国兴华——云计算理论及技术在高校的应用研究.doc

云计算理论及技术在高校的应用研究师计07-1班 28号 国兴华( 北华大学计算机科学技术学院 吉林市 132021 )摘要：文章着重介绍了云计算数据库的基本思想和实现过程中需要解决的基本问题，云计算借助互联网的庞大资源体系,以一种全新的计算模式向用户提供服务。云计算以其安全可靠的数据存储和强大的计算能力,必将对高等教育的信息化建设产生积极的影响，最后分析了对云计算数据库及其在远程教学中的应用这一课题进行研究的意义和价值.Abstract: Article focuses on the basic idea of cloud computing database and implementation process needs to solve the basic problem, a huge cloud computing resources through the Internet system to a new computing model to the users. Cloud computing with its secure, reliable data storage and computing power, is bound to information technology in higher education have a positive impact, the final analysis of cloud computing database and its application in distance education research in this topic meaning and value.关键词：云计算；云计算数据库；远程教学；Keywords: Cloud computing; cloud computing database; distance education;一、云计算简介 1.1云计算的定义 云计算是一种基于互联网的超级计算模式。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。云计算实质上是通过互联网访问应用和服务,而这些应用或者服务通常不是运行在自己的服务器上,而是由第三方提供。它的目标是把一切都拿到网络上,云就是网络,网络就是计算机。云计算依靠强大的计算能力,使得成千上万的终端用户不担心所使用的计算技术和接入的方式等,都能够进行有效的依靠网络连接起来的硬件平台的计算能力来实施多种应用。云计算的新颖之处在于它几乎可以提供无限的廉价存储和计算能力。 基于云计算的原理和其固有的特点,云计算比其它新技术更容易进入高校。云计算对用户端的设备要求很低,这一特点决定云计算将会在学校大受欢迎。 二、云计算的特点 2.1服务提供的多元性 云就是庞大的计算机群,具备极高的计算、存储能力,能够完成单机所完不成的海量计算、存储等工作。云将调用云中的计算机群,使用基于海量数据的数据挖掘技术来搜索网络中的数据库资源,并运用各种方法为用户反馈出尽可能详尽、准确的结果,极大的扩展了而不是传统意义上的基于某个具体服务器为用户提供相应服务的工作模式;同时云中的计算机可以通过相应技术保持网络数据库信息的及时更新,用以保证用户服务的快速、准确。 2.2使用的便捷性 在云计算模式中所有应用和服务请求的数据资源均存储在云中,用户可以在任意场合、时间通过网络接入云平台,使用统一的云服务,按照自身的需求获取所需信息,并可以实现不同终端、设备间的数据与应用共享,为工作带来极大的便利和效率。 2.3服务的安全性 分布式系统具有高度容错机制,云计算作为分布式处理技术的发展,依托据存储中心可以实现严格、有效的控制、配置与管理,具有更好的可靠性、安全性和连接性能,同时高度集中化的数据管理、严格的权限管理策略可以让用户避免数据丢失、病毒入侵等麻烦。 2.4用户端设备成本低廉 由于云计算模式下大量的计算及存储工作都被放到了网络上,作为个人的用户端就完全可以简化到只有一个浏览器了。云计算模式中用户只需通过网络使用服务商所提供的相关服务,并按实际使用情况付费,具体的计算机系统硬件配置、设备运行维护开支和服务器系统软、硬件升级都由云服务提供商来完成。云计算的端设备和现在的PC机相比,云计算终端功耗低,成本低廉,终端用户使用简单,维护方便。 转二、云计算为高校教育信息化建设提供新的思路 1）云计算能大大节约信息化的资金投入 目前的高校信息化建设中成本主要来源于软硬件的购置、日常维护及设备更新等,如果将这些建立在云计算和服务的基础之上,将大大减少资金投入。其一,整个网络课程建设的基础平台将是云服务提供商提供的跨平台、运算能力强大、资源丰富的统一的通用信息平台,无需购买本地服务器,仅需投入少数管理终端及云接入设备即可;其二,所有的服务提供均由云端提供,无需为保证服务器运行的可靠性、保证存储在服务器中的数据资源的安全以及避免因网络访问异常导致服务器瘫痪而对网络服务器响应及接入数量等进行限制,因此原来维护、升级等工作几乎降至最低,管理成本也相应可以大大降低。 2）真正实现资源整合,建立统一的资源平台 将高校信息化建立在云计算和服务的基础之上,将繁重的网络信息平台建设、服务器的配备、课程资源的存储与管理等工作交给云服务提供商,那么现有分散的、自成一体、本地化的网络信息平台将转变成为一个与具体网络运行环境、网络服务器系统、网络操作系统无关的强大的统一的通用信息平台,在这个平台上以成千上万的云服务器为依托,拥有着极其强大的计算功能、海量的网络资源,现有的网络课程建设中存在的软、硬件资源重复投入、虚拟化教学设备运行能力支持等问题将迎刃而解。 3）云计算的应用能够保证高校师生的信息安全 校园网内的计算机病毒的防控一直是一个十分棘手的问题,尤其在多媒体教室及计算机实验室。一台机器中毒,很快就会传遍所有机器。杀毒软件授权使用费用对高校来说也是一笔不小的开支,但对病毒仍不能有效的防控。而在云计算环境下,云计算提供商拥有先进技术和专业团队来负责这些资源的安全维护工作,师生们只需通过网络,就能访问自己的数据。本地不再存储任何数据,因而不用担心病毒入侵造成的破坏。所以,云计算在高校的应用既省去了高校在信息安全方面的开支,又确保了高校师生的信息安全。 三、云计算数据库3.1面向数据的云计算研究现状国内现有的与数据库相关的云计算研究工作2也都处于起步阶段.Google、百度、新浪、腾讯、盛大等众多已经有着丰富数据资源或计算资源的互联网企业将会走在云计算浪潮的前列，除了安全性、带宽、软硬件资源管理等技术因素外，他们面临的最大挑战是尽快寻找到或者创造出新的基于云计算的用户需求.例如上海超级计算中心，作为国内首家也是唯一一家面向公众开发的公共计算服务平台，已经通过网络为各个应用领域的用户提供计算服务.对这类数据或计算中心，云计算时代面临的主要挑战同样是拓宽或者寻找新的服务领域和服务内容.3.2云计算数据库的基本思想这里提出的云计算数据库，是一个面向云计算的数据库资源管理平台，旨在为现有大量位于Internet后台的数据库资源的共享提供一个云计算接入环境，为云计算应用提供基础结构级的数据库资源访问、发现、整合等一系列问题的通用解决方案.云计算数据库探讨的问题涉及了包括数据库管理系统、分布式数据库以及语义WEB在内的多个相关领域的研究.云计算数据库采纳了这些领域的一些思想、方法和技术，但是在研究方向和内容上又有所不同.云计算数据库与传统的数据库系统研究的根本不同在于，它的研究重点不在于如何提高数据库系统本身的性能或功能问题，而在于如何基于现有数据库管理系统，将数据库作为基本的数据管理单元并入云计算环境，使其能够被云计算应用有序地访问和协同地调用，即如何建立数据库资源在云计算上的共享规则.因此云计算数据库的目标是要成为云计算平台的一个组成部分，它的本质是位于数据库管理系统和云计算数据库用户之间的一层中间件.3.3云计算数据库的关键技术3.3.1数据存储技术数据存储技术 为保证高可用、高可靠和经济性，云计算采用分布式存储的方式来存储数据，采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性.另外，云计算系统需要同时满足大量用户的需求，并行地为大量用户提供服务.因此，云计算的数据存储技术必须具有高吞吐率和高传输率的特点.未来的发展将集中在超大规模的数据存储、数据加密和安全性保证、以及继续提高I/O速率等方面.为了满足云计算的分布式存储方式、同时保证数据可靠性和高吞吐率以及高传输率的需求.目前各IT厂商多采用GFS或HDFS的数据存储技术.3.3.2数据管理技术云计算系统对大数据集进行处理、分析向用户提供高效的服务.因此，数据管理技术必须能够高效的管理大数据集，同时必须在规模巨大的数据中找到特定的数据.云计算的特点是对海量的数据存储、读取后进行大量的分析，数据的读操作频率远大于数据的更新频率，云中的数据管理是一种读优化的数据管理.由于云计算采用列存储的方式管理数据，如何提高数据的更新速率以及进一步提高随机读速率是未来的数据管理技术必须解决的问题.为了满足云计算的大规模数据集管理，高效的数据定位需求，例如谷歌采用BigTable的数据管理技术.在各大IT厂商的支持下，Hadoop开发团队正在开发其开源版本.3.3.3数据安全技术网络技术的发展，使得带宽将不会成为主要障碍，安全性依旧是最重要的顾虑.将保存在本地、为自己所掌控的数据交给一个外部的云计算存储服务中心，这样一个改变让人不得不考虑数据的安全和保密问题.然而，如同早已习惯地将钱存在银行一样，未来的数据银行也必将会出现.其实，技术还不是最主要的障碍，制度、法规、诚信、习惯、观念等等这些非技术的因素反而将成为其主要因素.在云计算的关键技术中还应考虑“云安全”问题“.云安全”作为云计算技术的一种应用，其实质是通过安全厂商自建的数据中心这个“云”与位于用户的客户端相互合作，共同对用户访问Web内容进行防护，通过“云”对互联网进行扫描，对有毒网页进行标记.其具体操作流程是用户在访问网页之前，先与“云”取得联系，如果网页安全就顺利访问，否则就终止行为.四、结束语 云计算能为高校信息化提供所需的基础设施和软件环境,帮助高校摆脱资金不足、专业技术人员匮乏等各种困扰,其在高校教学、科研中的应用前景十分广阔。云计算的发展趋势已经呈现,一定会为高校的教学质量、科研水平等方面的提升贡献出自己的力量。信息技术已经从计算机时代走向互联网时代,教育信息化也将从以计算机辅助教育应用为中心走向以数据、计算和服务为中心。云计算为这种转变提供了机会和技术实现,并使之成为可能,为高等学校教育信息化的发展和建设提供了新的模式。参 考 文 献：1李德毅,张海粟.超出图灵机的云计算J.中国计算机学会通讯,2009(12).2ARMBRUST M,FOX A,GRIFFITH R,et al.Above the Clouds:A Berkeley View of CloudComputingR.Berkeley,CA,USA:DistributedSystems Lab,University of California,2009.3FOSTER I,ZHAO Yong,RAICU I,et al.CloudComputing and Grid Computing 360-degreeC