计算机云计算的原理与应用

计算机云计算的原理与应用

近年来，计算机云计算在公众视野中频现，引发公众对于云计算的关注与探讨，在此与大家共同探讨云计算的原理及应用。

一、基本原理

云计算的基本原理是将用户所需的计算分布在数量无限的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，使得企业数据中心的运行类似于互联网，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及其存储系统。就像从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式，从而意味着计算能力透过互联网来作为一种商品进行流通，如同水电一样，取用方便，费用低廉。

目前，云计算有IaaS、PaaS和SaaS三种类型，不同的厂家提供不同的解决方案，但没有形成统一的技术体系架构。笔者综合不同厂家的方案，提出了一个如图2所示，供大家商榷的云计算体系架构。云计算技术体系架构可分为物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA构建层等4层。其中，物理资源层包括计算机、内存、网络设施、数据库和软件等。资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，如计算资源池、数据资源池等，资源池构建主要是物理资源的集成和管理工作。管理中间件层负责对云计算的资源进行管理，并对众多应用任务进行调度，使资源能够高效、安全地为应用提供服务。SOA构建层是将云计算能力封装成标准的WebServices服务，并纳入到SOA体系进行管理和使用，包括服务注册、查找、访问和构

建服务工作流等。管理中间件层和资源池层是云计算技术的最关键部分，SOA构建层的功能更多依靠外部设施提供。

二、主要特征与技术特点

云计算服务是由多组机群系统或一个类似网络操作系统的用户

体验所构成。用户操作的响应完全由云端多组不同用处的机群来承担，用户依托浏览器所呈现的网络操作系统来获得一个亲切、丰富的用户体验。

(1)主要特征

目前，云计算的主要特征可概括为6个方面。其一是自主计算，即“可自我管理的计算机系统”。其二是客户服务器模式，即客户端服务器计算主要通过引用分布式应用程序来区分服务提供者(服务器)和服务请求者(客户端)。其三是网格计算，即采用一种由集群网络化和松散耦合计算机的协同来构建可执行巨大任务的‘超级计算机及其虚拟”。其四是大型主机，即面向海量信息处理，存储等的功能强大计算机及其应用程序。其五是效用计算，即依托类似公用事业计量服务的“计算资源”，如计算和存储系统。其六是P2P，即采用点对点(P2P)方式所组成的一个没有中心协调的分布式结构体系。

(2)技术特点

基于云计算应用的现状，云计算的技术特点可归纳如下：

①基于虚拟化技术快速资源部署或服务获取

云计算支持用户在任意位置、使用各种终端来获取应用服务，

并依托服务器端的虚拟化技术来实现全部的计算工作。云端的终端虚

拟化、存储虚拟化等技术代替用户实际计算机的存储设备和运算设备，数据运算将变成可共享的公共资源。

②动态、可伸缩扩展，资源按需供给、按量付费，降低成本

云计算在客户需要云计算提供更多服务器支持，能够按照用户

实际需要，扩展网络规模和服务能力，动态调整有关服务器配置等资源来满足用户需求。云计算可实现企业按需服务需求，只为所使用服务付费。企业可随需增减所需的处理器、内存、带宽和存储系统等，并可根据季度和周工作需求的变化来动态调整资源需求，从而降低成本。就如同水电使用按需而取，按量收费一样，进而大幅降低中小企业设备建构与扩充增强的成本。

③通过互联网提供、面向海量信息处理、用户参与便利

网络服务提供者通过云计算技术可在数秒内处理数以千万计甚

至亿计的信息，达到与“超级计算机”同样强大的网络服务。用户只要向服务提需求，拥有可上网终端，如手机、手持计算机等，就可从互联网上获得信息资源和信息能力，如带宽、存储空间、计算能力，就能够随时随地、方便、低廉、快速地获得信息、处理信息、交流信息和展示信息。

④高可靠性与低碳环保

云计算采用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来

保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠性更高。通过云广计算不仅能够有效利用服务器端资源，还能够方便地对数据中

心进行整合，大大降低了客户端设备的能耗，加大了更新周期，符合社会低碳、环保的发展潮流。

当然，云计算在使用时，还存在一些亟待完善的不足。其一是云计算的不稳定性，即在网络无法使用时，企业的系统将严重瘫痪，造成严重损失。其二是云计算依赖性，即企业将基础设施建构在云计算上，会对云计算产生严重依赖，若未来云服务提供商予取予求，企业就缺乏应对筹码。其三是安全性，在技术不完备和法律保障不健全的环境下，企业将机密敏感数据存放于他人手中，泄漏机密的几率较大，用户如何应对。

三、云层次

新兴的云计算作为一种将巨大系统池连接在一起提供各种IT

服务的共享基础体系，可以替我们完成各种存储和计算工作。整体上看，云层次包括客户端、云服务、云平台服务、基础设施以及服务器等五大要件。

(1)客户端

云客户端包括计算机硬件和软件，通过与云计算的应用交互来便利地获取与使用所需的各项功能。在云客户端，只需要拥有一台具备与互联网连接的计算机、手机或其它电子设备，拥有操作系统和浏览器，就能够方便的获取和使用云计算服务。

(2)云服务

云服务SaaS是由软件提供的，是一种客户按使用时间或使用量付费的应用软件新销售方式。对用户来说，他们不再需要关心软件的

安装和升级，也不需要一次性购买软件许可证，而是根据租用服务的实际情况按需付费。从而为用户提供了更广阔的增值机会和创新途径，降低了软件应用和服务的成本。

(3)云平台服务

云平台服务PaaS是指将服务器平台作为一种服务提供的新商

业模式。与通过网络进行程序提供服务的SaaS不同，PaaS实际上是一种将相应服务器平台或者开发环境作为服务软件研发的平台服务，最终产品以SaaS模式提交给用户。因此，PaaS也是SaaS的一种模式。

(4)基础设施

云计算的基础设施即IaaS，是指将经过虚拟化的硬件资源和相关管理功能集合，亦指用于支持操作的外包设备，包括存储、硬件、服务器和网络组件等。这种服务通常是通过一个公用计算基础计费和资源消耗数量计费来收费，并给予相应的服务提供支持。

(5)服务器

服务器层包括服务器的计算机硬件和软件,以及专门为云端服

务器设计的产品交互，多内核处理器连接，云特定的操作系统的指定等。云端服务器通过数量可无限扩展的网间服务器关联来完成用户多元化需求的满足和定制。

四、云计算和其它计算的比较

由于云计算的发展迅猛，时下公众常常会将云计算与网格计算、效用计算、自主计算相混淆。事实上，云计算是以计算机集群为基础