1、云计算技术与发展趋势一摘要:云计算(Cloud Computing)是一项正在兴起中的技术。它的出现,有可能完全改变用户现有的以桌面为核心的使用习惯,而转移到以 Web 为核心,使用 Web 上的存储与服务。人类有可能因此迎来一个新的信息化时代,什么是云计算?云计算有何研究意义? 云计算目前究竟处于怎样的现状?云计算在不同领域中的应用和云计算的发展趋势等,本文对这些问题逐一进行讨论。云计算概念是由 Google 提出的,这是一个美丽的网络应用模式。云计算(Cloud Computing)是网格计算(Grid Computing) 、分布式计算(Distributed Computing) 、并
2、行计算( Parallel Computing) 、效用计算( Utility Computing) 、网络存储(Network Storage Technologies) 、虚拟化(Virtualization ) 、负载均衡(Load Balance)等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。对于云计算的定义分为狭义云计算的定义和广义云计算的定义:狭义云计算是指 IT 基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源(硬件、平台、软件) 。广义云计算是指服务的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是 IT 和软件、互联网相关的,也可
3、以是任意其他的服务。云计算旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统,并借助 SaaS(软件即服务) 、PaaS(平台即服务) 、IaaS(基础设施即服务) 、MSP(管理服务提供商)等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。二引言:1云计算研究意义对服务提供商而言:快速部署;缩小主机规模;提高利用资源;提高管理效率;降低运营成本;基础设施可以放置在低土地和能源成本的地区;提供商业连续性服务;提高服务水平;复杂的体系结构;商业模式和理念的转变等。对用户而言:用户端负载降低;降低总体拥有成本;可能将应用的开发与基础设施维护相对分离;可能将程序代码与物
4、力资源分离;不需要为一次性任务或罕见的负载状况准备大量设备;按需扩展资源;使应用具有高可用性;快速部署应用;按使用付费等。2云计算的研究现状当前, 工业界已经有很多公司聚集在云计算这样一个新型计算概念下面,分别提出了自己针对云计算的理解,用不同的技术来实现云计算的目标,主要包括下面重要的云计算实现系统:1) 亚马逊的弹性计算云。事实上,网络零售商亚马逊公司是最早也是一个非常重要的云计算实践者之一。亚马逊公司在构建自身零售平台的时候,也使用了云计算的方法,将自己的购物平台构建在其基础之上。亚马逊公司将自己的云计算平台开放给外部开发人员使用, 建立了弹性计算云(Elastic ComputeClo
5、ud,EC2) , 使得独立的开发人员也能够使用亚马逊公司内部的计算资源来建立自己的网络应用程序。2) Google 的云计算平台及其云计算网络应用程序。主要包括Google 针对云计算提出的大规模分布式计算的基础架构以及 Google 在此基础之上构造的云计算应用服务程序。Google 自己的整个基础计算平台以及相应的应用称为云计算, 并且成为云计算最大的实践者。3) IBM 公司在与 Google 的合作过程中,提出了自己对于云计算的理解以及相应的技术解决方案。IBM 公司于 2007 年 11 月 15 日在上海宣布了蓝云“Blue Cloud“计划,使得公司内部的数据中心能够按照互联网
6、应用服务程序的形式进行组织,将计算能力分配到分布式全局可以访问的资源组织中, 而不是局限于本地的一些服务节点或者固定远端的服务器机群中。IBM 在云计算的白皮书中也提出了蓝云计划的基础设施结构,这些基础设施结构构建在 IBM 本身的 x 服务器之上。在 IBM 的云计算架构中也采用了类似于 Google 进行大规模数据处理的基础设施, 在其蓝云计算环境中部署了 Google File System 以 MapReduce 用以实现 Hadop。4)在我国,云计算发展也非常迅猛。2008 年 6 月 24 日,IBM 在北京 IBM 中国创新中心成立了第二家中国的云计算中心IBM 大中华区云计算
7、中心;2008 年 11 月 28 日,广东电子工业研究院与东莞松山湖科技产业园管委会签约,广东电子工业研究院将在东莞松山湖投资 2 亿元建立云计算平台;2008 年 12 月 30 日,阿里巴巴集团旗下子公司阿里软件与江苏省南京市政府正式签订了 2009 年战略合作框架协议,计划于 2009 年初在南京建立国内首个“电子商务云计算中心” ,首期投资额将达上亿元人民币;2009 年 11 月 11 日,全国首家云计算产业协会在深圳成立,2009 年 12 月中国云计算技术与产业联盟在京成立,四十多家企业一起共同倡议成立中国云计算技术与产业联盟。 2010 年 8 月上海公布云计算发展战略,3
8、年内,云计算将为上海新增 1000 亿元的服务业收入,推动百家软件和信息服务业企业转型,培育 10 家年收入超亿元的龙头企业和 10 个云计算示范平台。上海的目标很明确:打造亚太地区的云计算中心。3云计算的社会价值云计算将改变这个社会,极大的提高社会生产力,推动人类经济的快速发展,已经成为人们的共识。云计算已经成为很多国家的未来发展战略,国际巨头已经开始云计算的研究。首先,实施“云战略”能够帮助企业解决 IT 成本压力。为什么这么说呢?举个例子,比如银行和电信这类行业,在国外成熟市场、跨国公司,因为市场成熟度很高,他们的数据量或许两三年才会有大的变化。但国内呢,每年数据量会翻几倍,数据量增加必
9、然需要更多价格昂贵的服务器。其次是 IT 部门提供更好服务的压力。不论是对内部用户,还是外部用户。过去,IT部门懂技术就可以了,现在 IT 部门最重要的是懂得业务,因为 IT 是为业务的成长服务的。第三是优化 IT 构架。中国企业的业务变化非常快,数据量积累很大,IT 需求很多,IT 建设要能跟得上业务发展,成本就会急剧增加,所以,企业需要灵活的、适应性强的 IT构架来应对这些挑战。三主要内容1云计算的产生背景21 世纪初期,崛起的 Web2.0 让网络迎来了新的发展高峰。网站或者业务系统所需要处理的业务量快速增长,例如视频在线或者照片共享网站需要为用户储存和处理大量的数据。这类系统所面临的重
10、要问题是,如何在用户数量快速增长的情况下快速扩展原有系统,随着移动终端的智能化、移动宽带网络的普及,将有越来越多的移动设备进入互联网,这意味着与移动终端相关的 IT 系统会承受更多的负载,而列于提供数据服务的企业来讲,IT系统需要处理更多的业务量。由于资源的有限性,其电力成本、空间成本、各种设施的维护成本快速上升,直接导致数据中心的成本上升,这就面临着如何有效地、更少地利用资源解决更多的问题。同时,随着高速网络连接的衍生,芯片和磁盘驱动器产品在功能增强的同时,价格也在变得更加低廉,拥有大量计算机的数据中心,也具备了快速为大量用户处理复杂问题的能力。技术上,分布式计算的日益成熟和应用,特别是网格
11、计算的发展通过 Internet 把分散在各处的硬件、软件、信息资源连接成为一个巨大的整体,使得人们能够利用地理上分散于各处的资源,完成大规模的、复杂的计算和数据处理的任务。数据存储的快速增长产生了以 GFS(Google File System),SAN(Storage AreaNemork)为代表的高性能存储技术。服务器整合需求的不断升温,推动了 xen 等虚拟化技术的进步,还有 Web2.0的实现、Saas(Sofhare as a Senrice)观念的快速普及、多核技术的广泛应用等,所有这些技术为产生更强大的计算能力和服务提供了可能 H1。随着对计算能力、资源利用效率、资源集中化的迫
12、切需求,云计算应运而生。2云计算的特点从现有的云计算平台来看,它与传统的单机和网络应用模式相比,其特点如表 1所示。3云计算优点及弊端:优点:(1)实现多种安全功能(2)有助于追踪评估安全系统成效(3)促进市场竞争除此之外,云计算甚至有助整个信息安全服务市场更蓬勃。有很多主要的安全功能,例如漏洞检测、上网行为管理,以及日志管理等,均需要供应商先作大量基建开发投资,才能将安全作为服务提供予客户。但云计算的灵活性让供应商可按市场及客户的实际需要去配置信息服务供应架构(如视频、储存与运算 ),变相降低了进入安全服务市场的门槛,而更多供应商在竞争,客户必将渔人得利。弊端:对网络太依赖, “云”如果发生
13、问题,影响会很严重,而且客户端与“云”之间的数据传输也容易受到威胁。由于与云计算技术的定义不符,所以现在反病毒厂商所称的云计算,更应该称作云-端计算,就是“反病毒厂商的计算机群”与”客户端(用户电脑) ”之间的互动。云计算的强大资源很可能被网络攻击者锁利用,而且云计算的点对点模式,将会使到企业在面对某些安全威胁时,可能会更为束手无策。比方说,有了云计算所提供的廉价且庞大运算能力,破解加密安全密钥等不法活动将变得更轻易。云计算特点和具体过程 4云计算实现形式(1)SaaS(软件即服务 )。这种类型的云计算通过浏览器把程序传给成千上万的用户。在用户眼中看来,这样会省去在服务器和软件授权上的开支;
14、从供应商角度而言,只需要维持一个程序即可,这样能够减少成本。Salesforce 是迄今为止这类服务最为著名的公司,saas在人力资源管理程序和 ERP 中比较常用,Google Apps 和 zoho O 伍 ce 也是类似的服务。(2)实用计算(Utility computing)。这个方法早先就有人提出,但是直到最近才在Amazon,Sun, IBM 和其它提供存储服务和虚拟服务器的公司中新生。这种云计算是为 IT行业创造虚拟的数据中心使得其能够把内存、L/O 设备、存储和计算能力集中起来,成为一个虚拟的资源池为整个网络提供服务。(3)网络服务。同 SaaS 关系密切,网络服务提供者们提
15、供 API,让开发者能够开发更多基于互联网的应用,而不是单机程序。(4)平台即服务。即另一种 SaaS,这种形式的云计算,是把开发环境作为一种服务来提供。可以使用中间商的设备开发自己的程序,并通过互联网和其服务器传输到用户手中;(5)MSP(管理服务提供商 )是最古老的云计算运用之一。这种应用更多的是面向 IT 行业而不是终端用户,常用于邮件病毒扫描、程序监控等。(6)商业服务平台。SaaS 和 MSP 的混合应用,该类云计算为用户和提供商之间的互动提供了一个平台。比如用户个人开支管理系统,能够根据用户的设置来管理其开支并协调其订购的各种服务。(7)互联网整合。将互联网上提供类似服务的公司整合
16、起来,以便用户能够更方便地比较和选择自己的服务供应商。5云计算关键技术和基本原理按需部署是云计算的核心。要解决按需部署,必须解决资源的动态可重构、监控和自动化部署等,而这些又需要以虚拟化、高性能存储、处理器、高速互联网等技术为基础。所以云计算除了需要仔细研究其体系结构外,还要特别注意研究资源的动态可重构、自动化部署、资源监控、虚拟化、高性能存储、处理器等关键技术。云计算的基本原理是,通过使计算分布在大量的分布式计算机上,而非本地计算机或远程服务器中,企业数据中心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上,根据需求访问计算机和存储系统。6云计算技术面临的挑战云计算技术的发展面
17、临一系列的挑战,例如:使用云计算来完成任务能够获得哪些优势;可以实施哪些策略、做法或立法来支持或限制云计算的采用; 如何提供有效的计算和提高存储资源的利用率;对云计算和传输中的数据以及静止状态的数据,将有哪些独特的限制; 安全需求有哪些;提供可信环境都需要些什么。此外,云计算虽然给企业和个人用户提供了创造更好的应用和服务的机会,但同时也给了黑客机会。云计算宣告了低成本提供超级计算服务的可能,使黑客投入极少的成本,就能获得极大的网络计算能力,一旦这些“云”被用来破译各类密码、进行各种攻击,将会对用户的数据安全带来极大的危险。所以,在这些安全问题和危险因素被有效控制之前,云计算很难得到彻底的应用和
18、接受。7云计算的发展趋势云计算尽管在 2000 年前后 Google 公司就在从事云计算应用研究,但云计算目前仍处于起步阶段。在云计算技术的发展趋势方面,Google 公司认为对云计算的应用意味着未来是数据跟着用户走。云计算未来主要朝以下 3 个方向发展:1)手机上的云计算。云计算技术提出后,对客户终端的要求大大降低,瘦客户机将成为今后计算机的发展趋势。瘦客户机通过云计算系统可以实现目前超级计算机的功能,而手机就是一种典型的瘦客户机,云计算技术和手机的结合将实现随时、随地、随身的高性能计算。2)云计算时代资源的融合。云计算最重要的创新是将软件、硬件和服务共同纳入资源池,三者紧密地结合起来融合为
19、一个不可分割的整体,并通过网络向用户提供恰当的服务。网络带宽的提高为这种资源融合的应用方式提供了可能。3)云计算的商业发展。最终人们可能会像缴水电费那样去为自己得到的计算机服务缴费。这种使用计算机的方式对于诸如软件开发企业、服务外包企业、科研单位等对大数据量计算存在需求的用户来说无疑具有相当大的诱惑力。微软认为云计算的下一步发展就是将这些用户通过互联网更紧密地连接起来,并向他们提供云计算服务。微软正在创造这样一种用户体验,即从一般设备存储转移到任何时间都可以存储的模式。微软从战略上将自己未来的云计算发展方向确定为三条路线:完成企业软件组合向网络服务的转型、发布 PC 软件的网络版及继续建设数据
20、中心网络。按照 2006 年 Sun 公司推出的基于云计算理论的“黑盒子”计划,规划中将来的数据中心将不会局限于拥挤、闷热的机房中,而是一个个可移动的数据中心。它既可以为拥有上万名雇员的大型公司服务,也能为中小企业提供支持。至于这种数据中心的最佳安放位置,在技术上可以是郊外的田野,但最好还是发电站附近,这样可以实现成本最低化。对于云计算技术的未来,人们认为它很可能彻底改变用使用电脑的习惯,使用户从以桌面为核心使用各项应用转移到以 Web 为核心进行各种活动。计算机也有可能退化成一个简单的终端,不用再像现在一样需要安装各种软件,同时不再这些软件的配置和升级费心费神。而且 Web 数据集成、个人数
21、据空间管理、数据外包服务、移动路网上的研究以及隐私问题都会成为未来云计算研究的重要组成部分。未来的计算机可能仅仅用作网络连接以及使用云计算之上的各项服务云计算所带来的各项变化对个人的影响还比较小, 或许和从前的许多技术一样,云计算将首先给企业(尤其是中小企业带来最为直接的变化:他们能够快速搭建自己想要的各种应用,而不用再为服务器资源而烦恼。而云计算最终能否普及至个人,恐怕还需看未来一段时间的发展。云计算的在未来的发展也面临着各种挑战,其中安全和隐私将成为首要问题;云计算绝不仅仅是一个计算的问题,它需要融合许许多多的技术与成果。云计算又一项将改变人类生活, 使人类进入新时代的技术正在迅速发展中。
22、人们认为, 云计算是比网格计算更高层次的一项技术,它的产业化会带来相关产品和软件开发方式和理念的调整。首先, “云计算”技术需要建立能提供丰富应用服务、丰富信息资源、用户信息私密性和安全保证的“云” ;其次, “云计算”技术还要求有能保证高效、安全、使用简易的“瘦”用户端设备;再次, “云计算”技术是建立在高速、稳定、低廉、基于应用的网络基础之上的,要求网络产品厂商能够提供基于应用服务保证、基于应用选择传输路径、高速、稳定的相关产品。四结束语云计算是一个新兴的商业计算模型。云计算有可能颠覆软件产业,应用和许可被随时购买和生效,应用在网络上而不是本机上运行。云计算不仅影响商业模式,还影响开发、部
23、署、运行、交付应用的方式。简而言之,有了云计算之后,用户不再需要部署计算能力很强的客户端,而是可以直接从“云”里(服务器端) 获得计算能力,并按照使用情况付费。这种特性经常被比喻为像水电一样使用硬件资源,按需购买和使用。随着商用和科学数据计算量的日益膨胀壮大,数据计算能力将转变成一种战略资源和资本。随着“云计算”技术的研究深入和各类产品不断推出,我们相信目前以个人电脑为中心的计算模式将被新兴的“云计算”模式代替。最后,随着 IT 技术的发展,云计算的广泛普及和深入应用已经变得呼之欲出。在这样的情况下,国内 IT 行业应该加强对云计算的研究,开展相关产品的研发,使中国的云计算技术研究和云计算产品
24、在世界 IT 领域占有一席之地。云计算凸现了草根的力量。让大众普遍参与和使用计算,形成群体智慧;网上的社区会更加活跃,社区规模可大可小,社区主题可粗可细,社区门槛可高可低,社区划分无穷无尽。云计算将让人类变得更加智慧,更好更快地感知这个地球上发生的一切。通过对云计算的了解,我发现云计算渗透在我们生活中的每个方面:生活、工作、学习等。云计算是现在以及以后必然发展的一种趋势,云计算有其无可比拟的的优点但是也有它的弊端,而且现在云计算并不是很安全,所以我对云计算安全方面的问题比较感兴趣,我认为以后可以多关注这方面。五参考文献:1 陈康,郑纬民云计算的三架马车:Google、亚马逊和 IBMJ 计算机世界报,2008(17) 2 富益群泛谈云计算的发展之路J 程序员,2008(11).3 卢军云计算离企业应用有多远J 信息系统工程,2008(9).4 蔡恩泽Live Mesh:微软发力云计算J 互联网天地,2008(7).5 张楠云计算颠覆现有商业模式J 信息系统工程,2008(9).6 刘鹏云计算电子工业出版社