云计算 云仿真

云计算云仿真

目前，“云计算”正成为信息领域研究的热点，它在用户通过网络及云计算平台随时随地按需获得计算服务能力方面取得了较大进。

目前云计算的定义纵说纷纭，其中典型的定义有：

“网格之父”Ian Foster：云计算是一种由规模经济驱动的大型分布式计算模式，它为互联网上的外部用户按需提供一个抽象的、虚拟的、动态可扩展的、可管理的计算能力、存储、平台及服务的资源池。

中国网格计算、云计算专家刘鹏：云计算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。

计算机专家李开复：云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。

狭义的云计算指：厂商通过分布式计算和虚拟化技术搭建数据中心或超级计算机，以免费或按需租用方式向用户提供数据存储、分析以及科学计算等服务，如亚马逊弹性云计算、微软的SSDS等。广义的云计算是指厂商通过建立网络服务器集群，向各种不同类型的客户提供在线软件服务、硬件租用、数据存储、计算分析等不同类型的服务，如Google的Docs、用友的在线财务软件、腾讯在线flash 制作等。

云计算体系结构

目前云计算的平台主要提供IaaS(基础设计即服务)、PaaS(平台即服务)和SaaS(软件即服务)三种形式的服务[8]，但由于没有统一的标准，

各厂家提出了不同的解决方案，因此并没有统一的技术体系结构。云 计算专家刘鹏综合不同厂家的方案，构造了一个值得商榷的云 计算体系结构，它分为4层，如图2所示：

图2 云 计算体系结构

云计算核心特性：1、敏捷：使用户得以快速的，且以低价格的获得技术架构资源。2、应用程序界面API 的可达性是指允许软件与云以类似“人机交互这种用户界面设施交互相所相一致的方式”来交互。云计算系统典型的运用基于REST 网络架构的API 。3、在公有云中的传输模式中支持已经转变为运营成本，故，费用大幅下降。4、设备和本地依赖允许用户通过网页浏览器来获取资源而无需关注用户自身是通过何种设备或在何地介入资源（如 PC ，移动设备等）。通常设施是在非本地的（典型的是由第三方提供的），并且通过英特网获取，用户可以从任何地方来连接。5、一种称为多租户的软件架构技术允许在多用户池下共享资源与消耗：体系结构的中央化使得本地的耗用更少（例如不动产，电力等）；峰值负载能力增加（用户无需建造最高可能的负载等级）；原先利用率只有10-20%的系统利用效率增加了。6、如果多个冗余站 点被使用，则改进了可靠性。 7、可扩展性：经由在合理粒度上按需的服务开通资源，接近实时的自服务，管理中间

安全审计

综合防护

访问授权 身份认证

安全

管用户管帐号管理 用户环境配置 用户交互管使用计费 资源管负载均衡 故障检测 故障恢复 监视统计 任务管映像部署和管任务调度 任务执行 生命期管理 资源池 计算机源池 存储资源池 网络资源池 数据资源池 软件资源池

SOA 构建层 服务工作流 服务访问 服务注册 服务查找 服务接口 物理资计算机 网络设施 软件 存储器 数据库

无需用户对峰值负载进行工程构造。8、性能受到监控, 同时一致性以及松耦合架构通过web services作为系统接口被构建来。9、因为数据集中化了，故安全性得到了提升，增加了关注安全的资源等，但对特定敏感数据的失控将是持续关注的，且内核存储的安全性缺少关注较之传统系统而言，安全性的要求更加高。

云计算核心技术：1、编程模式 2、海量数据分布存储技术3、海量数据管理技术4、虚拟化技术5、云计算平台管理技术云仿真平台是一种新型的网络化建模与仿真平台，是仿真网格的进一步发展。它以应用领域的需求为背景，基于云计算理念，综合应用各类技术，包括复杂系统模型技术、高性能计算技术、先进分布仿真技术/VR 技术、现代网络技术、虚拟化技术、普适化技术、人工智能技术、产品全生命周期管理（PLM）技术、管理技术、系统工程技术，及其应用领域有关的专业技术等，实现系统/联邦中各类资源（包括系统/项目参与单位有关的模型资源、计算资源、存储资源、网络资源、数据资源、信息资源、知识资源、软件资源，与应用相关的物理效应设备及仿真器等）安全地按需共享与重用，实现网上资源多用户按需协同互操作，实现系统/联邦动态优化调度运行，进而支持工程与非工程领域内已有或设想的复杂系统/项目进行论证、研究、分析、设计、加工生产、试验、运行、评估、维护和报废等（全生命周期）活动（仿真系统工程）。

云仿真平台支持一种新的仿真模式——“云仿真”模式，它是一种利用网络和云仿真平台按需组织各种仿真资源（仿真云），以提供用

户各种建模与仿真服务的新的仿真模式。上述模式的实现涉及到云的构造和使用。云由“云服务”提供商的云和用户注册的云构成。云的应用步骤如下：在安全体系的支持下，各类用户首先通过网络环境中的云仿真平台门户进行仿真任务需求的定义；然后云仿真平台便能按用户需求自动查找和发现所需资源（仿真云），并基于“服务”组合的方式按需动态构造仿真应用系统（仿真云群）；进而该系统将在云仿真平台对资源的动态管理下，进行网络化建模仿真系统的协同运行，完成“云仿真”（见图1）。

基于云仿真平台的云仿真系统体系结构

基于云仿真平台的云仿真系统体系结构如图所示，它是一种面向服务的层次化体系结构。

资源层（云层）：提供云仿真平台调度使用的各类仿真资源，包括网络和经过虚拟化封装的建模和仿真资源（模型资源、工具软件资源、计算资源、存储资源、数据资源、知识资源和各类模拟器、科学仪器等）。

面向“云仿真”的服务层：对原仿真网格——COSIMGRID[1]的资

源服务中间件层和面向应用的核心服务层进行整合和较大扩充，开发提供了面向云仿真模式的十类共性支撑服务，包括面向多用户的资源调度管理服务、普适化协同仿真服务、虚拟化仿真资源信息管理服务、智能化资源发现服务、协同仿真组合调度服务、仿真资源自适应与容错迁移服务、协同可视化引擎服务、基于Web Service/网格技术的仿真资源管理服务、基于Web 的HLA/RTI 分布交互仿真服务和基于虚拟化技术的仿真资源动态管理与优化配置服务等。

应用门户/支撑工具层：为用户登录“云仿真平台”进行仿真活动提供浏览器和桌面形式的门户/支撑工具，包括项目管理工具、仿真数据库/模型库/知识库管理工具、多学科虚拟样机问题求解环境、大规模体系级协同仿真问题求解环境、普适化协同仿真门户、协同可视化与分析评估门户和通用门户等。

应用层：包括多学科虚拟样机协同仿真应用和大规模体系级协同仿真应用及其它各类仿真应用。

图2：基于云仿真平台的云仿真系统体系结构