隨著多核處理器、虛擬化、分布式存儲、寬帶互聯網和自動化管理等技術的發(fā)展，產生了一種新型的計算模式——云計算，它能夠按需部署計算資源，而用戶只需要為所使用的資源付費。從本質上講，云計算是指用戶終端通過遠程連接，獲取存儲、計算、數據庫等計算資源。云計算在資源分布上包括“云”和“云終端”。“云”是列互聯網或大型服務器集群的一種比喻，由分布的互聯網基礎設施，如網絡設備、服務器、存儲設備、安全設備等構成，幾乎所有的數據和應用軟件。都可存儲在“云”里。而“云終端”，例如PC、手機、車載電子設備等，只需要擁有一個功能完備的瀏覽器，并安裝一個簡單的操作系統，通過網絡接入“云”，就可以輕松使用云中的計算資源。

1 基本概念和特點

1.1 云計算的產生背景

21世紀初期，崛起的Web2.0讓網絡迎來了新的發(fā)展高峰。網站或者業(yè)務系統所需要處理的業(yè)務量快速增長，例如視頻在線或者照片共享網站需要為用戶儲存和處理大量的數據。這類系統所面臨的重要問題是，如何在用戶數量快速增長的情況下快速擴展原有系統，隨著移動終端的智能化、移動寬帶網絡的普及，將有越來越多的移動設備進入互聯網，這意味著與移動終端相關的IT系統會承受更多的負載，而列于提供數據服務的企業(yè)來講，IT系統需要處理更多的業(yè)務量。

由于資源的有限性，其電力成本、空間成本、各種設施的維護成本快速上升，直接導致數據中心的成本上升，這就面臨著如何有效地、更少地利用資源解決更多的問題。同時，隨著高速網絡連接的衍生，芯片和磁盤驅動器產品在功能增強的同時，價格也在變得更加低廉，擁有大量計算機的數據中心，也具備了快速為大量用戶處理復雜問題的能力。技術上，分布式計算的日益成熟和應用，特別是網格計算的發(fā)展通過Internet把分散在各處的硬件、軟件、信息資源連接成為一個巨大的整體，使得人們能夠利用地理上分散于各處的資源，完成大規(guī)模的、復雜的計算和數據處理的任務。

數據存儲的快速增長產生了以GFS(Google File System)，SAN(Storage AreaNemork)為代表的高性能存儲技術。服務器整合需求的不斷升溫，推動了xen等虛擬化技術的進步，還有Web2.0的實現、Saas(Sofhare as a Senrice)觀念的快速普及、多核技術的廣泛應用等，所有這些技術為產生更強大的計算能力和服務提供了可能H1。隨著對計算能力、資源利用效率、資源集中化的迫切需求，云計算應運而生。

1.2云計算的特點

從現有的云計算平臺來看，它與傳統的單機和網絡應用模式相比，其特點如表1所示。

表1 云計算特點和具體過程

2 云計算實現形式

(1)SaaS(軟件即服務)。這種類型的云計算通過瀏覽器把程序傳給成千上萬的用戶。在用戶眼中看來，這樣會省去在服務器和軟件授權上的開支;從供應商角度而言，只需要維持一個程序即可，這樣能夠減少成本。Salesforce是迄今為止這類服務最為著名的公司，saas在人力資源管理程序和ERP中比較常用，Google Apps和zoho O伍ce也是類似的服務;

(2)實用計算(Utility computing)。這個方法早先就有人提出，但是直到最近才在Amazon，Sun，IBM和其它提供存儲服務和虛擬服務器的公司中新生。這種云計算是為IT行業(yè)創(chuàng)造虛擬的數據中心使得其能夠把內存、L/O設備、存儲和計算能力集中起來，成為一個虛擬的資源池為整個網絡提供服務;

(3)網絡服務。同SaaS關系密切，網絡服務提供者們提供API，讓開發(fā)者能夠開發(fā)更多基于互聯網的應用，而不是單機程序;

(4)平臺即服務。即另一種SaaS，這種形式的云計算，是把開發(fā)環(huán)境作為一種服務來提供?？梢允褂弥虚g商的設備開發(fā)自己的程序，并通過互聯網和其服務器傳輸到用戶手中;

(5)MSP(管理服務提供商)是最古老的云計算運用之一。這種應用更多的是面向IT行業(yè)而不是終端用戶，常用于郵件病毒掃描、程序監(jiān)控等;

(6)商業(yè)服務平臺。SaaS和MSP的混合應用，該類云計算為用戶和提供商之間的互動提供了一個平臺。比如用戶個人開支管理系統，能夠根據用戶的設置來管理其開支并協調其訂購的各種服務;

(7)互聯網整合。將互聯網上提供類似服務的公司整合起來，以便用戶能夠更方便地比較和選擇自己的服務供應商。

3 云計算關鍵技術

按需部署是云計算的核心。要解決按需部署，必須解決資源的動態(tài)可重構、監(jiān)控和自動化部署等，而這些又需要以虛擬化、高性能存儲、處理器、高速互聯網等技術為基礎。所以云計算除了需要仔細研究其體系結構外，還要特別注意研究資源的動態(tài)可重構、自動化部署、資源監(jiān)控、虛擬化、高性能存儲、處理器等關鍵技術。

3.1 體系結構

為了有效支持云計算，其體系結構必須支持幾個關鍵特征。首先，系統必須是自治的，即需要內嵌有自動化技術，以減輕或消除人工部署和管理任務，而允許平臺智地響應應用的要求;其次，云計算的架構必須是敏捷的，能夠對需求信號或變化做出迅還的反應。內嵌的虛擬化技術和集群化技術，能應付增長或服務級要求的快速變化。云計算平臺的體系結構，如圖1所示，是一個云服務器的互連網絡圖。

圖1 云計算平臺的體系結構

(1)用戶界面：“云”用戶請求服務的交互界面;

(2)服務目錄：用戶可選擇的服務列表;

(3)管理系統：用于管理可用計算資源和服務;

(4)部署工具：自治的，根據用戶請求智能地部署資源和應用，動態(tài)地部署、配置和回收資源;

(5)監(jiān)控：監(jiān)控云系統資源的使用情況，以便做出迅疾的反應;

(6)服務器集群：虛擬或者物理服務器，由管理系統管理。

3.2 自動化部署

自動化部署，是指通過自動安裝和部署，將計算資源從原始狀態(tài)變?yōu)榭捎脿顟B(tài)。在云計算中體現為將虛擬資源池中的資源進行劃分、安裝和部署成可以為用戶提供各種服務和應用的過程，其中包括硬件(服務器)、軟件(用戶需要的軟件和配置)、網絡和存儲。系統資源的部署有多個步驟，自動化部署通過調用腳本，實現不同廠商設備管理工具的自動配置、應用軟件的部署和配置，確保這些調用過程可以以靜默的方式實現，免除了大量的人機交互，使得部署過程不再依賴人工操作。整個部署過程基于工作流來實現，如圖2所示。

圖2 自動化部署方案構架

其中，工作流引擎和數據模型是在自動化部署管理工具中涉及的功能模塊，通過將具體的軟硬件甚至邏輯概念定義在數據模型中，管理工具可以標識并在工作流中調度這些資源，實現分類管理。工作流引擎是調用和觸發(fā)工作流，實現部署自動化的核心機制，自動將不同種類的腳本流程整合在一個集中、可重復使用的工作流數據庫中。這些工作流可以自動完成原來需要手工完成的服務器、操作系統、中間件、應用程序、存儲器和網絡設備的配置任務。

3.3 資源監(jiān)控

“云”通常具有大量服務器，并且資源是動態(tài)變化的，需要及時、準確、動態(tài)的資源信息。資源監(jiān)控可以為“云”對資源的動態(tài)部署提供依據，并有效監(jiān)控資源的使用情況和負載情況。資源監(jiān)控是實現“云”資源管理的一個重要環(huán)節(jié)，它可提供對系統資源的實時監(jiān)控，并為其它子系統提供系統性能信息，以便更好地完成系統資源的分配。云計算通過一個監(jiān)視服務器監(jiān)控和管理計算資源池中的所有資源，并通過在云中的各個服務器上部署Agent代理程序，配置并監(jiān)視各資源服務器，定期將資源使用信息數據傳送至數據倉庫，監(jiān)視服務器數據倉庫中“云”資源的使用情況，對數據進行分析及跟蹤資源的可用性，為排除故障和均衡資源提供信息。

4 結束語

目前，云計算還處于起步階段，但它將改變用戶對計算資源的使用方式，使得用戶從以桌面為核心轉向以Web為核心。文中討論了云計算的現有技術、隨著云計算的發(fā)展，將會有更多的平臺和服務類型出現，并推動云計算及其應用的發(fā)展。

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