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云计算及其关键技术问题
作者：林晓鹏
来源：《现代电子技术》2013年第12期
摘 要： 随着技术的发展，云计算已成为在网格计算基础上发展而来的一种新兴计算模型，代表着一种全新的互联网应用模式。简述了云计算的概念和定义、云服务部署方式，分析了云计算的层次体系和系统特征。介绍了虚拟化技术、面向服务体系结构、数据存储与管理、编程模型等云计算的关键技术，并分析了其中主流技术的特点、研究现状及存在不足，为云计算的进一步技术研究提供参考。提出当前云计算系统亟待解决的问题，以期为下一步的云计算研究提供信息。
关键词： 云计算； 结构； 虚拟化； Web服务
中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）12?0067?04 0 引 言
自计算机问世之日起，人们对计算机资源日益增长的需求促进了计算机技术的发展。20世纪中叶起，对于在科学计算、系统仿真等领域需要处理大规模、海量数据的问题，往往通过增加投入来提升计算机系统性能的解决方案，相应出现了分布式系统、并行计算等。在90年代互联网背景下，通过网络从外部获取计算能力、存储等资源已成为学术界和产业界所共识的解决途径，出现了网格计算技术。近年来在全球化浪潮下，随着计算机系统在工业设计、生产制造、商业物流等领域更进一步的应用，云计算成为当前信息技术领域的热点话题之一[1]，它体现了“网络即计算机”的思想，以便利、经济、高可扩展性等优势成为学术界、产业界和政府机构等各界关注的焦点，被认为是互联网经济后又一个重要的IT产业增长点，具有巨大的市场增长前景，IDC预测在2015年云计算产业规模将达到729亿美元[2]。 1 云计算简介 1.1 云计算的定义
从不同的应用角度出发，业界对云计算的定义有不同的认识，目前普遍接受的是美国国家标准与技术研究院（NIST）对云计算的定义[3]：云计算是一种模式，能以便利的、按需方式通过网络访问的可配置计算资源池（如网络、服务器、存储器、应用和服务），这些资源只需要极少的管理成本或干预，就可以快速部署与发布。
虽然用户都是通过终端使用计算机资源，但云计算通过更灵活的方式为用户提供服务，如云终端除计算机设备之外，也可以是PDA、智能手机等智能终端；整个网络虚拟为一个大型计算机，网络上的服务器、数据库、应用服务、仪器设备组成资源云；云终端与资源云的通信链路可以是计算机网络，也可以是移动数字通信链路。
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私有云为特定组织内的用户提供服务，数据与程序都在组织内部管理。私有云可以大大提高系统的安全性，而且服务提供商可以更好地掌控基础设备的架构，但所能使用的用户也受到一定限制。
在混合部署模式中，用户往往是将关键数据或信息放置于私有云中，将非关键的服务外包给公共云服务提供商，放置在公共云上处理，这种方式是目前情况下较好的解决方案。 2 云计算的层次体系与特征 2.1 云计算的层次体系 2.2 云计算系统的特征
从作用角度看，云计算系统具有以下几个外部特征：
随时随地任何网络接入。即云终端设备不只局限于工作站、便携电脑等计算机终端，也可以是智能手机、手持设备等。只要用户设备可以连接网络都可以获得云计算服务。
随需定制自助服务。用户可以根据自身的需求获得云计算中的资源，且在服务定制过程不需要与服务提供商进行人工交互。
共享资源池。云计算系统中所有资源都被整合成一个动态资源池，以多租户模式提供给所有客户。客户一般不需要了解资源的物理位置，但需要时也可以指定特定资源。
快速弹性部署。云计算服务可以快速、弹性地提供服务，即可以快速扩展也可以快速释放，对于用户而言可以在任何时间购买任何数量的资源。
可监测与计量的服务。通过服务监测可以优化资源的使用，通过对资源使用情况的计量可以进行服务定价与收费。
3 云计算的关键技术及发展现状 3.1 虚拟化技术
“虚拟化”是IBM提出的应用于计算机领域的概念，其目的是通过虚拟机让更多的操作人员借助终端设备使用计算系统，以充分利用相对昂贵的硬件资源，在实际发展过程中虚拟化技术有很多种定义。虚拟化技术使得共享底层结构下的分布式虚拟环境成为可能。目前，虚拟化技术实现了资源的逻辑抽象和统一表示，是实现云计算的关键。虚拟化技术不仅消除了大规模异构服务器的差异化，而且借助虚拟化技术的伸缩性和灵活性，可大大降低云计算系统管理的复杂度，提高资源利用率，从而有效地控制成本，提高运营效率。IBM采用“蓝云”计算平台硬件级别虚拟化和开源软件虚拟化两个级别的虚拟化[5]。
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