云计算与分布式技术
云计算与分布式技术范文第1篇
【关键词】云计算；云基础架构；虚拟化技术；分布式存储系统；并行编程模型
1.引言
自新千年IT业引入云计算概念以来，通过广大的市场需求及雄厚的技术支持，大规模云计算系统已成为当今IT业发展的主流。实现云计算的基础是实现云计算系统基础架构。一个云计算系统的优秀与否，关键在于其基础架构是否能够稳定、高效地完成各项任务。本文试图结合相关资料，对云基础架构及其效能进行分析、定义及具体阐述，为下一步研究提供有力参考。
2.云计算简介
云计算的迅猛发展与广大的市场需求和强大的技术支撑密切相关。首先，随着IT业的迅猛发展，各IT运营商都形成了各自庞大的服务器集群。如何实现现有集群的重新整合以降低运维成本，提高效率成为运营商考虑的首要问题；另外，IT市场的迅猛发展也要求各运营商提供更加稳定、快捷的服务。其次，分布式系统、虚拟化技术的不断发展完善，使得服务集群性能的快速提升成为可能。所以，在上述两方面原因的相互作用下，云计算得到了前所未有的发展。
目前，不同公司对云计算有着不同的理解和实现方式。通过对现有云计算系统的分析及对相关资料的研究[1—5]，本文认为云计算是以商业需要为出发点，将数量庞大的服务器集群整合成为分布式的资源池，通过虚拟化技术、Web2.0技术将资源池强大的计算能力、存储能力和构建在其基础之上的各类应用以按需计费的形式从不同的层次（Infrastructure、Platform、Application）租赁给用户的一种新型网络运营模式。
由上述定义可得到云计算体系结构如图1。
由图可知，云计算基础架构位于云计算系统的底层，它为云计算系统的出色运营提供了有力的支持。
3.云计算基础架构
3.1 云计算基础架构的定义
目前，业界及学术界对云计算基础架构还没有一个统一的定义利标准。各IT运营商均根据自身的实际情况，以各自的理解定义和实现云计算基础架构的部署。理工大学教授刘鹏在其著作《云计算》中提出：云基础架构及管理层由数据中心与云基础架构、安全产品、基础架构和运营管理三大部分组成[3]。作为虚拟化技术的龙头，Vmware公司在谈到其云基础架构层产品时说道：云计算基础架构是指通过虚拟化技术将传统数据中心转变为云基础架构并在其之上创建云，将IT基础架构作为服务交付给客户使用[6]。Lenk等人在其文章谈及云计算基础设施层时也指出：云基础架构可划分为基础设施服务和资源集两大部分，其中资源集可分为虚拟资源集和物力资源集；而基础设施服务又分为高级基础设施服务、基本基础设施服务、计算服务、存储服务和网络服务[7]。
通过对现有云基础架构以及对相关文献资料的研究，本文认为云计算基础架构是指由硬件资源（PC服务器、磁盘阵列、路由器、交换机及相关配套设备）组成，通过虚拟化技术、分布式并行技术整合形成的用以直接对外提供存储、计算服务或作为基础设施为上层云计算应用提供存储、计算能力支撑的一种高效、可靠并且具有良好扩展性的底层分布式系统。
3.2 云计算基础架构的分类
通过分析研究现有云计算系统及相关[8—12]，本文认为云基础架构按照服务的对象可分为基础型云基础架构和外向型云基础架构：基础型云基础架构指主要向运系统上层提供计算、存储资源服务的云基础架构，基础型云基础架构的代表系统有：TFS、GFS、Cassandra、KIDC；外向型云基础架构指直接向用户提供计算、存储资源服务的云基础架构，外向型云基础架构的代表系统有：IBM Ensembles、Amazon EC2、Amazon S3、HyperCloud、Megastore。
3.3 云基础架构的结构体系
通过对当前业界主流云基础架构系统的分析和对相关学术成果的研究，可以看出云基础架构的作用是通过将物理资源转化为虚拟资源池，实现对资源的监控、调度和管理以达到为上层应用和用户提供弹性的计算和存储资源的目的。云基础架构结构框架如图2。
由此本文将云基础架构分为以下五个层次：
1）物理层是指搭建、部署云基础架构所需的物理设备和配套环境。起作用时为云基础架构提供基本的物力资源，并保持物理设备的可靠性。
2）虚拟层是指通过虚拟化技术解除实现方式、地理位置或底层物理配置对计算机资源的限制，打破上层与物力资源之间的耦合关系，形成统一的虚拟资源。虚拟层的作用是为上层提供可靠且能够灵活按需分配的虚拟资源。虚拟层由虚拟计算资源、虚拟存储资源和虚拟网络资源组成。
3）数据层是指对云基础架构内运行的客户数据进行基本操作和管理的层次。数据层主要包含两个部分，既数据处理与数据管理。
4）管理层是整个云基础架构中的一个抽象层次。它对云基础架构的各类资源进行监控，根据实际负载状况对资源进行管理和调度并且根据上层需求对资源进行快速部署，以保证云基础架构高效运行。云基础架构管理层主要由资源监控、负载管理、资源部署和安全管理四个部分组成。
5）服务层是指为上层云计算应用调用云基础架构计算、存储资源预留的接口和对用户使用云基础架构计算、存储资源提供的交互界面。服务层对云基础架构效能的影响体现在服务层各类接口的通用性上。因为服务层接口与上层的松耦合性能够减小底层云基础架构对上层应用的限制，从而提高云基础架构自身的可用性。
3.4 云基础架构实现的主要技术
3.4.1 虚拟化技术
虚拟化是表示计算机资源的一种抽象方法。通过虚拟化，可以简化基础设施、系统和软件等计算机资源的表示、访问和管理，并为这些资源提供标准的接口来接受输入和提供输出[2]。通过虚拟化技术，可以实现在一台服务器上运行多个虚拟机，从而提供服务器的效率。由于绝大部分PC产品均属于X86架构，所以本文论述的虚拟化技术主要指X86架构的虚拟化技术。当前X86虚拟化技术的主流产品是VMware的VMware vSphere。
vSphere主要用于服务器的虚拟化，即在一台物理服务器上运行多台虚拟机，以次达到服务器整合和优化的目的。vSphere的核心是ESX架构，它可分为两部分：Service Console和VMKernel。其中前者提供管理服务，后者提供虚拟化能力。
随着虚拟化技术在云计算中发展中的作用越来越重要，对虚拟化技术的研究也成为热点。对虚拟资源的管理便是热点之一，[13]提出将VM模型集成到资源管理框架里，利用两极调度将VM的管理集成至批调度器里，以次为用户提供调度服务。
当前如Amazon EC2等云计算产品大多是以虚拟机的形式为用户提供计算能力，但对于虚拟机的具体配置，需要用户手动完成，因此虚拟化技术在自适应方面还需要进一步研究。
3.4.2 分布式存储系统
随着IT业的发展，网上交易、网上检索等系统所要处理的数据量越来越大。如何利用最低的资源成本创造最高的运行效率成为各大运营商考虑的首要问题。因此研发人员开发完成了一系列分布式存储系统，为云计算提供了强有力的后盾。
分布式存储系统研发目的是为云基础架构提供高效、海量的数据存储能力。各大运营商在搭建自己的云基础架构前都会开发自己的分布式存储系统如Google的GFS分布式文件系统。Google的GFS（Google File System）[14]是Google研发完成的作用于底层的分布式文件系统。GFS的作用是为大规模分布式应用系统提供强大的数据存储服务。GFS的核心设计思路是将系统故障当作一种常态来处理，实现这一思路的技术主要是提供多个副本进行操作。在接口方面GFS除提供基本的Creat、Delete、Open、Close、Read、Write外还提供Snapshot和记录追加两项操作。Snapshot以最低的开销创建一个文件或目录副本，记录追加则保证多客户同时对文件进行数据追加时的原子性和正确性。
GFS含有一个主控服务器（Master）和多个块服务器（Chunk Server）。一份文件由设备经接口，会被分为有限个数据块（每个数据块64MB）。此外，每个数据块都会产生一个元数据（
当前分布式存储系统已成为云基础架构重要组成之一。在学术界，对分布式存储系统的研究逐渐成为热点。[11]提出并实现了一种对等结构分布式存储系统NDSS，该系统取消了类似GFS中主控服务器的中心节点，而是利用分布式共享内存（DSM，Distributed Shared Memory）实现了数据一致性模块，利用分布式共享位图（DSB，Distributed Shared Bitmap）限制了多个节点对信息的同时访问，解决了同步访问控制问题。以此在对等节点中完成了中心节点的主要功能。从测试结果看，NDSS系统的整体性能优于有中心节点的YNS系统[10]。
目前，云基础架构中著名的分布式存储系统还有Google的Bigtable分布式存储系统和Amazon的Dynamo分布式数据存储中心[11]等。它们虽然为云基础架构提供了强大的动力，但仍有改进之处。
3.4.3 并行编程模型
并行编程模型是云计算中的一个重要概念。它是指系统为高效并行处理海量数据而设定的一组数据处理规则。研发人员为了解决输入数据的并行计算、分发数据等问题提出了并行编程模型的概念。
MapReduce是Google公司开发的一种新的抽象模型，也是当前起主导作用的编程模型。它的设计思路来源于函数式编程语言的映射和简化操作[1]。MapReduce的核心思想是将数据逻辑列表通过Map函数处理成为键值对集（），经过排序将具有相同Key值的键值对放在一起后通过Reduce函数将具有相同Key值的键值对的Value值进行合并。
当前对并行编程模型的研究大多以在MapReduce的基础上提出改进方案为主。在文献[15]中。Zaharia等人根据MapReduce建立在系统同构的假设基础上，提出了LATE（Longest Approximate Time to End）调度算法。通过新型调度算法的改进使得MapReduce在异构环境下运行。
虽然现行并行编程模型为云计算提供了强大的技术支持，在某些具体情况的适用性上还需进一步的完善。
4.结论与展望
当前对云基础架构的研究主要集中在业界IT运营商，在学术界对云计算基础架构的研究主要集中在单个技术性能的改进与提高上，明确提出云计算基础架构概念，并进行整体性理论分析研究相对较少。本文通过分析研究现有云计算基础架构实例及相关文献资料，提出了云计算基础架构定义，指出：云计算基础架构是指由硬件资源（PC服务器、磁盘阵列、路由器、交换机及相关配套设备）组成，通过虚拟化技术、分布式并行技术整合形成的用以直接对外提供存储、计算服务或作为基础设施为上层云计算应用提供存储、计算能力支撑的一种高效、可靠并且具有良好扩展性的底层分布式系统。根据云计算基础架构定义，预计在今后的一段时间内，对云计算基础架构的研究会朝着以下几个方面进行：
1）更加高效的数据交互体验。云计算基础架构为上层应用提供存储与计算能力，在此过程中必然会存在基于请求的数据交互过程。而数据交互的速度会直接影响用户对云计算应用的操作体验。所以对高效的数据交互地研究会成为未来云计算基础架构的研究重点。
2）更稳定的系统运行过程。云计算基础架构位于云计算系统的底层，其运行的稳定与否直接关系到整个云计算系统的运作。尽管当前已有多种技术手段（资源监控技术、同步复制技术，心跳检测技术等）来确保云计算基础架构的稳定性。但是这些技术手段任然存在自身消耗资源过大、检测周期与负载变化不适应等问题。而这些问题也会在今后的云计算基础架构的研究中得到解决。所以系统的稳定性也将是云计算基础架构研究的重点之一。
3）更灵活的系统扩展。随着数据量的增加，云计算基础架构不得不面临系统扩展的问题。而实时变化的数据交互量，使得云计算基础架构在扩展的同时更加注重扩展的灵活性。系统的扩展意味着资源的扩充，而系统扩展后的资源合理分配是体现灵活系统扩展的重要部分。当前尽管各类云基础架构都在努力统一和规范各自系统扩展接口并改进资源分配方式，但资源分配是否能够与负载变化同步依然是问题的实质和仍未解决的问题。而这也是云计算发展的基本出发点和立足点。所以，灵活的系统扩展能力是云计算基础架构未来的重要研究方向。
综上所述，云计算基础架构是一个具有现实意义并充满挑战的新兴领域，它的发展将对云计算发展产生巨大的推进作用，而云计算基础架构也会在未来的发展中扮演越来越重要的角色。
参考文献
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云计算与分布式技术范文第2篇
1云计算简介
1.1概念
云计算是通过将大量计算分布到分布式计算机上，实现虚拟化的计算机网络系统，使得数据的计算运行与互联网类似，能够按照需求访问资源和系统。但是云计算并非通过本地计算机或远程服务器进行计算，而是像计算机网络内部一样实现分布式处理计算，这种方式就好像电厂集中供电模式，将低成本的运算单元组织在一起，能够大幅度提升计算能力和数据处理能力。云计算的这种计算模式对用户完全透明，用户只需要向系统提交自己的要求，云计算软件和平台会自动进行处理，用户不需要了解云计算的具体方法就能够实现快速、高效的大数据处理。
1.2结构
云计算是借助虚拟技术，将大量分布服务器上的资源整合起来，然后根据用户需求进行分配和处理，是一个虚拟的、庞大的计算机网络辅助系统。因此其体系结构也十分复杂，可以大体上分为用户、服务要求、管理系统和服务器集合等四个部分。用户提出服务要求，然后由管理系统向服务器集群发出请求并整合和接收反馈，然后以一个完整的形式将结果反馈给用户，形成一个完整的虚拟计算机网络处理结构。
1.3特点
云计算具有虚拟、高效、资源共享度高等基本特点，同时，目前由于云计算技术还没有完全成熟，大部分企业和个人使用云计算技术需要付费。云计算是一种虚拟概念的计算，也就是说其计算过程并不是通过实际的物理方式实现的，因此不仅能够实现大量数据的运算，也能够提高资源之间的共享度，同时这种分布式处理方式也更大地保证了数据的保密性和安全性。重要数据大量分布在所有分布式终端中，不能简单地从一台终端中提取，提高了数据的保密性，并且如果某台终端处理机出现问题，也不会影响其他终端，极大地提高了数据的安全性，使得大量数据的保存管理成为可能。
2云数据管理技术类型简介
云计算是对海量的、分布性的数据进行计算处理，因此对于数据的管理要求很高，采用的数据管理技术必须能够高效地管理海量数据，于是云数据管理技术也随着云计算的广泛应用而出现，并且目前已经成为众多企业和研究机构研究的重要课题。目前已经存在了许多不同的云数据管理技术，这些云数据管理技术各有特点，但是都以不同的方式实现了对海量数据的有效管理。
2.1GFS技术
GFS技术即谷歌文件系统，是一种为谷歌云计算技术提供数据管理的系统。在这种技术中，所有资源文件以一种库文件的形式存在，并且有系统提供给用户一个专用的程序访问接口，用户提出请求后，由一个逻辑上唯一的管理者对整个库文件进行调度和统筹管理。这种文件系统管理技术不仅能够为谷歌云计算提供海量数据的存储管理，同时也可以进行云计算，满足各种用户要求，目前GFS技术已经成为云数据管理技术的主要技术之一，并且得到了非常广泛的应用。2.2BigTable技术BigTable技术也是谷歌开发的一种数据管理技术，这种技术是建立在谷歌文件系统的基础之上，通过将大量数据组织在一张虚拟的表格中进行管理。这种技术将云数据组织在一张巨大的表格中，从而实现数据的结构化管理。在使用时能够根据要求更加快速地进行数据查找和处理，合理进行资源的分配。这种方式比起文件系统更能够实现数据的架构化，对于结构化云数据的管理会产生更好的效果，取得更高的管理效率。
2.3Dynamo技术
Dynamo技术是一种分布式存储系统，具有数据库和分布式Hash表的特征，以分布式Hash表作为基本存储结构和理念，实现数据在环中的均匀存储形式。这种技术的主要特点是提供了三个参数：N、R、W，技术规定，有N个副本，如果有R个读取一致就可以认为是读取成功，如果有W个写入成功就认为是写入成功，即系统不要求N个全部读取或写入成功，只要能够保证R+W大于N，就能够确保数据的一致性，这种技术增加了数据读取的复杂性，但是降低了数据写入的复杂程度，实现了更加高速的存储管理。
3云数据管理技术特点分析
3.1提供可靠的数据存储管理
云数据管理技术尽管各有特点，但总体都采用了分布式存储管理的思想。这种数据存储管理方式能够为企业提供海量数据的存储管理，同时能够极大地提高数据的保密性和安全性。同时，云数据管理技术一般都具有较高的容错性，大量分布式服务器的支持也可以实现对数据的错误分析和报告，避免因失误产生的数据错误。云数据管理技术最大限度地降低了人为管理因素对数据管理的影响，从而更好地提升了数据管理的可靠性。
3.2实现数据的并行处理和分析
云数据管理技术是将数据进行分布式处理，尽管在逻辑上看来许多云数据管理技术是将数据整合到了一个统一的机构中，但事实上数据是分布存储在大量分布式服务器上，在对数据进行处理时，就可以按照用户的要求从各个服务器中调取数据。在这种技术支持下，就能够有效实现数据的并行处理，系统根据用户要求自动检索分析用户需求，迅速缩小范围，锁定用户关键词，迅速对用户命令做出处理和反馈。同时，多个用户如果提出同一要求，也能够迅速通过这种管理技术实现信息共享，将同样的信息返回不同的用户终端。云数据管理技术还能够根据用户提供的关键字对数据进行初步筛选和分析，节省用户的分析时间，对于需要进行大量数据分析的企业来说可以极大地提高工作效率。这种强大的数据提供和分析处理能力正是云数据管理技术得到广泛研究和应用的主要原因之一。
4云计算和云数据管理前景展望
4.1云计算技术发展前景
云计算技术目前正处于快速发展阶段，不论是个人、企业还是国家都十分重视云计算技术的研究和创新。同时，随着更多的“云”概念的提出，云计算也被赋予了更多的功能和含义，大数据等概念的提出也为云计算带来了新的发展方向。国际社会已经有越来越多的专家学者研究出了更多创新的云计算技术，并且提出了概念含义更加广泛的云计算概念。国内对于云计算的研究也正日益火热，科研机构也在进行新技术的研究，国内个人和企业也逐渐了解了云计算的概念和特点，并且有更多的企业单位开始运用和研究云计算技术。可以说，云计算技术发展前景大好，并且很可能会成为未来一段时间内计算机研究和应用的重点方向。
4.2云数据管理技术的发展
伴随着云计算概念和技术的更新，云数据管理技术也必然要随之更新，云数据管理技术是为了给云计算提供强大可靠的数据存储管理支持，为云计算技术提供数据基础，因此其发展也会随着云计算技术的需求而不断改善。在目前的发展趋势看来，正有着许多新技术和新思想不断涌现，不同概念和云数据管理概念的结合创造出来更多的云数据管理技术。目前云数据管理技术发展趋势正倾向于将不同学科、不同领域的概念与之相结合形成新的管理技术，这种发展不仅能够促进云数据管理技术的创新，也加强了云技术与其他学科技术的结合发展，促进了不同技术的融合与共同发展。
5结束语
云计算与分布式技术范文第3篇
关键词：云计算；云计算体系结构；云计算应用
中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1672-7800（2012）010-0024-02
项目基金：四川教育学院教学改革项目（2010JG10）
作者简介：余科军（1979-），女，硕士，成都师范学院计算机科学系讲师，研究方向为计算机网络、数据库技术。
1云计算概述
随着网络技术、计算机技术的快速发展，移动宽带网络的出现和移动智能终端的普及，互联网范围不断扩大，越来越多的设备接入了互联网，这就需要互联网处理大量的数据，从而给互联网系统带来了更多的负载。对于如何安全有效地利用海量信息，传统的服务构建模式已经显得力不从心。在这种背景下，基于分布式计算的新型服务计算模式——云计算应运而生。
云计算最早是在2006年，由美国亚马逊公司和谷歌公司提出来的。云计算的基本原理是，用户所需的应用程序并不需要运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上，而是运行在互联网的大规模服务器集群中。它是网格计算、分布式计算、并行计算、网络存储、虚拟化、负载平衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。云计算能够让客户在世界任何地方访问“云上”所有的应用程序和文件。完整的云计算是一个动态的计算体系，提供托管的应用程序环境，能够动态部署、动态分配计算资源，并实时监控资源的使用情况。云计算的核心技术主要包括虚拟化技术、编程模型、分布式数据存储技术、集成数据管理技术、信息安全、分布式资源管理、云计算平台管理、绿色节能技术等。
云计算有特点，包括超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务、运用成本廉价和有潜在危险性。针对云计算的特点，现在云计算广泛应用于商业，成为商业计算的模型，并实现各种商业的信息服务，支持用户在任意位置使用终端获取服务，拥有成千上百万的服务器集成，使用了数据多副本容错保证了数据的可靠性，采用极其廉价的节点构成云，经常只需几百元，就能完成百万元的任务。
自从亚马逊公司最先提出云计算的概念之后，云计算技术就受到了各大IT厂商和研究者们的广泛关注。对于云计算技术的研究虽然才短短几年，但是现在已经涌现出很多云计算系统，其中比较典型的系统有AmazonEC2、GoogleAppEngine、ApacheHadoop、WindowsAzurep以及清华大学透明计算平台。
2云计算体系结构
云计算的结构是利用高速互联网的传输能力，将数据的处理过程从个人计算机或服务器移到互联网上的超级计算机集群中，这个计算机群是由成千上万台很普通的工业标准服务器组成，由大型的数据处理中心管理。由于云计算是网格计算、分布式计算等技术发展而来，系统所含技术更多，如编程模型、数据管理技术、数据存储技术、虚拟化技术、云计算平台管理技术等。云计算的结构也是一个逐步完善的过程，云计算结构如图1。
（1）基础层。面向具体的物理资源，主要对这些物理资源进行局部范围内的管理，提供计算、存储、带宽等服务，这是所有应用功能的基础。它通过对主机、存储设备、网络等硬件设备进行分布式集群、抽象化和虚拟化处理，将其虚拟化集群到一起，构成整个云计算与云服务的基础设施，使对外看上去就像一个统一的整体，用户只需发出约定的设备调用指令就可以获得自己想要的“云”硬件资源，并为系统提供动态灵活的基础设施层服务。
（2）资源池（数据库）。虚拟化技术是云计算的一个重要组成部分，通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离，可以将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式，也可以将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。
（3）管理中间件。这个模块具有承上启下的作用，提供用户管理、安全管理、资源管理、映像部署等，这是云计算资源管理系统及集成第三方开发应用功能的综合管理平台。管理中间件管理协调整个服务系统，比如身份管理、用户许可、请求管理、使用费用管理、程序部署、程序调度、程序执行、程序回馈等，甚至还包括身份认证、访问控制、病毒防护和安全统计。
（4）应用服务。提供运行在云上的应用和服务。用户所处理的数据保存在互联网上的数据中心，并不存储在本地，用户所需的应用程序运行在互联网上大规模的服务器集群中，并不运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上。用户只需能够接入互联网，就可以通过电脑、手机等终端设备，在任何地点方便快捷地使用数据和服务。
3高校云计算体系结构
传统的服务能力在面对海量数据处理、跨地域分布式数据存储以及高质量远程教学等新增需求时，已不能满足其需求。而云计算技术具有计算性能高、成本低、高效能的网络共享、强大的网络服务能力等特点，为高校教育机构的发展提供了新的方向。学校之间采用集中管理的模式，通过统一的管理，透过互联网就可以访问云计算的教学资源平台。高校云计算体系结构如图2。
云计算系统由大量服务器组成，并服务于大量用户，而且采用分布式存储的方式存储数据。因此，在高校云计算系统中，不仅一个地区、一个国家，国内外大学可以联系在一起，进行资源共享、相互交流。海量数据的处理是云计算系统一个重要的核心技术。
云计算为各学校提供了一个教学资源共享的环境，让更多老师、学生能利用互联网上的虚拟教学资源。在云计算的体系结构中，学生可以进行选课、查询成绩与学分、班级管理、提交作业等功能；老师可以进行成绩录入、课程管理等功能；教学管理人员可以进行学生管理、学籍管理、资料存档、待办事项处理等。基于云计算的教学系统，老师、学生、教学管理人员能够跨时间、跨空间地进行交流与协作，在“云端”实现见习、实习与实训的指导、交流、评测、监控等教学与管理工作，甚至实现视频实践教学展示。
基于云计算的虚拟实验室是一个集虚拟实验教学管理系统、实验课教学指导系统、网络实验仿真等功能为一体的强大系统，可解决因实验经费不足或高档次、高价位设备缺乏所不能开出的实物实验课的难题，同时也不会造成因使用不当、管理不善等因素造成的仪器损坏、元器件丢失等现象。同时，虚拟实验还可以模拟实验室中没有的设备，而不受时空的限制，方便地进行实验。
参考文献：
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[2]中国云计算网，什么是云计算？[EB/OL].http：///Article/ShowArticle.asp？ArticleID=1，2008.
云计算与分布式技术范文第4篇
关键词 云计算；信息通讯；无线移动
中图分类号TN92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）55-0195-02
云计算这个词，在2007年之前还基本上无人知晓：2007年8月，在百度中搜索云计算三字，搜索结果不超过40个，而如今，打开手中的智能手机亦或平板电脑，这个数字已达到3 420万。时至今日，云计算正受到传统硬件厂商、软件开发商、互联网服务提供商和电信运营商这些IT巨擘的集体追捧，成为业界必然的趋势，被誉为政府和企业把握市场脉搏的必修课。云计算兴盛于当今社会并非偶然，数据大爆炸，信息化技术的不断深化，互联网的普及，这些都为云计算的推广和发展提供了大环境。
1 云计算的发展现状分析
2008年，美国国防部就开始建立内部云，通过统一的计算、存储和通信资源支持内部不同部门的IT服务。2009年，美国联邦政府CIO在内部成立了云计算工作组，开始在联邦政府内部推广云计算。如今，联邦政府云计算门户正在全美范围面向所有政府部门推广电子政务类应用、办公类应用、IT资源服务和社会网络类应用等云计算服务，为的是提高相关部门的办公效率，降低政府在IT上的成本。这项联邦政府的云计算计划一度成为奥巴马政府引以为豪的节省政府开支的实效政策之一。在云计算的“理想国”中，终端将不再成为应用发展的障碍。随着3G技术的发展和牌照的发放，网络传输技术将得到极大提高，网络不再是各种应用的瓶颈。同时，创新的云计算相关技术将使大量复杂的运算和分析在“云”上进行，用户无需购买昂贵的PC或高端的手机等设备就可实现复杂的运算应用。云计算在网络技术、计算技术和各种应用发展的基础上将日益走入现实。云计算的模式将使个人不再受到应用软件、储存数据甚至硬件的限制，而让无处不网络变成了无处不电脑。如此一来，即使是处理十万火急的业务决策也都尽在掌握中。对于政府而言，IT部门一直是其创新、维持业务发展的基础，但是IT部门本身又在业务部门中处于成本中心、服务中心的角色，在政府强调业务为中心的今天，IT部门如何摆脱夹板层的尴尬，是摆在每位IT主管领导面前的一道难题。而在云计算的理想国中，未来的解决方案将由云产业链上一系列针对各种应用的服务商提供。政府IT部门不用耗费太多精力专注于开发代码编写是不是基于规范，测试是不是完备等细节问题，而只是评估结果，即服务内容能否满足业务需求。政府IT人员也将从过去的管家身份跃升为物业公司角色，需要做的就不是简单地对机器和系统负责，而是对整个部门的发展前途负责。
2 云计算的安全运行分析
公共云业务模型的关键在于对动态的环境，它可以承载许多不同的工作任务，可以随意移动和优化底层的基础设施。用户要确保有关信息控制的到位，以保护他们的数据免受攻击，并希望通过查看有关控件的信息，形成一个非常精细的安全管理系统。但这种详细程度往往是大多数公共云提供商商业模式范围之外的。因此，一个管理妥当和配置合格的公共云应用程序能够达到很好的安全性。安全已经成为云计算在企业信息化发展中的关注重点。安全也一直被说成是私有云固有的好处和公有云的基本缺陷。实际上，事实比这些情况暗示的还要模糊不清。断言公共云环境有企业信息安全的缺陷，不认真考虑如何缓解这些不安全因素，似乎是不负责任的。回头再次审视云计算变革之目的和根本。套用蓝色巨人IBM的话说：云计算首先是一场IT变革，将管理复杂IT、提升IT价值。尤为重要的是，云计算将引发商业模式、行业生态乃至社会生态系统的变革。如同计算机的出现改变了人类的文明进程，云计算也将深刻影响政府、行业乃至整个社会的进步与发展。无论政府、企业、机构，都要正确认识云计算的重要性，并积极参与到探讨、实施、推动云战略的行动中，共同拥抱智慧的地球时代。云计算的真正使命并非只是改进IT，而是变革业务模式。
3云计算的技术分析
云计算的发展离不开虚拟化、并行计算等核心技术的发展成熟，正是这些计算机技术和网络技术的发展融合产生了云计算，并借助Saas/Paas/Iaas等商业模式将强大的计算能力分布到终端用户手中。
3.1 虚拟化技术
虚拟化作为云计算的核心特征，是云计算依托的基础。虚拟化技术实现了物理资源的逻辑抽象和统一表示，它是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实硬件的基础上运行。通过虚拟化技术可以实现资源的最优利用；并能够根据用户业务需求的变化，按需分配资源，实现动态负载均衡；同时与硬件无关的特性带来系统自愈功能，提升系统的可靠性。虚拟化技术的对象可以涵盖从服务器、存储、网络到平台、应用等各个方面。
3.2 分布式技术
分布式技术最早由Google规模应用于向全球用户提供搜索服务，其分布式的架构，可以让多达百万台的廉价计算机协同工作。分布式文件系统完成海量数据的分布式存储，分布式计算编程模型完成大型任务的分解和基于多台计算机的并行计算，分布式数据库完成海量结构化数据的存储。分布式文件系统作为分布式技术中最重要的实现部分，都是针对特定的海量大文件存储应用设计的，可以实现数据存储访问的高可靠性、高访问性能、在线迁移、自动负载均衡。
3.3 并行计算
并行计算是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程，是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段。它的基本思想是用多个处理器来协同求解同一问题，即将被求解的问题分解成若干个部分，各部分均由一个独立的处理机来并行计算。并行计算是相对于串行计算而言，它将进程相对独立地分配=F不同的节点上，由各自独立的操作系统调度，享有独立的CPU和内存资源；进程间相互信息交换通过消息传递。
4 结论
云计算所带来的新兴IT资源共享和应用模式是互联网之后的又一次变革，将给IT产业特别是软件服务业带来深远影响，未来仍将是IT业的热点，但是以整个IT界产业链为着眼点进行分析，各厂家的互操作性将制约其发展，云计算的规范化和标准化工作是当前的重要课题。
参考文献
云计算与分布式技术范文第5篇
关键词：云计算；云计算技术；安全问题
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）28-6690-03
云计算技术的出现，主要是为了满足人们对于各种计算环境要求，通过将互联网资源进行快速的计算与共享，使得网络中的资源达到一个平衡的状态，这样才能够将大量闲置的资源和设备进行充分的利用。在云计算模式下，客户端不需要安装复杂的应用软件，只需要通过计算机与互联网进行连接，实现远程数据和服务器数据的交换，来直接获取所需要的远程信息和服务。可以说，云计算技术的运用有效的实现了网络资源的整合，是计算机计算领域内以此飞跃性的技术更新。当前，我国针对云计算的研究工作还不够多，而且进展也较慢，在实际的运行过程中，已经有很多企业实施了自己的云计算平台，比如IBM的“blue cloud”，而且获得了实质性的运用。然而，由于计算机网络特有的开放性特征，云计算也无法避免的要面临信息安全问题，如何有效的对云计算技术面临的安全威胁进行有效的处理，为云计算创造一个安全的环境，是当前面临的一个重要问题。
1 云计算的涵义
云计算可以认为是一个大量计算机服务器集群而成的平台，通过该平台与网络的连接，实现服务器、存储设备的集成与运行平台，满足远程用户对数据的计算需求，因此，云计算也可以说将计算作为一种资源，并且使其从本地计算机转移到互联网上的过程。云计算是前期分布式运算和并行计算的一种改进和发展，也是未来商业运用的发展对象。可以认为在云计算环境中，每个用户所使用的终端设不要求一定是具有计算能力的主机，可以是手机或者是其他的终端设备，只要该设备能够将自己所需要的信息传递到远程云环境中，便可以实现云计算的过程，并且及时将计算获得的结果反馈给用户，云计算技术的运用将这一数据传递的过程大大的简化，将复杂的运算以及其他的繁琐功能都进行了转移到网络上完成，极大的减轻了用户运算的压力。
2 云计算的特点
2.1 云计算对用户终端设备的要求不高
在计算机运用过程中，用户经常会为了使用某个新的软件，而不断的对系统进行升级，或者是为了实现某个软件的升级而不得不更换计算机硬件，才能进行应用。而在云计算环境中，只需要用户输入云计算服务的地址，便能够在其中找到与自己需要相适应的功能，能够在没有任何限制的情况下，顺利的使用新的操作系统，实现软件的升级，打开未知格式的文档。而这一切所有的前提，只要能够将计算机接入到互联网中，便能够实现。
2.2 云计算提供了安全可靠的数据存储中心
在用户使用计算机时，经常会遇到由于受到病毒攻击而导致损坏，或者是硬盘中的数据丢失等情况，甚至有的用户信息被盗取等。如果将用户的重要数据保存在一个类似Google Docs的网络服务上，就不会发生上述情况。这是因为在云计算运行平台的背后，有专业的数据中心和管理团队对信息进行存储与管理。
2.3 云计算技术提供了无限的计算空间
当用户离开常住地点，比如驾车出游，这时无论用户深处何处，只要能将手机接入到互联网中，便能够直接获得自己所处位置的详细信息，包括实时的交通状况等，同时也能根据用户的需求，查询到达目的地最短、最快的行车路线。
2.4 云计算能够满足不同设备的数据共享
在实际生活中经常会到一种情况，手机和电脑中分别存储了几百个人的电话号码和邮件地址，如果用户处在出差的状态，想要获得联系人的同步信息，或者更换新手机，需要将所有的号码进行移动，这将是一项十分繁琐的工作。而云计算技术的运用，能够轻松的实现不同设备之间的数据共享，只要将所有的数据保存在云计算的数据中心，这时只需要保证电子设备接入到互联网，便可以随时获得需要的信息和数据，而无需繁琐的转换与移动。
3 云计算面临的网络安全风险
云计算作为一个庞大的运算平台，其在为用户提供更多计算服务的同时，本身也存在着一定的安全风险，主要可以归纳为：
3.1 客户端信息安全
云计算的运行基础是分布式网络，在网络状态下的计算可以将其视为一个节点。当计算机接入到互联网后，其就成为了云计算的一个组成部分，其中包含了大量的客户信息，比如以政府机构以及社会公共服务等，如果缺乏有效的隐私保护，将会导致信息数据的丢失和损坏，为用户带来不可估量的损失，比如从医疗保险的机构中获得政府专员购买医疗保险的信息，然后从当地选举机构中获得选民的信息，这时便能够通过医疗保险信息以及选民信息的结合，获得选民的姓名和疾病，这就造成了隐私信息的泄露。
3.2 服务器端的信息安全
云计算技术在安全性方面仍然不够完善，当用户将自己的信息交给别人进行存储和管理，必然会产生对信息失去控制的恐惧，而且会对信息安全更为敏感，这便涉及到一个如何取得客户信任的问题。近些年来，不断发生的网络窃取事件，使得人们对于网络的安全与性可靠性产生产生了极大地质疑，这也是云计算技术所面临的一个重点问题。
4 云计算的信息安全模型构建
云计算信息安全模型可以按照以下的层次进行构建：
1） 基础设施层。该层次的资源主要是来自于本地资源，该层次负的安全问题也主要是计算机本地安全，可以通过安装杀毒软件、设置防火墙等方式来实现。
2） 核心层。该层次的功能主要是为用户提供分布式的资源管理，通过抽象技术的运用，形成一个分布式应用的部署环境。
3） 资源架构层。该层次提供的服务主要有分布式存储服务、分布式计算服务和分布式通信服务。存储服务主要是通过数据加密、隔离、备份等方式来保证信息的安全；计算服务则主要是在虚拟的环境中，利用虚拟计算就会，对计算机计算进行隔离来防止信息干扰的出现；通信服务则主要是通过数据加密、延长通信时间、建立通信安全协议等方法实现对信息和数据的保护功能。
4） 开发平台层。该层主要运用的平台升级和Parley-X保护技术实现对信息的安全保证。
5） 应用层。在应用层中一般是通过软件的不断升级以及安装软件补丁的方式来解决其安全问题。
5 云计算的信息安全关键技术
5.1 文件加密以及解密技术
对于云计算的信息安全来说，应当在云计算服务提供商与客户端之间同时进行数据的加密，才能够有效的提升数据的安全性。可以运用PGP、True Crypt等程序能够加密文件，运用该加密方法一般必须要使用密码，才能够实现对文件和文档的读取。因此，只需要在数据传输之前先进行加密，这样信息的内容便不会被泄漏或者窃取。
5.2 使用虚拟技术隔离
虚拟技术是实现云计算的关键核心技术。在云计算系统环境下，物理边界基本消失，因此物理隔离方式已经没有保障了。因此需要设置逻辑安全边界。在安装虚拟服务器时，为每一台虚拟服务器分配独立硬盘分区，使各个虚拟服务器从逻辑上隔离。虚拟服务器系统还需要安装防火墙、杀毒软件、IPS（IDS）、日志记录以及恢复软件，并构成多层次防范体系。而对于每一台虚拟服务器还应该通过VLAN划分不同的IP网段进行逻辑上的隔离。需要通信的虚拟服务器之间通过VPN的方式来进行，以达到虚拟化技术隔离的效果。
5.3 选择良好的服务商和第三方审计
云计算安全是所有云计算服务提供商所应当承担的责任，任何云计算服务商在为用户提供服务的同时，都必须保证用户数据的安全。因此，对于云计算服务的提供商的选择，也是关系到云计算安全性的主要影响因素。IaaS云服务提供商主要负责为用户提供基础架构服务，云计算基础设施的可靠性、物理安全、网络安全、信息存储安全、系统安全是其基本职责范畴。PaaS云服务提供商主要负责为用户提供简化的分布式软件开发、测试和部署环境，云服务提供商除了负责底层基础设施安全外，还需解决应用接口安全、数据与计算可用性等。SaaS云服务提供商需保障其所提供的SaaS服务从基础设施到应用层的整体安全。另外，对于用户来讲，普遍缺少安全管理与事件的举证能力，所以由第三方实施的安全审计就显得更为重要。云审计服务必须能够提供满足审计事件的所有证据以及证据的可信度说明，而且，保证完整合规的云审计服务也是云服务商满足各种合规性要求的重要方式。
5.4 灾备与恢复
在云计算的环境中，灾难恢复的定义与传统环境中没有区别，同样由一些指标决定，如恢复时间目标（RTO）、恢复点目标（RPO）等。而在云计算环境中，虚拟化存储以离散的方式存放文件，因此，相比传统的灾难恢复，云计算灾难恢复可以有更简单的流程和更短的恢复时间。
6 结束语
云计算技术的有效运用，已经成为了当前计算机领域中一个广泛的研究话题，而云计算系统的建立与安全也成为了用户是否选择云计算环境的一个重要指标。从云计算本身来说，只有满足用户对计算机计算技术高可靠性、高性价比的要求，才能够促使用户选择云计算，进而推动云计算持续的发展。为此，我们需要对云计算技术的安全问题进行全面的研究，并且通过各种有效的措施和技术，不断的提高云计算环境的安全性和可靠性，满足广大用户的需求，促进云计算技术不断的发展，并且获得更广泛的运用空间。
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