云计算及其关键技术报告

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1、计 设 程 BF课程名称 新技术专题 题目名称_云计算及其关键技术 学生学院 计算机学院专业班级 学 号 3 学生姓名2009 年 12 月 20 日利用传统的桌面计算，你需要在自己所拥有的每台电脑上都运行一份软件程序。你所创 建的文档存放在创建他们的电脑上。利用云计算，你所使用的软件程序并不是运行在你的个 人电脑上，而是存放在能够通过因特网访问的服务器上。即使你的计算机崩溃了，该软件仍 然可以供其他人使用。本论文介绍了云计算的定义，云计算的特点，云计算的几种服务与相 应的应用，当前云计算的关键技术以及云计算带来的影响。关键词：云计算，Saas，GFS，分布式计算1 绪论12 云计算22.1云

2、计算定义22.2云计算的特点22.3云计算的服务层次32.4云计算的关键技术43 结论5参考文献1. 绪论计算机技术是近几十年来令传统的工业技术有了革命性的变化的关键技术， 因为有了计算机，人类文明进步的速度有了飞跃性的发展。但是，计算机技术的 进步到当今为止，已到了相对成熟的阶段，其也不能带来像当初给工业时代带来 的那样巨大的变革。传统的计算机技术已经发展到了巅峰，就算超级计算机再厉 害，也有它的极限。因此，云计算的产生成为了一种必然。而它，也将会给当今 的信息时代带来革命性的变化。因为，全球的计算机将会成为一个整体。或许你 每次安装操作系统都会为驱动的安装，软件的安装，补丁的安装而忙上半天

3、，而 且还很可能把重要的数据删除掉了。或许你会烦恼于这么大的数据移动而找不到 对应的移动存储设备。或许你会为三年要更换一次电脑而烦恼。这就是传统计算 机的局限性。传统计算机只能每台计算机都要有其操作系统，有其软件，都要防 止病毒和木马的入侵，都要为其硬件装上对应的驱动，每台机器都要有相应的文 件，即便这文件在千百万台计算机都有。而云计算，云系统上只有一个文件而能 被世界上所有的人共享。当然这文件为了数据的安全性会保留相应的冗余备份， 但是相比起来对存储空间的节约是上百万倍的。软件已经不是一种应用程序，而 成为了一种服务。云系统上提供的都是服务。你不用再为升级主机烦恼了，这里 有无限大的处理性能

4、，只要你购买。你不用再为安装系统烦恼了，这里已经有了 现成的系统以及最全面的软件。只要你购买相应的服务，云系统能为你做任何在 信息处理上所能做的事情。对于一般人来说，这或许会颠覆他们的大脑，没错， 这个就是革命性的技术。因为，我们购买的电脑不再是那又笨又重的台式机，而 是一个显示设备。或许这个也不再需要，我们需要的只是一个能连上网的东西。 我们文件的移动不是用u盘，想共享数据只需要一个按键，而无论在哪，你那巨 大的文件库都伴在你左右。以前或许你想都没想过的东西会一个个呈现在你面前。 而传统的，将会成为过去，很可能那只是上年才新出来的技术。这个就是云计算 革命性的力量。2. 云计算2.1 云计算

5、定义2.1.1 狭义云计算狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展 的方式获得所需的资源(硬件、平台、软件)。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。这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施。2.1.2 广义云计算广义云计算是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 获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以是任意其他 的服务。解释：这种资源池称为“云”(如图1，图2)。“云”是一些可以自我维护和管理 的虚拟计算资源，通常为一些大型服务器集群，包

6、括计算服务器、存储服务器、 宽带资源等等。云计算将所有的计算资源集中起来，并由软件实现自动管理，无 需人为参与。这使得应用提供者无需为繁琐的细节而烦恼，能够更加专注于自己 的业务，有利于创新和降低成本。有人打了个比方：这就好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电 的模式。它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水电一样， 取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。云计算是并行计算(Parallel Computing)、分布式计算(Distributed Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展，或者说是这些计算机科学概念 的

7、商业实现。云计算是虚拟化(Virtualization)、效用计算(Utility Computing)、 IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)等概念混合演进 并跃升的结果【1】。图1云计算结构图1riTVA* . . 4二一据集的*据金迁服务服务抿供靖爵整用9 也去三序计慈K计痍利HO3KffiSIrFttM&-)图2云计算结构图22.2 云计算的特点云计算平台与传统应用模式相比，具有如下特点：（1）虚拟化技术现有的云计算平台的最大的特点是利用软件来实现硬件资源的虚拟化管理、 调度及应用。通过虚拟平台用户使用网络资源、计算资源、数据库资源、硬件资 源、存

8、储资源等，与在自己的本地计算机上使用的感觉是一样的，相当于是在操 作自己的计算机，而在云计算中利用虚拟化技术可大大降低维护成本和提高资源 的利用率。（2）灵活定制在云计算时代，用户可以根据自己的需要或喜好定制相应的服务、应用及资 源，云计算平台可以按照用户的需求来部署相应的资源、计算能力、服务及应用。 用户不必关心资源在哪里、如何部署，只需要把自己的需求告诉云，剩下的工作 就交给云了，云将返回用户定制的结果，当然用户也可以对定制的服务进行管理， 如退订或删除一些服务等。（3）动态可扩展性在云计算体系中，可以将服务器实时加入到现有服务器群中，提高云处理 能力，如果某计算节点出现故障，则通过相应策

9、略抛弃掉该节点，并将其任务交 给别的节点，而在节点故障排除后可实时加入现有集群中。（4）高可靠性和安全性用户数据存储在服务器端，而应用程序在服务器端运行，计算由服务器端来 处理。所有的服务分布在不同的服务器上，如果什么地方（节点）出问题就终止 它，另外再启动一个程序或节点，即自动处理失败节点，保证了应用和计算的正 常进行，而用户端不必备份，可以任意点恢复。在云计算服务器端提供了最可靠、最安全的数据存储中心，有全世界最专业 的团队管理信息，有全世界最先进的数据中心保存数据，严格的权限管理策略可 以帮助用户放心地与指定的人共享数据。另一方面数据被复制到多个服务器节点 上有多个副本（备份），存储在云

10、里的数据即使意外删除或硬件崩溃都不会受到 影响。（5）高性价比云计算对用户端的硬件设备要求最低，使用起来也最方便，软件不用购买和 升级只需定制就可以了，而服务器端也可以用价格低廉的PC组成云，而计算能力 却可超过大型主机，而用户在软硬件维护和升级上的投入大大减少，（6）数据、软件在 云端（服务器端）云计算模式下，用户的所有数据直接存储在云端，在需要的时候直接从云端 下载使用；用户使用的软件由服务商统一部署在云端运行，软件维护由服务商来 完成，当个人计算出现故障或崩溃，也不会影响该用户对其软件的试用，用户只 需要换个PC就可以继续自己的工作，包括文档实时编辑和协作开发等。（7）超强大的计算和存储

11、能力用户可以在任何时间、任意地点，采用任何设备登录到云计算系统后就可以 进行计算服务；云计算云端由成千上万台甚至更多服务器组成的集群具有无限空 间、无限速度。2.3 云计算的服务层次在云计算中，根据其服务集合所提供的服务类型，整个云计算服务集合被划 分成4个层次：应用层、平台层、基础设施层和虚拟化层。这4个层次每一层都 对应着一个子服务集合，如图3-3所示为云计算服务层次。应用层 vk 软件即服务平台层 v平台即服务基础设施层礴.爵基础设施即服务虚拟化层硬件即服务云计算四层模型云服务集合中的子服务图3云计算服务体系结构云计算的服务层次是根据服务类型即服务集合来划分，与大家熟悉的计算机 网络体系

12、结构中层次的划分不同。在计算机网络中每个层次都实现一定的功能， 层与层之间有一定关联。而云计算体系结构中的层次是可以分割的，即某一层次 可以单独完成一项用户的请求而不需要其他层次为其提供必要的服务和支持。让我们来看一下一个公司能够利用云计算来开发自己的业务应用的不同方 法：软件即服务软件即服务（SaaS）可能是最普遍的云服务开发类型。有了 SaaS，一个独立 的应用通过供应商的服务器交付给成千上万的使用者。客户不必为拥有软件而支 付费用，确切的说，他们支付使用费。用户通过web可以访问的API使用应用。供应商所服务的每一个组织都称之为一个租户，这种类型的安排称为多租户 架构。供应商的服务器被虚

13、拟的划分成多个部分从而使得每个组织都可以利用定 制的应用实例进行工作。对客户而言，SaaS无需前期的服务器或软件许可投资。对应用开发者而言， 只需要为多个客户端维护一个应用。许多不同类型的公司都在利用SaaS模型开发应用。也许最为著名的SaaS应 用就是谷歌为自己的客户群所提供的应用。平台即服务平台即服务（PaaS）是SaaS的一个变种，整个开发环境作为一个服务而提供。 开发者利用供应商开发环境中的“结构单元”来创建自己的客户应用。这在某种 程度上就像利用Legos构造应用，尽管最终应用在一定程度上受到可用代码块的 限制，但利用这些预定义的代码块，应用的构建变得更容易。 Web服务一个Web服

14、务就是一个在网络上，通常是因特网上运行的应用。更典型的说 法是，一个Web服务就是一个能够通过因特网访问的API。用户所请求的服务运行 在远端系统上，后者充当服务的宿主。这种类型的Web API使得用户能够利用因特网上共享的功能，而不是提供自 己的完整的应用程序。这种做法的最终结果是一个定制的、基于web的应用程序， 该程序的大部分由第三方提供，因而减轻了传统应用程序在开发和带宽方面的需 求。一个不错的web服务的例子就是谷歌地图API用户所创造的“整合应用”。 利用这些定制的应用程序，供应给地图的数据由开发者提供，而创造地图本身的 引擎则由谷歌提供。开发者无需编写代码或提供地图应用，他所要做

15、的一切就是 连接到谷歌的Web API。正如你可能猜测的那样，Web服务的优点包括更快的（和更低成本的）应用开 发，更精简的应用和较少的存储和带宽需求。实际上，web服务使得开发者每次开发新应用的时候不必重复开发相同的功 能。利用来自web服务提供商的代码，他们在开发自己的应用的时候更容易成功。按需计算顾名思义，按需（on-demand）计算将计算机资源（处理能力，存储等）打包 成类似公共设施的可计量的服务。在这一模式中，客户只需为他们所需的处理能 力和存储支付费用。那些具有很大的需求高峰并伴有低得多的正常使用期的公司特别受益于效用 计算。当然，该公司需要为高峰使用支付更多，但是，当高峰结束，正常使用模 式恢复时，他们的帐单会迅速下降。按需计算服务的客户端基本上将这些服务作为异地虚拟服务器来使用。无需 投资自己的物理基础设施，公司与云服务提供商之间执行现用现付的方案。按需计算本身并不是一个新概念，但它因云计算而获得新的生命。在过去的 岁月里，按需计算由一台服务器通过某种分时方式而提供。今天，服务基于大型 的计算机网格，它作为一个独立的云运行在云计算服务体系结构中各层次与相关云产品对应： 应用层对应 SaaS 软件即服务如：Google APPS、SoftWare+Services； 平台层对应 PaaS 平台即服务如：IBM I