云计算在不同领域中的应用技术

1、目 录1云计算的综述 11.1云计算的简史 11.2云计算的演化 21.3云计算的定义 21.4云计算产生的原动力 32云计算的基本原理，核心技术及优势 42.1云计算的基本原理 42.2云计算的核心技术 42.3云计算的优势 53云计算的三个服务模式及信息安全 63.1云计算的三个服务模式 63.2云计算的信息安全 74云计算的具体应用 94.1云计算在游戏中的应用 94.2云计算在 GOOGL中的应用 94.3云计算在SALESFORCE的应用 104.4云计算在中国移动中的应用 104.5云计算在 AMAZO中的应用 104.6云计算在 MICROSOFT的应用 104.7云计算在教育行

2、业中的应用 114.8云计算在澳洲银行中的应用 115云计算应用带来的启示、所面临的困难及机遇 135.1云计算应用带来的启示 135.2服务的可用性 145.3数据丢失 145.4数据安全性和可审计性 145.5数据传输瓶颈 145.6性能不可预知性 155.7可伸缩的存储 155.8大规模分布式系统中的错误 151云计算的综述1.1云计算的简史1983年，太阳电脑(Sun Microsystems 提出“网络是电脑” (“The Network is the Computer”)，2006 年 3 月，亚马逊(Amazo n)推出弹性计算云(Elastic Compute Cloud; E

3、C2)服务。2006年8月9 日, Google首席执行官埃里克施密特(Eric Schmidt)在搜索引擎 大会(SES San Jose 2006首次提出“云计算” (Cloud Computing)的概念。Google “云 端计算”源于Google工程师克里斯托弗比希利亚所做的“ Google 101”项目。2007年10月，Google与IBM开始在美国大学校园，包括卡内基梅隆大学、麻省 理工学院、斯坦福大学、加州大学柏克莱分校及马里兰大学等，推广云计算的计划，这 项计划希望能降低分布式计算技术在学术研究方面的成本，并为这些大学提供相关的软硬件设备及技术支持(包括数百台个人电脑及Bl

4、adeCenter与System x服务器，这些计算平台将提供1600个处理器，支持包括Linux、Xen、Hadoop等开放源代码平台)。而 学生则可以通过网络开发各项以大规模计算为基础的研究计划。2008年1月30 日，Google宣布在台湾启动“云计算学术计划”，将与台湾台大、 交大等学校合作，将这种先进的大规模、快速将云计算技术推广到校园。2008年2月1 日，IBM ( NYSE: IBM )宣布将在中国无锡太湖新城科教产业园为中 国的软件公司建立全球第一个云计算中心( Cloud Computing Center)。2008年7月29日，雅虎、惠普和英特尔宣布一项涵盖美国、德国和新

5、加坡的联合 研究计划，推出云计算研究测试床，推进云计算。该计划要与合作伙伴创建6个数据中心作为研究试验平台，每个数据中心配置1400个至4000个处理器。这些合作伙伴包括新加坡资讯通信发展管理局、德国卡尔斯鲁厄大学Steinbuch计算中心、美国伊利诺伊大学香宾分校、英特尔研究院、惠普实验室和雅虎。2008年8月3日，美国专利商标局网站信息显示，戴尔正在申请“云计算”(CloudComput ing)商标，此举旨在加强对这一未来可能重塑技术架构的术语的控制权。2010年3月5日，Novell与云安全联盟(CSA)共同宣布一项供应商中立计划，名 为“可信任云计算计划(Trusted Cloud

6、Initiative) ”。2010年7月，美国国家航空航天局和包括 Rackspace AMD、In tel、戴尔等支持厂 商共同宣布“ OpenStack'开放源代码计划，微软在 2010年10月表示支持 OpenStack 与 Windows Server 2008 R2的集成；而 Ubuntu 已把 OpenStack加至 11.04版本中。2011年2月，思科系统正式加入 OpenStack,重点研制OpenStack的网络服务。1.2云计算的演化云计算主要经历了四个阶段才发展到现在这样比较成熟的水平，这四个阶段 依次是电厂模式、效用计算、网格计算和云计算。电厂模式阶段：电厂

7、模式就好比是利用电厂的规模效应，来降低电力的价格，并让 用户使用起来更方便，且无需维护和购买任何发电设备。效用计算阶段：在1960年左右，当时计算设备的价格是非常高昂的，远非普通企 业、学校和机构所能承受，所以很多人产生了共享计算资源的想法。1961年，人工智能之父麦肯锡在一次会议上提出了“效用计算”这个概念，其核心借鉴了电厂模式，具体 目标是整合分散在各地的服务器、存储系统以及应用程序来共享给多个用户，让用户能 够像把灯泡插入灯座一样来使用计算机资源，并且根据其所使用的量来付费。但由于当 时整个IT产业还处于发展初期，很多强大的技术还未诞生，比如互联网等，所以虽然 这个想法一直为人称道，但是

8、总体而言“叫好不叫座”。网格计算阶段：网格计算研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题 分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多低性能的计算机来处理，最后把这些计 算结果综合起来攻克大问题。可惜的是，由于网格计算在商业模式、技术和安全性方面 的不足，使得其并没有在工程界和商业界取得预期的成功。云计算阶段：云计算的核心与效用计算和网格计算非常类似，也是希望IT技术能像使用电力那样方便，并且成本低廉。但与效用计算和网格计算不同的是，现在在需求 方面已经有了一定的规模，同时在技术方面也已经基本成熟了。1.3云计算的定义云计算(cloud computing)是基于互联网的相关服务的增加、

9、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)、

10、并行计算(Parallel Computing)、效用计算(Utility Computing )、网络存储 (Network Storage Tech nologieS、虚拟化(Virtualization、负载均衡(Load Bala nee) 等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。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。中国网格计算、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

11、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。1.4云计算产生的原动力第一是芯片和硬件技术的飞速发展，使得硬件能力大大提高、成本大幅下降，让独 立运作的公司集中有限的的硬件能力实现规模效益成为可能。第二是虚拟化技术的成熟，使得硬件资源可以被有限小的分割和管理，以服务的形 式提供硬件和软件资源成为可能。第三是面向服务架构的广泛应用，使得开放式的数据模型和通信标准越来越多地为人们使用，为云中资源与服务的组织方式提供了可行的方案。第四是软件即服务模式的流行，云计算以服务的形式向

12、最终用户交付应用的模式被 越来越多的用户所接受。第五是互联网技术的快速发展，使网络的带宽和可靠性都有了质的提升，以及云计 算通过互联网为用户提供服务成为可能。2云计算的基本原理，核心技术及优势2.1云计算的基本原理云计算的基本原理是，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更与互联网相似。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。2.2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Map Reduce是一种java、Py

13、tho n、C+编程模型，由 Google开发的。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相关的区块，分配（调度） 给大量计算机处理，达到分布式运算的效果，结果由 Reduce程序汇整输出。（2）海量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, 个是Had

14、 n't团队开发的GFS的开源实现HDFS。GFS即文件系统（Goggle File System），是一个可扩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。（3）海量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 HBaseo BT是建立在GFS, Scheduler,

15、Lock Service和Map Reduce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。（4）虚拟化技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。2.3云计算的优势（1）可靠、安全的数据存储云计算提供了最为可靠安全的数据存储中心，用户可以将数据存储在云端，不用再 担心数据丢失，病毒入侵的麻烦，因为在“云”里有世界上最专业的团队来帮你管理信 息。同时，严格的权限管理策略可以帮助你放心地与你指定的人共享数据。这样，你不 用花钱就可以享受到最好、最安全的服务。（2）方便、快捷的云服务云计算时代，用户将不需要安装和升级电脑上的各种应件， 只