“云计算”及在地震系统网络方面的应用

目录1.“云计算”的演进 22.“云计算”的概念 33.目前“云计算”的几种服务 4（1）IaaS（Infrastructure-as-a-Service）基础架即构服务 4（2）PaaS（Platform-as-a-Service）平台即是服务 4（3）SaaS（Software-as-a-Service）软件即服务 4（4）实用计算（UtilityComputing） 5（5）网络服务 5（6）平台即服务 5（7）MSP（管理服务提供商） 6（8）商业服务平台 6（9）互联网整合 64.“云计算”的关键特征 6（1）一个服务适应各方需求 6（2）虚拟化物理资源 7（3）自助供应 7（4）即用即付费 7（5）云计算相关技术： 7（6）云计算的模式 85.“云计算”的应用领域 9（1）高性能计算 9（2）医疗 9（3）智能 10（4）金融 10（5）协同研究、分析 106．促进“云计算”发展的趋势 11（1）网络将成为一种全球共享的通信媒介 11（2）减少IT使用的能源的需求 12（3）急切需要的技术创新 12（4）寻求简单化 13（5）消除混乱建立结构 137.云计算在地震系统网络的应用 14（1）高性能计算 14（2）应对突发地震引起的网络流量的巨增 15（3）地震科学协同研究环境的建立 15（4）地震数据共享服务的提升 16（5）地震网络科技环境 16（6）绿色地震网络环境的创建 168.云计算在地震行业的发展策略 17“云计算”及在地震系统网络方面的应用1.“云计算”的演进上世纪80年代末，出现了网格计算，网格计算的概念导致了云计算的发展。到了上世纪90年代，虚拟化从虚拟服务器扩展到更高层次虚拟平台、虚拟应用程序。公用计算将集群作为虚拟平台，采用了可计量的业务模型进行计算。SaaS（软件即服务）将虚拟化提升到了应用程序的层次，它所使用的业务模型不是按消耗的资源收费，而是根据为用户提供的应用程序的价值收费。云计算源于网格、公用计算和SaaS概念运用而生。2.“云计算”的概念“云计算”用一句话概括就是，脱离了本地计算并且将计算任务分配到远端大型的统一计算平台上的计算模型都可成为云计算。在这种模型下，本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息，远端就会有成千上万的计算机帮你完成计算，并将结果返回到你本地的计算机上。这样，本地计算机几乎不需要什么计算能力，所有的处理都由云计算提供商所提供的计算机群来完成，本地计算机就像比尔·盖茨1981年对计算机科学未来的预言那样：“只需要640K的内存就足够了”。云计算的应用软件发展是把计算压力从客户端转移到服务器端，这正迎合了互联网用户的广泛需求，也昭示了云计算的光明前景。“云计算”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。在未来，只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。从这个角度而言，最终用户是“云计算”的真正拥有者。云计算的应用蕴含一种思想，“把力量联合起来，给其中的每一个成员使用”。3.目前“云计算”的几种服务（1）IaaS（Infrastructure-as-a-Service）基础架即构服务IaaS基础架即构服务（Infrastructure-as-a-Service）就是将基础设施（计算资源和存储资源）作为服务出租，使数据计算中心的设备有效利用。这类服务需要虚拟计算机不仅具有保证的处理能力，而且能为存储和Internet访问预留足够的空间和带宽。IaaS具有在有特定服务质量约束的情况下出租计算机或数据中心的能力，能执行任意操作系统和软件。（2）PaaS（Platform-as-a-Service）平台即是服务平台即是服务（Platform-as-a-Service）。PaaS类似于IaaS，但是它包括操作系统和围绕特定应用的必需服务。例如，除了虚拟服务器和存储外，PaaS还提供一个特定的操作系统和应用程序集（通常是作为一个虚拟机，即VM，或文件，例如VMware的.vmdk格式），以及必要服务的访问。（如MySQL数据库就是基于PaaS的）换句话说，PaaS就是IaaS加上一个给定应用需求来定制的软件栈。（3）SaaS（Software-as-a-Service）软件即服务SaaS软件即服务Software-as-a-Service（SaaS），是从一个集中的系统部署软件，使用者可以在一台本地计算机上或从云中远程地运行的一个模型。由于SaaS是计量服务，SaaS允许出租一个应用程序，并计时收费。这种类型的云计算是通过浏览器把程序传给成千上万的用户。用户可以省去在服务器和软件授权上的开支，能够减少成本。S是迄今为止这类服务最为出名的公司。SAAS在人力资源管理程序和ERP中比较常用。GoogleApps和ZohoOffice也是类似的服务。（4）实用计算（UtilityComputing）实用计算，这种云计算是为IT行业创造虚拟的数据中心，使其能够把内存、I/O设备、存储和计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池，来为整个网络提供服务。这种云计算服务在A、Sun、IBM和其它提供存储服务和虚拟服务器的公司应用而生。（5）网络服务网络服务同SAAS关系密切，网络服务提供者能够提供API（它为互操作性和外部应用程序编程接口）让开发者能够开发更多基于互联网的应用。这是高度概括的云计算的一种服务。例如data-Storage-as-a-Service（dSaaS）数据库即服务，以计量服务的形式提供存储（也就是存储即服务），用户按使用的存储容量和利用率（存储的带宽需求）付费。（6）平台即服务另一种SAAS，这种形式的云计算把开发环境作为一种服务来提供。你可以使用中间商的设备来开发自己的程序并通过互联网和其服务器传到用户手中。（7）MSP（管理服务提供商）这种服务是最古老的云计算运用之一。这种应用更多的是面向IT行业而不是终端用户，常用于邮件病毒扫描、程序监控等等。如瑞星的云安全就是这类服务。（8）商业服务平台这种服务是SAAS和MSP的混合应用，该类云计算为用户和提供商之间的互动提供了一个平台。比如用户个人开支管理系统，能够根据用户的设置来管理其开支并协调其订购的各种服务。（9）互联网整合将互联网上提供类似服务的公司整合起来，以便用户能够更方便的比较和选择自己的服务供应商。4.“云计算”的关键特征（1）一个服务适应各方需求云计算采用通用软件构建系统，能够让一个服务在本身不受影响的情况下无缝地从一个云计算提供商迁移到另一个云计算提供商。（2）虚拟化物理资源云计算采用虚拟化技术，为硬件、软件、系统配置建立了抽象层。以通用硬件为基础。硬件能够在不影响云的情况下被替换，使原有物理资源不被改动就可以扩充其功能。可以动态扩展。方便地进行地域扩展和资源扩展。（3）自助供应云计算的主动权在用户手中可以按需申请服务，可以自主计算；自主起动；自主资源扩展和收缩。免除升级、更新、杀毒等强迫接受服务之烦恼。（4）即用即付费云计算按需付费，即用即付，云开发方、云提供方、云使用方实际是弹性的。云计算的用户可以零基础设施投资，先试用后购买，购买后实施自治，并且可以动态扩展，不需要维护软硬件基础设施，也可编程控制。（5）云计算相关技术：虚拟化技术；自动化技术；分布式计算和网格计算技术；分布式存储技术。随着云计算技术的发展，云开发者和云部署者的界限将越来越模糊。（6）云计算的模式公有云也就是在互联网上建立的供用户租用的云计算服务模式。公有云提供数据中心设计服务以及服务器、存储设备和软件，并且可以利用数据中心基础设施提供托管的云计算服务。云计算服务供应商按照一系列严格的服务标准，不断解决“公有云”的安全性和可控性问题。在公有云上用户并不知道还有谁和你在共用一个服务器、网络或磁盘。亚马逊的WEB服务、EC2弹性云就属于公有云。私有云是根据需求自行搭建的云计算环境，同样包括数据中心设计、存储设备、计算机设备、软件等。在私有云上你拥有的服务器、网络、和磁盘是由你来决定谁和你共同分享。“私有云”可以让企业在自身“防火墙”内部处理保密数据，同时还可以帮助企业优化自己计算能力的配置。从绿色网络的角度大约可节省多达８０％的机房面积和６０％的计算机运行与冷却的电费。混合云拥有私有云和公有云的服务特性，在混合云上你拥有的资源又可与他人分享，你也可以方便地切换到公有云。当资源有限，高优先级应用得到优先处理时，混合云支持企业将其私有云无缝扩展至位于安全的公有云中的远程服务器。IBM与Juniper就应用混合云能使客户机工作负载在北京、硅谷和圣保罗之间实现无缝转移，可确保用户不错过任何一个服务等级协议。5.“云计算”的应用领域（1）高性能计算云计算把分散在各地的高性能计算机用高速网络连接起来，用专门设计的中间件软件有机地粘合在一起，以Web界面接受各地科学工作者提出的计算请求，并将之分配到合适的结点上运行。计算池能大大提高资源的服务质量和利用率，同时避免跨结点划分应用程序所带来的低效性和复杂性，能够在目前条件下达到实用化要求。由于云计算具有弹性高、扩展性强、可以根据使用情况收费等优点，对于资源紧张的生物医学研究者来说，云计算易于使用，能够节省很多成本，能够提供灵活的高吞吐量操作，帮助研究者搜集和整理TB级的复杂信息，美国在人体基因数据高性能计算方面获得很大进展。（2）医疗基于Web的服务器、存储、数据库和其他云计算架构、软件和服务能够为全球各地的医学研究者和各地负责公共医疗事务的政府工作人员提供一个有吸引力的合作平台。哈佛医学院、医疗联盟集团（PartnersHealthCare）、波士顿儿童医院的研究者和技术专家正在调查云的协作性和灵活性，他们希望能够开发出可以为公共医疗部门提供一个十分灵活的平台，平台用户可以定期上传医疗数据，从而帮助州政府和联邦政府的公共医疗部门对疾病发生做出早期判断并跟踪疾病的爆发和传播，这个平台还可以帮助用户处理与环境相关的医疗问题以及其他问题。（3）智能随着3G、WiFi等无线接入技术的普及，芯片等硬件处理能力的增强及应用的不断丰富，手机与个人电脑，传统互联网与移动互联网的融合趋势愈加明显。以手机为代表的移动终端正在成为个人用户连接网络世界的重要纽带，云计算的平台即服务，为智能手机厂商的开发创造了条件。按终端用户的需求开发出智能化、个性化的产品。（4）金融利用云计算构建的软件系统，能够让金融系统在用户峰值时实现无缝迁移。（5）协同研究、分析云计算服务为协同研究、分析提供了很好的平台服务。博大研究院（BroadInstitute）组织了"类固醇的基因研究中心"。云计算为数据密集型的研究和分析工作提供一个协作和知识分享的平台。云计算在政府信息化发展、科学研究、教育、企业管理等等方面还会有广阔的应用前景。6．促进“云计算”发展的趋势在信息化发展的时代拥有信息将成为一种优势，而云计算为信息共享与协作提供了一种既廉价又简捷的方式。据专家预测未来3到5年云计算将会更加普及。促进云计算发展的趋势也逐渐形成。（1）网络将成为一种全球共享的通信媒介在云计算的支持下网络内容由静态发展到动态，用户每一天都在改变着网络的内容。如，维基百科、Facebook和YouTube等网站。社交网络、流音频和视频和其它协作工具也在企业内部网的防火墙后面快速发展。云计算使网络真正实现了科学难题在全球范围内的协作研究。中国电信和欧洲专业服务公司Sogeti使用内部云计算平台在员工之间进行在线的、实时的集思广益的讨论。这个高性能的平台能够搜集了Sogeti公司1.8万员工的意见，并且对这些意见进行分类和分析应用到了业务中。互动、实时的通讯也称作Web2.0，是云计算的主要推动因素。云计算能够使用现有的基础设施在极短的时间内处理大量的信息以满足动态网络的高性能的需求。《纽约时报》使用亚马逊WEB服务（公有云）及Hadoop(OpenSolaris)仅用36小时，将1851年到1922年每天的时报，计405,000幅巨大的Tiff图片，3300000篇SGML格式的文章以及405000个XML文件，转换为更加适合网络的810,000个PNG图像和405,000个JavaScript文件。（2）减少IT使用能源的需求由于担心成本问题和增加碳排放量，减少IT部门使用能源的目标正在日益受到关注。云计算可以更有效地使用能源，减少了运行数据中心所需要的耗电量。过剩的计算能力会得到利用，不是打开电源，使用能源，而是保持待机状态。据Info-TechResearchGroup研究机构调查，大多数计算机服务器都是一直在空载运行，但是，仅有10%至20%的工作负荷得到了利用。通过整合资源，云计算平台能够升级或者降级，节省能源和运行成本。（3）急切需要的技术创新在全球经济中，寻求更多的技术创新、把新技术新成果更快地应用到市场是全球经济发展的需求。云计算能够随时随地在需要时以较低的成本提供强大的计算能力。我国无锡的工业园区创建云计算中心，他们为园区内新兴的软件企业开辟了IT租赁和提供托管的服务。IT是这个工业园区的基础设施的一部分，对于软件新型企业来说，这就意味着降低了开发产品的成本。他们不用购买和操作自己的服务器、应用程序和工具，只需要为自己实际使用的IT服务付费。越南国家大学最近建立了一个云计算平台以便更快地培养国民的IT技能。（4）寻求简单化虽然技术的发展越来越高，但是，用户希望技术的使用却越来越方便和容易。云计算以服务的方式在互联网上提供服务就是向简单化发展的一个先例。通过购买一项服务，而不是直接购买软件产品，企业不仅能够直接使用最新的软件，而且没有复杂性和管理成本，更不需要进行不断升级。有了虚拟化手段，有了资源优化的需要，有了量级延展的需求，那么这个大环境就有了云计算的气候。用户不会管数据中心是多么复杂，用户只需要知道用起来简单方便就行。云计算能够给整个IT带来了简单性。有些云计算平台是由外部托管的并且是作为一项服务购买的。这对于那些缺乏技术人员的小企业更有吸引力。需要安全和隐私问题的金融等行业或大企业，就选择了私有云的发展途径。（5）消除混乱建立结构网络实现了快速访问大量的信息的需求。每一天大量的互联网用户都要向全球的网站贡献数据、照片、音频和博客。没有快速和准确地找到用户需要的信息的能力，网络作为一种生产率工具的价值就会开始消失。但是，这些信息的分类是一个挑战。谷歌等搜索技术的成功就在于满足了次序和分类的需求，谷歌在美国的搜索网站每个月的访问人次达到1.41亿。Google提供的网络搜索功能本身，就是一种典型的云计算。云计算是专门为消除混乱建立次序量身定做的技术。云计算提供了把各种不同种类的信息集成在一起的能力，为处理大量的数据提供了更多的计算能力，提供了更简单的基础设施并解决了管理的复杂性。云计算给网络用户带来了便利，云计算推动了互联网的进一步发展。专家预测“云计算”是下一代的互联网计算，是下一代的数据中心。目前在美国70%在线用户使用了“云计算”技术。美国总统巴拉克·奥巴马(BarackObama)任命的维维克·昆德拉(VivekKundra)联邦政府首席信息官(CIO)表示，将推动政府采用云计算。在哈佛医学院，个体化医疗实验室已经在使用一些云服务，包括Amazon简单存储服务（S3）和Amazon弹性计算云（EC2），用于转化医学和仿真研究工作。哈佛医学院生物医学信息学中心的高级研究科学家通过云平台，研究人员可以通过"临床角色"或病人的仿真体对临床和基因数据进行非常"强大的分析研究"。Amazon，该公司最近发布了AWSHostedPublicDataSet（AWS托管公共数据集），对美国人口普查数据和人体基因组研究数据--提供"免费托管、集中式公共目录"的服务。7.云计算在地震系统网络的应用（1）高性能计算高性能计算是推进地震科学研究，建立地震预报模型的重要手段。为了提高地震行业的高性能计算，我局先后开展了地震网格研究，购置了数台套高性能计算系统，但是由于传统管理理念的束缚，我们行业的高性能计算并没有发挥其效能。云计算技术为我们整合行业的高性能计算，革新高性能计算的管理模式奠定了基础。我们可以通过试验研究，在行业网内探索建立私有云的模式，试验性地开展高性能计算的试用研究。研究成功后将现有的私有云与公有云整合为混合云，为解决更多的业务打下基础。（2）应对突发地震引起的网络流量的巨增突发地震的发生对地震行业的各个网站均是一个巨大的考验，面对网络流量的巨增，几乎每当有感地震发生都会出现网络拥塞，数以万计的网民进不来的问题。我们探索了CDN解决突发流量分流的问题。但是，地震事件的不可预料性和建立CDN系统的费用以及平时的可用性和管理维护的投入等也是我们需要综合考虑的。并且在大地震发生后CDN可以承载的分流量与其资源环境有着密切的关系。基于云计算的一个服务适应各方需求和即用即付费的特征，我们可以考虑应用云计算的公有云计算在大地震发生时，将我们行业的重要业务和部分WEB服务无缝迁移到公有云上，用此计算来解决突发地震时地震系统网络被点死的状况。（3）地震科学协同研究环境的建立云计算的平台即服务可以把开发环境作为一种服务提供到用户端，这样为地震科学协同研究创造了一个很好的平台。随着3G、WiFi等无线接入技术的普及，地震野外监测环境的协同，地震应急救援现场的协同，地震科学普及与公众的互动，政府防震减灾与民众的沟通等都可以在云计算的平台即服务技术支持下实施发展。（4）地震数据共享服务的提升云计算是下一代的数据中心，随着云计算的发展，地震科学数据共享服务应用云计算可以得到大幅度的提升，地震科学数据共享在数据挖掘、数据加工、数据利用、数据管理、数据存储、数据迁移等等方面应用云计算的技术模式得以解决。（5）地震网络科技环境地震网络科技环境是为了更好地推动网络科技资源的有效利用。这一理念与云计算的理念融合可在高性能计算、实时协同研究、远程观测、海量数据存储与传输、科技文献、实验仪器与设备、应用软件、科学数据、网络工具以及科研活动的综合协同，支持位于不同地点的科技工作者实现软件资源、硬件资源和数据资源的共享，为科学研究提供一个便捷、资源共享和实用的网络科技创新环境，促进科学研究方式的变革，促进科学工作者创新思想的交流，从而推动科技创新步伐。（6）绿色地震网络环境的创建随着网络的发展，倡导绿色，节约能源已成为网络发展进程必须解决的问题。设备的空载，电力资源的浪费，制冷环境的扩展，引起许多网络管理部门、运行部门和政府的极大关注。云计算整合资源的理念迎合了网络的发展需求。在未来我们地震行业网络发展中也需要把绿色地震网络环境的创建考虑进去，这样才能使我们的发展不走弯路。8.云计算在地震行业的发展策略随着地震系统网络应用的普及与深化，网络信息与服务要求越来越高，数据海量、分布异构、处理复杂、使用繁琐等问题逐渐突显，这些问题需要解决。旨在解决这些问题的云计算相关技术得到了迅速的发展。2008年云计算在中国生根，2008年11月中国电子学会成立了“云计算专家委员会”，中国工程院院士李德毅聘为中国电子学会云计算专家委员会主任委员。根据调研机构IDC的预测，未来5年，云计算和相关服务市场将保持高速增长