移动云计算术与发展趋势研究

移动云计算术与发展趋势研究史殿习闫慧宁吴振东肖玺杨智文王怀民（国防科大计算机学院，湖南，长沙，410073）1引言随着应用需求的发展，网络应用正在向社会生活的各个角落加速渗透，以网络为基础的新型网络计算与应用模式不断涌现，云计算、软件即服务、社交网络、网上购物等应用层出不穷。云计算作为互联网时代一种重要应用模式，自2007年被首次提出以来，在短短几年时间里，随着亚马逊、IBM、Google和微软等公司的推动，云计算在学术界和企业界迅速成为关注和研究的热点。一般认为，云计算是以互联网为中心，构建一些由廉价的服务器或者PC机构成的集群系统，并按照一定的方式把这些计算机上的各种资源有机地组织在一起，为用户提供安全、可靠、快速、便捷、透明的数据存储、访问和计算服务。著名咨询机构Gartner在2010年的技术成熟度报告中将云计算放在了成熟度曲线的顶部，云计算在未来的几年中成为主流的计算技术[1]。与此同时，随着无线网络技术的快速发展，以智能手机为代表的各种移动终端设备开始大量接入网络。互联网、3G、无线宽带网络等多种接入方式呈现出融合发展的趋势，网络和应用无所不在的“泛在网络”时代正在逐渐实现。移动泛在性将是未来网络的一个重要的特性，泛在的网络使人们随时随地使用各种网络终端以多样化的网络接入方式访问多样化的网络服务，从而获得最佳的个性化实时服务。云计算的核心是将计算、服务和应用集中在数据中心之上作为一种公共设施提供给公众，并以服务的形式供用户使用，使人们能够像使用水、电、煤气和电话那样使用计算机资源，体现出一切皆服务的特点。泛在的网络为智能手机为代表的各种网络终端访问云计算服务提供了基础设施方面的支持，云计算与泛在的移动网络相结合能够更好地发挥其威力和作用，从而催生了新的计算模式——移动云计算模式。据国际电信联盟[2]统计，全球手机用户已超过40亿。据ABI[3]的调查统计分析，2008年全球移动云计算用户的数量为4280万，占全球手机用户数量的1.1%；经过5年的高速发展，2014年预计将达到9.98亿，占全球手机用户的19%，并且移动云计算的商业价值将达到200亿美元的规模。ABI公司认为移动云计算不久将成为移动世界中的主导力量。基于手机等移动终端访问云计算服务的移动云应用如移动微博、移动地图、移动搜索、移动支付、手机联网游戏等开始涌现，Google的移动Gmail、手机地图以及导航系统、手机语音搜索系统以及Android平台上的各种服务等、苹果公司的“MobileMe”服务、微软公司的“LiveMesh”、Motorola的“MotoBlur”服务、加拿大RIM公司面向移动用户的黑莓企业应用服务器方案以及国内的UCWEB与和信（hesine）等是移动云计算的典型代表。据Juniper[4]研究公司的最新研究显示，从2009年到2014年，基于云计算的手机软件年增长率将达到88%，在2014年由移动云计算创造的财富将达到95亿美元。云计算与泛在的移动互联网相结合而产生的移动云计算模式将深刻地改变着人们的生活方式，但这种结合带来了许多新的挑战和问题。宏观上讲，这些挑战和问题的核心是如何将两者有机地结合起来，扬长避短充分发挥两者的优势避其劣势？一方面，以智能手机为代表的移动终端如何充分利用云计算计算能力强大、功能随需扩展、服务丰富、节省投资等优势，进而扩展移动终端的功能和作用？另一方面，如何克服移动终端资源和计算能力受限的劣势，使其能够像传统的PC、服务器一样方便地访问云计算？本文试图从这两个方面入手来研究和探讨移动云计算的概念和内涵、关键技术、研究现状及其进一步的发展趋势。2基本概念移动计算（MobileComputing）的概念由来已久，云计算（CloudComputing）是2007第3季度才诞生的新名词，但自从诞生以来持续火热，而且已经在很多领域取得了巨大的成功，而移动云计算（MobileCloudComputing）是一个崭新的概念，2009年才开始进入人们视野。从Google的搜索趋势可以看出这一点，如REF_Ref281817367\h图1所示。本节将分别对移动计算、云计算和移动云计算这三个基本概念作相关的阐述。图SEQ图\*ARABIC1移动计算和云计算以及移动云计算在Google中的搜索趋势2.1移动计算移动计算[5]是上世纪90年代早期随着移动设备、无线通信技术以及分布计算技术的发展而产生的，其目标是在无线网络环境下实现数据传输和资源共享，使用户在任何时间、任何地点可以方便、快捷地访问获取所需要的信息和服务，经过近二十多年的快速发展，移动计算技术在无线移动网络通信技术、移动信息访问技术、位置感知技术、移动设备能量消耗节省技术以及无线移动环境下的软件自适应技术方面取得了长足发展，在这些方面取得的成功极大地改变人们的生活方式和工作方式，通过各种移动终端设备如智能手机等访问e-mail以及各种Web服务已经成为人们日常生活和工作中常态化的访问方式。然而，由于各种移动设备自身处理能力、资源、大小以及电池能量消耗等方面限制以及无线通信网络的通信质量以及可靠性等方面不可预知变化因素的影响，移动计算在其发展过程依然面临着巨大的挑战和问题。文献[6]中结合云计算对当前以及将来的移动计算与十五前的移动计算不同以及面临的问题和挑战进行了深入研究和分析，指出在当前的云计算这样一个大的背景和环境下，移动计算当前面临的主要问题有：移动设备的资源贫乏问题，无线接入远端云的网络不稳定问题，以及部分场景下远端云不可达等问题。为了应对这些问题，提出了两种策略。一是针对云接入的不稳定问题，提出了“瑞士军刀”策略，即尽可能在移动设备上安装所需要的软件和服务，但这种策略受限于移动设备本身所能提供的资源，因此存在一些局限。二是为了应对资源贫乏以及“瑞士军刀”策略的局限性，提出了“钱包”策略（一个典型的钱包中一般都有现金、信用卡、身份证等物品，实际中并不是这些物品本身有价值，而是依赖于从环境中按需获取有用的商品和服务）。“钱包”策略的核心思想是，将移动计算与云计算有机地结合起来，使移动计算中作为主要载体的移动设备的能力不仅仅依赖于其本身的硬件和软件的能力，而是要使其充分利用云计算强大的处理能力、无限可用的资源以及丰富多样的服务，从而有效扩展移动设备的各种能力。最后还进一步指出未来移动计算的研究在应对实际问题时，应当在这些问题和这两种策略中做出权衡。从上述观点我们可以看出，与云计算有机地结合起来是移动计算将来的重要发展方向。2.2云计算关于到底什么是云计算，目前还没有公认的定义。各研究机构和专家对于云计算从各个不同的角度也有着不同的定义。文献[7]认为云计算是用来同时描述一个系统平台或者一种类型的应用程序，用户可以按需进行动态地部署、配置、重新配置以及取消服务等。文献[8]从市场角度认为云计算是并行计算和分布式计算的一种，包含一些互联的虚拟化的计算机，这些计算机动态供应并被呈现为基于服务提供者和消费者之间协商的服务层协议的计算资源。文献[9]认为云计算系统是将信息永久地存储在云中的服务器上，用户在使用信息时只是在客户端进行缓存，客户端可以是桌面机、笔记本、手持设备等。文献[10]认为云计算系统不仅能够向用户提供硬件服务、软件服务、数据资源服务，而且还能够向用户提供能够配置的平台服务。文献[11]认为云计算系统是以付费使用的形式向用户提供各种服务的分布式计算系统，系统对用户来讲是透明的，其本质是对虚拟化的计算和存储资源池进行动态部署、动态分配和重分配、实时监控的系统，从而向用户提供计算服务、数据存储服务以及平台服务。本文在综述了各种不同的云计算定义之后，认为云计算是基于互联网来为用户提供各种服务，用户通过各种终端可以按需进行动态部署、配置和访问服务。根据所提供的服务类型，云计算分为IaaS（InfrastructureasaService，基础设施即服务）、PaaS（PlatformasaService，平台即服务）、SaaS（SoftwareasaService，软件即服务）。IaaS将硬件设备等基础资源封装成服务供用户使用，如亚马逊的弹性云计算EC2（ElasticCloudComputing，EC2）和简单存储服务S3（SimpleStorageService，S3）；PaaS对资源的抽象层次更进一步，它提供用户应用程序的运行环境，如GoogleAppEngine；SaaS将某些特定的应用软件功能封装成服务，如Salesforce公司提供的在线客户关系管理CRM（ClientRelationshipManagement）。使用IaaS用户可以动态地申请、释放节点，而且就用户需求而言，可以认为用户能够申请的资源几乎是无限的，这种服务有效地解决了移动终端存储资源受限的难题。使用PaaS时，用户应用程序不必过多考虑节点间的配合问题，资源的动态扩展和容错管理由PaaS本身负责，这种服务有效地解决了移动终端计算资源受限的难题。使用SaaS时，因为SaaS只提供某些专门用途的服务供应用调用，用户必须选择正确的软件服务，这种服务有效地解决了移动终端功能受限和计算存储资源受限的难题。在实际的使用过程中，用户可以结合自身需求，选择不同厂商、不同抽象层次的云服务，来有效解决自身面临的资源受限问题。2.3移动云计算云计算强大的处理能力、无限可用的资源以及丰富多样的服务需要随时随地能够方便、快捷地获取到其优势和威力才能够真正地体现出来。当今，以智能手机为代表的移动设备无论是硬件配置还是软件性能都有了长足的提高，iPhone4GS、Android系列智能手机、WindowsMobile系列智能手机以及Blackberry智能手机均是其中的典型代表，它们不再仅仅是传统上的通话、短信、基本的邮件以及网页浏览工具，更是用户日常工作、生活的必备品；同时，智能手机具有丰富的传感功能，带有各种各样的传感器，如GPS、光线传感器、重力传感器、加速传感器、电子罗盘等，这些传感器能够为用户带来更便捷、智能的移动体验。另一方面，互联网、3G、WiFi以及无线宽带网络等呈现出融合和普及的发展趋势，使得各种移动设备可以随时随地方便快捷地接入各种网络，这为移动设备访问云计算提供了重要的契机和必要的基础设施。目前，基于云计算的移动微博、移动地图、移动搜索、移动支付、手机联网游戏等新型应用的不断涌现使移动计算与云计算的有机结合逐步成为现实，这些新型的应用在现实生活发挥着越来越重要的作用，从而体现出云计算的优势和威力。“钱包”策略[6]的核心思想就是指当今的移动计算要有新的发展呈现出新的活力需要与云计算相结合。ABI公司预测在不久的将来云计算将成为移动计算领域中的一股颠覆性的力量，并最终成为移动应用操作和传递的主导方式[3]。因此，移动计算与云计算相结合而产生的移动云计算是当前计算机领域最重要的发展趋势之一。“在云计算得到普及后，普通消费者的手机功能将日益复杂化，并逐步演变成可便携的超级计算机。”GoogleCEO施密特说的就是移动云服务。目前，微软、苹果、Google、HTC等厂商相继推出移动云服务，云计算也开始了从桌面向移动市场的转移。那么，究竟什么是移动云计算？它都有些什么特性？在我们日常使用手机的过程中，它又能发挥什么作用呢？当前，由于移动云计算刚刚起步，对究竟什么是移动云计算并没有一个公认的和确切的定义。概括起来说，移动云计算是移动计算与云计算相结合而产生的一种新型的计算模式，在这种计算模式中，用户可以随时随地通过移动互联网按需访问云计算环境中提供的服务。从移动计算的角度来说，移动云计算是对移动计算的扩展和向云计算的延伸，原来在移动计算环境下需要在移动设备上进行的密集计算以及大量的信息处理与存储等都可以转移到云计算环境中，从而彻底改变移动应用开发、运行、部署以及使用模式，极大地降低对移动设备处理能力及资源方面的要求，使移动设备可以充分利用云计算环境提供的强大的处理能力、无限可用的资源以及丰富多样的服务，从而扩展移动设备的能力，使得具有同样处理能力和配置的移动设备在移动云计算环境中所体现出的能力和发挥的作用是其在单纯的移动计算环境中所无法比拟的。从云计算的角度来说，由于移动云计算将云计算与移动计算有机地结合起来，使云计算的触角可以真正延伸到现实应用中的各个方面和角落，将人们从时间、空间限制中解脱出来，使人们可以在任何时间任何地方使用各种设备如手机、PDA、Tablet等而不仅仅局限于传统的PC等固定设备来方便快捷地访问、获取和使用云计算提供的各种服务如EC2、Gmail、GoogleDoc、Facebook、Twitter等等，从而使云计算的优势得以全面体现，这也是云计算的初衷。因此，从上述两个方面来看，移动云计算是移动计算和云计算两者发展进而相结合的产物，既是现实应用需求的使然，又是技术发展的必然，是移动、分布与集中的完美结合，具有广阔的应用前景。3面临的挑战与应对策略移动云计算是移动计算和云计算两种不同计算模式相结合而产生的一种新的计算模式，移动计算的核心的是将移动计算的移动性及分布性与云计算的集中性有机地结合起来，一方面充分体现移动计算的分布、移动的便捷性，另一方面充分体现云计算对各种计算资源以及服务等进行集中管理的优势，从而为用户提供方便、便捷的无处不在的云服务。这两种侧重点不同的计算模式相结合将彻底改变应用的开发、部署、运行以及管理的模式，这些改变必然带来许多新的问题和挑战。3.1面临的问题移动云计算的核心目标是使用户不受时间和空间的限制方便快捷地访问获取云计算提供的各种服务，方便快捷的具体体现是用户使用各种移动设备如手机（包括智能手机、特征手机）、PDA等能够高效快速地访问云计算。移动云计算的挑战主要来自于移动设备和无线网络的内在特性和自身的限制与约束，这些挑战使得在分布、移动设备上的应用开发、设计比在固定的云计算上要复杂地多[18]。IT市场研究机构ABIResearch的研究员MarkBeccue指出：“云计算将给移动应用带来前所未有的复杂性”。在移动云计算环境下，移动设备自身的约束、无线网络的通信质量、应用的类型以及云计算本身对移动机制的支持等是影响用户高效快速访问云计算的关键因素。（1）移动设备自身的约束随着移动计算技术的快速发展，以智能手机为代表的移动设备如iPhone4GS、Android系列智能手机、WindowsMobile系列智能手机以及Blackberry黑莓智能手机等在CPU处理能力、内存大小、存储容量、屏幕尺寸、无线通信能力、传感技术以及操作系统方面都有突飞猛进的发展。智能手机的通信能力和处理能力越来越强，人们在将其作为基本的通信工具的同时，已经逐步将其作为必备的信息处理工具，如使用手机浏览网页、访问e-mail以及运行各种应用程序等等。手机的处理能力、功能和通信能力的不断增强为其访问云计算提供必要的条件，目前，针对移动设备的云应用和服务不断出现如面向移动设备的浏览器UCWEB、谷歌的Gmail、新浪的微博等等。以智能手机为代表的移动设备在人们的日常生活和工作中以及移动云计算中将发挥越来越大的作用。虽然智能手机的功能已经明显增强，但对于运行复杂的应用程序而言，还是有很大差距，无论是硬件性能，还是使用时间（电池容量）都是资源受限的。尤其是相对于传统的桌面机和服务器而言，无论是CPU处理能力、内存大小、显示屏幕，还是存储器容量以及网络通信能力，移动设备的差距显而易见。与日常人们使用的固定设备和Laptop相比，在给定的开销下，典型的智能手机如iPhone4GS、Android系列智能手机、WindowsMobile系列智能手机以及Blackberry黑莓智能手机等在处理能力要低3倍，在内存方面要低8倍，在存储容量方面要低5～10倍，在网络带宽方面要低10倍。移动设备的处理能力、存储容量、电池续航时间以及通信能力等各个方面随着移动计算技术的发展会持续的得到改善，但移动设备与固定设备之间在上述几个方面的巨大差异将长期存在，这是移动云计算当前面临的主要问题之一。（2）无线网络的通信质量在移动云计算环境下，与固定网络中物理连接保持网络带宽一致性不同，无线连接由于网络覆盖存在间隙使得其数据传输速率不断变化而且其联通性也不是连续的，应用吞吐率需求的动态变化、用户的移动性以及一些不可控的因素如天气原因等都可能导致带宽容量和网络覆盖情况的变化。而且移动网络的延迟通常比固定网络要高。（3）应用划分问题在云计算中，需要大量资源的计算通常是将负载（计算任务）指派给云以便充分体现大型数据中心的花费低的优势。在这种模式中，用户感知到的云计算性能主要依赖于这些应用最少的总体延迟响应时间。在移动云计算环境下，由于移动设备自身资源受限，一些计算密集型应用和数据密集型应用无法在移动设备上运行，或者运行会消耗用户无法容忍的资源如电能等，因此，完成这类应用必须借助云的计算能力，即需要对应用做划分，主要的计算任务由云来完成，移动设备只负责相对简单的处理。在这个过程中，影响移动云计算性能的主要因素包括在数据处理中心的处理时间、在移动设备上的处理时间、网络延迟、数据传输时间。其中，网络延迟和数据传输时间这两个与网络相关的因素对于今天的绝大多数移动应用来说是影响移动云计算性能最主要因素。3.2应对挑战的策略当今，智能手机在实际应用的普遍使用给用户带来了一种全新、丰富的体验，但是相对于传统的计算平台，智能手机的硬件在计算、存储等方面依然是资源受限的，这也限制了一些潜在的应用在智能手机上运行，因此，移动云计算如何利用云计算来扩展移动设备尤其是智能手机的处理能力，从而解决移动设备资源受限问题是移动云计算领域面临的主要挑战问题之一。在移动设备和云之间对应用进行划分是解决移动设备资源受限问题的关键，那么，如何对应用进行划分、都有哪些影响划分的因素[11]，这都是移动云计算面临的挑战。云服务的“距离”问题也是移动云计算面临的挑战之一。移动网络自身的延迟，或者说访问应用或内容的服务距离一般来讲是“远”的，大型企业的数据中心和互联网服务提供商的资源通常远离设备终端，这点对于移动设备尤为突出，“最后一英里”的网络延迟可能会达到200ms，而固定网络延迟只有50ms，因此同样的应用在移动网络环境下运行要比在固定网络环境下花费更多的执行时间。移动云计算中另一个显著的挑战是移动设备有限的电池使用时间。智能手机通常是每天都要充电，因为人们每天使用智能手机收发短信、浏览Web网页、拨打和接听电话、访问社会网络以及其他的Internet应用等。基于过去的发展趋势，移动计算的不断增加以及显示技术的快速发展使移动设备更多的使用复杂的和沉浸式应用可能性越来越大。如果在电池技术上不能有大的质的飞跃，那么当在移动设备上运行更加复杂的和沉浸式应用时如何充分地节约电量将是至关重要的。一般来说，当将应用执行负载进行分派时，在云中执行更多的负载意味着节约更多的电池的电量。然而，被分配的负载与设备的功能是相联系的，而且是不能完全被转移到云中的。例如，用户面部识别功能象用户/传感器输入和显示输出自然需要运行在移动设备上。综上所述，在移动云计算需求给定情况下，对提供一个“好的”云服务至关重要的因素包括：在云端和设备之间进行应用功能的最优划分；低网络延迟满足应用和代码切换（codeofflaod）的交互作用； 高网络带宽以满足云端和设备之间进行快速的数据传输；针对户体验到云应用的性能，利用网络状况的自适应监控机制对网络和设备的开销进行优化。针对上述分析，可以采用如下4个策略来应对：网络带宽策略：利用区域数据中心或其他方法使内容更适应移动网络；网络延迟策略：将应用处理节点移到移动边缘网络，部署优化应用带宽；电量节省策略：把移动设备复制到云上执行任务，尤其是计算密集和能量密集的管理任务，如对移动设备进行病毒扫描；弹性应用：动态优化应用推送以及应用在移动设备和云之间执行的划分。4移动云计算技术研究现状目前，为了应对移动云计算面临的诸多挑战，业界和学术界已经开展了大量研究工作，并取得了可喜的研究成果。本节主要描述目前学术界在移动云计算上比较典型的研究项目或案例，主要包括CloneCloud、Alfred、Weblet、Cloudlet以及Hyrax等。CloneCloud项目由Byung-GonChun等[40]提出，其核心理念在于利用虚拟机迁移技术，无缝而又部分地将智能终端的应用程序的执行块（executionblock）off-loading至CloneCloud执行，从而自动或半自动地将应用在手机上的执行扩展（转换）成一个分布式的执行（智能手机计算+云计算）。其中，CloneCloud是由智能手机的Clone作为基础设施集合而成的云。智能手机的Clone是指运行于计算机虚拟机内的智能手机的完整镜像，相对于智能手机，Clone拥有更丰富充足的硬件、软件、网络、电源等系统资源，能够很好地解决智能手机资源受限的问题。AlfredO[12]是IoanaGiurgiu等人利用已有的AlfredO[13]技术和R-OSGi[14]技术对移动云计算的一个探索。使用AlfredO和R-OSGi实现应用的分布执行，其核心理念在于对应用各个模块间的依赖关系建模，在此基础上进行最优化划分；并自动将应用从不同的层次分布到移动设备与云端的服务器上。测试结果表明，这一方法能够明显优化云应用的性能。AlfredO基于OSGi平台，通常用来把Java应用程序解耦为多个松耦合的软件模块，即多个Bundle（Bundle是由Java开发的软件模块的class文件和服务接口的封装，Bundle之间通过服务进行通信）。文献[12]提出的AlfredO系统基于安装有R-OSGibundle的OSGi平台，其体系结构如REF_Ref283664528\h图2所示，R-OSGiBundle用来支持跨OSGi平台的远程服务。AlfredO系统包含三个模块（bundle）：客户端（移动设备端）的AlfredOClient和Renderer，以及服务端（云端服务器）的AlfredOCore。图2AlfredO的体系结构Weblet项目是由三星研究中心的张新文博士等[21]提出的一种新的弹性应用开发模型。在该模型中，它将单个应用划分成多个称之为Weblet的构件，并且支持在运行时对Weblet进行动态配置以适配其运行在云计算端或移动设备端，旨在无缝并且透明地使用云计算端来扩展移动设备受限的计算及存储能力。较传统的C/S和B/S应用开发模型不同，弹性应用开发模型勿需在开发事先决定什么逻辑运行在云计算端、什么逻辑运行在移动设备端。它首先将应用划分为多个Weblet，并允许根据实际运行时环境需求来执行配置策略，从而动态地决定Weblet是在移动设备端执行还是在云计算端执行。弹性应用的扩展计算并不是免费的，它在扩展计算的同时，也带来了一定的开销。开销的大小主要取决于Weblet何时在何处运行、Weblet之间的通信以及Weblet和Internet之间的通信。此外，弹性应用也会因为不同的动态执行配置体现出不同的运行时行为，比如能量消耗、资费开销、应用性能，甚至安全与隐私特性。因此，弹性应用的动态执行配置应当最小化这些代价目标。为此，此文拟构建一个代价模型，该模型结合来自移动设备和云端的感知数据作为输入（如设备端电池级别、无线网络连接质量、设备负载、云端负载以及当前的网络延时等性能数据），并通过执行最优化算法来动态生成应用的执行配置（包括云端资源的分配、Weblet的部署、网络接入的选择、弹性模式的选择等等）。Cloudlet是由卡内基梅隆大学的MahadevSatyanarayanan教授带领的研究团队实现的Kimberley[22]，旨在通过虚拟机技术为移动设备提供可快速定制的基础设施以应对远端云计算资源由于延时过大不适合或是因灾害情况导致云计算无法接入等应用场景。在该系统原型实现中，Kimberley通过引入Cloudlet作为临时性的基础设施来满足移动用户的临时性需求。MahadevSatyanarayanan教授认为，虽然云计算在应对移动设备资源贫乏问题是一个不错的选择，但WAN所带来的长延时往往会成为瓶颈。移动设备接入云端的无线带宽的不同往往会带来不同程度的延时，尤其是在有大量数据需要传输并处理时，用户会明显感觉到延时的存在。此外，有些延时是不可改善的，比如，出于安全的原因对数据的检查以及防火墙的过滤等都会带来延时，并且这种延时很难被改善。而如果引入Cloudlet作为移动设备的低延时、高带宽无线接入的“MicroCloud”，则可以很好地解决该问题。Cloudlet可以根据需要搭建，因此是可信的。当周围没有可用的Cloudlet时，仍然可以回退到传统的远程云计算接入。Cloudlet原理图如图3所示，移动设备可通过本地的无线局域网（如802.11x）接入部署在咖啡店的Cloudlet，然后通过虚拟机技术来快速定制满足用户所需的功能（服务）的基础设施实现。图3Cloudlet原理图Hyrax是卡内基梅隆大学的EugeneE.Marinelli等人根据云计算的思想，针对计算资源和存储资源都很受限问题，将移动手机作为节点构成一个移动云计算平台而开发的一个原型系统。该系统采用了装有开源操作系统Android的手机作为基础设施，修改了Apache开源云平台框架Hadoop的源代码，使其能够运行在Android系统上，Hyrax使得手机也可以像普通的PC机一样组成一个真正的云计算系统，其体系结构如图4所示。为了提高整个系统的性能，在Hyrax系统中，手机只是作为Hadoop中Slave的角色，Master还是部署在普通的PC机上。在Hyrax中，NameNode和JobTracker以Service进程运行在手机的后台，并不直接与用户进行交互操作。其中各种数据的存储方式也是完全采用HDFS（HadoopDistributedFileSystem，Hadoop分布式文件系统），因此手机已经完全地融入到云系统中。在成功移植Hadoop之后，为检验Hyrax的性能，用字符串匹配的方式对其进行了大量的测试。主要的测试过程为：随机生成一堆文件，对生成的文件排序，对文件进行字符串查找，对文件进行字符统计。根据这个测试流程，实验环境使用了5台搭载Android系统的G1手机作为Hyrax中的Slave节点，分别测试了Map过程和Reduce过程的时间。为将Hyrax与移植前的Hadoop性能进行比较，使用了5台PC机作为Hadoop中的Slave节点，分别测试了Map过程和Reduce过程。测试的结果表明：Map过程和Reduce过程，PC机的性能都远远好于手机，整个测试过程所用的时间，手机所用的时间接近于PC机的15倍。由此可以说明手机本身资源受限的特点影响了云系统的处理能力。但作为解决手机资源受限这个问题，Hyrax是一个不错的解决方案。Hyrax作为第一个将手机作为计算节点的云系统，为移动云计算的研究和发展提供了丰富的借鉴作用。图4Hyrax的体系结构5结束语移动云计算还处于刚刚起步阶段，目前，针对移动设备自身能力以及资源方面的限制和约束，很多移动设备厂商采取的方案是使用性能更好的硬件设备，如使用双核ARM处理器，将RAM的容量增加到1GB，最新出的苹果的iPad[62]二代采用双核的ARM处理器A5，其处理能力和速度比iPad一代使用的A4处理器都要快很多，很多公司将在移动云计算环境中考虑使用iPad二代。苹果公司宣布，目前在财富100强中已经超过80%的公司已经开始部署和使用iPad。Citrix公司已经使用iPad一代作为其Citrix接收器的解决方案以实现一个强壮的移动工作空间。iPad二代可能还不支持4G，但在其三代大概是2012年春季将极有可能支持4G。其他大多数厂商的Tablet都将使用双核ARM处理器来提高处理能力和性能，并且使用Andorid操作系统同时配备4G无线通信支持机制，这些厂商将他们的Tablet配备双核ARM处理器和4G支持机制的目的是将其用于移动云计算环境当中，以增加竞争力。这些先进的移动设备在移动云计算中以及在人们的日常工作和生活中将扮演着更加重要的角色。随着移动云计算的迅速发展，根据ABI的研究报告，到2015年，将有超过2.4亿的商业用户将通过移动设备享用云服务，预计那时将会带来多达52亿美元一年的商业价值。另一国际数据统计公司Juniper也预计到2014年移动云计算将会创造高达95亿美元的财富。而且随着越来越多的移动运营商通过与IT企业的合作进入移动云计算领域，以及用户对云计算的认知程度和信任感逐步增强，移动云计算将加速发展，固定与移动融合的云计算解决方案也将获得有力的推动。在移动云计算拥有美好愿景的同时，我们也不能忽视移动云计算中当前面临的众多问题，虽然目前已经有一些项目或案例实现了移动云计算的雏形，但离真正的商业应用还有很长的一段距离。在将来的移动云计算研究方向上，将会主要从以下的几个方面展开研究：数据访问方面。移动设备自身的资源约束特征使得移动设备在接入时存在着接入方式困难、持续地访问云困难、与云之间传输数据受带宽的限制等等。这些困难将可能会通过两种不同的方案来解决：根据特定的应用来解决（有些应用可能无法解决这个问题），或者开发一个中间件产品来为所有的移动云计算应用提供支持平台。我们当然希望后者能够很快得到实现，但是移动云计算作为刚刚起步的技术，前者将在最近的一段时间内会被服务提供商作为首选的方案。任务划分方面。移动设备资源受限的特征使得研究人员开始考虑将移动设备上的计算迁移到云端来执行，甚至出现了移动设备端只需要一个浏览器即可的产品（如WebOS手机），这就出现了瘦客户端和富客户端到底哪个将会成为主流的争锋。在移动云计算中，目前的研究主要关注在将一些移动设备端无法执行或者很耗资源的应用交给云端去处理，这种方式中人们关注的是移动终端所有的工作都交给云来做，还是将部分工作交给云来做。如何将任务指派到云端执行在最近的一段时间内将会继续被重点关注。提供更好的服务。移动云计算的目的就是让移动终端也能够享受到PC机一样的服务，但是移动终端相对于PC机来说又具有了更多的上下文特征，如何根据这些特征为用户提供更好的服务，以及如何将这些服务以最佳的方式与用户进行交互是移动云计算所独有的优势。目前的很多基于位置的服务已经很好地体现了移动云计算的优势，在不远的将来，将会出现更多的类似位置服务的服务提供给移动设备的用户。参考文献////MSatyanarayanan,FundamentalChallengesinMobileComputing.1996MSatyanarayanan,Mobilecomputing:thenextdecade,2010陈康，郑纬民．云计算：系统实例与研究现状．软件学报,2009,20(5):1337-1348.BuyyaR.Market-OrientedCloudComputing:Vision,Hype,andRealityforDeliveringItServicesascomputingutilities,ProcofCoRR’08,2008.HewittC.ORGsforscalable,robustprivacy-friendlyclientcloudcomputing.IEEEInternetComputing,20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