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1、云计算综述报告姓名：学号：专业：班级： 指导教师： 摘要云计算(Cloud computing)已经成为了IT界的热门技术，甚至被视为将根本改变生活方式和商业模式的革命技术。借助云计算，网络服务提供者可以在瞬息之间，处理数以千万计甚至亿计的信息，实现和超级计算机同样的效能。云计算可以被视为网络计算和虚拟化的融合：即利用网格分布式计算处理能力，将IT资源构筑成一个资源池，再加上成熟的服务器虚拟化、存储虚拟化技术，是用户可以实时的监控和调配资源。本文主要首先介绍云计算的概念和国内外的发展状况，然后介绍云计算的原理、核心技术，现状，最后是关于云计算的挑战及其展望。关键词：云计算 虚拟化 云存储 分布
2、式计算1 云计算的概念计算机的应用模式大体经历了以大型机为主体的集中式架构、以PC机为主体的客户/服务器分布式计算架构、以虚拟化技术为核心面向服务的体系结构（SOA）及基于Web2.0应用特征的新型架构。计算机的应用模式、技术架构及实现特征的演变史云计算发展的时代背景。云计算由英文Cloud computing直接翻译而来。这样通俗的得技术术语，却难以找到业界统一的定义。云概念这个术语的诞生和使用纯属偶然，在互联网技术发展的早期阶段，技术人员都习惯性的将互联网画成一朵“云”来代表，因为这样一来，人们就可以简化网络内部的技术细节和复杂机制来方便讨论新技术。云计算的定义众多，目前广为认同的一点是，
3、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。云计算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（硬件、软件、平台）。云计算将计算从客户终端集中到“云端”，作为应用通过互联网提供给用户，计算通过分布式计算等技术由多台计算机共同完成。用户只关心应用的功能，而不关心应用的实现方式，应用的实现和维护由其提供商完成，用户根据自己的需要选择相应的应用。云计算不是一个工具、平台或者架构，而是一种计算的方式。2 云计算在国内外发展状况 尽管云计算的思想是从孕育很久但是在国外（主要是美国）取得蓬勃发展也是最近五六年的事情。中国近一两年在云计算方面取得了长足的发展
4、。2.1 云计算国外发展情况，美国国家科学基金（NSF）投资830万美元支持由美国七所顶尖院校提出的“网络虚拟化和云计算VGrADS”项目，由此正式启动了云计算的研发工作。从开始，Amazon陆续推出了简单队列服务、MechanicalTurk等云计算服务雏形。云计算服务成熟的标志是亚马逊在推出的简单存储服务和弹性计算云。4月，谷歌推出了Google应用软件引擎（Google App Engine）运行大型并行应用程序。IBM于发布了LotusLive Engage。基于云端的协作平台是IBM的发展的一个重点。Apple是云计算领域的另一位角色，从近年来推出的iTunes服务，到MobileM
5、e服务，到收购在线音乐服务商Lala，再到最近在美国北卡莱罗纳州投资10亿美元建立新数据中心的计划，无不显示其进军云计算领域的巨大决心。2.2 云计算在国内的发展状况与美国相比，国内的云计算发展虽处于起步阶段，但各大通信运营商都表现得异常活跃。中国移动推出了“大云”（Big Cloud）云计算基础服务平台，中国电信退出了“e云”云计算平台，中国联通则是推出了“互联云”平台。3 云计算的原理 云计算的基本原理是，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更相似于互联网。这使得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和存储系统。云计算就是把
6、普通的服务器或者个人计算机连接起来，以获得超级计算机也叫高性能和高可用性计算机的功能，但是成本更低。云计算的出现使高性能并行计算不再是科学家和专业人士的专利，普通的用户也能通过云计算享受高性能并行计算所带来的便利，使人人都有机会使用并行机，从而大大提高工作效率和计算资源的利用率。云计算模式可以简单理解为不论服务的类型，或者是执行服务的信息架构，通过因特网提供应用服务，让使用者通过浏览器就能使用，不需要了解服务器在哪里，内部如何运作。云计算是全新的基于互联网的超级计算理念和模式。实现云计算的具体基础设施需要结合多种技术，需要软件实现对硬件资源的虚拟化管理和调度，即把存储于个人电脑、移动电话和其他
7、设备上的大量信息和处理器资源集中在一起，协同工作。4 云计算的核心技术云计算系统运用了许多技术，其中以编程模型、数据管理技术、数据存储技术、虚拟化技术、云计算平台管理技术最为关键。(1)编程模型MapReduce是Google开发的java、Python、C+编程模型，它是一种简化的分布式编程模型和高效的任务调度模型，用于大规模数据集（大于1TB）的并行运算。严格的编程模型使云计算环境下的编程十分简单。MapReduce模式的思想是将要执行的问题分解成Map(映射)和Reduce(化简)的方式，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
8、Reduce程序将结果汇整输出。 (2) 海量数据分布存储技术云计算系统由大量服务器组成，同时为大量用户服务，因此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
9、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以的元数据，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。它也控制系统范围的活动，如块租约（lease）管理，孤儿块的垃圾收集，块服务器间的块迁移。主服务器定期通过HeartBeat消息与每一个块服务器通信，给块服务器传递指令并收集它的状态。GFS中的文件被切分为64MB的块并以冗余存储，每份数据在系统中保存3个以上备份。客户与主服务器的交换只限于对元数据的操作，所有数据方面的通信都直接和块服务器联系，这大大提高
10、了系统的效率，防止主服务器负载过重。(3) 海量数据管理技术云计算需要对分布的、海量的数据进行处理、分析，因此，数据管理技术必需能够高效的管理大量的数据。云计算系统中的数据管理技术主要是Google的BT(BigTable)数据管理技术和Hadoop团队开发的开源数据管理模块HBase。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。Google的很多项目使用BT来存储数据，包括网页查询，Google earth和Goog
11、le金融。这些应用程序对BT的要求各不相同：数据大小（从URL到网页到卫星图象）不同，反应速度不同（从后端的大批处理到实时数据服务）。对于不同的要求，BT都成功的提供了灵活高效的服务。（4）虚拟化技术通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离，它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。 （5）云计算平台管理技术云计算资源规模庞大，服务器数量众多并分布在不同的地点，同时运行着数百种应用，如何有效的管理这些服务器，保证整个系统提供
12、不间断的服务是巨大的挑战。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，方便的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。5 云计算的挑战和展望云计算技术的发展面临这一系列的挑战，例如：使用云计算来完成任务能获得哪些优势；可以实施哪些策略、做法或者立法来支持或限制云计算的采用；如何提供有效的计算和提高存储资源的利用率；对云计算和传输中的数据以及静止状态的数据，将有哪些独特的限制；安全需要有哪些；提供可信还击你给都需要些什么。此外，云计算虽然给企业和个人用户提供了创造更好的应用和服务的机会，但同时也给了黑客机会。云计算宣告了低成本超级计算机
13、服务的可能，一旦这些“云”被用来破译各类密码、进行各种攻击，将会对用户的数据安全带来极大的危险。所以，在这些安全问题和危险因素被有效控制之前，云计算很难得到彻底的应用和接受。云计算未来有两个发展方向：一个是构建与应用程序紧密结合的大规模底层基础设施，使得应用能够扩展到很大的规模；另一个是通过构建新型的云计算应用程序。在网络上提供更加丰富的用户体验，第一个发展趋势能够从现在得云计算研究状况中体现出来，而在云计算应用的构造上，很多新型的社会服务型网络，如Facebook等，已经体现了这个趋势，而在研究上则开始注重如何通过云计算基础平台将多个业务融合起来。作为一种新兴的技术，云计算在我国这个全球最大
14、的互联网市场中的应用刚刚起步，但已经可以预想未来无限光明的前景。当互联网遇到了心的发展契机，云计算必将在不久的将来展示出强大的生命力，即推动IT产业跨越式发展。参考文献1 孟宏伟, 黄丽芳. 云计算解析J. 硅谷, , (10) :35-362 陈全,邓倩妮. 云计算及其关键技术J. 计算机应用, , (09) . 3 钟志水. 云计算的现在和未来J现代计算机(专业版), ,(01) . 4 郭春梅, 毕学尧, 杨帆. 云计算安全技术研究与趋势J. 信息网络安全, , (04) :16-175 李德毅, 陈桂生, 张海粟. 云计算热点问题分析J. 中兴通讯技术, , (04) :1-56 李胜. 浅谈云计算J. 电脑知识与技术, , (09) :2140-21417 戴元顺. 云计算技术简述J. 信息通信技术, , (02) :29-358 何明, 郑翔, 赖海光, 姜峰. 云计算技术发展及应用探讨J. 电信科学,(05) :42-469 袁喆,米欧. 云计算研究和发展综述J. 软件导刊, , (03) .10 李勇. 云计算对信息技术发展的影响J. 医学信息学杂志, , (03) :1-5,1711 邱树伟. 若干云计算技术关键问题剖析J. 琼州学院学报, , (02) :47-50,5312 唐川. 浅谈云计算的概念问题J. 科技情报开发与经济, , (10) :90-92
