透视面向未来的云计算技术

摘　要：在本文中，首先概要介绍了云计算技术的发展背景，然后提出了在云计算技术中广泛应用的关键技术，最后展现了云计算技术在现代生活中的应用。

关键词：云计算；关键技术；应用

云计算是最近几年飞速反展的一种新兴计算机互联网技术，其高可靠性、成本低廉、按需分配信息等特点为人们解决大规模计算、资源存储等问题提供了一条新的途径。
1.云计算的发展背景
 所谓云计算，是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，各个用户共享的软硬件资源和信息都可以按照一定的需求提供给计算机以及其他设备。云计算的概念最早由美国的Google公司提出，而云计算则是网格计算、分布式计算、并行计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。云计算是继上世纪80年代的大型计算机到客户端、服务器的转变之后的又一巨大进步。在云计算中，对于用户而言，他们不再需要了解整个系统中基础设备的细节，也不需要具有丰富的专业知识，更不必对设备进行直接控制。云计算提供了一种基于网络的全新的IT服务增加、使用和交付的模式，通常这种技术涉及通过互联网来提供动态且易扩展的资源，而这些资源也经常以虚拟化的形式呈现。通常认为，云计算应该包括以下几个层次的服务：基础设施级服务、平台级服务和软件级服务。
 一般而言，云计算具有以下一些特点：（1）超大规模计算的能力。通常云计算都具有相当大的规模，例如Google的云计算已具备100多万台服务器的规模，而Amazon、IBM、微软、Yahoo等大公司的云计算也拥有几十万台服务器，企业中的云计算一般要求有成百上千台的服务器，可见如此大规模的云计算能给予使用者空前的计算能力；（2）支持虚拟化的云计算。这就意味着用户在任意位置、使用任意终端都能享受相应的应用服务。用户所请求的资源都来自云，而不是一般的固定有形的实体。应用服务也是在云中运行，这样实际上用户无需了解也不用关心应用运行的具体位置，往往只需要一台电脑或者一个手机这样的终端设备，就可以通过网络服务来实现用户需要的一切服务，甚至包括超级计算这样的超大规模任务；（3）高可靠性。云计算使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等技术来保障所提供服务的高可靠性，所以使用云计算比使用本地计算机更加可靠。
2.云计算中的新技术
    2.1 并行计算
 简单而言，并行计算就是在并行计算机上进行的计算。并行计算最早是相对于传统的串行计算(具有单个中央处理或单个计算机)而提出的计算方法。并行计算努力仿真自然世界中广泛存在的一个序列中含有众多同时发生的、复杂且相关事件的事物状态。
 并行计算把运算进程相对独立地分配于不同的节点上，由相对独立的操作系统进行调度，同时也享有独立的CPU和内存资源，但是内存资源却是可以实现共享的。进程间彼此的信息交换传输通过消息来进行传递。并行计算机一般都是多指令多数据(MIMD)的系统，目前其主要的结构类型有：并行向量处理机(PVP)、对称多处理机(SMP)、大规模并行处理机(MPP)、分布式共享存储处理机(DSM)、工作站机群(COW)和网格机(Grid，Cluster of Clusters)。全球超级计算机中的计算机大多采用工作站机群(COW)和大规模并行处理机(MPP)结构。
 云计算就意味着对于服务器端的并行计算要求的提高，这是因为大量用户的应用都是通过互联网在云端实现的，而它在带来用户的工作方式和商业模式的巨大改变的同时，也对大规模并行计算的技术提出了更高更苛刻的要求。
2.2 分布式的数据存储技术
 为了保证高可靠性和经济性，云计算中广泛采用分布式存储的方式来进行数据的存储，同时也采用冗余存储的方式提高存储数据的可靠性，也就是为同一份数据保存多个副本。此外，云计算需要同时满足数量巨大的用户的需求，并行地为所有用户提供相应的服务。所以云计算的数据存储技术也应当具有高吞吐率和高传输速率的特点。
 云计算的数据存储技术的代表便是Google公司开发的非开源的GFS(Google File System)。GFS是一个用来管理大型分布式数据密集型计算的可扩展的分布式文件系统。它使用成本较低的商用硬件模块搭建系统并向大量用户提供容错的高性能服务。GFS系统主要由一个Master和大量的块服务器组成。Master负责存放文件系统的数据，其中就包括名字空间、存取控制、文件分块信息、文件块的位置信息等。
 在GFS文件系统中，采用冗余存储的方式来提高存储数据的可靠性。每个数据在系统中保存3个以上的备份。除此之外，为了保证所有数据的一致性，数据的修改需要在所有的备份上都进行，并通过版本号的方式来确保所有备份处于一致的状态。
3.云计算的应用
    3.1 在搜索引擎中的应用
 网络搜索是互联网上最为广泛的应用，而网络搜索的核心搜索引擎就是基于云计算的一种应用方式。用户在进行网络搜索的时候，从来都不需要考虑搜索引擎的数据中心在哪里，是什么样子，搜索引擎的数据中心是无从感知的。搜索引擎是指根据一定的策略、通过相应的计算机程序搜集互联网上的信息，在对信息进行组织和处理后，将信息显示给用户，从而为用户提供检索服务的系统。
 目前，世界最大的云计算企业就是提供网络搜索的Google。Google的搜索引擎规模巨大，有着超过100万台且分布在全球200多个地点的服务器，而这些服务器的数量还在不停地增长。而Google公司的其他网络应用程序例如Google地图、Google地球、Gmail等，也是建立在这些硬件设备基础上的。通过这些程序，用户使用的数据便会保存在互联网上的某个节点上，用户可以通过任何一个连接在互联网上的终端设备来访问这些数据。
3.2 在售票系统中的应用
 现存的所有的售票窗和检票口几乎都是采用计算机，只是用来售票和检票的计算机终端的投入就是一笔巨大的开支。但实际上，整个售票程序的界面和操作都很简单，而通过云计算的应用将使硬件不再受限制。我们可以只通过网络浏览器就能够满足用户的各种需求，其他事情可交给云计算服务提供商来解决，这在很大的程度上降低了售票系统建设和运营的成本。
 除此之外，云计算惊人的计算能力和存储能力可以为用户提供即时的在线帮助。我们还可以建成"云售票厅"，实现一个具有开放、可供用户参与等诸多特性及多种信息传输方式能够实现用户与"云售票厅"的互动，增强售票厅中心的信息处理能力。这样便能更好地为用户提供了现代化全方位 的信息服务，提高了服务质量。
 我们还可以把售票厅的电子资源存储在云中的成千上万台服务器中，而不是某台具体的计算机中。在售票厅这个资源库中，用户可以通过云计算技术在任意一个售票终端实时获取互联网中所有售票点的详细资科，同时实现异地存取。这样就省去了不同售票点之间信息传递的延迟，也进一步提高了信息的利用率。
4. 结束语
 云计算技术的提出为人们提供了一个简单、廉价的资源共享方式，它已成为下一代计算机信息技术的发展趋势。伴随着云计算技术的不断发展和完善，它会更多的出现在我们的生活中并深刻改变我们的生活方式。
参考文献：
[1] 朱惠娟．云计算及其在网络学习环境构建中的应用初探[J]．中国电化教育. 2009，4：105-107．
[2] 欧阳钟辉．云计算与信息集成[J]．泉州师范学院学报(自然科学)，2009，3：38-43．
[3] 迈克尔·米勒．云计算[M]．机械工业出版社，2009，4．

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