云計算應用技術的淺談

王健

摘要：云計算技術已經成為互聯網界的熱點，許多企業紛紛對云計算技術的研究投入資金，開發屬于自己云項目。本論文以云計算為基礎，對云計算的技術及其應用發展進行初步探討。

關鍵詞：云計算；虛擬化；關鍵技術

第一章 云計算相關概念

1.1云計算

從工業時代走到現在的信息時代，云計算已經成為未來發展的方向。加州大學伯克利分校對云計算的定義：云計算包括互聯網上各種服務形式的應用以及這些服務所依托數據中心的軟硬件設施，這些應用服務一直被稱作軟件即服務，而數據中心的軟硬件設施就是所謂的云，云計算就是SaaS層面的服務提供。就最終用戶而言，云計算意味著沒有硬件購置成本、沒有需要管理的軟件許可證或升級、不需要雇傭新的員工或咨詢人員、不需要租賃設施、沒有任何種類的基建投資，而且還沒有隱性成本。只是一種用云計算計費系統，根據使用情況去產生的費用或固定產生的費用的模式。

云計算具有以下的特點：

（一）超大的規模：一般的云都是服務器的集群，幾百上至幾千臺服務器搭建的服務器集群。行業內規模比較大有騰訊云和阿里云。

（二）高可用性：云平臺會有多個備份節點，而且云主機本身就是一臺高配的虛擬機，是眾多的物理機集成在一起。具有極高的安全性和高性能可用性。

（三）彈性伸縮性：當企業的業務爆發時，傳統企業會搭建自己的物理服務器。這就存在一個缺點，部署設備周期較長，不能匹配業務發展；或者服務器已經搭建投入，業務的爆發期已經過去。但云可以隨時滿足企業的業務增加和減少，而且快速部署好，投入業務生產中。

（四）高性價比性：由于云是由高性能服務器集群而成，而且是使用集中式管理。維護的費用會比傳統的方式便宜。

1.2云存儲

云存儲是一種通過存儲集群服務器來進行分布式存儲的系統。是透過網絡將龐大的計算處理程序自動拆分成無數個較小的子程序，再交給云端的存儲服務器去處理，將處理的結果反饋給用戶，同時處理海量的數據。

云存儲的結構模型如下：

（一）基礎存儲層

存儲層處理物理層，存儲設備的形式有如DVR/NVR、SAN、NAS，是云存儲最基礎的、最底層的位置。云存儲的設備大多數是分布在不同的地方，通過光纖通道等網絡連接在一起。

（二）基礎管理層

管理層是云存儲的核心部分，管理層主要通過分布式文件系統、網絡通信來實現，實現存儲中不同設備的協同工作。管理層保證系統的可靠性、持久性和穩定性，并是多個存儲設備同時工作，提高更好的數據處理能力。

（三）應用層

應用層需要有不同服務接口，去提供不同的應用服務，比如視頻點播、網盤存儲服務、監控系統等服務。

（四）訪問層

提供一個公共標準的接口去給用戶用來登錄云存儲的管理系統，訪問的客戶端也有不同的類型。

1.3云數據庫

云數據庫是在SaaS成為趨勢的背景下發展起來的一種技術，這種技術的性能比較高，減少數據庫的重復配置，能夠使軟硬件能夠更好地升級，同時還具有更好的擴展性和高可用性。采用多線程式，多資源分布形式去供客戶使用。提高數據庫的運算能力，由于數據庫在云端，這也有一定的程度保護數據庫，對災害的影響降到最低。

第二章 云計算關鍵技術應用

云計算的關鍵技術具有以下幾點：

（一）虛擬化技術

kvm虛擬化，基于內核的虛擬機實現虛擬化，kvm包含了一個加載的內核模塊kvm.ko。KVM會對硬件X86產生依賴，會需要一個處理器規范模塊。kvm可以運行多個，不需要修改虛擬主機操作系統。支持系統資源超分配，就是超出系統的虛擬cpu和內存分配資源，一個單一的虛擬機不能使用超過物理的cpu和內存，但是可以支持多于CPU數量的多個虛擬機運行。

Xen虛擬化是一種虛擬機管理程序，它創建系統資源的邏輯池，使許多虛擬機可以共享物理資源。Xen是一個直接在系統硬件上運行的虛擬機程序，在硬件層和虛擬機之間插入一個虛擬化層，將系統硬件轉化成一個邏輯計算資源池，Xen可以將虛擬機的資源動態的分給不同的操作系統和應用程序。

云計算的虛擬技術不同于傳統單一的技術，它覆蓋了整個IT架構，包括將資源、網絡、應用、服務等全部虛擬化了，它的優勢是能夠把物理設備、應用、存儲分隔出來，實現資源的集中管理，更好的動態地分配資源。

（二）分布式資源管理技術

云主機系統在大多數情況下會處在多節點執行環境，從而保證分布數據的一致性。分布式的模型會帶來很多的優點--安全性：由于采用分布式模式，在某一臺服務器被攻擊的時候，不會出現所有服務崩潰；--可靠性：當Mysql服務器發生故障的時候，備用的服務器就會自動投入使用，替代故障機器，不會影響服務的正常使用。但是對于大規模的分布式系統，根本無法保證各個子系統都使用相同的協議，這個時候，就提出了分布式資源管理技術，能夠實現多節點共同處理，單節點故障不會影響其穩定性，有效的保證了云資源的高可用性和高可靠性。

（三）云安全技術

云安全包括云數據安全，其中數據安全的技術有：數據加密，身份認證系統和權限分配管理等。同時，云安全還包括物理設備的安全，如：網絡訪問控制，傳輸數據加密，事件監控日志，防火墻入侵系統等。

（四）大數據處理技術

隨著互聯網的發展，數據量增大，誕生了好多大數據的處理技術。其中比較主流的是Hadoop技術，主要是由兩個核心構成：HDFS和MapReduce。MapReduce 是處理海量數據的并行編程模式，用于大規模的數據并行運算，用戶只需要提供map函數和reduce函數就可以在集群上進行大規模的數據處理。

第三章 云計算的部署方式

3.1私有云

私有云就是企業自己搭建的云，僅供企業內部的使用。由于私有云是由企業自己搭建，所以投入和維護成本較大。但是這種部署模式利于客戶的業務隨時擴展，且整個服務器的集群具有更好的安全性，充分保障了數據的隱私性和可靠性。

私有云具有如下的優缺點：

私有云是用戶專門搭建的，專屬于一個開發搭建用戶使用。不與其它的用戶共享。

私有云搭建在用戶自己的機房，對維護設備是可控的。

私有云的硬件配置和存儲，可以自由組合，構建出適合企業自己云。

私有云的搭建和維護都是需要企業自己承擔，所以在成本較大。

私有云是一個服務器集群虛擬化，所以需要專業的團隊運維，對一般的非IT企業負擔較大。

3.2公有云

公有云一般是由第三方的供應商去搭建起環境，然后出售給企業使用。這種云平臺的方式就是一種共享的資源的模式。企業選用公有云其費用會比較低。第三方的云服務企業負責云平臺投資和建設，同時也是云服務的提供方。將帶寬，資源，云主機等增值服務提供給客戶。這種模式需要用戶通過互聯網來訪問和使用，所有的資源都在云端。

公有云具有以下的特點：

公有云操作界面簡單而方便，而且速度快，適合一些普通小企業使用。

公有云經濟效益高，隨時付費隨時使用。

公有云的靈活性比傳統模式要好，資源可以隨時增加，適應業務的需求。

公有云的安全性低，由于數據是擺放在云端，而且云端的安全性會比較低，會有被偷用的可能，用戶群龐大，多次攻擊會導致出口擁塞，穩定性會差。

3.3混合云

混合云實際上就是公有云加私有云的結合體，各取兩大云的優點，兩者互補，從而為調整出企業效益最高的混合云的方案。企業可以將重要敏感的數據放在私有云，將對外開放的程序放在公有云。

混合云具有以下特點：

（1）同時擁有公有云和私有云的優勢，混合使用能夠充分發揮公有的低成本和私有云的安全性。

（2）在安全性、可靠性、性能、管理成本、采購成本、部署速度之間取得最好的平衡。

以下是某混合云產品的架構：

可以看出該企業云的架構分為兩部分，一部分是企業的自有數據，一部分是公有云。這兩部分結合就是混合云。公有云通過VPN連接企業的私有云。極大的提高其數據的安全性，重要和涉及機密的資料可以放在私有云里。同樣公有云也具有防御能力，防御開放的環境帶來的攻擊流量。還部署有漏洞掃描器，及時對漏洞進行修補。

在國外云計算的發展已經是相當的成熟，在國內云計算的產品還是處于起步的階段。由于云計算的技術的發展會生產帶來有效的加速，所以國家現在已經開始對云計算產業的進行扶持發展。云計算的發展帶動行業升級換代，在未來，服務器的廠商會向高性能設備的方向進行發展，迎合云計算的硬盤需求。而傳統的IDC服務商則面臨重新的洗牌，轉變服務的方式和模式，而傳統的數據中心則會研究出具有自己特色的云平臺，將服務賣給客戶。云計算往后的發展趨勢，會在用戶的需求導向下進行發展，最終Saas服務應用導向型和混合云會是今后的發展趨勢。

參考文獻：

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論文類：

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