淺談云計(jì)算環(huán)境下的體系構(gòu)架及關(guān)鍵技術(shù)

趙靜++劉曉敏++肖廣軍++白蕊++郭雅麗

摘要：云計(jì)算的本質(zhì)是在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下計(jì)算資源的交付和使用方式，用戶通過網(wǎng)絡(luò)按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。它描述了一種新的基于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的IT服務(wù)增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)、易擴(kuò)展、而且經(jīng)常是虛擬化的資源。本文系統(tǒng)地分析和總結(jié)云計(jì)算的研究現(xiàn)狀，將云計(jì)算體系架構(gòu)劃分為核心服務(wù)、服務(wù)管理、用戶訪問接口等3個層次。圍繞低成本、高可靠、高可用、規(guī)模可伸縮等研究目標(biāo)，深入全面地介紹了云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)及最新研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算 虛擬化 體系構(gòu)架

中圖分類號：TP393.03 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0232-01

1 引言

近年來，隨著新一代大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展，其快速的業(yè)務(wù)增長速度以及對數(shù)據(jù)存儲量的較高要求催生了“云計(jì)算”這一構(gòu)想。云計(jì)算最早是由Google、Amazon等公司在2006年提出的[1]。計(jì)算機(jī)資源服務(wù)化是其最重要的表現(xiàn)形式，它為用戶屏蔽了數(shù)據(jù)中心管理、大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用程序部署等問題。用戶可以根據(jù)自身實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)量購買或者釋放資源，有效降低了運(yùn)營成本。

2 云計(jì)算體系架構(gòu)

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用可以把云計(jì)算模型分為部署模型和服務(wù)模型兩類。

云計(jì)算部署模型包括公有云、私有云和混合云三種[2]。公有云主要服務(wù)于小型機(jī)構(gòu)，由云計(jì)算服務(wù)商提供相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施；私有云則服務(wù)于某一特定的數(shù)據(jù)較龐大的行業(yè)機(jī)構(gòu)比如銀行等，由相應(yīng)的大、中型機(jī)構(gòu)內(nèi)部提供云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)備；混合云主要提供接口服務(wù)以便云與云之間進(jìn)行聯(lián)系。

云計(jì)算服務(wù)模型主要有軟件即服務(wù)、平臺即服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)三個層次。如圖1所示。所謂軟件即服務(wù)主要是提供用戶云計(jì)算服務(wù)商的相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，Google的Apps 就屬于軟件即服務(wù)；平臺即服務(wù)提供云計(jì)算創(chuàng)建和定制應(yīng)用的服務(wù)；基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)提供云計(jì)算的計(jì)算資源，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需求運(yùn)行部署相關(guān)應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)。

3 云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的兩種關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)

3.1.1 虛擬化

虛擬化技術(shù)是云計(jì)算的基礎(chǔ)，它在構(gòu)建一個邏輯層的基礎(chǔ)上將硬件服務(wù)器虛擬化成若干虛擬系統(tǒng)，將物理資源與用戶使用分開為上層的云計(jì)算應(yīng)用提供基礎(chǔ)架構(gòu)。虛擬化屏蔽了底層的復(fù)雜性，用戶可以以最優(yōu)的方式自主選擇拆分、組合資源，實(shí)現(xiàn)IT資源的動態(tài)分配、靈活調(diào)度、跨域共享，為IT資源的彈性服務(wù)提供了強(qiáng)大的基礎(chǔ)[3]。虛擬化技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)底層硬件資源如PC機(jī)，存儲器，服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)等的虛擬化，也可以對操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)等進(jìn)行虛擬。

3.1.2 分布式計(jì)算

分布式計(jì)算是除虛擬化之外的云計(jì)算的另一項(xiàng)重要支撐技術(shù)，它是與集中式計(jì)算相對的一種計(jì)算方法。簡單來講，分布式計(jì)算就是把一個大的計(jì)算項(xiàng)目分解成很多小任務(wù)，由若干臺不同的計(jì)算資源分別進(jìn)行處理，然后再將計(jì)算結(jié)果上傳統(tǒng)一合并處理。分布式計(jì)算能夠有效解決成本、效率和擴(kuò)展性之間的平衡。近年來，隨著大數(shù)據(jù)概念的興起，很多大型的計(jì)算項(xiàng)目需要非常巨大的計(jì)算能力，使用集中式計(jì)算，需要耗費(fèi)相當(dāng)長的時(shí)間，效率低下，這就為分布式計(jì)算的提供了十分廣闊的應(yīng)用前景[5]。在云計(jì)算服務(wù)模型的軟件即服務(wù)和平臺即服務(wù)領(lǐng)域有著不可替代的地位。

3.2 云計(jì)算技術(shù)最新演進(jìn)

云計(jì)算技術(shù)當(dāng)前的最新發(fā)展前沿是SDX，即軟件定義一切，它通過把計(jì)算機(jī)資源池化、封裝、隔離、服務(wù)化等手段，是用戶可以自由的使用計(jì)算資源，它是云計(jì)算向縱深演化的結(jié)果?？梢哉fSDX集中了分布式計(jì)算與虛擬化，它使人們可以在分布的時(shí)間空間下突破物理資源的時(shí)空限定，在虛擬世界更高效更自由得使用資源，對于企業(yè)更好的使用分布式資源而言是一種全新且重大的變革。目前SDN即軟件定義網(wǎng)絡(luò)、SDS即軟件定義存儲、SDDC即軟件定義數(shù)據(jù)中心等概念已經(jīng)相當(dāng)成熟并且產(chǎn)品化。其中SDN是目前網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域最重要的發(fā)展方向之一，它通過軟件技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)人們對資源使用與物理資源本身進(jìn)行切割和解除綁定，從而實(shí)現(xiàn)人們利用物理資源的自由。

4 結(jié)語

云計(jì)算作為一種新興的信息技術(shù)發(fā)展迅速。在未來10 年以內(nèi)，一些新的技術(shù)如大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、3D打印、可穿戴設(shè)備等將會逐漸普及。一場新的信息技術(shù)革命正在降臨，而云計(jì)算是此次信息技術(shù)革命當(dāng)之無愧的核心。此次信息技術(shù)革命的革命性意義在于，改變了人類利用機(jī)器智能的方式，將擁有機(jī)器智能升級為使用機(jī)器智能，而云計(jì)算在人們使用機(jī)器智能方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，是它讓計(jì)算資源變得能夠連續(xù)分發(fā)并無處不在，可以說云計(jì)算帶來了信息技術(shù)領(lǐng)域顛覆性的變化。

參考文獻(xiàn)

[1]陳益.基于云計(jì)算架構(gòu)的數(shù)字圖書館特點(diǎn)探析[J].內(nèi)幕古科技與經(jīng)濟(jì)，2014.

[2]楊青峰.信息化2.0+：云計(jì)算時(shí)代的信息化體系[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[3]冉旭，鐘鳴，程放，許勇，劉佳。云計(jì)算安全防護(hù)體系研究[J].信息通信，2013，（01）：81-82.

[4]劉彥.云計(jì)算安全風(fēng)險(xiǎn)與對策分析[J].硅谷，2013，（02）：132+70.

[5]大數(shù)據(jù)時(shí)代的云計(jì)算安全征文通知[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全，2013，（03）：28.

收稿日期：2016-09-07

作者簡介：趙靜（1987—），女，山西晉中人，碩士，助理工程師，北方自動控制技術(shù)研究所，從事電氣設(shè)計(jì)工作。