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计算机论文：云计算摘要：随着信息技术的不断发展，云时代已经到来。作为一项新的信息技术，云计算得到不断发展和广泛应用。本文基于云计算的概念、特点、服务模式等，探讨了云计算在物联网、云安全、云存储方面的应用，以及展望了云计算的发展前景。关键词：云计算，核心技术，服务模式目录一、绪论31.本课题研究的背景32.本论文研究目的和意义3二、云计算的综述41.云计算的概念42.云计算的原理和特点5三、云计算的核心技术和服务模式71.云计算的核心技术71）编程模型72）数据管理技术73）数据分布存储技术84）虚拟化技术85）云计算平台管理技术92.云计算的服务模式91）IaaS：基础设施即服务92）SaaS：软件即服务103）PaaS：平台即服务111.云计算的应用131）物联网132)云安全143)云存储142.云计算的安全15四、结束语15参考文献16致谢16一、绪论1.本课题研究的背景云计算革命性地使计算、存储、网络等ICT资源如同水和电一样成为公共服务,发展云计算关系到信息产业转型、经济社会发展、国家安全和国际竞争的全局,具有重大意义。全球云计算发展已经从概念炒作走向实际应用,技术发展日新月异,产业生态逐渐形成。目前，最简单的云计算技术在网络服务中已经随处可见，例如搜索引擎、网络信箱等，使用者只要输入简单指令即能得到大量信息。在某些条件下，甚至可以抛弃U盘等移动设备，只需要进入Google Docs、Office Live Workspace等在线办公软件页面，新建文档，编辑内容，然后，直接将文档的URL分享给你的朋友或者上司，他就可以直接打开浏览器访问URL，再也不用担心因PC硬盘的损坏而发生资料丢失事件。我国在云计算的开发方面尚处于初级阶段，对开发云计算有着广阔的空间和光明的前景，我们应该认识并熟悉云计算的相关知识，了解云计算的发展前景。2.本论文研究目的和意义通过对云计算的相关研究和搜集资料，提高对云计算的认识。云计算带来的改变，不仅是人类对使用计算机方式的改变，还必将从根本上改变人们获取信息、保存信息及交流信息的方式。由于云计算概念和技术比较新颖，寒意比较宽泛，再加上市场上一些人将云计算放大成无所不包、无所不能喝无所不在的万能技术，对云计算大的描述和推销多少出现了一些浮躁和炒作的嫌疑。脱离实际过分夸大或缺乏全面分析的炒作云计算不仅让人误解，也使得云计算的发展不切实际，对于云计算产业在中国的成长非常不利。所以，有必要对云计算的相关概念和知识进行较为全面的梳理。二、云计算的综述1.云计算的概念云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。云计算（Cloud Computing）是网格计算（Grid Computing ）、分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）、效用计算（Utility Computing）、网络存储（Network Storage Technologies）、虚拟化（Virtualization）、负载均衡（Load Balance）等传统计算机和网络技术发展融合的产物。中国网络计算、云计算专家刘鹏教授对云计算做了长短两种定义。长定义是：云计算是一种商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务。短定义是：云计算是通过网络按需提供可动态伸缩的廉价计算服务。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。2.云计算的原理和特点原理：通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。云计算按照层次将业务模式划分为3层，最顶层是软云，中间层是平云，底层是基云。在基云之下是构建云计算的基础技术。云计算的核心思想，是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施。总的来说，云计算可以算作是网格计算的一个商业演化版。云计算基本模型如图所示：云计算特点：1）数据安全可靠。首先，云计算的数据存储中心是最可靠、最安全的，用户无需担心数据丢失、病毒入侵等问题。因为，在“云”的另一端有较专业的团队帮助管理信息，有最先进的数据中心帮助保存数据，同时严格的权限管理策略可以帮助用户放心地与指定的人共享数据。2）客户端需求低。其次，云计算对用户端的设备要求最低，使用起来也更方便。云计算环境中，用户只要有一台可以上网的电脑，安装有浏览器，就可以享受云计算带来的无限乐趣。3）轻松共享数据。此外，不同设备间的数据与应用共享可以通过云计算实现。4） 海量存储和强大计算能力。最后，云计算为用户存储和管理数据提供了无限多的空间，也为其完成各类应用提供了强大的计算能力。在“云”的另一端，由数千台甚至更多服务器组成的庞大集群可以轻易地做到这一点。三、云计算的核心技术和服务模式1.云计算的核心技术云计算系统运用了许多技术，其中以编程模型、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最为关键。1）编程模型MapReduce是一种java、Python、C+编程模型。有Google开发。它是一种简化的分布式编程模型和高效的任务调度模型，用于大规模数据集（大于1TB）的并行运算。严格的编程模型使云计算环境下的 编程十分简单。它的思想是将问题分解成Map（映射）和Reduce（化简）的方式,先通过Map程序将数据划分为不想关的区块，分配给大量计算机处理，达到分布式运算的效果，结果又Reduce程序汇整输出。2）数据管理技术云计算需要对分布的、海量的数据进行处理、分析，所以数据管理技术必需能够高效管理大量数据。数据管理技术主要是Google的BT（BigTable）数据管理技术，另一个是Hadoop团队开发的开源数据管理模块HBase。BT是建立在GFS，Scheduler，Lock Service和MspReduce之上的一个大型的分布式数据库。它把所有数据都作为对象来处理，形成表格用来分布存储大规模结构化数据。3）数据分布存储技术云计算系统由大量服务器组成，服务于大量用户。云计算系统采用分布式存储数据，用冗余存储保证数据的可靠性。云计算系统大量使用的数据存储系统有两个，一个是Goggle的GFS，一个事Hadnt团队开发的GFS的开源实现HDFS。GFS即文件系统（Goggle File System），是一个可拓展的分布式文件系统。用于大型、分布式、对大量数据访问的应用，是针对大规模数据处理和Goggle应用特性而设计的。它运行于廉价的普通硬件上但可以提供容错功能，它给用户提供总体性较高的服务。4）虚拟化技术软件应用与底层硬件相隔离可通过虚拟化技术实现，它有裂分和聚合两种模式。虚拟化技术根据对象可分成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等。计算虚拟化又分为系统级虚拟化、应用级虚拟化和桌面虚拟化。5）云计算平台管理技术云计算资源庞大，服务器数量多且分布在不同的地方，百种应用同时运行。怎样高效的管理这么多的服务器及确保整个系统服务不间断是巨大的挑战。云计算系统的平台管理技术能够使服务器协同工作，快速的进行业务部署和开通，及时发现和恢复系统故障。大规模系统的可靠运营通过自动化、智能化的手段实现。2.云计算的服务模式云计算可以包括以下几个层次的服务：基础设施即服务（IaaS）, 软件即服务（SaaS）和平台即服务（PaaS）。1）IaaS：基础设施即服务定义：IaaS(Infrastructure-as-a- Service)：基础设施即服务。以服务的形式提供服务器、存储和网络硬件以及相关软件。它是三层架构的最底层，是指企业或个人可以使用云计算技术来远程访问计算资源，这包括计算、存储以及应用虚拟化技术所提供的相关功能。无论是最终用户、SAAS提供商还是PAAS提供商都可以从基础设施服务中获取应用所需的计算能力，但却无需对指出这一计算能力的基础IT软硬件付出此昂应的原始投资成本。消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务。应用特点：a) 完全操作系统（软硬件）接入b) 云存储c) 有限权限的网络组件（防火墙、路由器、负载平衡器）的控制优势：a) 节省费用b) 灵活，可随时扩展和收缩资源c) 安全可靠d) 专注核心业务实用案例：当你想运行成批的程序组，但是没有合适的软硬件环境，可使用Amazon的EC2；当你想在网络上发布一个短期的网站，可使用Flexiscale。2）SaaS：软件即服务定义：SaaS(Software-as-a- Service)：软件即服务。以服务的方式将应用程序提供给互联网最终用户。它是用户获取软件服务的一种新形式，不需要用户将软件产品安装在自己的电脑或服务器上，而是按某种服务水平协议(SLA)直 接通过网络向专门的提供商获取自己所需要的、带有相应软件功能的服务。本质上而言，软件即服务就是软件服务提供商为满足用户某种特定需求而提供其消费的软件的计算能力。它是一种通过Internet提供软件的模式，用户无需购买软件，而是向提供商租用基于Web的软件，来管理企业经营活动应用特点：a) 在中小企业盛行b) 无需管理软硬件c) 服务主要通过浏览器实现优势:a) 简单b) 初始成本低c) 无需管理与维护d) 免费试用应用实例:a) CRM软件领域b) 工具化SAAS，比如视频会议租用，企业邮箱等 c) 在线进销存，物流软件等3）PaaS：平台即服务定义：PaaS(Platform-as-a- Service)：平台即服务。以服务的方式提供应用程序开发和部署平台。就是指将一个完整的计算机平台，包括应用设计、应用开发、应用测试和应用托管，都作为一种服务提供给客户。在这种服务模式中，客 户不需要购买硬件和软件，只需要利用PAAS平台，就能够创建、测试和部署应用和服务。PaaS实际上是指将软件研发的平台作为一种服务，以SaaS的模式提交给用户。因此，PaaS也是SaaS模式的一种应用。但是，PaaS的出现可以加快SaaS的发展，尤其是加快SaaS应用的开发速度。应用特点：a) 复杂多租户应用b) 已有应用的兼容c) 构建复合应用优势：a) 开发简单b) 部署简单c) 维护简单应用实例谷歌App Engine平台。App Engine是Google提供的基于Google数据中心的开发、托管网络应用程序的平台，每个 Google App Engine 应用程序都可使用500MB存储空间，以及可支持每月约500万页面浏览量的CPU和宽带。目前每个用户可以免费创建十个应用。 微软的Azure平台。 The Azure Services Platform (Azure) 主机位于微软的数据中心，是一个基于Internet的云服务平台。提供操作系统和一系列的开发服务,各种服务可进行自由组合。三、 云计算的应用与安全1.云计算的应用1）物联网“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网的两种业务模式：a) MAI（M2M Application Integration）, 内部MaaS；b) MaaS（M2M As A Service）, MMO, Multi-Tenants(多租户模型)。随着物联网业务量的增加，对数据存储和计算量的需求将带来对“云计算”能力的要求：a) 云计算：从计算中心到数据中心在物联网的初级阶段，PoP即可满足需求；b) 在物联网高级阶段，可能出现MVNO/MMO营运商（国外已存在多年），需要虚拟化云计算技术，SOA等技术的结合实现互联网的泛在服务：TaaS （everyTHING As A Service）。2)云安全云安全(Cloud Security)是一个从“云计算”演变而来的新名词。云安全的策略构想是：使用者越多，每个使用者就越安全，因为如此庞大的用户群，足以覆盖互联网的每个角落，只要某个网站被挂马或某个新木马病毒出现，就会立刻被截获。 “云安全”通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，推送到Server端进行自动分析和处理，再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。3)云存储云存储是在云计算(cloud computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念，是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。 当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时，云计算系统中就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成为一个云存储系统，所