云计算技术概述

本文在阐述云计算概念的同时，对云计算的相关技术，原理及针对它的技术问题提出框架，并且云计算的自身优势已成为科学研究不可缺少的助推器，对现有的信息产业及应用模式产生了深远的影响。

云计算是以数据为中心的一种数据密集型的超级计算，在数据管理、数据存储、并发控制、编程模式、系统管理等方面具有自身独特的技术。它的出现，改变了信息服务的提供方式，它不是一个单独服务，而是一个服务集合。

云计算技术是由基础设施即服务（Infrastructure as a Service, IaaS），平台即服务（Platform as a Service，PaaS）和软件即服务（Sofeware as a Service，SaaS）三种形式为使用者提供前所未有的IT服务能力。首先，IaaS即以服务的形式交付计算机基础设施。作为最底层和最基础的服务，IaaS将基础设施（计算资源和存储）作为服务出租，代表了一种作为标准化服务在网上提供基本存储和计算能力的手段。是以服务形式提供服务器、存储和网络硬件。这类基础架构一般是利用网格计算架构建立虚拟化的环境，网络光纤、服务器、存储设备、虚拟化、集群和动态配置软件被涵盖在IaaS之中。其次，IaaS之上的服务是PaaS，PaaS可描述为一个虚拟的平台，包括一个或多个服务器、操作系统以及特定的应用程序，无需下载或安装，即可通过互联网发送操作系统和相关服务的模式，云计算应用的开发平台也可作为一种PaaS提供。这种形式的云计算把开发环境作为一种服务来提供，指的是以服务形式将应用程序开发及部署平台提供给第三方开发人员。这种平台一般包含数据库、中间件及开发工具，均以服务形式通过互联网提供。再次的SaaS是可以提供给终端用户的应用程序，它是从一个集中的系统来部署软件，并使之在一台本地计算机上运行的一个软件模型。它通过浏览器，将应用程序以服务形式提供给用户的形式，应用程序可以是公有云提供商提供的商用SaaS应用，或企业专用云提供的商用或订制的SaaS应用。这种类型的云计算通过浏览器把程序提供给成千上万的用户使用。

云计算采用海量分布式存储技术存储数据，它的两种主流的海量分布式数据存储技术是GFS和HDFS。它采用MapReduce编程模式，保证后台复杂的并行执行和任务调度向用户和编程人员透明，将任务自动分成多个子任务，通过Map和Reduce两步实现任务在大规模计算节点中的调度与分配。它主要应用于海量数据处理，其任务调度策略的一大特色即是优先将任务调度至数据所在的节点，从而降低了网络的开销，提高了系统的性能。云计算模式基于SOA 的架构，动态地分配和部署共享的计算资源。同时云计算具有灵活性、高可用性、动态资源监控以及虚拟性。基于虚拟化的云计算平台为企业的资源重构带来了便利，使其能短时间内转向云计算平台，降低了基础架构的重建成本，缩短了为企业转型的时间。云计算的这些特性在客观上需要高性能的服务器来支撑，无论是科研，还是商业应用，对于中小规模的企业和用户计算来说，购买高性能服务器来说都是一笔昂贵的费用。而基于虚拟化技术的云计算解决了目前存在的问题，并且保证了云计算平台的高可用和高可靠等特性，使其更好的服务于客户。

目前针对云计算，其中如何有效地提高云计算系统性能成为关键问题。针对这个问题，提出了基于云计算技术框架，研究了其框架的核心部分，即服务器云。利用虚拟化技术解决并保证了云计算平台的高性能与高可用性，使云计算框架在实际应用中资源最大化、利润最大化，同时也推动了云计算技术的快速发展。服务器云是云计算框架的核心部分，所有云计算框架中的功能及子系统都依赖于服务器云来实现。它既包括硬件服务器和底层操作系统部分，又包括云计算平台中的虚拟机超级监督器功能，是运行虚拟系统功能服务器系统的底层基础平台。计算模式从大型机的方式逐渐过渡到微型个人计算机的方式，并且近年来过渡到普适计算上。

云计算与分布式计算、网络计算相比具有自身的优势。首先，云具有超大规模。例如，目前的Google云计算已经拥有100 多万台服务器，Amazon，IBM，微软、Yahoo等的"云"计算平台均拥有几十万台服务器。超规模的基础硬件为云计算赋予了前所未有的计算能力；其次，云具有扩展性。云计算的扩展性主要体现在计算资源、存储能力和负载均衡，虚拟化技术的自身优点满足了云计算的扩展，并提供了计算平台的7x24 无故障全日程服务。同时云计算又具有规模的动态伸缩，以满足用户不断增长的应用和需求。与网络、分布式计算相比更具有商业性和应用性。云计算不仅在处理计算能力上具有前所未有的优越性，而且在管理上也具有自动性。"云"计算平台要求具有自动化管理功能，用户可以通过用户接口，自己申请计算资源和应用，按自己的需要建立自己的资源环境，而整个过程是不需云平台管理员的干预，云计算平台只需自动记录用户使用资源的大小和时间。

以云计算为代表的技术革命对现有的信息产业及应用模式产生了巨大的震动。只有云计算，才能在大规模用户聚集的情形下提供高可用性服务，而其较低的服务成本又能保持其竞争优势。这些优势使得云计算受到了互联网服务企业的普遍青睐。云计算技术以其本身在大容量存储、超大规模计算能力等方面的优势，使得云计算已成为科学研究不可缺少的助推器，推动着产学研用紧密结合的新型创新模式。可以说，以云计算为代表的技术革命对现有的信息产业及应用模式产生了深远的影响。

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