers同時運行、輸出最終結(jié)果。本地寫中間文件在減少了對網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力同時減少了寫中間文件的時間耗費。執(zhí)行Reduce時，根據(jù)從Master獲

21、得的中間文件位置信息，將Reduce命令發(fā)送給中間文件所在點執(zhí)行，進一步減少了傳送中間文件對帶寬的需求。圖5Map-Reduce模型具有很強的容錯性，當(dāng)worker節(jié)點出現(xiàn)錯誤時，只需要將該worker節(jié)點屏蔽在系統(tǒng)外等待修復(fù)，并將該worker上執(zhí)行的程序遷移到其他worker上重新執(zhí)行同時將該遷移信息通過Master發(fā)送給需要該節(jié)點處理結(jié)果的節(jié)點。Map-Reduce使用檢查點的方式來處理Master出錯失敗的問題，當(dāng)Master出現(xiàn)錯誤時，可以根據(jù)最近的一個檢查點重新選擇一個節(jié)點作Master并由此檢查點位置繼續(xù)運行。3. 核心技術(shù)原理在典型的云計算模式中，用戶通過終端接入網(wǎng)絡(luò)，向“云”

22、提出需求； “云”接受請求后組織資源，通過網(wǎng)絡(luò)為“端”提供服務(wù)。用戶終端的功能可以大大簡化，諸多復(fù)雜的計算與處理過程都將轉(zhuǎn)移到終端背后的“云”上去完成。用戶所需的應(yīng)用程序并不需要運行在用戶的個人電腦、手機等終端設(shè)備上，而是運行在互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模服務(wù)器集群中； 用戶所處理的數(shù)據(jù)也無需存儲在本地，而是保存在互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)中心里。提供云計算服務(wù)的企業(yè)負責(zé)這些數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器正常運轉(zhuǎn)的管理和維護， 并保證為用戶提供足夠強的計算能力和足夠大的存儲空間。 在任何時間和任何地點，用戶只要能夠連接至互聯(lián)網(wǎng)，就可以訪問云，實現(xiàn)隨需隨用。由于云計算分為IaaS、PaaS和SaaS三種類型，不同的廠家又提供了不同的解

23、決方案，目前還沒有一個統(tǒng)一的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)。本文綜合不同廠家的方案，構(gòu)造了一個供商榷的云計算體系結(jié)構(gòu)。這個體系結(jié)構(gòu)如圖所示，它概括了不同解決方案的主要特征，每一種方案或許只實現(xiàn)了其中部分功能，或許也還有部分相對次要功能尚未概括進來。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，如圖3所示。物理資源層包括計算機、存儲器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫和軟件等；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)建資源池更多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；

24、管理中間件負責(zé)對云計算的資源進行管理，并對眾多應(yīng)用任務(wù)進行調(diào)度，使資源能夠高效、安全地為應(yīng)用提供服務(wù)；SOA構(gòu)建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體系進行管理和使用，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。云計算的管理中間件負責(zé)資源管理、任務(wù)管理、用戶管理和安全管理等工作。資源管理負責(zé)均衡地使用云資源節(jié)點，檢測節(jié)點的故障并試圖恢復(fù)或屏蔽之，并對資源的使用情況進行監(jiān)視統(tǒng)計；任務(wù)管理負責(zé)執(zhí)行用戶或應(yīng)用提交的任務(wù)，包括完成用戶任務(wù)映象(Image)的部署和管理、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)

25、執(zhí)行、任務(wù)生命期管理等等；用戶管理是實現(xiàn)云計算商業(yè)模式的一個必不可少的環(huán)節(jié)，包括提供用戶交互接口、管理和識別用戶身份、創(chuàng)建用戶程序的執(zhí)行環(huán)境、對用戶的使用進行計費等；安全管理保障云計算設(shè)施的整體安全，包括身份認證、訪問授權(quán)、綜合防護和安全審計等?；谏鲜鲶w系結(jié)構(gòu)，本文以IaaS云計算為例，簡述云計算的實現(xiàn)機制，如圖所示。用戶交互接口向應(yīng)用以Web Services方式提供訪問接口，獲取用戶需求。服務(wù)目錄是用戶可以訪問的服務(wù)清單。系統(tǒng)管理模塊負責(zé)管理和分配所有可用的資源，其核心是負載均衡。配置工具負責(zé)在分配的節(jié)點上準(zhǔn)備任務(wù)運行環(huán)境。監(jiān)視統(tǒng)計模塊負責(zé)監(jiān)視節(jié)點的運行狀態(tài)，并完成用戶使用節(jié)點情況的統(tǒng)計

26、。執(zhí)行過程并不復(fù)雜：用戶交互接口允許用戶從目錄中選取并調(diào)用一個服務(wù)。該請求傳遞給系統(tǒng)管理模塊后，它將為用戶分配恰當(dāng)?shù)馁Y源，然后調(diào)用配置工具來為用戶準(zhǔn)備運行環(huán)境。4. 優(yōu)缺點總結(jié)4.1云計算優(yōu)點：（1）虛擬化技術(shù)。現(xiàn)有的云計算平臺的最大的特點是利用軟件來實現(xiàn)硬件資源的虛擬化管理、調(diào)度及應(yīng)用。通過虛擬平臺用戶使用網(wǎng)絡(luò)資源、計算資源、數(shù)據(jù)庫資源、硬件資源、存儲資源等，與在自己的本地計算機上使用的感覺是一樣的，相當(dāng)于是在操作自己的計算機，而在云計算中利用虛擬化技術(shù)可大大降低維護成本和提高資源的利用率。（2）靈活定制。在云計算時代，用戶可以根據(jù)自己的需要或喜好定制相應(yīng)的服務(wù)、應(yīng)用及資源，云計算平臺可以按

27、照用戶的需求來部署相應(yīng)的資源、計算能力、服務(wù)及應(yīng)用。用戶不必關(guān)心資源在哪里、如何部署，只需要把自己的需求告訴云，剩下的工作就交給云了，云將返回用戶定制的結(jié)果，當(dāng)然用戶也可以對定制的服務(wù)進行管理，如退訂或刪除一些服務(wù)等。（3）動態(tài)可擴展性。在云計算體系中，可以將服務(wù)器實時加入到現(xiàn)有服務(wù)器群中，提高"云"處理能力，如果某計算節(jié)點出現(xiàn)故障，則通過相應(yīng)策略拋棄掉該節(jié)點，并將其任務(wù)交給別的節(jié)點，而在節(jié)點故障排除后可實時加入現(xiàn)有集群中。（4）高可靠性和安全性。用戶數(shù)據(jù)存儲在服務(wù)器端，而應(yīng)用程序在服務(wù)器端運行，計算由服務(wù)器端來處理。所有的服務(wù)分布在不同的服務(wù)器上，如果什么地方（節(jié)點）出問

28、題就終止它，另外再啟動一個程序或節(jié)點，即自動處理失敗節(jié)點，保證了應(yīng)用和計算的正常進行，而用戶端不必備份，可以任意點恢復(fù)。在云計算服務(wù)器端提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲中心，有全世界最專業(yè)的團隊管理信息，有全世界最先進的數(shù)據(jù)中心保存數(shù)據(jù)，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)。另一方面數(shù)據(jù)被復(fù)制到多個服務(wù)器節(jié)點上有多個副本（備份），存儲在云里的數(shù)據(jù)即使意外刪除或硬件崩潰都不會受到影響。（5）高性價比。云計算對用戶端的硬件設(shè)備要求最低，使用起來也最方便，軟件不用購買和升級只需定制就可以了，而服務(wù)器端也可以用價格低廉的PC組成云，而計算能力卻可超過大型主機，而用戶在軟硬件維護和升級上

29、的投入大大減少，（6）數(shù)據(jù)、軟件在云端（服務(wù)器端）。云計算模式下，用戶的所有數(shù)據(jù)直接存儲在云端，在需要的時候直接從云端下載使用；用戶使用的軟件由服務(wù)商統(tǒng)一部署在云端運行，軟件維護由服務(wù)商來完成，當(dāng)個人計算出現(xiàn)故障或崩潰，也不會影響該用戶對其軟件的試用，用戶只需要換個PC就可以繼續(xù)自己的工作，包括文檔實時編輯和協(xié)作開發(fā)等。（7）超強大的計算和存儲能力。用戶可以在任何時間、任意地點，采用任何設(shè)備登錄到云計算系統(tǒng)后就可以進行計算服務(wù)；云計算云端由成千上萬臺甚至更多服務(wù)器組成的集群具有無限空間、無限速度。4.2 云計算缺點： 1.安全，因為云計算計算能力和數(shù)據(jù)都在云里，如何保證客戶數(shù)據(jù)的安全就是比較重

30、要的了。安全有兩個方面，一個是數(shù)據(jù)不會丟失，這個一般服務(wù)商都會有備份能力解決，但是也是偶爾會發(fā)生丟失的；另外一個就是你的數(shù)據(jù)不會泄漏，這個雖然服務(wù)商也會采取一些措施，不讓外部人員，例如黑客等攻擊獲取數(shù)據(jù)，但是服務(wù)商內(nèi)部人員的問題也是很大的，例如前一階段暴露的某國有大型移動運營商內(nèi)部員工非法銷售客戶通話列表一事。當(dāng)然服務(wù)商都會說數(shù)據(jù)放在他們那里是安全的，但是都是他們自說自的，沒有一個第三方的權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)一認證和評判。2.網(wǎng)絡(luò)延遲或者中斷。云計算一般都是遠程通過網(wǎng)絡(luò)訪問的，雖然現(xiàn)在網(wǎng)速提高很快，但是和局域網(wǎng)相比，速度還是有所延遲的，而如果一旦網(wǎng)絡(luò)終端，服務(wù)也就無法訪問，例如前幾年海底電纜斷了，那么你根本無法訪問到國外的云計算服務(wù)了。其它的缺點也有，但是一般都可以采用技術(shù)克服，上面的兩個是最主要的。5. 未來發(fā)展趨勢從社會經(jīng)濟發(fā)展來看云計算的必然性，從互聯(lián)網(wǎng)本身的計算環(huán)境以及大型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來看，總的說明，云計算是有它的必然性，是我