云计算概念、技术发展与应用

齐鲁理工学院 赵兴芝 臧 丽 朱效丽 谭凤华

云计算概念、技术发展与应用

齐鲁理工学院 赵兴芝 臧 丽 朱效丽 谭凤华

随着互联网、计算网络技术等的迅速发展，云计算（Cloud computing）吸引了越来越多人的关注，成为信息社会一个炙手可热的研究热点。本文首先从云计算的概念入手，介绍了云计算的特点、关键技术、存在问题以及发展应用等。旨在为了解云计算当前发展状况，关键技术以及科学地进行大数据分析与处理提供参考。

云计算；物联网；虚拟化；大数据

一、背景

随着物联网，互联网的迅速发展，网络上流动着海量数据时刻需要处理。而传统的技术已无法满足当前的需要。云计算作为新一轮的信息技术革命，2004年在美国萌芽,随后在欧洲、日本、韩国等国家得到迅速传播[2]，在2008年左右传入中国[3]。

二、定义

目前对云计算的定义有不下百种说法。云计算是一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化的资源的计算模式。现阶段广为接受的是中国云计算专家咨询委员会副主任、秘书长刘鹏教授给出的定义：“云计算是通过网络提供可伸缩的廉价的分布式计算能力。”[1]；美国国家标准与技术研究院（NIST）定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。[5]云计算是通过互联网提供动态易扩展的虚拟化资源。

三、特点

云计算是通过使计算工作分布在大量的分散的计算机上，最大的不同在于，它的传输是通过互联网来进行的。云计算是计算机在网络上一种新型的计算模式,利用的是它的强大的计算能力,来帮助人们解决实际的各种各样问题,如可以提高生产效率，降低成本、节省能源、可持续发展，解决目前资源紧缺问题,技术共享问题等。目前被人们普遍接受的云计算特点总结如下：

1.超大规模

“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，一般是指一些大型服务器集群。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。并且具有相当的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器，Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。客户私有云一般拥有数百上千台服务器。

2.虚拟化

云计算支持用户随时随地的使用各种终端获取应用服务。用户请求的资源就来自“云”，而不是固定的有形的实体。服务应用在某处“云”中运行，但用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台电脑或者一个智能终端，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。

3.高可靠性

“云”使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。

4.通用性

云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。

5.高可扩展性

“云”的规模可以动态化的、差异化的、可以实时调整动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。

6.按需服务

“云”是一个庞大的资源池，用户可按需购买。实际上可以理解为云可以像话费，自来水，煤气，电那样按用户实际需求计费。

7.极其廉价

由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理，从而使得大量企业无需自己承担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务，可赋予用户前所未有的计算能力。[6]

四、关键技术

云计算的主要核心技术包括：硬件支撑技术，主要有高性能技术、高通量计算、高可靠和高可扩展技术等；软件支撑技术，主要有类似于Map-Reduce编程模式、分布冗余和列存储方式等；虚拟化技术，主要有所有硬件设备的全虚拟化和选择性的半虚拟化运行模式等；安全技术，主要有网络层次安全保护、服务器层次安全保护以及数据层次安全保护等；数据中心技术，主要有分布式动态部署与服务组合、数据与计算综合管理、可靠和可扩展自主体系架构等。

五、存在的问题

1.数据隐私问题：如何保证存放在云服务提供商里的个人或企业私有数据，不被非法利用，这个问题不仅需要技术上的改进，同时也需要在法律上做进一步的完善。

2.数据安全性：有些数据是企业的商业机密，数据的安全性关系到企业的生存和发展。人们担心他们存储在云端数据的安全性。正因如此，用户期待看到更加安全的应用程序、更强的加密技术和良好的安全协议的提出。

3.缺乏统一的技术标准：云计算的美好前景让传统互联网厂商纷纷向云计算方向转型。但是由于缺乏统一的技术标准，尤其是接口标准，各厂商在开发各自产品和服务的过程中各自为政，这为将来不同服务之间的互连互通带来严峻挑战。

六、应用

所谓“云”就是指若干多的计算机集群组成的规模，有着云一样的动态变化的特点。

1.云物联

物联网是互联网的发展和延伸。由原来的人与人，人与物，发展到物与物的互联。物联网的运用和发展是科技进步、社会不断发展的产物，云计算在对信息进行处理和运用上，发挥着相当重要的作用。

2.云安全

云安全(Cloud Security)是一个由“云计算”演变而来的新词。云安全的构想策略是：使用者越多，每个使用者就相对的越安全，是因为如此庞大的用户群，足可以覆盖互联网的每一个角落，只要某个木马或某个新病毒一出现，立刻就会被发现并截获。

3.云存储

云存储是指通过虚拟化、网格技术或分布式文件系统等技术功能，将网络中各种不同类型大量的硬件存储设备通过特定软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的系统。当云计算系统主要工作是对大批量数据进行存储和管理时，云计算系统中就需要配置大量的存储设备，那么些时云计算系统就转身变成为一个云存储系统，所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。

4.云游戏

云游戏是以云计算为技术支撑基础的一种游戏方式，在云游戏的运行模式环境下，所有游戏都在服务器端运行，并将实施渲染完毕后的游戏画面经压缩后通过网络传送给游戏用户。在客户端，用户的游戏设备不需要更换任何高端处理设备，只需要具备基本的视频解压能力就可以得到视觉效果顶尖的游戏画面。

5.云计算

从技术上看，云计算与大数据的关系就像一枚硬币的反正面一样密不可分。大数据必然无法用单一的计算机进行处理,必须采用分布式计算架构体系。它的特色在于对海量数据的深刻挖掘,但它必须依托云计算的分布式处理技术、分布式数据库管理、云存储技术和虚拟化技术。

七、小结

云计算是当前发展十分迅速的新兴产业，具有广阔的发展前景，同时其所面临的安全技术挑战也是前所未有的，需要IT领域与信息安全领域的研究者共同探索解决之道。同时，云计算安全并不仅仅是技术问题，它还涉及标准化、监管模式、法律法规等诸多方面。因此，仅从技术角度出发探索解决云计算安全问题是不够的，需要信息安全学术界、产业界以及政府相关部门的共同努力，来制定云计算的标准，规范云计算产业发展环境，顺利迎接云计算时代的到来。

[1]刘鹏.云计算[M].北京:电子工业出版社,2010.

[2]高洪等.云计算分布式缓存技术及其在物联网中的应用[J].中兴通迅技术,2012.

[3]陈康,郑伟民.云计算系统实例与研究现状[J].软件学报,2012.

[4]云计算的特点.新华网,2010-07-17.

[5]云计算对软件开发与测试的影响.中国云计算.2014-02-27.

[6]云计算的八大亮点应用.中国云计算门户站.2013-04-02.

[7]卢小宾,王涛.Google三大云计算技术对海量数据分析流程的技术改进优化研究[J].图书情报工作,2015.03.

[8]张兴旺,李晨晖.去计算环境下大规模数据处理的研究与初步实现[J].现代图书情报技术,2011.