云計算技術(shù)及移動云前景

在過去的十年里，計算機(jī)在處理性能，存儲容量，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面獲得了長足的進(jìn)步，并由此誕生了很多新興的計算機(jī)技術(shù)來方便人們的日常辦公和生活需要。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算技術(shù)是新興的研究熱點。云計算由于其較高的可擴(kuò)展性，較低的設(shè)備價格及按需服務(wù)等特點越來越受到企業(yè)、院校、政府的青睞。學(xué)術(shù)界也對此也做了很多的研究性工作。

目前對于云計算的定義有很多種，比較常用的說法是云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機(jī)和其他設(shè)備。1961年John McCarthy在MIT一百周年的紀(jì)念典禮的演講上述，計算機(jī)的應(yīng)用性將越來越普遍，并且將成為將來新型的重要工業(yè)基礎(chǔ)。這段話在一定程度上也預(yù)示了云計算技術(shù)的產(chǎn)生。2006年在Google的搜索引擎戰(zhàn)略會議，Eric Schmidt首次提出了云計算這個整體性的概念。隨著計算機(jī)處理器性能和存儲容量的迅速發(fā)展，云計算技術(shù)所具有的優(yōu)勢使得對企業(yè)，政府機(jī)構(gòu)等組織非常有吸引力：

較少的資金開銷，一般云計算用戶可以通過租用的方式獲得服務(wù)，這樣在減少設(shè)備成本投入的同時也獲得了自己所需要的計算性能。

可擴(kuò)展性，高度的可擴(kuò)展性能無疑是云計算技術(shù)一大亮點，云服務(wù)提供者只需要增加一定數(shù)量的服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)帶寬等設(shè)備就能擴(kuò)展云服務(wù)的能力。

災(zāi)難恢復(fù)的功能，大多數(shù)的中小型企業(yè)一般沒有災(zāi)難恢復(fù)的設(shè)施。由于云技術(shù)的虛擬化和冗余性備份功能，企業(yè)不太會丟失掉他們的數(shù)據(jù)。

虛擬化，云計算其實也是虛擬化技術(shù)的一種實現(xiàn)。通過虛擬化的技術(shù)，底層的硬件設(shè)備被抽象化了。由服務(wù)器構(gòu)成的虛擬資源將會動態(tài)的，按需的方式分配給應(yīng)用用戶。

一、云計算的體系結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)上來講，云計算體系的結(jié)構(gòu)可以分成四個部分，如圖1所示：物理層、虛擬層、平臺層和應(yīng)用層，接下來我們詳述每個層的功能。

物理層：顧名思義，物理層負(fù)責(zé)管理云中的硬件資源，包含物理服務(wù)器、路由器、交換機(jī)、電力和冷卻系統(tǒng)。實際上，一般一個數(shù)據(jù)中心等同于一個物理層。數(shù)據(jù)中心包含了好幾千個的服務(wù)器，它們通過高速交換機(jī)、路由器或者其他的光纖介質(zhì)互聯(lián)起來形成一個整體。物理層上的事務(wù)性處理包括硬件設(shè)備的配置管理、容錯性保證、流量管理、電力和冷卻系統(tǒng)管理等。

虛擬層：虛擬層使用了諸如Xen、KVM和VMware等虛擬技術(shù)，將計算資源和存儲資源整合形成了一個資源池，應(yīng)用用戶就可以從這個資源池中獲取他需要的計算服務(wù)。虛擬層是云計算技術(shù)的-個重要組成成分，因為只有通過虛擬化技術(shù)才能實現(xiàn)像動態(tài)資源管理的功能。

平臺層：平臺層在虛擬層之上，該層的由操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序框架之類的構(gòu)建構(gòu)成。平臺層設(shè)置的目的主要是為了方便應(yīng)用層和虛擬機(jī)之間的連通，減少部署應(yīng)用程序時的負(fù)擔(dān)。例如，Google在平臺層的應(yīng)用引擎就提供了API接口用以支持存儲數(shù)據(jù)庫和Web應(yīng)用的常用操作。

應(yīng)用層：應(yīng)用層在體系結(jié)構(gòu)中的最高層，由實際的云應(yīng)用程序構(gòu)成。和傳統(tǒng)的應(yīng)用程序相比，云中的應(yīng)用程序的優(yōu)點在于它可以簡單地通過可擴(kuò)展行的優(yōu)點獲得更高的性能、可用性，并減少運行開銷。

和傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式相比較，云計算的體系結(jié)構(gòu)更加地模塊化。每一層和上下層的關(guān)系都是比較松散的耦合關(guān)系，這一點和OSI的體系結(jié)構(gòu)很類似，每一層可以很獨立的進(jìn)行升級。

但在商業(yè)的角度來看，硬件和平臺級的資源是按需提供服務(wù)的基礎(chǔ)，根據(jù)每個公司具體的策略又將云計算分成了三類不同的模型Hl:軟件即服務(wù)（saas），平臺即服務(wù)（PaaS），基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）。但是這些不同的模型都具有按需服務(wù)，錯誤容忍，較好的彈性等特點。

基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)需要提供具體的基礎(chǔ)設(shè)備，它一般包含前面提到的虛擬層和物理層。通常以虛擬機(jī)的形式呈現(xiàn)給用戶，而提供IaaS服務(wù)的云擁有者就可以成為IaaS服務(wù)商，例如Amazon EC2、Flexicale和GoGrid等。平臺即服務(wù)是提供平臺級的資源，包括操作系統(tǒng)和軟件開發(fā)框架等，為其他軟件開發(fā)人員提供開發(fā)的接口，并由此調(diào)用相應(yīng)的云計算功能。像Paas服務(wù)商有MicrosoftWindowsAzure,GoogleApp Engine和Force.com等。

軟件即服務(wù)是指在互聯(lián)網(wǎng)上以按需方式向用戶提供服務(wù)的應(yīng)用程序。例如Salesforce.com,Facebook等。

二、商用云計算平臺

目前，云計算以其優(yōu)異的性能特點，吸引了眾多的互聯(lián)網(wǎng)公司投入大量的人力物力進(jìn)行研究和開發(fā)工作，并形成了各自的云計算技術(shù)理論體系，典型的代表有Google、Microsoft和Amazon,接下來將逐一進(jìn)行介紹。

a）Google云；計算平臺。

Google公司由搜索引擎而著名，但同時它的郵件服務(wù)，地圖服務(wù)等其他的應(yīng)用也很受大眾的歡迎。這全得益于Google云計算技術(shù)。Google云計算技術(shù)大致主要包含三個內(nèi)容Google文件系統(tǒng)，MapReduce框架和BigTable數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。

在計算機(jī)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，Google以一種特別另類的方式構(gòu)建了它們高性能的云計算系統(tǒng)。Google云物理設(shè)備只是將許多普通計算機(jī)形成一個集群的方式構(gòu)建而成，相比于其他的互聯(lián)網(wǎng)公司采用一些高性能服務(wù)器的方式，Google公司在減少設(shè)備開銷的同時，也獲得了良好的服務(wù)陛能，而且Google在可擴(kuò)展|生方面更加的具有彈性。Google文件系統(tǒng)Google之件系統(tǒng)簡稱為GFS.GFS是Google