云计算的应用

浅析云计算的应用浅析云计算的应用 李精华 中国传媒大学信息工程学院 北京 摘 要 云计算作为一种新的服务模式已成为计算机科学领域的一个研究热点 其快速发展预示着 该技术可以带来美好的应用前景和更多的经济收益 本文首先简要回顾云计算的发展 其次介绍了 云计算的概念 最后着重阐述了云计算的关键技术及其应用的几个方面 关键词 云计算 关键技术 应用 1 1 引言引言 近几年 IT 技术与互联网的发展影响了整个产业的格局 带来了全新 鲜活的业务模 式变革 面对这些变革 全球 IT 产业正在经历着一场声势浩大的 云计算 浪潮 云计算 和移动化是互联网的两大发展趋势 云计算为移动互联网的发展注入了动力 它是商业模 式的创新 主要实现形式包括 SaaS PaaS 和 IaaS 信息技术 IT 成为引领经济增长和社会进步的关键因素与主要动力之一 互联网是 IT 中最为重要的一项发明和最为活跃的一个领域 它最常用的表示方法恰恰就是 云 商业周刊 的评论文章指出 云计算的出现使得人们可以直接通过网络应用获取软件和 计算能力 这一模式将会给传统的 IT 业带来一场巨大的变革 云计算正在成为 IT 业的 一种发展趋势 尽管云计算的定义和范围尚无一致的结论 但是它正在逐渐向人们的工作 和生活进行渗透的事实则是毋庸置疑的 在未来的日子里 云计算将会带给世界更多的改 变 2 2 云计算的概述云计算的概述 2 12 1 云计算的提出云计算的提出 云计算 Cloud Computing 这个概念的直接起源是亚马逊 ECC Elastic Compute Cloud 的缩写 产品和 Google IBM 分布式计算项目 这两个项目直接使用到了 Cloud Computing 这个概念 之所以采用这样的表述形式 很大程度上是由于这两个项目与网络 的关系十分密切 而 云 的形象又常常用来表示互联网 因此 云计算的原始定义即为 将计算能力放到互联网上 当然 云计算发展至今 早已超越了原始的概念 2 22 2 云计算的概念云计算的概念 云计算至今为止没有统一的定义 不同的组织从不同的角度给出了不同的定义 根据 不完全的统计至少有 25 种以上 例如 Gartner 认为 云计算是一种使用网络技术并由 IT 使能而具有可扩展性和弹性能力作为服务提供给多个外部用户的计算方式 美国国家标 准与技术实验室对云计算的定义是 云计算是一个提供便捷的通过互联网访问一个可定 制的 IT 资源共享池能力的按使用量付费模式 IT 资源包括网络 服务器 存储 应用 服务 这些资源能够快速部署 并只需要很少的管理工作或很少的与服务供应商的交互 等等 随着应用场景的变化和使能技术的发展 关于云计算的定义还在不断产生新的观点 云计算的本质主要体现在 6 个方面 1 具有 作为服务 交付的能力 2 以高度可扩展的弹性方式交付服务 3 利用因特网技术和方法来开发和交付服务 4 资源虚拟化及资源的自动管理与配置 5 可实现海量数据的分布式并行处理 3 3 云计算的关键技术云计算的关键技术 云计算作为一种新的超级计算方式和服务模式 以数据为中心 是一种数据密集型的 超级计算 它运用了多种计算机技术 其中以编程模型 数据管理 数据存储 虚拟化和 云计算平台管理等技术最为关键 下面分别介绍云计算的一些关键技术 3 13 1 编程模型编程模型 MapReduce 作为Google 开发的Java Python C 编程模型 是一种简化的分布式 编程和高效的任务调度模型 应用程序编写人员只需将精力放在应用程序本身 使云计算 环境下的编程十分简单 而关于集群的处理问题 包括可靠性和可扩展性 则交由平台来 处理 MapReduce 模式的思想是通过 Map 映射 和 Reduce 化简 这样2个简单 的概念来构成运算基本单元 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 达到分布式运算的效果 再通过Reduce 程序将结果汇整输出 即可并 行处理海量数简单地说 云计算是一种更加灵活 高效 低成本 节能的信息运作的全新 方式 通过其编程模型可以发现云计算技术是通过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成 无数个较小的子程序 再由多部服务器所组成的庞大系统搜索 计算分析之后将处理结果 回传给用户 通过这项技术 远程的服务供应商可以在数秒之内 达成处理数以千万计甚 亿计的信息 达到和 超级电脑 同样强大性能的网络服务 3 23 2 海量数据分布存储技术海量数据分布存储技术 云计算系统采用分布式存储的方式存储数据 用冗余存储的方式保证数据的可靠性 云计算系统中广泛使用的数据存储系统是Google 的GFS 和Hadoop 团队开发的GFS 的开源 实现HDFS GFS 即Google 文件系统 Google File System 是一个可扩展的分布式文件 系统 用于大型的 分布式的 对大量数据进行访问的应用 GFS 的设计思想不同于传统 的文件系统 是针对大规模数据处理和Google应用特性而设计的 它虽然运行于廉价的普 通硬件上 但可以提供容错功能 它可以给大量的用户提供总体性能较高的服务 一个GFS 集群由一个主服务器 master 和大量的块服务器 chunkserver 构成 并被许多客户 client 访问 主服务器存储文件系统所有的元数据 包括名字空间 访问控制信息 从 文件到块的映射以及块的当前位置 它还控制系统活动范围 如块租约 lease 管理 孤 立块的垃圾收集 块服务器间的块迁移 主服务器定期通过心跳 HeartBeat 消息与每一 个块服务器通信 并收集它们的状态信息 3 33 3 海量数据管理技术海量数据管理技术 海量数据管理是指对大规模数据的计算 分析和处理 如各种搜索引擎 以互联网为 计算平台的云计算能够对分布的 海量的数据进行有效可靠地处理和分析 因此 数据管 理技术必需能够高效地管理大量的数据 通常数据规模达TB 甚至PB 级 云计算系统中的 数据管理技术主要是Google 的BT BigTable 数据管理技术 以及Hadoop 团队开发的开源 数据管理模块HBase 和Hive 作为基于Hadoop的开源数据工具 http appengine google com 主要用于存储和处理海量结构化数据 BT是建立在GFS Scheduler Lock Service 和MapReduce之上的一个大型的分布式数据库 与传统的关系数据库不同 它把所 有数据都作为对象来处理 形成一个巨大的表格 用来分布存储大规模结构化数据 3 43 4 虚拟化技术虚拟化技术 虚拟化 virtualization 技术是云计算系统的核心组成部分之一 是将各种计算及 存储资源充分整合和高效利用的关键技术 云计算的特征主要体现在虚拟化 分布式和动 态可扩展 而虚拟化作为云计算最主要的特点 为云计算环境搭建起着决定性作用 虚拟 化技术是伴随着计算机技术的产生而出现的 作为云计算的核心技术 扮演着十分重要的 角色 提供了全新的数据中心部署和管理方式 为数据中心管理员带来了高效和可靠的管 理体验 还可以提高数据中心的资源利用率 低功能绿色环保 通过虚拟化技术 云计算 中每一个应用部署的环境和物理平台是没有关系的 通过虚拟平台进行管理 扩展 迁移 备份 种种操作都通过虚拟化层次完成 虚拟化技术实质是实现软件应用与底层硬件相隔 离 把物理资源转变为逻辑可管理资源 目前云计算中虚拟化技术主要包括将单个资源划 分成多个虚拟资源的裂分模式 也包括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式 虚拟 化技术根据对象可分成存储虚拟化 计算虚拟化 网络虚拟化等 计算虚拟化又分为系统 级虚拟化 应用级虚拟化和桌面虚拟化 3 53 5 云计算平台管理技术云计算平台管理技术 云计算资源规模庞大 一个系统服务器数量众多 可能高达10 万台 结构不同并且 分布在不同物理地点的数据中心 同时还运行着成千上万种应用 如何有效地管理云环境 中的这些服务器 保证整个系统提供不间断服务必然是一个巨大的挑战 云计算平台管理 系统可以看作是云计算的 指挥中心 通过云计算系统的平台管理技术能够使大量的服 务器协同工作 方便地进行业务部署和开通 快速发现和恢复系统故障 通过自动化 智 能化的手段实现大规模系统的可靠运营和管理 4 4 云计算的应用云计算的应用 云计算应用的范围很广 下面将从云服务 云计算 云存储 云安全这四个方面来体 现云计算的应用 4 14 1 云服务云服务 这是一种更广义的服务方式 其中的典型代表就是苹果的全新云服务 iCloud 这是一款 可与 iPhone iPad iPodtouch Mac 或 PC 应用程序完美兼容的突破性全新云服务免费套 件 它能够无线存储你的某个苹果设备上的数据内容 并自动无线推送至你所有的苹果设 备 也就是说当你修改某个苹果设备上的信息时 所有设备上的信息几乎同时以无线方式 得以更新 此外 还增加了云备份与音乐自动同步功能 云备份可以每天自动备份包括购 买的音 乐 应用 电子书 音频 视频 设置属性以及软件数据等 而以上备份仅支持通 过 WiFi 上传下载数据 iCloudStorage 可完好地保存使用 iCloudStorageAPIs 创建的所有文档 并自动推送 至你的全部设备 当你在更改设备文档时 iCloud 自动将更改推送至你的所有设备 iCloud 创新的 PhotoStream 服务可自动上传你拍摄的照片 导入任意设备 并无线推送至 你的所有设备和电脑 当你用 iPhone 为好友拍摄照片后 回家后即可与 iPad 或者 AppleTV 上的整个群组共享 这项服务非常受欢迎 如今已有超过 2000 万人创建了 iCloud 账户 4 24 2 云计算云计算 云计算其实是一种资源交付和使用模式 指通过网络获得应用所需的资源 提供资源 的网络被称为 云 云计算具有按需服务 无限扩展 低成本和规模化等四大特征 狭义 云计算指 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资源 广义云计算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服务 这种服务可以是 IT 和软件 互联网相关 也可是其他服务 云计算的核心思想 是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度 构成一个计算 资源池向用户按需服务 提供资源的网络被称为 云 云 中的资源在使用者看来是可 以无限扩展的 并且可以随时获取 按需使用 随时扩展 按使用付费 4 34 3 云存储云存储 云存储在云计算 cloudcomputing 概念上延伸和发展出来的一个新的概念 云计算时 代 你可以抛弃 U 盘等移动设备 只需要进入 GoogleDocs 页面 新建文档 编辑内容 然后 直接将文档的 URL 地址分享给你的朋友或者上司 他可以直接打开浏览器访问 URL 我们再也不用担心因 PC 硬盘的损坏或者优盘打不开而发生资料丢失事件 4 44 4 云安全云安全 云安全 CloudSecurity 是网络时代信息安全的新产物 它融合了并行处理 网 格计算 未知病毒行为判断等新兴技术和概念 通过 网状的大量客户端对网络中软件行为 的异常监测 获取互联网中木马 恶意程序的最新信息 传送到 Server 端进行自动分析和 处理 再把病毒和木马的解决方 案分发到每一个客户端 未来杀毒软件将无法有效地处理日益增多的恶意程序 来自互联网的主要威胁正在 由电脑病毒转向恶意程序及木马 在这种情况下 采用的特征库判别法 显然已经过时 云 安全技术应用后 识别和查杀病毒不再仅仅依靠本地硬盘中的病毒库 而是依靠庞大的网 络服务 实时进行采集 分析以及处理 整个互联网就是 一个巨大的 杀毒软件 参与 者越多 每个参与者就越安全 整个互联网就会更安全 如今 瑞星 趋势 卡巴斯基 MCAFEE SYMANTEC 江民科技 PANDA 金山 360 安全卫士等都推出了云安全解决方案 瑞星基于云安全策略开发的 2009 新 品 每天拦截数百万次木马攻击 其中 1 月 8 日更是 达到了 765 万余次 趋势科技云安全已经在全球建立了 5 大数据中心 几万部在线服务器 5 5 结束语结束语 计算作为一项服务功能是人们长久以来的梦想 随着微软吸引人眼球的一句广告语 是 We are all in cloud 标志着云计算时代的到来 人们长久以来的梦想终将变为现 实 国家对云计算重要作用的认识不断提高 云计算的研究和应用的投入力度将进一步加 大 而且 政府部门正在积极采取行动进行标准制定工作并协调云计算产业链上 下游各 个企业的关系 促进云计算产生后互联网产业的良性健康发展 中国的云