云計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算對(duì)比分析

摘 要：本文簡(jiǎn)單介紹了云計(jì)算服務(wù)類型，云計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的相似與不同。同時(shí)本文探討了云計(jì)算優(yōu)于網(wǎng)格計(jì)算的地方，兩者面臨的共同問(wèn)題以及一些安全方面的問(wèn)題。本文以Amazon Web Services為例，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算需要三個(gè)部分：瘦客戶機(jī)（或者能夠在胖瘦之間切換的客戶機(jī)）、網(wǎng)格計(jì)算和效用計(jì)算。網(wǎng)格計(jì)算將獨(dú)立的計(jì)算機(jī)連接成一個(gè)大的基礎(chǔ)設(shè)施，充分利用閑置的資源。效用計(jì)算就是支付在共享服務(wù)器上使用的服務(wù)，就好象支付公共事業(yè)一樣（比如：電力、天然氣等）。通過(guò)網(wǎng)格計(jì)算，可以把計(jì)算資源作為效能。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算 網(wǎng)格計(jì)算 效用計(jì)算 資源 支付

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（a）-0023-02

1 云計(jì)算

使用云計(jì)算，企業(yè)馬上就能大幅提高自己的計(jì)算能力，而不需要投資新的基礎(chǔ)設(shè)施，開展新的培訓(xùn)或者購(gòu)買新的軟件許可證。云計(jì)算最適合希望將數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施全部外包的中小型企業(yè)，或者希望不用花費(fèi)高額成本建立更大的數(shù)據(jù)中心就可獲得更高負(fù)荷能力的大型企業(yè)。不論哪種情況，服務(wù)消費(fèi)者都在Internet上使用所需要的服務(wù)并只為所使用的服務(wù)付費(fèi)。

服務(wù)消費(fèi)者不用再守在PC旁邊使用PC上的應(yīng)用程序，或者購(gòu)買針對(duì)特定智能手機(jī)、PDA及其他設(shè)備的版本。消費(fèi)者不必?fù)碛性浦械幕A(chǔ)設(shè)施、軟件或平臺(tái)，因此降低了前期成本、資本支出和運(yùn)營(yíng)成本。消費(fèi)者也不用關(guān)心云中的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)怎么維護(hù)。消費(fèi)者可以訪問(wèn)任何地方的多臺(tái)服務(wù)器，不需要知道使用的是哪一臺(tái)服務(wù)器以及它們的位置。

2 網(wǎng)格計(jì)算

云計(jì)算是從網(wǎng)格計(jì)算演化來(lái)的，能夠隨需應(yīng)變地提供資源。網(wǎng)格計(jì)算可以在云中，也可能不在，這取決于什么樣的用戶在使用它。如果用戶是系統(tǒng)管理員和集成商，他e29a1fe654afcfa0d9a12e4c86f06f47b59f5abb3271b3d74742f296603d72b4們就會(huì)關(guān)心如何維護(hù)云。他們升級(jí)、安裝和虛擬化服務(wù)器與應(yīng)用程序。如果用戶是消費(fèi)者，就不必關(guān)心系統(tǒng)是如何運(yùn)行的。

網(wǎng)格計(jì)算要求軟件的使用可以分為多個(gè)部分，將程序的片段作為大的系統(tǒng)映像傳遞給幾千個(gè)計(jì)算機(jī)中。網(wǎng)格的一個(gè)問(wèn)題是如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)上的軟件片段失效，可能會(huì)影響到其他節(jié)點(diǎn)上的軟件片段。如果這個(gè)片段在其他節(jié)點(diǎn)上可以使用故障轉(zhuǎn)移組件，那么就可以緩解問(wèn)題，但是如果軟件片段依賴其他軟件片段完成一項(xiàng)或多項(xiàng)網(wǎng)格計(jì)算任務(wù)，那么問(wèn)題仍然得不到解決。大型系統(tǒng)鏡像以及用于操作和維護(hù)的相關(guān)硬件可能造成很高的資本和運(yùn)營(yíng)支出。

3 異同點(diǎn)

云計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算都是可伸縮的?？缮炜s性是通過(guò)獨(dú)立運(yùn)行在通過(guò)Web服務(wù)連接的各種操作系統(tǒng)上的應(yīng)用程序?qū)嵗呢?fù)載平衡實(shí)現(xiàn)的。CPU和網(wǎng)絡(luò)帶寬根據(jù)需要分配和回收。系統(tǒng)存儲(chǔ)能力根據(jù)特定時(shí)間的用戶數(shù)量、實(shí)例的數(shù)量和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量進(jìn)行調(diào)整。

兩種計(jì)算類型都涉及到多承租（multitenancy）和多任務(wù)，即很多用戶可以執(zhí)行不同的任務(wù)，訪問(wèn)一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序?qū)嵗?。通過(guò)大型的用戶池共享資源來(lái)降低基礎(chǔ)設(shè)施成本，提高峰值負(fù)荷能力。云計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算都提供了服務(wù)水平協(xié)議（SLA）以保證可用性，比如99%。如果服務(wù)達(dá)不到承諾的正常運(yùn)行時(shí)間，消費(fèi)者將由于數(shù)據(jù)延遲而得到服務(wù)補(bǔ)償。

Amazon S3在云中提供了存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)檢索Web服務(wù)。設(shè)置在S3中能夠存儲(chǔ)的對(duì)象數(shù)量的最大上限?？梢源鎯?chǔ)只有一個(gè)字節(jié)的對(duì)象，也能存儲(chǔ)5GB甚至TB級(jí)的對(duì)象。S3對(duì)于對(duì)象的每個(gè)存儲(chǔ)位置使用“桶（bucket）”作為容器。這些數(shù)據(jù)采用和Amazon電子商務(wù)網(wǎng)站相同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施安全地實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)。雖然網(wǎng)格中的存儲(chǔ)計(jì)算非常適合數(shù)據(jù)密集型存儲(chǔ)，但是存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)大小的對(duì)象從經(jīng)濟(jì)上來(lái)說(shuō)不合適。在數(shù)據(jù)網(wǎng)格中，分布式數(shù)據(jù)的數(shù)量必須足夠大才能發(fā)揮最大效益。計(jì)算型網(wǎng)格關(guān)注的是計(jì)算量非常大的操作。云計(jì)算中的Amazon Web Services提供了兩種實(shí)例：標(biāo)準(zhǔn)和高CPU。

4 需要考慮的問(wèn)題

云計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算面臨著四個(gè)問(wèn)題：閾值策略、互操作性、隱含成本、異常行為。

4.1 閾值策略

假設(shè)有一個(gè)程序在云中進(jìn)行信用卡驗(yàn)證，并且碰到了十二月份的銷售旺季。于是我們發(fā)現(xiàn)了更高的需求，于是創(chuàng)建了更多的實(shí)例來(lái)滿足這種需求。隨著銷售旺季的過(guò)去，這種需求就會(huì)減少，資源實(shí)例被回收并重新分配給其他應(yīng)用（如圖1）。

為了檢驗(yàn)程序能否工作，在轉(zhuǎn)入真正的生產(chǎn)環(huán)境之前，在可行性試驗(yàn)（pilotstudy）階段需要開發(fā)、改進(jìn)并實(shí)現(xiàn)一種閾值策略?？纯催@種策略能否發(fā)現(xiàn)需求的突然增加，從而創(chuàng)建更多的實(shí)例以滿足這些需求。看看如何回收閑置的資源并轉(zhuǎn)移到其他工作。

4.2 互操作性問(wèn)題

如果企業(yè)外包或者和一家云計(jì)算供應(yīng)商共同創(chuàng)建應(yīng)用程序，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)很難轉(zhuǎn)向其他采用私有API或者具有不同導(dǎo)入和導(dǎo)出數(shù)據(jù)格式的供應(yīng)商。這就造成了兩家云計(jì)算供應(yīng)商之間的互操作性問(wèn)題。可能需要改變數(shù)據(jù)的格式或者應(yīng)用程序邏輯。雖然還沒(méi)有出現(xiàn)API或者數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出的云計(jì)算業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，但I(xiàn)BM和Amazon Web Services展開了合作以實(shí)現(xiàn)互操作性。

4.3 隱含成本

云計(jì)算并沒(méi)有告訴您隱含的成本有哪些。比方說(shuō)，如果企業(yè)要使用服務(wù)提供商提供的云中的存儲(chǔ)服務(wù)和包含TB級(jí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，可能需要支付很高的網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用。這筆費(fèi)用要比在購(gòu)買新的基礎(chǔ)設(shè)施、培訓(xùn)新的雇員或者購(gòu)買新的軟件許可證方面節(jié)省的成本高。網(wǎng)絡(luò)成本的另一個(gè)例子是，如果企業(yè)距離云提供商很遠(yuǎn)，可能會(huì)遇到很長(zhǎng)的延遲，尤其是在流量大的情況下。

4.4 無(wú)法預(yù)料的行為

假設(shè)信用卡驗(yàn)證應(yīng)用程序在企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的很好。需要通過(guò)可行性試驗(yàn)對(duì)云中的應(yīng)用程序進(jìn)行檢驗(yàn)，以檢查是否存在無(wú)法預(yù)料的行為。比方說(shuō)，檢查應(yīng)用程序如何驗(yàn)證信用卡，在十二月份的銷售高峰期如何分配資源和釋放閑置的資源，并轉(zhuǎn)向其他任務(wù)。如果發(fā)現(xiàn)信用卡驗(yàn)證或者釋放閑置資源出現(xiàn)異常的結(jié)果，那么就需要在將其放入云中之前解決這些問(wèn)題。

4.5 安全問(wèn)題

2008年2月，Amazon S3和EC2遭遇了三個(gè)小時(shí)的宕機(jī)。盡管SLA提供了數(shù)據(jù)恢復(fù)和針對(duì)這種情況的補(bǔ)償，但這個(gè)期間用戶失去了銷售機(jī)會(huì)，高管人員得不到需要的重要業(yè)務(wù)信息。

不要被動(dòng)地等待宕機(jī)的發(fā)生，用戶應(yīng)該自己檢查安全性—看看供應(yīng)商能在多大程度上恢復(fù)數(shù)據(jù)。測(cè)試非常簡(jiǎn)單。不需要特殊的工具。只需要請(qǐng)求過(guò)去存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)看看供應(yīng)商恢復(fù)它需要多長(zhǎng)時(shí)間。如果時(shí)間很長(zhǎng)，問(wèn)問(wèn)供應(yīng)商在不同情況下能獲得多少服務(wù)補(bǔ)償。檢查校驗(yàn)和是否匹配原來(lái)的數(shù)據(jù)。

安全測(cè)試的一個(gè)方面是用一種可信的算法在本地機(jī)器上加密數(shù)據(jù)，然后使用解密密匙訪問(wèn)云中遠(yuǎn)程服務(wù)器上的數(shù)據(jù)。如果無(wú)法讀取曾經(jīng)訪問(wèn)過(guò)的數(shù)據(jù)，那么就是加密密匙被破壞了或者供應(yīng)商使用了自己的加密算法?？赡苄枰蚬?yīng)商了解該算法。

另一個(gè)是云中數(shù)據(jù)潛在的問(wèn)題。為了保護(hù)數(shù)據(jù)，可能需要管理自己的私有密匙。詢問(wèn)供應(yīng)商私有密匙的管理問(wèn)題。如果簽署的話，Amazon將提供證書。

4.6 云中的軟件開發(fā)

使用高端數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)軟件，最可能的選擇是使用企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)中心的云服務(wù)器池，測(cè)試的時(shí)候可以使用AmazonWeb服務(wù)臨時(shí)擴(kuò)展資源。這樣項(xiàng)目管理人員可以更好地控制成本、管理安全問(wèn)題和分配資源。項(xiàng)目管理人員可以為不同的云類型分配不同的硬件資源：Web開發(fā)云、測(cè)試云和產(chǎn)品云。不同類型的云成本也是不一樣的。開發(fā)云的單位時(shí)間成本可能低于產(chǎn)品云，因?yàn)镾LA和安全性等附加特性都分配在產(chǎn)品云中。

管理人員可以將項(xiàng)目限制為特定的云。比方說(shuō)，產(chǎn)品云的部分服務(wù)可用于產(chǎn)品配置。開發(fā)云的服務(wù)僅用于開發(fā)。為了優(yōu)化軟件開發(fā)項(xiàng)目不同階段的資產(chǎn)，管理人員可以按項(xiàng)目和用戶跟蹤使用情況，從而獲得成本數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)成本很高，管理人員可花費(fèi)較低的成本使用AmazonEC2臨時(shí)擴(kuò)展資源，只要安全和數(shù)據(jù)恢復(fù)問(wèn)題已經(jīng)得到解決。

4.7 環(huán)境友好的云計(jì)算

云計(jì)算的動(dòng)機(jī)之一就是更高的環(huán)境友好性。首先，減少了企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)中心運(yùn)行應(yīng)用程序需要的硬件，使用云計(jì)算替代它們可以減少運(yùn)行硬件和降低其溫度需要的電能。將這些系統(tǒng)整合到遠(yuǎn)程中心里，可以更有效地進(jìn)行管理。

其次，云計(jì)算技術(shù)提高了電信技術(shù)，比如遠(yuǎn)程打印和文件傳輸，有可能降低辦公空間、購(gòu)買新家具、淘汰舊家具、辦公室清潔等方面的需求。還減少了開車上班的需要，降低了二氧化碳的釋放。

5 結(jié)語(yǔ)

本文比較了云計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算之間的異同，介紹了如何解決云計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算中的問(wèn)題，在按需付費(fèi)環(huán)境中的數(shù)據(jù)恢復(fù)和管理私有密匙的安全問(wèn)題，幫助您做好使用云計(jì)算的準(zhǔn)備。用戶對(duì)更大的Internet容量的潛在需求對(duì)開發(fā)人員和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的其他成員提出了挑戰(zhàn)。處理好Web應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和潛在的安全問(wèn)題可以減少團(tuán)隊(duì)遇到的麻煩。要獲得幫助，請(qǐng)考慮可以幫助您創(chuàng)建Web應(yīng)用程序的IBM Rational Web Developer WebSphere軟件，以及可幫助減少應(yīng)用程序缺陷和實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序跟蹤的IBM Rational ClearQuest。

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