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第 3 章 云 端 漫 步 云 计 算 是 一 种 全 新 网 络 服 务 方 式, 将 传 统 的 以 桌 面 为 核 心 的 任 务 处 理 转 变 为 以 网 络 为 核 心 的 任 务 处 理, 利 用 互 联 网 实 现 自 己 想 要 完 成 的 一 切 处 理 任 务, 使 网 络 成 为 传 递 服 务 计 算 力 和 信 息 的 综 合 媒 介, 真 正 实 现 按 需 计 算 多 人 协 作 云 不 是 那 些 漂 浮 在 天 空 中 的 云, 而 是 由 成 千 上 万 的 计 算 机 和 服 务 器 组 成, 通 过 互 联 网 实 现 网 络 服 务 本 章 将 对 云 计 算 的 基 本 原 理 如 何 兴 起 当 前 发 展 状 况 有 什 么 优 点 云 计 算 模 式 下 网 络 充 当 什 么 角 色 云 计 算 的 架 构 典 型 云 计 算 平 台 的 介 绍 云 计 算 有 哪 些 类 型 的 应 用 云 计 算 对 我 们 有 什 么 影 响 等 方 面 逐 一 介 绍 3.1 云 计 算 基 础 随 着 多 核 处 理 器 虚 拟 化 分 布 式 存 储 宽 带 互 联 网 和 自 动 化 管 理 等 技 术 的 发 展 及 信 息 化 处 理 需 求 的 增 长, 普 通 计 算 机 的 计 算 和 存 储 在 一 定 程 度 上 制 约 着 现 代 化 的 办 公 和 应 用, 人 们 都 希 望 利 用 一 台 普 通 的 个 人 电 脑, 就 可 以 通 过 网 络 服 务 来 实 现 需 要 完 成 的 一 切 任 务, 甚 至 包 括 超 级 计 算 这 样 的 高 级 应 用 任 务 另 一 方 面 互 联 网 信 息 搜 索 和 处 理 包 括 网 页 全 文 索 引 镜 像 网 页 消 重 垃 圾 邮 件 过 滤 天 气 模 拟 星 系 模 拟 上 亿 字 符 串 的 排 序 大 容 量 数 据 存 储 等 业 务, 如 果 只 是 利 用 个 人 和 企 业 自 身 计 算 机 设 备 性 能 无 法 满 足 需 求 而 云 计 算 (Cloud Computing) 正 是 能 满 足 这 一 需 求 的 一 种 新 的 信 息 技 术 2006 年 底 谷 歌 推 出 了 Google 101 计 划, 并 正 式 提 出 云 的 概 念 和 理 论, 这 一 思 想 将 云 计 算 这 种 新 兴 的 共 享 基 础 架 构 方 法 需 求 及 应 用 体 现 出 来,Google Amazon 和 IBM 则 是 第 一 批 将 云 计 算 引 入 公 众 视 线 的 IT 巨 头 3.1.1 云 计 算 基 本 原 理 云 计 算 是 对 分 布 式 处 理 (Distributed Computing) 并 行 处 理 (Parallel Computing) 和 网 格 计 算 (Grid Computing) 及 分 布 式 数 据 库 的 改 进 处 理, 其 前 身 是 利 用 并 行 计 算 解 决 大 型 问 题 的 网 格 计 算 和 将 计 算 资 源 作 为 可 计 量 的 服 务 提 供 的 公 用 计 算, 在 互 联 网 宽 带 技 术 和 虚 拟 化

第 3 章 云 端 漫 步 技 术 高 速 发 展 后 萌 生 出 云 计 算 许 多 云 计 算 公 司 和 研 究 人 员 对 云 计 算 采 用 各 种 方 式 进 行 描 述 和 定 义, 基 于 云 计 算 的 发 展 和 我 们 对 云 计 算 的 理 解, 概 括 性 给 出 云 计 算 的 基 本 原 理 为 : 利 用 非 本 地 或 远 程 服 务 器 ( 集 群 ) 的 分 布 式 计 算 机 为 互 联 网 用 户 提 供 服 务 ( 计 算 存 储 软 硬 件 等 服 务 ) 这 使 得 用 户 可 以 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 云 计 算 可 以 把 普 通 的 服 务 器 或 者 PC 连 接 起 来 以 获 得 超 级 计 算 机 计 算 机 的 计 算 和 存 储 等 功 能, 但 是 成 本 更 低 云 计 算 真 正 实 现 了 按 需 计 算, 从 而 有 效 地 提 高 了 对 软 硬 件 资 源 的 利 用 效 率 云 计 算 的 出 现 使 高 性 并 行 计 算 不 再 是 科 学 家 和 专 业 人 士 的 专 利, 普 通 的 用 户 也 能 通 过 云 计 算 享 受 高 性 能 并 行 计 算 所 带 来 的 便 利, 使 人 人 都 有 机 会 使 用 并 行 机, 从 而 大 大 提 高 了 工 作 效 率 和 计 算 资 源 的 利 用 率 云 计 算 模 式 中 用 户 不 需 要 了 解 服 务 器 在 哪 里, 不 用 关 心 内 部 如 何 运 作, 通 过 高 速 互 联 网 就 可 以 透 明 地 使 用 各 种 资 源 云 计 算 是 全 新 的 基 于 互 联 网 的 超 级 计 算 理 念 和 模 式, 实 现 云 计 算 需 要 多 种 技 术 结 合, 并 且 需 要 用 软 件 实 现 将 硬 件 资 源 进 行 虚 拟 化 管 理 和 调 度, 形 成 一 个 巨 大 的 虚 拟 化 资 源 池, 把 存 储 于 个 人 电 脑 移 动 设 备 和 其 他 设 备 上 的 大 量 信 息 和 处 理 器 资 源 集 中 在 一 起, 协 同 工 作 按 照 最 大 众 化 最 通 俗 理 解 云 计 算 就 是 把 计 算 资 源 都 放 到 互 联 网 上, 互 联 网 即 是 云 计 算 时 代 的 云 计 算 资 源 则 包 括 了 计 算 机 硬 件 资 源 ( 如 计 算 机 设 备 存 储 设 备 服 务 器 集 群 硬 件 服 务 等 ) 和 软 件 资 源 ( 如 应 用 软 件 集 成 开 发 环 境 软 件 服 务 ) 3.1.2 云 计 算 的 兴 起 及 发 展 随 着 IT 业 界 对 云 计 算 这 个 新 名 词 的 定 义 和 宣 传, 各 IT 巨 头 科 研 机 构 SaaS 服 务 商 在 实 际 的 业 务 中 利 用 对 云 计 算 研 究 和 开 发 使 自 己 走 在 云 计 算 技 术 前 端 我 们 需 要 了 解 云 计 算 是 如 何 兴 起, 目 前 发 展 状 况 如 何 1. 云 计 算 的 兴 起 云 计 算 是 一 种 全 新 的 领 先 信 息 技 术, 结 合 IT 技 术 和 互 联 网 实 现 超 级 计 算 和 存 储 能 力, 而 推 动 云 计 算 兴 起 的 动 力 是 高 速 互 联 网 和 虚 拟 化 技 术 的 发 展 更 加 廉 价 且 功 能 强 劲 的 芯 片 及 硬 盘 数 据 中 心 的 发 展 云 计 算 作 为 下 一 代 企 业 数 据 中 心, 基 本 形 式 为 大 量 链 接 在 一 起 的 共 享 IT 基 础 设 施, 不 受 本 地 和 远 程 计 算 机 资 源 的 限 制, 可 以 很 方 便 地 访 问 云 中 的 虚 拟 资 源, 使 用 户 和 云 服 务 提 供 商 之 间 可 以 像 访 问 网 络 一 样 进 行 交 互 操 作 具 体 来 讲, 云 计 算 的 兴 起 有 以 下 因 素 (1) 高 速 互 联 网 技 术 发 展 网 络 用 于 信 息 发 布 信 息 交 换 信 息 收 集 信 息 处 理 网 络 内 容 不 再 像 早 些 年 那 样 是 静 态 的, 门 户 网 站 随 时 在 更 新 着 网 站 中 的 内 容, 网 络 的 功 能 网 络 速 度 也 起 着 非 常 大 的 变 化, 网 络 成 为 人 们 学 习 工 作 和 生 活 的 一 部 分 不 过 网 站 只 是 云 计 算 应 用 和 服 务 的 缩 影, 云 计 算 36

3.1 云 计 算 基 础 强 大 的 功 能 在 高 速 互 联 网 时 代 正 崭 露 头 角 云 计 算 能 够 利 用 现 有 的 IT 基 础 设 施 在 极 短 的 时 间 内 处 理 大 量 的 信 息 以 满 足 动 态 网 络 的 高 性 能 的 需 求 (2) 资 源 利 用 率 需 求 能 源 问 题 是 众 多 企 业 特 别 是 IT 企 业 重 点 关 注 的 企 业 数 据 中 心 降 温 及 用 电 等 能 耗 问 题, 计 算 能 力 利 用 率 过 低, 通 常 的 企 业 多 数 计 算 服 务 器 运 行 中 只 有 少 量 的 工 作 负 荷 得 到 利 用 引 入 云 计 算 模 式 后 可 以 通 过 整 合 资 源 或 采 用 租 用 存 储 空 间 租 用 计 算 能 力 等 服 务 来 降 低 企 业 运 行 成 本 和 节 省 能 源 同 时 利 用 云 计 算 将 资 源 集 中, 统 一 提 供 可 靠 服 务, 并 能 减 少 企 业 成 本, 提 升 企 业 灵 活 性, 企 业 可 以 把 更 多 的 时 间 用 于 服 务 客 户 和 进 一 步 研 发 新 的 产 品 上 (3) 简 单 与 创 新 需 求 在 实 际 的 业 务 需 求 中, 越 来 越 多 的 个 人 用 户 和 企 业 用 户 都 在 期 待 着 使 用 计 算 机 操 作 能 简 单 化, 能 够 直 接 通 过 购 买 软 件 或 硬 件 服 务 而 不 是 软 件 或 硬 件 实 体, 为 自 己 的 学 习 生 活 和 工 作 带 来 更 多 的 便 利, 能 在 学 习 场 所 工 作 场 所 住 所 之 间 建 立 便 利 的 文 件 或 资 料 共 享 的 纽 带, 则 是 多 数 用 户 希 望 的 而 对 资 源 的 利 用 可 以 简 化 到 通 过 接 入 网 络 就 可 以 实 现 自 己 想 要 实 现 的 一 切, 就 需 要 在 技 术 上 有 所 创 新, 利 用 云 计 算 来 提 供 这 一 切, 将 我 们 需 要 的 资 料 数 据 文 档 程 序 等 全 部 放 在 云 端 实 现 同 步 (4) 其 他 需 求 连 接 设 备 实 时 数 据 流 SOA 的 采 用 以 及 搜 索 开 放 协 作 社 会 网 络 和 移 动 商 务 等 这 样 的 Web 2.0 应 用 急 剧 增 长, 数 字 元 器 件 性 能 的 提 升 也 使 IT 环 境 的 规 模 大 幅 度 提 高, 从 而 进 一 步 加 强 了 对 一 个 由 统 一 的 云 进 行 管 理 的 需 求 个 人 或 企 业 希 望 能 有 按 需 计 算 或 服 务, 能 在 不 同 的 地 方 实 时 实 现 项 目 文 档 的 协 作 处 理, 能 在 繁 杂 的 信 息 中 方 便 找 到 自 己 需 要 的 信 息 等 需 求 也 是 云 计 算 兴 起 的 原 因 之 一 2. 云 计 算 的 发 展 云 计 算 作 为 一 种 新 兴 的 技 术, 将 随 着 时 间 的 推 移 而 发 展 壮 大, 人 们 也 会 在 不 知 不 觉 中 使 用 到 一 些 简 单 的 云 计 算, 如 网 络 中 的 在 线 处 理 程 序, 包 括 图 片 处 理 动 画 处 理 文 档 处 理 等 云 计 算 的 真 正 价 值 是 能 够 对 主 要 的 商 业 和 市 场 趋 势 做 出 应 有 的 反 应, 引 领 市 场 发 展 和 壮 大 云 计 算 已 经 成 为 未 来 发 展 的 重 要 趋 势 之 一, 是 业 界 中 的 热 点 名 词 和 技 术, 许 多 公 司 提 供 着 各 种 各 样 的 云 计 算 服 务, 随 着 云 计 算 理 念 和 应 用 的 推 广, 云 计 算 的 优 势 已 经 逐 渐 得 到 了 用 户 的 肯 定 目 前,IBM 微 软 Google Amazon 等 信 息 业 巨 头 都 已 经 参 与 到 云 计 算 研 究 和 开 发 中 在 2006 年 Sun 公 司 推 出 了 基 于 云 计 算 理 论 的 黑 盒 子 计 划, 其 数 据 中 心 内 置 了 各 种 计 算 机 硬 件 以 及 必 要 的 供 电 和 冷 却 设 备, 作 为 大 中 型 企 业 的 移 动 数 据 中 心 用 于 实 现 可 移 动 的 计 算 机 系 统 黑 盒 子 可 以 将 很 多 小 的 资 源 集 中 起 来 利 用, 也 可 将 大 资 源 分 开 使 用, 以 37

第 3 章 云 端 漫 步 提 高 资 源 使 用 率 而 云 计 算 以 数 据 中 心 为 核 心, 便 利 的 移 动 和 部 署 特 性 使 其 发 展 前 景 十 分 广 阔 2007 年 11 月, 蓝 色 巨 人 IBM 在 上 海 推 出 了 蓝 云 (Blue Cloud) 计 划, 充 分 利 用 云 计 算 包 括 云 应 用 的 能 力, 通 过 基 于 SOA 的 Web 服 务, 与 现 有 的 IT 基 础 架 构 的 集 成 蓝 云 关 注 IT 管 理 简 化 方 面 的 突 破 性 需 求, 以 保 证 安 全 性 隐 私 性 可 靠 性 高 使 用 率 和 高 效 率 蓝 云 建 立 在 IBM 在 领 先 的 大 规 模 计 算 领 域 的 专 业 技 术, 将 基 于 由 IBM 软 件 系 统 技 术 和 服 务 支 持 的 开 放 标 准 和 开 源 软 件 全 球 超 过 200 名 IBM 研 究 人 员 参 与 开 发 的 蓝 云, 将 帮 助 客 户 快 速 和 简 便 地 探 索 云 计 算 基 础 架 构 以 实 现 极 限 规 模 运 算 IBM 正 在 与 公 司 政 府 机 构 大 学 和 互 联 网 企 业 展 开 云 计 算 方 面 的 合 作, 并 于 2008 年 正 式 推 出 能 随 着 某 一 应 用 工 作 负 载 的 变 化 动 态 地 提 供 和 分 配 资 源 的 蓝 云 处 理 器 系 统 产 品, 通 过 管 理 服 务 器 来 确 保 基 于 需 求 的 最 佳 性 能 另 外,IBM 还 提 供 了 一 个 System z 大 型 主 机 云 环 境, 及 基 于 高 密 度 机 架 集 群 云 环 境 微 软 全 世 界 有 数 以 亿 计 的 Windows 用 户, 通 过 Windwos Live 提 供 云 计 算 服 务 实 现 一 般 的 设 备 存 储 转 移 到 任 何 时 间 都 可 以 存 储 的 模 式 ;2008 年 微 软 推 出 Windows Azure 云 计 算 平 台, 为 进 军 云 计 算 领 域 的 又 一 大 举 措, 将 能 够 使 企 业 使 用 其 数 据 中 心 来 运 行 网 络 应 用 程 序 和 制 作 网 络 程 序 互 联 网 企 业 的 先 锋 Google 的 搜 索 引 擎, 其 开 放 式 的 平 台 体 现 了 云 计 算 模 式 的 精 髓, 其 云 计 算 服 务 所 需 要 的 绝 大 部 分 基 础 软 件 都 是 开 源 的 ;Google 在 2006 年 推 出 Google Apps 的 企 业 服 务 即 为 云 计 算 服 务 的 雏 形, 用 户 只 需 要 通 过 浏 览 器 连 接 到 Google, 就 可 以 进 行 相 应 的 的 存 储 和 计 算 处 理 Google 提 供 了 在 线 文 档 处 理 电 子 表 格 处 理 及 电 子 邮 件 IM 日 历 网 页 创 建 等 服 务, 并 能 实 现 多 人 协 同 办 公 目 前 Google 的 战 略 部 署 为 开 源 浏 览 器 Chrome 而 Google Docs Google Desktop Google Picasa 等 作 为 Google 提 供 给 个 人 网 络 用 户 的 在 线 软 件 应 用 及 云 计 算 模 式 的 初 步 体 验 互 联 网 上 最 大 的 在 线 零 售 商 亚 马 逊 提 供 弹 性 计 算 云, 为 独 立 开 发 人 员 及 开 发 商 提 供 云 计 算 服 务 平 台 弹 性 计 算 云 (Elastic Compute Cloud,EC2) 亚 马 逊 将 弹 性 计 算 云 建 立 在 大 规 模 集 群 计 算 的 平 台 上, 用 户 可 以 通 过 网 络 去 操 作 在 云 计 算 平 台 上 的 各 个 实 例, 而 用 户 根 据 自 己 的 使 用 情 况 进 行 付 费 虚 拟 化 技 术 先 驱 VMware 于 2008 年 宣 布 加 入 云 计 算 研 究 和 开 发 队 伍, 并 宣 布 其 云 计 算 策 略 和 技 术 路 线 图, 并 论 证 了 构 建 私 有 云 的 关 键 要 素 资 料 表 明 越 来 越 多 的 IT 企 业 软 件 开 发 团 队 服 务 提 供 商 卷 入 到 云 战 争 中, 抢 占 云 计 算 这 一 新 型 服 务 领 域, 近 期 国 外 已 有 专 门 定 位 于 云 计 算 应 用 的 终 端 设 备 发 布, 被 称 为 云 计 算 计 算 机 和 云 操 作 系 统 而 无 论 是 IT 企 业 普 通 用 户, 都 对 云 计 算 有 着 浓 厚 的 兴 趣, 无 论 是 政 府 的 机 构 还 是 科 研 院 所, 都 对 云 计 算 的 研 究 倾 注 了 极 大 的 热 情 随 着 云 计 算 规 范 的 统 一 和 应 用 进 一 步 明 朗, 云 计 算 团 队 将 迅 速 壮 大, 并 延 伸 出 广 阔 的 产 业 链, 无 论 是 个 人 用 户 还 是 企 业 用 户 都 能 充 分 体 验 到 云 计 算 带 来 的 好 处 38

3.1 云 计 算 基 础 小 贴 士 私 有 云 是 一 个 安 全 的 计 算 环 境, 它 使 来 自 内 部 云 和 外 部 云 的 计 算 资 源 实 现 了 互 操 作, 从 而 能 像 公 用 设 施 一 样 提 供 给 用 户 私 有 云 不 仅 使 数 据 中 心 具 有 前 所 未 有 的 灵 活 性 可 控 性 效 率 弹 性 以 及 可 管 理 性, 同 时 还 允 许 遗 留 应 用 基 于 服 务 器 的 应 用 桌 面 以 及 其 他 构 建 在 新 的 应 用 架 构 之 上 的 应 用 都 能 作 为 服 务 提 供 集 团 IT 控 制 之 下 的 私 有 云 带 来 了 云 计 算 所 具 有 的 一 系 列 好 处, 包 括 : 最 大 限 度 地 利 用 服 务 器 存 储 和 网 络 资 源, 从 而 提 高 效 率 通 过 动 态 或 按 需 提 供 的 容 量 和 故 障 恢 复 能 力 提 供 更 好 的 弹 性 通 过 提 供 基 于 用 量 即 用 即 付 的 服 务 模 式 改 进 计 费 方 式 通 过 标 准 化 审 计 和 自 动 确 保 服 务 水 平 以 获 取 更 好 的 质 量 通 过 一 个 面 向 未 来 的 平 台 支 持 现 有 和 未 来 的 应 用, 无 需 重 新 写 入 或 修 改 运 行 中 的 云, 从 而 获 得 更 大 的 灵 活 性 3.1.3 云 计 算 的 优 点 云 计 算 平 台 与 传 统 应 用 模 式 相 比, 具 有 如 下 特 点 (1) 虚 拟 化 技 术 现 有 的 云 计 算 平 台 的 最 大 的 特 点 是 利 用 软 件 来 实 现 硬 件 资 源 的 虚 拟 化 管 理 调 度 及 应 用 通 过 虚 拟 平 台 用 户 使 用 网 络 资 源 计 算 资 源 数 据 库 资 源 硬 件 资 源 存 储 资 源 等, 与 在 自 己 的 本 地 计 算 机 上 使 用 的 感 觉 是 一 样 的, 相 当 于 是 在 操 作 自 己 的 计 算 机, 而 在 云 计 算 中 利 用 虚 拟 化 技 术 可 大 大 降 低 维 护 成 本 和 提 高 资 源 的 利 用 率 (2) 灵 活 定 制 在 云 计 算 时 代, 用 户 可 以 根 据 自 己 的 需 要 或 喜 好 定 制 相 应 的 服 务 应 用 及 资 源, 云 计 算 平 台 可 以 按 照 用 户 的 需 求 来 部 署 相 应 的 资 源 计 算 能 力 服 务 及 应 用 用 户 不 必 关 心 资 源 在 哪 里 如 何 部 署, 只 需 要 把 自 己 的 需 求 告 诉 云, 剩 下 的 工 作 就 交 给 云 了, 云 将 返 回 用 户 定 制 的 结 果, 当 然 用 户 也 可 以 对 定 制 的 服 务 进 行 管 理, 如 退 订 或 删 除 一 些 服 务 等 (3) 动 态 可 扩 展 性 在 云 计 算 体 系 中, 可 以 将 服 务 器 实 时 加 入 到 现 有 服 务 器 群 中, 提 高 云 处 理 能 力, 如 果 某 计 算 节 点 出 现 故 障, 则 通 过 相 应 策 略 抛 弃 掉 该 节 点, 并 将 其 任 务 交 给 别 的 节 点, 而 在 节 点 故 障 排 除 后 可 实 时 加 入 现 有 集 群 中 (4) 高 可 靠 性 和 安 全 性 用 户 数 据 存 储 在 服 务 器 端, 而 应 用 程 序 在 服 务 器 端 运 行, 计 算 由 服 务 器 端 来 处 理 所 有 的 服 务 分 布 在 不 同 的 服 务 器 上, 如 果 什 么 地 方 ( 节 点 ) 出 问 题 就 终 止 它, 另 外 再 启 动 一 个 程 序 或 节 点, 即 自 动 处 理 失 败 节 点, 保 证 了 应 用 和 计 算 的 正 常 进 行, 而 用 户 端 不 必 备 份, 可 以 任 意 点 恢 复 在 云 计 算 服 务 器 端 提 供 了 最 可 靠 最 安 全 的 数 据 存 储 中 心, 有 全 世 界 最 专 业 的 团 队 管 理 信 息, 有 全 世 界 最 先 进 的 数 据 中 心 保 存 数 据, 严 格 的 权 限 管 理 策 略 可 以 帮 助 用 户 放 心 地 与 指 39

第 3 章 云 端 漫 步 定 的 人 共 享 数 据 另 一 方 面 数 据 被 复 制 到 多 个 服 务 器 节 点 上 有 多 个 副 本 ( 备 份 ), 存 储 在 云 里 的 数 据 即 使 意 外 删 除 或 硬 件 崩 溃 都 不 会 受 到 影 响 (5) 高 性 价 比 云 计 算 对 用 户 端 的 硬 件 设 备 要 求 最 低, 使 用 起 来 也 最 方 便, 软 件 不 用 购 买 和 升 级 只 需 定 制 就 可 以 了, 而 服 务 器 端 也 可 以 用 价 格 低 廉 的 PC 组 成 云, 而 计 算 能 力 却 可 超 过 大 型 主 机, 而 用 户 在 软 硬 件 维 护 和 升 级 上 的 投 入 大 大 减 少, (6) 数 据 软 件 在 云 端 ( 服 务 器 端 ) 云 计 算 模 式 下, 用 户 的 所 有 数 据 直 接 存 储 在 云 端, 在 需 要 的 时 候 直 接 从 云 端 下 载 使 用 ; 用 户 使 用 的 软 件 由 服 务 商 统 一 部 署 在 云 端 运 行, 软 件 维 护 由 服 务 商 来 完 成, 当 个 人 计 算 出 现 故 障 或 崩 溃, 也 不 会 影 响 该 用 户 对 其 软 件 的 试 用, 用 户 只 需 要 换 个 PC 就 可 以 继 续 自 己 的 工 作, 包 括 文 档 实 时 编 辑 和 协 作 开 发 等 (7) 超 强 大 的 计 算 和 存 储 能 力 用 户 可 以 在 任 何 时 间 任 意 地 点, 采 用 任 何 设 备 登 录 到 云 计 算 系 统 后 就 可 以 进 行 计 算 服 务 ; 云 计 算 云 端 由 成 千 上 万 台 甚 至 更 多 服 务 器 组 成 的 集 群 具 有 无 限 空 间 无 限 速 度 3.2 云 计 算 模 式 下 的 网 络 网 络 已 经 深 刻 地 改 变 了 我 们 的 工 作 学 习 和 生 活, 随 着 云 计 算 这 种 新 型 模 式 的 出 现, 网 络 在 传 统 模 式 中 的 角 色 发 生 了 巨 大 的 转 变, 将 网 络 的 效 能 提 升 到 前 所 未 有 的 高 度 在 单 机 计 算 机 时 代, 用 户 对 软 件 硬 件 及 相 应 服 务 的 需 求 都 体 现 在 实 体 上 使 用 计 算 机 前 需 要 首 先 是 按 照 配 置 单 购 买 组 装 硬 件, 购 买 安 装 操 作 系 统, 安 装 需 要 用 到 的 应 用 软 件 服 务 软 件 包 括 常 用 的 Office 套 件 杀 毒 软 件 媒 体 播 放 器 等 在 计 算 机 网 络 时 代, 连 接 到 互 联 网 的 计 算 机 用 户 软 件 硬 件 及 相 应 服 务 的 需 求 也 是 体 现 在 实 体 上 和 单 机 计 算 机 时 代 相 比, 网 络 中 提 供 了 大 量 的 免 费 资 付 费 软 件 及 其 他 的 免 费 和 付 费 的 资 源 部 分 资 源 需 要 先 下 载 再 应 用, 而 部 分 资 源 在 网 络 高 速 发 展 的 今 天 已 经 初 现 云 计 算 身 影, 如 Bit 软 件 的 下 载 处 理 方 式 就 是 利 用 并 行 计 算 和 分 布 式 处 理 方 式 来 完 成 的 网 络 完 成 传 统 的 资 源 信 息 的 处 理 进 入 到 云 计 算 时 代, 其 最 终 目 标 是 将 计 算 服 务 和 应 用 作 为 一 种 公 共 设 施 提 供 给 公 众 用 户, 使 人 们 能 够 像 使 用 水 电 煤 气 和 电 话 那 样 使 用 计 算 资 源 在 2006 年 底 Google101 计 划 推 出 后 引 领 业 界 将 包 括 并 行 计 算 分 布 式 计 算 网 格 计 算 服 务 计 算 等 在 内 的 新 的 计 算 范 型 的 研 究 和 实 现 以 用 户 为 中 心 的 云 计 算 中, 服 务 提 供 商 可 以 使 用 网 格 技 术 或 并 行 计 算 技 术 将 大 量 的 服 务 器 或 价 格 低 廉 的 个 人 计 算 机 互 联 在 一 起 提 供 云 服 务 网 络 在 云 计 算 新 型 基 础 架 构 中 附 加 了 角 色, 其 一 各 类 软 件 通 过 Internet 提 供 软 件 服 务 ; 其 二 云 服 务 商 通 过 网 络 提 供 云 计 算 云 存 储 服 务 ; 其 三 云 服 务 提 供 商 通 过 网 络 提 供 开 发 平 台 接 口 服 务, 开 发 40

3.3 云 计 算 基 础 架 构 人 员 可 以 租 用 平 台 及 接 口 进 行 自 己 的 专 业 开 发 及 维 护 ; 其 四 可 以 通 过 网 络 提 供 商 业 服 务 和 管 理 服 务 等 云 服 务 商 与 IT 巨 头 在 云 计 算 时 代 通 过 网 络 实 现 人 们 希 望 实 现 的 一 切, 在 云 端 附 加 服 务, 云 用 户 端 定 制 服 务 和 接 受 服 务 在 用 户 端 只 需 要 一 台 能 连 上 互 联 网 的, 预 置 了 云 操 作 系 统 的 浏 览 器 端 即 可, 用 户 要 应 用 的 软 件 及 硬 件 均 是 云 的 服 务 形 式, 在 此 模 式 下, 网 络 不 仅 传 送 信 息, 还 传 送 服 务, 包 括 软 件 服 务 和 硬 件 服 务, 网 络 成 了 服 务 和 信 息 的 传 送 媒 介 云 计 算 模 式 下 用 户 端 设 备 网 络 和 云, 用 户 的 本 地 计 算 机 不 再 需 要 安 装 能 提 供 给 他 们 某 一 服 务 的 软 件, 即 这 种 服 务 不 是 来 自 本 地, 而 是 来 自 云 端 ; 由 于 软 件 没 有 安 装 在 本 地, 则 解 放 了 本 地 的 存 储 空 间 ; 关 键 在 于 提 供 这 种 服 务 的 程 序 是 运 行 在 云 端 的, 这 极 大 地 扩 张 了 人 们 使 用 计 算 机 的 空 间, 可 以 不 再 担 心 由 于 计 算 资 源 的 不 足 而 造 成 无 法 使 用 计 算 机 的 情 况 这 有 点 像 连 接 显 示 器 和 主 机 的 电 线 无 限 长, 从 而 可 以 把 显 示 器 放 在 计 算 机 使 用 者 的 面 前 而 把 主 机 放 置 在 另 一 个 距 离 计 算 机 使 用 者 很 远 甚 至 连 计 算 机 使 用 者 本 人 也 不 知 道 的 地 方 云 计 算 把 连 接 显 示 器 和 主 机 的 连 接 线 路 变 成 了 网 络, 把 计 算 机 使 用 者 本 地 主 机 变 成 云 服 务 提 供 商 的 服 务 器 集 群, 外 加 上 必 要 的 中 间 件 软 件 这 所 带 来 的 最 大 好 处 是 计 算 机 使 用 者 不 再 需 要 面 对 主 机, 也 就 不 再 需 要 面 对 传 统 模 式 下 计 算 机 使 用 过 程 中 可 能 产 生 的 一 系 列 的 问 题 计 算 机 设 备 ( 主 机 + 显 示 器 ) 网 络 在 传 统 模 式 下 和 云 计 算 模 式 下 的 关 系 如 图 3-1 所 示 传 统 模 式 下 是 一 个 主 机 一 根 无 限 长 的 导 线, 在 传 统 模 式 下 负 责 连 接 主 机 和 显 示 器 传 统 模 式 下 是 显 示 器 鼠 标 和 键 盘 在 云 计 算 里 是 云 端 服 务 器 集 群 云 计 算 的 网 络, 完 成 服 务 和 信 息 传 送 在 云 计 算 里 是 基 本 的 输 入 输 出 设 备 和 简 单 必 要 的 本 地 硬 件 图 3-1 网 络 在 传 统 模 式 下 和 云 计 算 模 式 下 的 对 比 3.3 云 计 算 基 础 架 构 云 计 算 充 分 利 用 网 络 和 计 算 机 技 术 实 现 资 源 的 共 享 和 服 务, 解 决 云 进 化 云 控 制 云 推 41

第 3 章 云 端 漫 步 理 和 软 计 算 等 复 杂 问 题, 其 基 础 架 构 可 以 用 云 计 算 体 系 结 构 来 描 述, 而 云 计 算 的 服 务 层 次 则 从 提 供 服 务 类 型 角 度 描 述 云 计 算 对 应 提 供 的 功 能 或 服 务, 云 计 算 技 术 层 次 从 云 计 算 软 硬 件 结 合 角 度 说 明 云 计 算 平 台 的 构 成 3.3.1 云 计 算 体 系 结 构 云 计 算 平 台 是 一 个 强 大 的 云 网 络, 连 接 了 大 量 并 发 的 网 络 计 算 和 服 务, 可 利 用 虚 拟 化 技 术 扩 展 每 一 个 服 务 器 的 能 力, 将 各 自 的 资 源 通 过 云 计 算 平 台 结 合 起 来, 提 供 超 级 计 算 和 存 储 能 力 通 用 的 云 计 算 体 系 结 构 如 图 3-2 所 示 图 3-2 云 计 算 体 系 结 构 云 用 户 端 : 提 供 云 用 户 请 求 服 务 的 交 互 界 面, 也 是 用 户 使 用 云 的 入 口, 用 户 通 过 Web 浏 览 器 可 以 注 册 登 录 及 定 制 服 务 配 置 和 管 理 用 户 打 开 应 用 实 例 与 本 地 操 作 桌 面 系 统 一 样 服 务 目 录 : 云 用 户 在 取 得 相 应 权 限 ( 付 费 或 其 他 限 制 ) 后 可 以 选 择 或 定 制 的 服 务 列 表, 也 可 以 对 已 有 服 务 进 行 退 订 的 操 作, 在 云 用 户 端 界 面 生 成 相 应 的 图 标 或 列 表 的 形 式 展 示 相 关 的 服 务 管 理 系 统 和 部 署 工 具 : 提 供 管 理 和 服 务, 能 管 理 云 用 户, 能 对 用 户 授 权 认 证 登 录 进 行 管 理, 并 可 以 管 理 可 用 计 算 资 源 和 服 务, 接 收 用 户 发 送 的 请 求, 根 据 用 户 请 求 并 转 发 到 相 应 的 相 应 程 序, 调 度 资 源 智 能 地 部 署 资 源 和 应 用, 动 态 地 部 署 配 置 和 回 收 资 源 监 控 : 监 控 和 计 量 云 系 统 资 源 的 使 用 情 况, 以 便 做 出 迅 速 反 应, 完 成 节 点 同 步 配 置 负 载 均 衡 配 置 和 资 源 监 控, 确 保 资 源 能 顺 利 分 配 给 合 适 的 用 户 服 务 器 集 群 : 虚 拟 的 或 物 理 的 服 务 器, 由 管 理 系 统 管 理, 负 责 高 并 发 量 的 用 户 请 求 处 理 大 运 算 量 计 算 处 理 用 户 Web 应 用 服 务, 云 数 据 存 储 时 采 用 相 应 数 据 切 割 算 法 采 用 并 行 方 式 上 传 和 下 载 大 容 量 数 据 用 户 可 通 过 云 用 户 端 从 列 表 中 选 择 所 需 的 服 务, 其 请 求 通 过 管 理 系 统 调 度 相 应 的 资 源, 并 通 过 部 署 工 具 分 发 请 求 配 置 Web 应 用 42

3.3 云 计 算 基 础 架 构 3.3.2 云 计 算 服 务 层 次 在 云 计 算 中, 根 据 其 服 务 集 合 所 提 供 的 服 务 类 型, 整 个 云 计 算 服 务 集 合 被 划 分 成 4 个 层 次 : 应 用 层 平 台 层 基 础 设 施 层 和 虚 拟 化 层 这 4 个 层 次 每 一 层 都 对 应 着 一 个 子 服 务 集 合, 如 图 3-3 所 示 为 云 计 算 服 务 层 次 应 用 层 软 件 即 服 务 平 台 层 平 台 即 服 务 基 础 设 施 层 基 础 设 施 即 服 务 虚 拟 化 层 硬 件 即 服 务 云 计 算 四 层 模 型 云 服 务 集 合 中 的 子 服 务 图 3-3 云 计 算 服 务 体 系 结 构 云 计 算 的 服 务 层 次 是 根 据 服 务 类 型 即 服 务 集 合 来 划 分, 与 大 家 熟 悉 的 计 算 机 网 络 体 系 结 构 中 层 次 的 划 分 不 同 在 计 算 机 网 络 中 每 个 层 次 都 实 现 一 定 的 功 能, 层 与 层 之 间 有 一 定 关 联 而 云 计 算 体 系 结 构 中 的 层 次 是 可 以 分 割 的, 即 某 一 层 次 可 以 单 独 完 成 一 项 用 户 的 请 求 而 不 需 要 其 他 层 次 为 其 提 供 必 要 的 服 务 和 支 持 在 云 计 算 服 务 体 系 结 构 中 各 层 次 与 相 关 云 产 品 对 应 应 用 层 对 应 SaaS 软 件 即 服 务 如 :Google APPS SoftWare+Services; 平 台 层 对 应 PaaS 平 台 即 服 务 如 :IBM IT Factory Google APPEngine Force.com; 基 础 设 施 层 对 应 IaaS 基 础 设 施 即 服 务 如 :Amazo Ec2 IBM Blue Cloud Sun Grid; 虚 拟 化 层 对 应 硬 件 即 服 务 结 合 Paas 提 供 硬 件 服 务, 包 括 服 务 器 集 群 及 硬 件 检 测 等 服 务 3.3.3 云 计 算 技 术 层 次 云 计 算 技 术 层 次 和 云 计 算 服 务 层 次 不 是 一 个 概 念, 后 者 从 服 务 的 角 度 来 划 分 云 的 层 次, 主 要 突 出 了 云 服 务 能 给 我 带 来 什 么 而 云 计 算 的 技 术 层 次 主 要 从 系 统 属 性 和 设 计 思 想 角 度 来 说 明 云, 是 对 软 硬 件 资 源 在 云 计 算 技 术 中 所 充 当 角 色 的 说 明 从 云 计 算 技 术 角 度 来 分, 云 计 算 大 约 有 4 部 分 构 成 : 物 理 资 源 虚 拟 化 资 源 中 间 件 管 理 部 分 和 服 务 接 口, 如 图 3-4 所 示 43

第 3 章 云 端 漫 步 图 3-4 云 计 算 技 术 结 构 服 务 接 口 : 统 一 规 定 了 在 云 计 算 时 代 使 用 计 算 机 的 各 种 规 范 云 计 算 服 务 的 各 种 标 准 等, 用 户 端 与 云 端 交 互 操 作 的 入 口, 可 以 完 成 用 户 或 服 务 注 册, 对 服 务 的 定 制 和 使 用 服 务 管 理 中 间 件 : 在 云 计 算 技 术 中, 中 间 件 位 于 服 务 和 服 务 器 集 群 之 间, 提 供 管 理 和 服 务 即 云 计 算 体 系 结 构 中 的 管 理 系 统 对 标 识 认 证 授 权 目 录 安 全 性 等 服 务 进 行 标 准 化 和 操 作, 为 应 用 提 供 统 一 的 标 准 化 程 序 接 口 和 协 议, 隐 藏 底 层 硬 件 操 作 系 统 和 网 络 的 异 构 性, 统 一 管 理 网 络 资 源 其 用 户 管 理 包 括 用 户 身 份 验 证 用 户 许 可 用 户 定 制 管 理 ; 资 源 管 理 包 括 负 载 均 衡 资 源 监 控 故 障 检 测 等 ; 安 全 管 理 包 括 身 份 验 证 访 问 授 权 安 全 审 计 综 合 防 护 等 ; 映 像 管 理 包 括 映 像 创 建 部 署 管 理 等 虚 拟 化 资 源 : 指 一 些 可 以 实 现 一 定 操 作 具 有 一 定 功 能, 但 其 本 身 是 虚 拟 而 不 是 真 实 的 资 源, 如 计 算 池, 存 储 池 和 网 络 池 数 据 库 资 源 等, 通 过 软 件 技 术 来 实 现 相 关 的 虚 拟 化 功 能 包 括 虚 拟 环 境 虚 拟 系 统 虚 拟 平 台 物 理 资 源 : 主 要 指 能 支 持 计 算 机 正 常 运 行 的 一 些 硬 件 设 备 及 技 术, 可 以 是 价 格 低 廉 的 PC, 也 可 以 是 价 格 昂 贵 的 服 务 器 及 磁 盘 阵 列 等 设 备, 可 以 通 过 现 有 网 络 技 术 和 并 行 技 术 分 布 式 技 术 将 分 散 的 计 算 机 组 成 一 个 能 提 供 超 强 功 能 的 集 群 用 于 计 算 和 存 储 等 云 计 算 操 作 在 云 计 算 时 代, 本 地 计 算 机 可 能 不 再 像 传 统 计 算 机 那 样 需 要 空 间 足 够 的 硬 盘 大 功 率 的 处 理 器 和 大 容 量 的 内 存, 只 需 要 一 些 必 要 的 硬 件 设 备 如 网 络 设 备 和 基 本 的 输 入 输 出 设 备 等 3.4 典 型 云 计 算 平 台 云 计 算 的 研 究 吸 引 了 不 同 技 术 领 域 巨 头, 因 此 对 云 计 算 理 论 及 实 现 架 构 也 有 所 不 同 如 亚 马 逊 利 用 虚 拟 化 技 术 提 供 云 计 算 服 务, 推 出 S3(Simple Storage Service) 提 供 可 靠 快 速 可 扩 展 的 网 络 存 储 服 务, 而 弹 性 可 扩 展 的 云 计 算 服 务 器 EC2(Elastic Compute Cloud) 采 用 Xen 虚 拟 化 技 术, 提 供 一 个 虚 拟 的 执 行 环 境 ( 虚 拟 机 器 ), 让 用 户 通 过 互 联 网 来 执 行 自 己 的 应 用 程 序 IBM 将 包 括 Xen 和 PowerVM 虚 拟 的 Linux 操 作 系 统 镜 像 与 Hadoop 并 行 工 作 负 载 44

3.4 典 型 云 计 算 平 台 调 度 下 面 以 Google 公 司 的 云 计 算 核 心 技 术 和 架 构 作 基 本 讲 解 云 计 算 的 先 行 者 Google 的 云 计 算 平 台 能 实 现 大 规 模 分 布 式 计 算 和 应 用 服 务 程 序, 平 台 包 括 MapReduce 分 布 式 处 理 技 术 Hadoop 框 架 分 布 式 的 文 件 系 统 GFS 结 构 化 的 BigTable 存 储 系 统 以 及 Google 其 他 的 云 计 算 支 撑 要 素 现 有 的 云 计 算 通 过 对 资 源 层 平 台 层 和 应 用 层 的 虚 拟 化 以 及 物 理 上 的 分 布 式 集 成, 将 庞 大 的 IT 资 源 整 合 在 一 起 更 重 要 的 是, 云 计 算 不 仅 仅 是 资 源 的 简 单 汇 集, 它 为 我 们 提 供 了 一 种 管 理 机 制, 让 整 个 体 系 作 为 一 个 虚 拟 的 资 源 池 对 外 提 供 服 务, 并 赋 予 开 发 者 透 明 获 取 资 源 使 用 资 源 的 自 由 3.4.1 MapReduce 分 布 式 处 理 技 术 MapReduce 是 Google 开 发 的 Java Python C++ 编 程 工 具, 用 于 大 规 模 数 据 集 ( 大 于 1TB) 的 并 行 运 算, 也 是 云 计 算 的 核 心 技 术, 一 种 分 布 式 运 算 技 术, 也 是 简 化 的 分 布 式 编 程 模 式, 适 合 用 来 处 理 大 量 数 据 的 分 布 式 运 算, 用 于 解 决 问 题 的 程 序 开 发 模 型, 也 是 开 发 人 员 拆 解 问 题 的 方 法 MapReduce 模 式 的 思 想 是 将 要 执 行 的 问 题 拆 解 成 Map( 映 射 ) 和 Reduce( 化 简 ) 的 方 式, 先 通 过 Map 程 序 将 数 据 切 割 成 不 相 关 的 区 块, 分 配 ( 调 度 ) 给 大 量 计 算 机 处 理 达 到 分 布 运 算 的 效 果, 再 通 过 Reduce 程 序 将 结 果 汇 整, 输 出 开 发 者 需 要 的 结 果 MapReduce 的 软 件 实 现 是 指 定 一 个 Map( 映 射 ) 函 数, 把 键 值 对 (key/value) 映 射 成 新 的 键 值 对 (key/value), 形 成 一 系 列 中 间 形 式 的 key/value 对, 然 后 把 它 们 传 给 Reduce( 化 简 ) 函 数, 把 具 有 相 同 中 间 形 式 key 的 value 合 并 在 一 起. map 和 reduce 函 数 具 有 一 定 的 关 联 性 map (k1,v1) -> list(k2,v2) reduce (k2,list(v2)) ->list(v2) 其 中 v1 v2 可 以 是 简 单 数 据, 也 可 以 是 一 组 数 据, 对 应 不 同 的 映 射 函 数 规 则 在 Map 过 程 中 将 数 据 并 行, 即 把 数 据 用 映 射 函 数 规 则 分 开, 而 Reduce 则 把 分 开 的 数 据 用 化 简 函 数 规 则 合 在 一 起, 也 就 是 说 Map 是 一 个 分 的 过 程,Reduce 则 对 应 着 合 MapReduce 应 用 广 泛, 包 括 简 单 计 算 任 务 海 量 输 入 数 据 集 群 计 算 环 境 等, 如 分 布 grep 分 布 排 序 单 词 计 数 Web 连 接 图 反 转 每 台 机 器 的 词 矢 量 Web 访 问 日 志 分 析 反 向 索 引 构 建 文 档 聚 类 机 器 学 习 基 于 统 计 的 机 器 翻 译 等 3.4.2 Hadoop 架 构 在 Google 发 表 MapReduce 后,2004 年 开 源 社 群 用 Java 搭 建 出 一 套 Hadoop 框 架, 用 于 实 现 MapReduce 算 法, 能 够 把 应 用 程 序 分 割 成 许 多 很 小 的 工 作 单 元, 每 个 单 元 可 以 在 任 何 集 群 节 点 上 执 行 或 重 复 执 行 45

第 3 章 云 端 漫 步 此 外,Hadoop 还 提 供 一 个 分 布 式 文 件 系 统 GFS(Google file system), 是 一 个 可 扩 展 结 构 化 具 备 日 志 的 分 布 式 文 件 系 统, 支 持 大 型 分 布 式 大 数 据 量 的 读 写 操 作, 其 容 错 性 较 强 而 分 布 式 数 据 库 (BigTable) 是 一 个 有 序 稀 疏 多 维 度 的 映 射 表, 有 良 好 的 伸 缩 性 和 高 可 用 性, 用 来 将 数 据 存 储 或 部 署 到 各 个 计 算 节 点 上 Hadoop 框 架 具 有 高 容 错 性 及 对 数 据 读 写 的 高 吞 吐 率, 能 自 动 处 理 失 败 节 点, 如 图 3-5 所 示 为 Google Hadoop 架 构 在 架 构 中 MapReduce API 提 供 Map 和 Reduce 处 理 GFS 分 布 式 文 件 系 统 和 BigTable 分 布 式 数 据 库 提 供 数 据 存 取 基 于 Hadoop 可 以 非 常 轻 松 和 方 便 完 成 处 理 海 量 数 据 的 分 布 式 并 行 程 序, 并 运 行 于 大 规 模 集 群 上 云 计 算 架 构 Hadoop MapReduce API BigTable (Map,Reduce) ( 分 布 式 数 据 库 ) GFS(Google 分 布 式 文 件 系 统 ) 图 3-5 Google Hadoop 架 构 3.4.3 Google 云 计 算 执 行 过 程 云 计 算 服 务 方 式 多 种 多 样, 通 过 对 Google 云 计 算 架 构 及 技 术 的 理 解, 在 此 我 们 给 出 用 户 将 要 执 行 的 程 序 或 处 理 的 问 题 提 交 云 计 算 的 平 台 Hadoop, 其 执 行 过 程 如 图 3-6 所 示 MapReduce API Master Worker1 Worker2 Workern 选 择 执 行 Map 程 序 的 Worker 机 器 分 配 数 据 块 到 执 行 Map 的 机 器 执 行 将 Map 结 果 存 在 本 机 磁 盘 选 择 执 行 Reduce 程 序 的 Worker 机 器 结 合 GFS 和 BigTable 读 取 远 程 Map, 混 合 汇 整 排 序, 执 行 Reduce 图 3-6 云 计 算 执 行 过 程 如 图 3-6 所 示 的 Google 云 计 算 执 行 过 程 包 括 以 下 步 骤 (1) 将 要 执 行 的 MPI 程 序 复 制 到 Hadoop 框 架 中 的 Master 和 每 一 台 Worker 机 器 中 (2)Master 选 择 由 哪 些 Worker 机 器 来 执 行 Map 程 序 与 Reduce 程 序 46

3.5 云 计 算 应 用 (3) 分 配 所 有 的 数 据 区 块 到 执 行 Map 程 序 的 Worker 机 器 中 进 行 Map( 切 割 成 小 块 数 据 ) (4) 将 Map 后 的 结 果 存 入 Worker 机 器 (5) 执 行 Reduce 程 序 的 Worker 机 器, 远 程 读 取 每 一 份 Map 结 果, 进 行 混 合 汇 整 与 排 序, 同 时 执 行 Reduce 程 序 (6) 将 结 果 输 出 给 用 户 ( 开 发 者 ) 在 云 计 算 中 为 了 保 证 计 算 和 存 储 等 操 作 的 完 整 性, 充 分 利 用 MapReduce 的 分 布 和 可 靠 特 性, 在 数 据 上 传 和 下 载 过 程 中 根 据 各 Worker 节 点 在 指 定 时 间 内 反 馈 的 信 息 判 断 节 点 的 状 态 是 正 常 还 是 死 亡, 若 节 点 死 亡 则 将 其 负 责 的 任 务 分 配 给 别 的 节 点, 确 保 文 件 数 据 的 完 整 性 3.5 云 计 算 应 用 云 计 算 的 表 现 形 式 多 种 多 样, 简 单 的 云 计 算 在 人 们 日 常 网 络 应 用 中 随 处 可 见, 如 腾 讯 QQ 空 间 提 供 在 线 制 作 Flash 图 片, 彩 字 秀 提 供 的 个 性 文 字 图 片 的 处 理,Google Doc 和 Google Apps zoho 用 远 程 软 件 进 行 Office 处 理 对 于 众 多 的 服 务, 可 以 将 云 计 算 提 供 的 服 务 细 分 为 以 下 7 个 类 型 (1)SaaS( 软 件 即 服 务 ) 软 件 厂 商 将 应 用 软 件 统 一 部 署 在 服 务 器 或 服 务 器 集 群 上, 通 过 互 联 网 提 供 软 件 给 用 户 用 户 也 可 以 根 据 自 己 实 际 需 要 向 软 件 厂 商 定 制 或 租 用 适 合 自 己 的 应 用 软 件, 通 过 租 用 方 式 使 用 基 于 Web 的 软 件 来 管 理 企 业 经 营 活 动 软 件 厂 商 负 责 管 理 和 维 护 软 件, 对 于 许 多 小 型 企 业 来 说,SaaS 是 采 用 先 进 技 术 的 最 好 途 径, 它 消 除 了 企 业 购 买 构 建 和 维 护 基 础 设 施 和 应 用 程 序 的 需 要, 近 年 来,SaaS 的 兴 起 已 经 给 传 统 软 件 企 业 带 来 强 劲 的 压 力 在 这 种 模 式 下, 客 户 不 再 像 传 统 模 式 那 样 花 费 大 量 投 资 用 于 硬 件 软 件 人 员, 而 只 需 要 支 出 一 定 的 租 赁 服 务 费 用, 通 过 互 联 网 便 可 以 享 受 到 相 应 的 硬 件 软 件 和 维 护 服 务, 享 有 软 件 使 用 权 和 不 断 升 级, 这 是 网 络 应 用 最 具 效 益 的 营 运 模 式 SaaS 通 常 被 用 在 企 业 管 理 软 件 领 域 产 品 技 术 和 市 场, 国 内 的 厂 商 以 八 百 客 沃 利 森 为 主, 主 要 开 发 CRM ERP 等 在 线 应 用 用 友 金 蝶 等 老 牌 管 理 软 件 厂 商 也 推 出 在 线 财 务 SaaS 产 品 国 际 上 其 他 大 型 软 件 企 业 中, 微 软 提 出 了 Software+SaaS 的 模 式, 谷 歌 推 出 了 与 微 软 Office 竞 争 的 Google Apps,Oracle 在 收 购 Sieble 升 级 Sieble on-demand 后 推 出 Oracle On-demand,SAP 推 出 了 传 统 和 SaaS 的 杂 交 (Hybrid) 模 式 (2) 平 台 即 服 务 平 台 即 服 务 PaaS(Platform as a service) 是 提 供 开 发 环 境 服 务 器 平 台 硬 件 资 源 等 服 务 给 用 户, 用 户 可 以 在 服 务 提 供 商 的 基 础 架 构 基 础 上 开 发 开 发 程 序 并 通 过 互 联 网 和 其 服 务 器 传 给 其 他 用 户 PaaS 能 够 提 供 企 业 或 个 人 定 制 研 发 的 中 间 件 平 台, 提 供 应 用 软 件 开 发 数 据 库 应 用 服 务 器 试 验 托 管 及 应 用 服 务, 为 个 人 用 户 或 企 业 的 团 队 协 作 在 云 计 算 服 务 中, 平 台 即 服 务 包 括 以 下 类 型 服 务 47

第 3 章 云 端 漫 步 1 提 供 集 成 开 发 环 境 云 服 务 提 供 商 开 发 测 试 部 署 维 护 应 用 程 序 等 服 务, 满 足 不 同 用 户 需 要 的 不 同 开 发 周 期 和 集 成 开 发 环 境, 多 用 户 互 动 测 试, 版 本 控 制, 部 署 和 回 滚 2 集 成 Web 服 务 和 数 据 库 支 持 SOAP 和 REST 的 接 口, 组 成 多 个 网 络 服 务, 支 持 多 用 户 使 用 不 同 数 据 库 的 平 台, 协 作 用 户 实 现 云 计 算 设 计 3 支 持 团 队 协 作 平 台 服 务 通 过 共 享 代 码 和 预 定 义 方 式, 可 以 界 定 更 新 和 跟 踪 设 计 人 员, 开 发 测 试 质 量 控 制 完 成 团 队 协 作 4 提 供 实 用 设 备 以 租 用 方 式 提 供 相 应 设 备 ( 如 大 型 集 群 系 统, 存 储 系 统 等 ) 以 端 到 端 方 式 给 用 户 平 台 系 统 比 应 用 软 件 系 统 复 杂, 是 一 系 列 的 软 件 硬 件 协 议 的 系 统 集 合 把 平 台 独 立 于 软 件 之 外 来 另 立 为 单 独 的 服 务 项 目, 能 够 让 服 务 更 具 有 目 的 化, 易 于 管 理 和 维 护 PaaS 能 给 客 户 带 来 更 高 性 能 更 个 性 化 的 服 务, 也 是 SaaS 今 后 发 展 的 趋 势, 一 个 SaaS 软 件 也 能 给 客 户 在 互 联 网 上 提 供 开 发 ( 自 定 义 ) 测 试 在 线 部 署 应 用 程 序 的 功 能, 那 么 这 就 叫 提 供 平 台 服 务 PaaS Salesforce 的 force.com 平 台 和 八 百 客 的 800APP 是 PaaS 的 代 表 产 品 PaaS 厂 商 也 吸 引 软 件 开 发 商 在 PaaS 平 台 上 开 发 运 行 并 销 售 在 线 软 件 (3) 按 需 计 算 (Utility Computing) 按 需 计 算, 是 将 多 台 服 务 器 组 成 的 云 端 计 算 资 源 包 括 计 算 和 存 储, 作 为 计 量 服 务 提 供 给 用 户, 由 IT 领 域 巨 头 如 IBM 的 蓝 云 Amazon 的 AWS 及 提 供 存 储 服 务 的 虚 拟 技 术 厂 商 的 参 与 应 用 与 云 计 算 结 合 的 一 种 商 业 模 式, 它 将 内 存 I/O 设 备 存 储 和 计 算 能 力 整 合 成 一 个 虚 拟 的 资 源 池 为 整 个 业 界 提 供 所 需 要 的 存 储 资 源 和 虚 拟 化 服 务 器 等 服 务 按 需 计 算 用 于 提 供 数 据 中 心 创 建 的 解 决 方 案, 帮 助 企 业 用 户 创 建 虚 拟 的 数 据 中 心, 诸 如 3Tera 的 AppLogic,Cohesive Flexible Technologies 的 按 需 实 现 弹 性 扩 展 的 服 务 器 Liquid Computing 公 司 的 LiquidQ 提 供 类 似 的 服 务, 能 帮 助 企 业 将 内 存 I/0 存 储 和 计 算 容 量 通 过 网 络 集 成 为 一 个 虚 拟 的 资 源 池 提 供 服 务 按 需 计 算 方 式 的 优 点 在 于 用 户 只 需 要 低 成 本 硬 件, 按 需 租 用 相 应 计 算 能 力 或 存 储 能 力, 大 大 降 低 了 用 户 在 硬 件 上 的 开 销 (4)MSP( 管 理 服 务 提 供 商 ) 管 理 服 务 是 面 向 IT 厂 商 的 一 种 应 用 软 件, 常 用 于 应 用 程 序 监 控 服 务 桌 面 管 理 系 统 邮 件 病 毒 扫 描 反 垃 圾 邮 件 服 务 等 目 前 瑞 星 杀 毒 软 件 早 已 推 出 云 杀 毒 的 方 式, 而 SecureWorks IBM 提 供 的 管 理 安 全 服 务 属 于 应 用 软 件 监 控 服 务 类 (5) 商 业 服 务 平 台 商 业 服 务 平 台 是 SaaS 和 MSP 的 混 合 应 用, 提 供 一 种 与 用 户 结 合 的 服 务 采 集 器, 是 用 户 和 提 供 商 之 间 的 互 动 平 台, 如 费 用 管 理 系 统 中 用 户 可 以 订 购 其 设 定 范 围 的 服 务 与 价 格 相 符 的 48

3.6 与 云 计 算 零 距 离 产 品 或 服 务 (6) 网 络 集 成 网 络 集 成 是 云 计 算 的 基 础 服 务 的 集 成, 采 用 通 用 的 云 计 算 总 线, 整 合 互 联 网 服 务 类 似 的 云 计 算 公 司, 方 便 用 户 对 服 务 供 应 商 的 比 较 和 选 择, 为 客 户 提 供 完 整 的 服 务 软 件 服 务 供 应 商 OpSource 推 出 了 OpSource Services Bus, 使 用 的 就 是 被 成 为 Boomi 的 云 集 成 技 术 (7) 云 端 网 络 服 务 网 络 服 务 供 应 商 提 供 API 能 帮 助 开 发 者 开 发 基 于 互 联 网 的 应 用, 通 过 网 络 拓 展 功 能 性 服 务 范 围 从 提 供 分 散 的 商 业 服 务 ( 诸 如 Strike Iron 和 Xignite) 到 涉 及 Google Maps ADP 薪 资 处 理 流 程 美 国 邮 电 服 务 Bloomberg 和 常 规 的 信 用 卡 处 理 服 务 等 的 全 套 API 服 务 云 计 算 在 工 作 和 生 活 中 最 重 要 的 体 现 就 是 计 算 存 储 与 服 务, 当 然 计 算 和 存 储 从 某 种 意 义 上 讲 同 属 于 云 计 算 提 供 的 服 务, 因 此 也 印 证 了 云 计 算 即 是 提 供 的 一 种 服 务, 是 一 种 网 络 服 务 3.6 与 云 计 算 零 距 离 云 计 算 正 在 成 为 IT 的 一 种 发 展 趋 势, 进 入 数 字 化 信 息 化 的 社 会, 为 人 们 的 生 活 和 工 作 提 供 了 无 限 多 的 可 能, 构 建 在 网 络 之 上 的 云 计 算 给 人 们 带 来 了 诸 多 方 便, 为 了 让 读 者 更 清 晰 地 感 受 云 计 算 给 人 们 带 来 的 方 便, 了 解 云 计 算 是 如 何 影 响 人 们 的 学 习 工 作 和 生 活 的, 我 们 走 近 云 计 算, 去 发 现 它 带 来 的 影 响 和 便 利 3.6.1 云 计 算 对 个 人 的 影 响 云 计 算 时 代 的 到 来, 对 个 人 用 户 带 来 了 什 么 呢? 对 个 人 用 户 而 言, 云 计 算 模 式 提 供 的 服 务 具 有 诸 多 优 势, 从 单 机 模 式 到 网 络 模 式 多 人 协 作 带 来 便 捷, 从 办 公 场 所 到 住 所 文 件 复 制 同 步 重 新 部 署 到 任 何 地 点 任 何 PC 可 随 处 方 便 访 问, 从 繁 杂 的 操 作 系 统 功 能 不 一 的 应 用 软 件 到 只 需 简 单 硬 件 和 具 备 访 问 网 络 条 件 的 PC 就 能 完 成 一 切 要 求 的 计 算 存 储 和 各 种 服 务 对 云 计 算 为 个 人 用 户 带 来 的 便 利 可 归 纳 为 以 下 几 个 方 面 (1) 不 再 依 赖 某 一 台 特 定 的 计 算 机 来 访 问 及 处 理 自 己 的 数 据 个 人 用 户 只 需 要 可 以 连 上 互 联 网, 就 能 检 索 自 己 的 文 件 继 续 处 理 未 完 成 的 工 作, 减 少 了 在 学 习 场 所 公 司 与 住 所 之 间 频 繁 的 复 制 和 备 份 自 己 正 在 处 理 或 已 经 处 理 的 文 件 和 相 关 工 作 资 料, 在 任 何 地 方 只 需 将 文 件 及 相 关 工 作 资 料 放 在 云 端, 不 依 赖 于 特 定 计 算 机 就 能 同 步 和 共 享 所 有 数 据, 无 论 个 人 计 算 机 出 现 什 么 状 况, 其 处 理 的 数 据 始 终 存 放 在 云 中, 也 非 常 符 合 现 代 移 动 办 公 等 业 务 需 要 49

第 3 章 云 端 漫 步 (2) 不 用 维 护 自 己 的 应 用 程 序 或 文 件, 用 户 端 负 载 降 低 云 用 户 的 所 有 数 据 存 储 在 云 端, 程 序 运 行 在 云 端, 用 户 不 需 要 自 己 考 虑 文 件 的 安 全 性, 云 服 务 商 有 专 业 的 团 队 在 维 护 和 管 理, 能 确 保 云 端 的 数 据 或 程 序 安 全 可 靠, 达 到 应 用 程 序 的 开 发 与 基 础 设 施 维 护 相 对 分 离, 同 时 降 低 了 用 户 端 的 负 载 (3) 不 再 需 要 购 买 大 量 的 本 地 存 储 空 间 和 硬 件 设 备 云 端 提 供 无 容 量 限 制 存 储 服 务, 运 行 应 用 程 序 的 许 多 繁 重 工 作 将 通 过 网 络 来 处 理, 数 据 和 文 件 均 在 云 端, 本 地 计 算 机 会 变 得 更 小 巧 更 轻 便, 可 以 简 化 为 一 个 带 云 系 统 的 浏 览 器, 即 本 地 磁 盘 等 存 储 设 备 存 储 空 间 就 不 再 重 要 了, 降 低 了 计 算 机 设 备 总 体 拥 有 成 本 (4) 为 团 队 协 作 共 享 带 来 便 利, 文 件 远 程 存 储 便 于 协 作 工 作 和 共 享 云 计 算 数 据 共 享, 以 网 络 为 媒 介 提 供 和 传 送 信 息 与 服 务, 为 个 人 用 户 团 队 通 过 网 络 协 作 带 来 便 利 如 通 过 Google Sites 和 Docs 轻 松 安 全 进 行 项 目 协 作 (5) 现 代 化 生 活 影 响 云 计 算 服 务 可 以 为 使 用 者 打 破 固 有 物 理 操 作 和 地 域 限 制, 云 计 算 服 务 将 实 现 从 计 算 机 到 手 机 汽 车 家 电 迁 移, 把 所 有 的 家 用 电 器 中 的 计 算 机 芯 片 联 网, 那 时 人 们 在 办 公 室 里 就 能 轻 松 控 制 家 里 的 热 水 器, 提 前 为 自 己 烧 开 热 水 类 似 的 这 种 情 况, 已 经 在 现 代 生 活 中 部 分 实 现, 但 是 由 于 高 端 的 技 术 水 平 和 高 昂 的 设 备 成 本, 并 不 能 普 及 的 大 众 的 生 活 之 中 而 在 云 服 务 时 代, 通 过 云 对 网 络 的 整 合 和 资 源 的 充 分 利 用, 人 们 只 需 要 付 出 低 廉 的 费 用, 就 能 享 受 到 这 一 方 便 的 服 务 云 计 算 不 仅 可 通 过 浏 览 器 完 成 信 息 的 交 互, 在 未 来 的 云 计 算 中 非 浏 览 器 的 设 备 也 有 可 能 会 大 大 超 过 浏 览 器 设 备, 广 义 的 来 讲 云 计 算 系 统 可 以 向 任 何 终 端 提 供 高 效 能 的 服 务 (6) 其 他 影 响 用 户 可 快 速 部 署 应 用, 并 按 需 扩 展 资 源, 按 实 际 使 用 情 况 付 费, 应 用 具 高 可 用 性, 不 需 要 为 一 次 性 任 务 或 罕 见 的 负 载 状 况 购 买 大 量 设 备 云 计 算 将 在 互 联 网 应 用 产 品 应 用 模 式 IT 产 品 开 发 方 向 等 方 面 影 响 和 渗 透 着 人 们 的 学 习 工 作 和 生 活 对 于 消 费 级 个 人 用 户 能 比 较 容 易 接 受 云 计 算 服 务, 在 未 来 人 们 可 以 通 过 手 机 完 成 计 算 机 能 完 成 的 一 切, 包 括 超 大 计 算 任 务 存 储 任 务 等 3.6.2 云 计 算 对 企 业 的 影 响 云 计 算 的 兴 起 对 于 各 大 中 小 型 公 司 企 业 又 会 带 来 什 么 影 响? 云 计 算 模 式 能 极 大 地 降 低 企 业 或 者 学 校 的 信 息 系 统 建 设 的 成 本 对 于 他 们 来 讲, 通 过 投 资 建 立 计 算 中 心 成 本 较 大, 并 且 难 以 与 他 们 的 信 息 系 统 的 快 速 成 长 和 服 务 多 元 化 要 求 相 匹 配 云 计 算 模 式 为 各 团 体 机 构 提 供 了 合 适 的 借 鉴 方 案, 行 业 机 构 数 据 中 心 网 络 中 心 的 相 关 任 务 将 可 以 选 用 云 计 算 服 务 来 完 成, 通 过 云 计 算 提 供 的 IT 基 础 架 构, 可 以 节 约 成 本, 不 用 投 资 购 买 昂 贵 的 硬 件 设 备, 负 担 频 繁 的 维 护 与 升 级 同 时, 云 计 算 也 将 有 效 地 消 除 行 业 信 息 系 统 中 50

3.6 与 云 计 算 零 距 离 的 孤 岛 现 象 网 格 技 术 给 出 了 消 除 信 息 孤 岛 的 解 决 方 案, 作 为 网 格 运 算 模 式 的 发 展 云 计 算 提 供 了 更 强 的 管 理 机 制 自 动 化 部 和 高 层 次 的 虚 拟 化, 将 实 现 网 络 虚 拟 环 境 上 的 最 大 化 资 源 共 享 和 协 同 工 作 具 体 来 讲, 云 计 算 为 企 业 带 来 的 便 利 归 纳 为 以 下 几 个 方 面 (1) 商 业 模 式 和 理 念 的 转 变 IT 公 司 的 商 业 模 式 从 实 体 的 软 件 或 硬 件 产 品 销 售 转 变 为 相 应 的 软 硬 件 服 务 的 提 供 通 过 云 计 算, 更 多 的 应 用 能 够 以 互 联 网 服 务 的 方 式 进 行 云 计 算 的 先 驱 者 之 一 谷 歌 甚 至 强 调 未 来 几 乎 所 有 的 软 件 都 可 以 搬 上 互 联 网, 以 服 务 取 代 软 件 云 计 算 将 带 动 整 个 商 业 模 式 的 转 变, 延 伸 出 新 的 商 业 体 系, 特 别 是 IT 企 业 商 业 理 念 也 需 要 转 变, 当 前 的 软 件 销 售 转 变 为 服 务 销 售, 将 实 体 变 为 网 络 中 的 相 关 服 务 提 供 给 个 人 用 户 或 企 业 用 户 (2) 提 高 管 理 效 率 服 务 水 平 利 用 云 计 算 的 商 业 服 务 平 台 提 供 用 户 和 提 供 商 之 间 交 互 的 平 台, 用 户 不 用 花 精 力 去 开 发 相 应 的 软 件 或 提 供 相 应 平 台, 只 需 要 付 少 量 的 费 用 就 能 实 现 现 代 化 的 信 息 管 理, 将 更 多 的 精 力 用 在 企 业 的 实 质 管 理 和 服 务 客 户, 增 强 了 企 业 的 自 动 化 度, 能 提 高 企 业 的 管 理 效 率 及 相 应 的 服 务 水 平 (3) 降 低 运 行 维 护 成 本 企 业 只 需 定 制 相 应 的 服 务, 由 云 服 务 商 或 云 端 提 供 需 要 的 基 础 架 构 服 务 软 硬 件 资 源 等, 可 以 节 约 成 本, 不 用 投 资 购 买 昂 贵 的 硬 件 设 备, 负 担 频 繁 地 维 护 与 升 级, 企 业 不 需 要 建 立 自 己 的 数 据 中 心 大 型 机 房 服 务 器 中 心 等 并 相 应 减 少 硬 软 件 的 运 行 维 护 费 用 (4) 提 高 了 资 源 利 用 率 云 计 算 模 式 中 多 企 业 共 用 相 应 的 基 础 架 构, 由 云 计 算 提 供 更 强 的 管 理 机 制 自 动 化 部 和 高 层 次 的 虚 拟 化, 将 实 现 网 络 虚 拟 环 境 上 的 最 大 化 资 源 共 享 和 协 同 工 作 企 业 可 以 自 己 组 建 云 计 算 基 础 设 施, 也 可 以 按 需 或 按 时 租 赁 的 方 式 来 完 成 企 业 的 计 算 任 务 存 储 平 台 服 务 等, 多 个 企 业 共 享 云 计 算 基 础 设 施, 在 节 约 成 本 的 同 时 提 高 资 源 的 利 用 率 (5) 云 计 算 将 扩 大 软 硬 件 应 用 的 外 延 并 改 变 软 硬 件 产 品 的 应 用 模 式 按 照 流 行 说 法, 云 计 算 模 式 即 为 电 厂 集 中 供 电 的 模 式 也 就 是 说, 通 过 云 计 算, 用 户 可 以 不 必 购 买 新 的 服 务 器 和 部 署 软 件, 只 需 要 定 制 或 租 用 就 可 以 得 到 应 用 环 境 或 者 应 用 本 身 对 于 用 户 来 说, 软 硬 件 不 必 是 部 署 在 自 己 身 边 的 专 属 于 自 己 的 产 品, 而 是 可 以 变 身 为 可 利 用 的 虚 拟 的 一 种 资 源 (6) 影 响 产 业 链 云 计 算 作 为 一 种 应 用 模 式, 其 兴 起 和 推 广, 必 将 对 产 业 链 产 生 深 远 的 影 响 传 统 的 IT 产 品 的 开 发 方 向 及 技 术 发 展 方 向 发 生 改 变, 在 推 出 云 计 算 后, 均 围 绕 云 计 算 进 行, 包 括 数 据 中 心 改 造, 软 件 服 务 硬 件 服 务 的 提 供 替 代 传 统 的 软 件 开 发 和 硬 件 开 发 及 销 售, 衍 生 出 相 应 的 产 业 链, 甚 至 不 少 企 业 为 了 谋 求 更 好 的 发 展 构 建 行 业 联 盟, 整 个 产 业 将 进 行 大 的 整 合, 并 能 细 分 出 更 多 的 云 计 算 相 关 服 务 企 业 51

第 3 章 云 端 漫 步 (7) 其 他 影 响 在 云 计 算 时 代,IT 部 门 不 用 担 心 不 断 服 务 器 升 级 软 件 升 级 及 其 他 计 算 问 题, 从 而 解 放 IT 部 门, 可 以 将 更 多 的 精 力 投 入 创 新 中 ; 企 业 可 以 更 方 便 获 取 外 界 信 息, 可 以 任 何 一 种 语 言 与 客 户 和 合 作 伙 伴 交 流, 有 利 于 更 好 地 进 行 企 业 决 策 52