云技術的起源

　　1961年，美國計算機科學家約翰·麥卡錫（ John McCarthy）提出了把計算能力作為一種像水和電一樣的公用事業(yè)提供給用戶的理念。2011年，美國國家標準和技術研究院提出了云計算的概念，認為云計算是一種資源管理模式，能以廣泛、便利、按需的方式通過網(wǎng)絡訪問實現(xiàn)基礎資源（如網(wǎng)絡、服務器、存儲器、應用和服務）的快速、高效、自動化配置與管理?！霸啤笔蔷W(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻性說法?！蔼M義云計算”指信息技術基礎設施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡以按需、易擴展的方式獲得所需資源?！皬V義云計算”指服務的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。云技術的基本特征是虛擬化（ Virtualization）和分布式，其中虛擬化技術將計算機資源，如服務器、網(wǎng)絡、內存以及存儲等予以抽象、轉換后呈現(xiàn)，使用戶可以更好地應用這些資源，而且不受現(xiàn)有資源的物理形態(tài)和地域等條件的限制。分布式網(wǎng)絡存儲技術將數(shù)據(jù)分散地存儲于多臺獨立的機器設備上，利用多臺存儲服務器分擔存儲負荷，不但解決了傳統(tǒng)集中式存儲系統(tǒng)中單存儲服務器的瓶頸問題，還提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和拓展性。云計算被普遍認為具有三個特點：虛擬化、超大規(guī)模和高擴張性。云計算技術包括的具體內容有：數(shù)據(jù)存儲技術、數(shù)據(jù)處理技術和虛擬化技術。

　　云技術的關鍵因素

　　云技術通過互聯(lián)網(wǎng)提供動態(tài)的、可擴展的和時常虛擬化的資源來服務用戶。用戶無須具備支持他們云中技術架構的相關知識、專業(yè)技術或者控制力。為了能夠使這項新的“切即服務”的經(jīng)濟模型成為可能，云技術中有幾個關鍵因素必須說明。

　　（1）一個共享的云基礎設施：能夠提供企業(yè)級安全、可擴展性和服務質量（ Quality of service，QoS）。

　?。?）一個開發(fā)環(huán)境：使曾經(jīng)習慣于開發(fā)小型獨立應用的企業(yè)應用開發(fā)者，很容易地過渡到開發(fā)安全、“多租戶”的應用程序，這些應用程序可以橫向拓展到潛在的數(shù)百萬用戶。

　?。?）一個操作環(huán)境在不影響用戶體驗的前提下，可以無縫傳送和更新云服務。

　?。?）一種聯(lián)合多種云服務的簡單方式，以完成商業(yè)或個人任務云技術是一種計算模式，在這種模式下，各種計算資源作為服務都被虛擬化，同時通過Web技術的連接動態(tài)分配，以適應用戶的需求。

　　云技術的關鍵技術

　　虛擬化技術

　　虛擬化技術是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行，它可以擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程，減少軟件虛擬機相關開銷和支持更廣泛的操作系統(tǒng)方面。通過虛擬化技術可實現(xiàn)軟件應用與底層硬件相隔離，它包括將單個資源劃分成多個虛擬資源的裂分模式，也包括將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。虛擬化技術根據(jù)對象可分成存儲虛擬化、計算虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化等，計算虛擬化又分為系統(tǒng)級虛擬化、應用級虛擬化和桌面虛擬化等。在云計算實現(xiàn)中。計算系統(tǒng)虛擬化是一切建立在“云”上的服務與應用的基礎。虛擬化技術主要應用在CPU、操作系統(tǒng)、服務器等多個方面，是提高服務效率的最佳解決方案。

　　分布式海量數(shù)據(jù)存儲

　　云計算系統(tǒng)由大量服務器組成，同時為大量用戶服務，因此云計算系統(tǒng)采用分布式存儲的方式存儲數(shù)據(jù)，用冗余存儲的方式（集群計算、數(shù)據(jù)冗余和分布式存儲）保證數(shù)據(jù)的可靠性。冗余的方式通過任務分解和集群，用低配機器替代超級計算機的性能來保證低成本，這種方式保證分布式數(shù)據(jù)的高可用、高可靠和經(jīng)濟性，即為同一份數(shù)據(jù)存儲多個副本。云計算系統(tǒng)中廣泛使用的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)是Google的GFS和Hadoop團隊開發(fā)的GFS的開源實現(xiàn)HDFS。

　　海量數(shù)據(jù)管理技術

　　云計算需要對分布的、海量的數(shù)據(jù)進行處理、分析，因此，數(shù)據(jù)管理技術必需能夠高效的管理大量的數(shù)據(jù)。云計算系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理技術主要是Google的BigTable數(shù)據(jù)管理技術和Hadoop團隊開發(fā)的開源數(shù)據(jù)管理模塊HBase。由于云數(shù)據(jù)存儲管理形式不同于傳統(tǒng)的RDBMS數(shù)據(jù)管理方式，如何在規(guī)模巨大的分布式數(shù)據(jù)中找到特定的數(shù)據(jù)，也是云計算數(shù)據(jù)管理技術所必須解決的問題。同時，由于管理形式的不同造成傳統(tǒng)的SQL數(shù)據(jù)庫接口無法直接移植到云管理系統(tǒng)中來，研究在關注為云數(shù)據(jù)管理提供RDBMS和SQL的接口，如基于Hadoap子項目HBase和Hive等。另外，在云數(shù)據(jù)管理方面，如何保證數(shù)據(jù)安全性和數(shù)據(jù)訪問高效性也是研究關注的重點問題之一。

　　編程方式

　　云計算提供了分布式的計算模式，客觀上要求必須有分布式的編程模式。云計算采用了一種思想簡潔的分布式并行編程模型Map-Reduce。Map-Reduce是一種編程模型和任務調度模型。主要用于數(shù)據(jù)集的并行運算和并行任務的調度處理。在該模式下，用戶只需要自行編寫Map函數(shù)和Reduce函數(shù)即可進行并行計算。其中，Map 函數(shù)中定義各節(jié)點上的分塊數(shù)據(jù)的處理方法，而Reduce函數(shù)中定義中間結果的保存方法以及最終結果的歸納方法。

　　云計算平臺管理技術

　　云計算資源規(guī)模龐大，服務器數(shù)量眾多并分布在不同的地點，同時運行著數(shù)百種應用，如何有效的管理這些服務器，保證整個系統(tǒng)提供不間斷的服務是巨大的挑戰(zhàn)。云計算系統(tǒng)的平臺管理技術能夠使大量的服務器協(xié)同工作，方便的進行業(yè)務部署和開通，快速發(fā)現(xiàn)和恢復系統(tǒng)故障，通過自動化、智能化的手段實現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運營。