趙廣才，張雪萍

（河南工業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001）

2006年，谷歌高級(jí)工程師克里斯托夫·比希利亞向谷歌董事長(zhǎng)兼CEO施密特提出“云計(jì)算”想法。同年在施密特的支持下，谷歌推出“Google 101計(jì)劃”，并正式提出“云”的概念和理論[1]。隨后亞馬遜、微軟、英特爾、Salesforce、惠普、IBM等公司紛紛提出了自己的“云計(jì)劃”，這樣云安全、云存儲(chǔ)、公共云、私有云、云技術(shù)、云平臺(tái)……迅速進(jìn)入了人們的視野。

云計(jì)算是一種新興的商業(yè)計(jì)算模型，它利用高速互聯(lián)網(wǎng)的傳輸能力，將數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理從個(gè)人計(jì)算機(jī)或服務(wù)器移到互聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)集群中。集群環(huán)境中包含一個(gè)主節(jié)點(diǎn)Master和多個(gè)子節(jié)點(diǎn)Slaver，其中主節(jié)點(diǎn)為控制節(jié)點(diǎn)，是一個(gè)數(shù)據(jù)管理和分配中心，子節(jié)點(diǎn)受主節(jié)點(diǎn)控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算。在這種主從模式下，計(jì)算機(jī)按客戶的需求分配計(jì)算資源并進(jìn)行計(jì)算和存取，達(dá)到與超級(jí)計(jì)算機(jī)同樣的計(jì)算能力，從而降低成本。

云計(jì)算是一種實(shí)現(xiàn)計(jì)算和存儲(chǔ)資源共享的IT框架模式，它通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接成集群，形成一個(gè)巨大的資源池。這個(gè)由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的巨大資源池，被形象的比喻成一朵大“云”，它像發(fā)電廠一樣，由多臺(tái)計(jì)算機(jī)在統(tǒng)一指揮下實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和計(jì)算，這些存儲(chǔ)和計(jì)算能力資源分布式的平等的被用戶所利用，這些資源對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是平等的透明的，用戶不需要關(guān)心那臺(tái)計(jì)算機(jī)為自己服務(wù)，他們只需要告訴“云”要什么樣的服務(wù)，一切都交給了“云”，“云”會(huì)根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)分配，用戶的存儲(chǔ)和計(jì)算能力不受本地硬件的限制，輕松實(shí)現(xiàn)高速計(jì)算，享受“云”這個(gè)共享資源。

1 云計(jì)算的概念

云計(jì)算的思想是把大量的存儲(chǔ)計(jì)算資源通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)進(jìn)行資源的統(tǒng)一管理和調(diào)度，從而構(gòu)成一個(gè)資源池向用戶提供按需服務(wù)。在用戶看來(lái)，“云”中的資源是可以無(wú)限擴(kuò)展的，可以隨時(shí)獲取，按需使用，就像我們?nèi)粘Ｊ褂玫拿簹狻⑺娨粯?，集中統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理，方便及時(shí)取用，消耗和費(fèi)用低廉。這可以使個(gè)人和企業(yè)不用再購(gòu)買昂貴的硬件設(shè)備和軟件產(chǎn)品，只需要付費(fèi)自己需要的那部分服務(wù)，也免去了以前硬件的保養(yǎng)和軟件繁瑣的升級(jí)，而且更為安全可靠。另外，云計(jì)算是網(wǎng)格計(jì)算、并行計(jì)算、分布式計(jì)算的發(fā)展，利用“云”，用戶可以方便地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取強(qiáng)大的計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力以及基礎(chǔ)設(shè)施。

當(dāng)前云計(jì)算的幾種定義：

1）Wikipedia定義云計(jì)算：Cloud computing refers to the logical computational resources （data， software）accessible via a computer network （through WAN or Internet etc.）， rather than from a local computer.The on-line service can be offered from a cloud provider or it could be private organization's own.In this case these technologies are regarded by some analysts as a technological evolution，or are seen as a marketing trap by others like Richard Stallman[2].

2）中國(guó)云計(jì)算網(wǎng)定義云計(jì)算：云計(jì)算（cloud computing）是一種基于因特網(wǎng)的超級(jí)計(jì)算模式，在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心里，成千上萬(wàn)臺(tái)電腦和服務(wù)器連接成一片電腦云，它是分布式處理（Distributed Computing）、并行處理（Parallel Computing）和網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）的發(fā)展，或者說(shuō)是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)[3]。

3）美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院NIST定義云計(jì)算：Cloud computing is a model for enabling ubiquitous，convenient， ondemand network access to a shared pool of configurable computing resources（e.g.，networks，servers，storage，applications，and services）that can be rapidly provisioned and released with minimal management effort or service provider interaction[4].

4）浪潮對(duì)云計(jì)算的定義：云計(jì)算是一種基于網(wǎng)絡(luò)的支持異構(gòu)設(shè)施和資源流轉(zhuǎn)的服務(wù)供給模型，它提供給客戶可自治的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)資源的按需分配、按量計(jì)費(fèi)[5]。

以上描述分別從商業(yè)模式、科研技術(shù)等不同角度給出云計(jì)算的定義，但到目前為止，云計(jì)算還沒(méi)有一個(gè)確切統(tǒng)一的定義。從各種描述和資料可以看出，云計(jì)算是一種新的計(jì)算模型和服務(wù)模式，它融合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理技術(shù)、分布式計(jì)算編程技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，在網(wǎng)格計(jì)算、并行計(jì)算和分布式計(jì)算的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)，它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把成千上萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)連接成計(jì)算機(jī)集群，形成一個(gè)巨大的資源池，包括硬件資源和軟件資源，這些集群中的眾多計(jì)算機(jī)平等透明的為用戶提供硬件租用、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算分析、軟件服務(wù)等不同類型的服務(wù)，它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將龐大的數(shù)據(jù)信息和計(jì)算程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的數(shù)據(jù)片和子程序，再由多個(gè)計(jì)算機(jī)所組成的巨大的云系統(tǒng)搜索、計(jì)算、分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶，用戶能夠快速、及時(shí)、安全、可靠的獲取所需的服務(wù)。

云計(jì)算服務(wù)端有一大批高級(jí)工程師和技術(shù)員專門為用戶進(jìn)行各項(xiàng)維護(hù)，并且有多個(gè)數(shù)據(jù)副本，用戶不用擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等問(wèn)題，它提供更為安全可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；云計(jì)算對(duì)用戶端設(shè)備要求低，使用起來(lái)更方便；數(shù)據(jù)可以輕松地在不同設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)共享；云計(jì)算進(jìn)一步擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)的功能，使數(shù)據(jù)計(jì)算能力和網(wǎng)絡(luò)共享能力更加強(qiáng)大。

2 云計(jì)算的服務(wù)模式和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 服務(wù)模式

云計(jì)算主要包括基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù) （IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）3 種服務(wù)模式。

1）基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)：商家把由多臺(tái)服務(wù)器集群組成的“云端”基礎(chǔ)設(shè)施通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)按量給客戶提供服務(wù)，它主要包括存儲(chǔ)資源和虛擬化服務(wù)器等服務(wù)，是一種托管式硬件服務(wù)，用戶付費(fèi)使用商家的硬件設(shè)施。例如，AmazonWeb服務(wù)，IBM的“藍(lán)云”服務(wù)等都是將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)出租給用戶。

2）平臺(tái)即服務(wù)：它是把開(kāi)發(fā)環(huán)境、軟件研發(fā)平臺(tái)作為一種服務(wù)提供給用戶，用戶可以在其開(kāi)發(fā)平臺(tái)上研制開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用程序并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶使用。PaaS實(shí)際上是和SaaS一樣的模式提供給用戶使用的，只不過(guò)PaaS提供的服務(wù)是軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，而SaaS提供的服務(wù)是應(yīng)用軟件。典型的平臺(tái)即服務(wù)產(chǎn)品有Salesforce的force.com平臺(tái)和Google公司的 Google App Engine。

3）軟件即服務(wù)：它是把應(yīng)用軟件作為一種服務(wù)提供給用戶。服務(wù)提供商統(tǒng)一把應(yīng)用軟件放在自己的“云端”服務(wù)器上，然后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶，用戶根據(jù)需求訂購(gòu)相應(yīng)的軟件，并根據(jù)訂購(gòu)數(shù)量和時(shí)間來(lái)付費(fèi)，直接通過(guò)瀏覽器使用。Google Doc、Google Apps和Zoho Office等都屬于這類服務(wù)。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

云計(jì)算的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為3部分：主服務(wù)器節(jié)點(diǎn)、子服務(wù)器節(jié)點(diǎn)和客戶端，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 云計(jì)算的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 System architecture chart of cloud computing

主服務(wù)器節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)映射、負(fù)載均衡、任務(wù)調(diào)度和檢測(cè)容錯(cuò)等。子服務(wù)器節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)高度并行的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算處理任務(wù)，它受主服務(wù)節(jié)點(diǎn)的管理和調(diào)度，直接與客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，形成一個(gè)大型協(xié)調(diào)工作的資源池，采用虛擬化技術(shù)使資源以最大的利用。主服務(wù)器節(jié)點(diǎn)和子服務(wù)器節(jié)點(diǎn)合起來(lái)組成“云”服務(wù)器，它通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向客戶端提供IaaS、Paas、SaaS等服務(wù)。云計(jì)算Hadoop構(gòu)架主要包括GFS（Google分布式文件系統(tǒng)）、BigTable（分布式數(shù)據(jù)庫(kù)）和MapReduce編程等，GFS分布式文件系統(tǒng)和BigTable分布式數(shù)據(jù)庫(kù)提供數(shù)據(jù)存取，MapReduce提供Map和Reduce高度并行處理?？蛻舳耸窃朴?jì)算的入口，客戶通過(guò)它提交用戶請(qǐng)求服務(wù)，用戶直接可以在Web瀏覽器上注冊(cè)、登錄、定制服務(wù)，用戶請(qǐng)求通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到云服務(wù)器端。

3 云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)

云計(jì)算作為一種數(shù)據(jù)密集型的新型超級(jí)計(jì)算，它以數(shù)據(jù)為中心，其技術(shù)實(shí)質(zhì)是存儲(chǔ)、計(jì)算、服務(wù)器、應(yīng)用軟件等IT軟硬件資源的虛擬化，這里介紹其中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、編程模型、虛擬化技術(shù)幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

云計(jì)算作為數(shù)據(jù)密集型的超級(jí)計(jì)算，它要存儲(chǔ)海量的數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全可靠與數(shù)據(jù)讀寫的經(jīng)濟(jì)高效是云計(jì)算的基礎(chǔ)。云計(jì)算采用分布式存儲(chǔ)技術(shù)把海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在服務(wù)器集群中，同時(shí)為一份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)多份副本，采用冗余存儲(chǔ)的方式和數(shù)據(jù)加密技術(shù)來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全可靠性；云計(jì)算用高吞吐率和高傳輸率來(lái)保證并行的為大量用戶提供服務(wù)。云計(jì)算系統(tǒng)中廣泛使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)是Google非開(kāi)源的GFS和Hadoop團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的GFS的開(kāi)源實(shí)現(xiàn)HDFS。

GFS即 Google文件系統(tǒng)（Google File System），是一個(gè)可擴(kuò)展的分布式文件系統(tǒng)，用于大型的、分布式的、對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)的應(yīng)用。它運(yùn)行于廉價(jià)的普通硬件上，但可以提供容錯(cuò)功能。它可以給大量的用戶提供總體性能較高的服務(wù)。

GFS主要分為兩類節(jié)點(diǎn)：一個(gè)主服務(wù)器（masterserver）節(jié)點(diǎn)和多個(gè)塊服務(wù)器（chunkserver）節(jié)點(diǎn)。主服務(wù)器節(jié)點(diǎn)主要存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)文件相關(guān)的元數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)包括一個(gè)能將64位標(biāo)簽映射到數(shù)據(jù)塊的位置及其組成文件的表格，數(shù)據(jù)塊副本位置和哪個(gè)進(jìn)程正在讀寫特定的數(shù)據(jù)塊等。主服務(wù)器節(jié)點(diǎn)會(huì)周期性地接收從每個(gè)塊服務(wù)器節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的更新（Heart-beat）來(lái)讓元數(shù)據(jù)保持最新?tīng)顟B(tài)。塊服務(wù)器節(jié)點(diǎn)主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)文件會(huì)以每個(gè)默認(rèn)大小為64 MB的數(shù)據(jù)塊的方式存儲(chǔ)在塊服務(wù)器上，每個(gè)數(shù)據(jù)塊都有一個(gè)唯一的64位標(biāo)簽，并且每個(gè)數(shù)據(jù)塊會(huì)在整個(gè)分布式塊服務(wù)器上有多個(gè)副本。GFS架構(gòu)如圖2所示[6]。

圖2 GFS架構(gòu)圖Fig.2 GFS architecture chart

GFS這種文件系統(tǒng)使客戶與主服務(wù)器的交換只限于對(duì)元數(shù)據(jù)的操作，所有數(shù)據(jù)方面的通信都由客戶直接和塊服務(wù)器聯(lián)系，這大大提高了系統(tǒng)的效率，防止主服務(wù)器負(fù)載過(guò)重。

2）數(shù)據(jù)管理技術(shù)

云計(jì)算需要對(duì)海量的分布式數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，因此，數(shù)據(jù)管理技術(shù)必須能夠高效地管理大量的數(shù)據(jù)。云計(jì)算系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理技術(shù)主要是Google的BigTable數(shù)據(jù)管理技術(shù)和Hadoop團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的開(kāi)源數(shù)據(jù)管理模塊HBase。

BigTable是建立在GFS，Scheduler，Lock Service和Map-Reduce之上的一個(gè)大型的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，與傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)不同，它把所有數(shù)據(jù)都作為對(duì)象來(lái)處理，形成一個(gè)巨大的表格，用來(lái)分布存儲(chǔ)大規(guī)模結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。BigTable采用多級(jí)映射的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并支持大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、高容錯(cuò)性和自我管理等特性，提供PB級(jí)的存儲(chǔ)能力，使用結(jié)構(gòu)化的文件來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并整個(gè)集群每秒可處理數(shù)百萬(wàn)的讀寫操作。多級(jí)映射的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)稀疏的、多維的和排序的Map，每個(gè)Cell（單元格）由行關(guān)鍵字、列關(guān)鍵字和時(shí)間戳來(lái)進(jìn)行三維定位。

BigTable主要分為兩部分：其一是Master節(jié)點(diǎn)，用來(lái)處理元數(shù)據(jù)相關(guān)的操作并支持負(fù)載均衡。其二是Tablet節(jié)點(diǎn)，主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的分片tablet，并提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，同時(shí)tablet是基于名為SSTable的格式，對(duì)壓縮有很好的支持。其基本架構(gòu)如圖3所示[7]。

圖3 BigTable基本架構(gòu)Fig.3 BigTable basic architecture

3）編程模型

MapReduce是一種簡(jiǎn)化的分布式編程模型和高效的任務(wù)調(diào)度模型，用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集（大于1TB）的并行運(yùn)算。Map-Reduce主要通過(guò)Map（映射）和Reduce（化簡(jiǎn)）這兩個(gè)步驟來(lái)并行處理大規(guī)模數(shù)據(jù)，它先把分割不相關(guān)的數(shù)據(jù)塊文件通過(guò)Map程序進(jìn)行高度的并行處理和計(jì)算，再通過(guò)Reduce程序?qū)⒔Y(jié)果匯集整理輸出。 MapReduce的模型圖如圖4所示。

圖4 MapReduce模型圖Fig.4 MapReduce model chart

MapReduce過(guò)程首先把源文件數(shù)據(jù)根據(jù)它所提供的庫(kù)分成M份數(shù)據(jù)塊文件；然后Master服務(wù)器分配不同的數(shù)據(jù)塊文件給不同的Worker服務(wù)器進(jìn)行Map過(guò)程，不同的Map之間是相互獨(dú)立、高度并行的，它以的形式讀入數(shù)據(jù)，把處理后的中間結(jié)果也以的形式寫入本地硬盤；然后Master服務(wù)器分配不同的Worker服務(wù)器進(jìn)行Reduce過(guò)程，把形式的中間結(jié)果進(jìn)行合并輸出。

4）虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)是云計(jì)算、云存儲(chǔ)服務(wù)得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。虛擬化將原本運(yùn)行在真實(shí)環(huán)境中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者組件運(yùn)行在虛擬出來(lái)的環(huán)境中，它通過(guò)在硬件資源、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序這些不同的層次之間構(gòu)建一個(gè)虛擬化層，這個(gè)虛擬化層做為中間層連接上下兩層，它向上層提供下層相同或類似的功能，這樣上層不直接運(yùn)行在下層環(huán)境中，而是運(yùn)行在這個(gè)虛擬化的環(huán)境層中。虛擬化層解除了上下兩層的耦合關(guān)系，使上層的運(yùn)行不依賴于下層的具體實(shí)現(xiàn)。虛擬化可以節(jié)省開(kāi)銷、整合服務(wù)、使資源得到最大利用。虛擬化技術(shù)包括將單個(gè)資源劃分成多個(gè)虛擬資源的裂分模式和將多個(gè)資源整合成一個(gè)虛擬資源的聚合模式。虛擬化技術(shù)按照IT資源可分為基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化、系統(tǒng)虛擬化和軟件虛擬化等，根據(jù)對(duì)象可分成存儲(chǔ)虛擬化、計(jì)算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等。

4 云計(jì)算技術(shù)面臨的問(wèn)題

云計(jì)算的快速發(fā)展和應(yīng)用給人們帶來(lái)了越來(lái)越多的便利和實(shí)惠，但其發(fā)展道路上也存在著很多問(wèn)題，如數(shù)據(jù)安全問(wèn)題、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)傳輸問(wèn)題、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題等。

1）數(shù)據(jù)安全問(wèn)題：如何保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸?shù)陌踩煽?，?shù)據(jù)信息長(zhǎng)期安全使用、不丟失、不被錯(cuò)誤修改和竊取。特別是有些數(shù)據(jù)信息是商業(yè)機(jī)密、國(guó)家機(jī)密，這些數(shù)據(jù)的安全直接關(guān)系到一個(gè)企業(yè)和國(guó)家的生存、發(fā)展和強(qiáng)大。數(shù)據(jù)的安全性是云計(jì)算得以發(fā)展的前提和根本，不僅需要技術(shù)的改進(jìn)，也需要法律的進(jìn)一步完善。

2）系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性問(wèn)題：大規(guī)模的集群計(jì)算系統(tǒng)是云計(jì)算的支撐，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模增大后，可靠性和穩(wěn)定性就成為最大的挑戰(zhàn)之一。需要通過(guò)有效的系統(tǒng)配置、監(jiān)控、管理、調(diào)度、虛擬化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)大的、動(dòng)態(tài)的、自治的計(jì)算存儲(chǔ)資源池，提供云計(jì)算所需要的大容量計(jì)算力。系統(tǒng)級(jí)的容錯(cuò)技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)方面的一個(gè)難點(diǎn)。大量服務(wù)器進(jìn)行同一個(gè)計(jì)算時(shí)，單節(jié)點(diǎn)故障不應(yīng)影響應(yīng)用的正常運(yùn)行。對(duì)類似數(shù)據(jù)檢索這樣計(jì)算節(jié)點(diǎn)間無(wú)通訊的應(yīng)用，這一點(diǎn)比較容易實(shí)現(xiàn)。但對(duì)那些有大量通訊的緊耦合類應(yīng)用，當(dāng)前業(yè)內(nèi)仍無(wú)有效的系統(tǒng)級(jí)容錯(cuò)方案。目前主要還是依賴應(yīng)用層面的檢查點(diǎn)和重啟技術(shù)，一方面增加了開(kāi)發(fā)的難度和工作量，另外一方面對(duì)運(yùn)行性能也有一定的影響[8]。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸問(wèn)題：云計(jì)算服務(wù)建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的高低，直接影響著云計(jì)算執(zhí)行效率和優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，云計(jì)算的發(fā)展和普及依賴于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。

4）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題：云服務(wù)在不同的云服務(wù)商之間遷移、轉(zhuǎn)換等的兼容移植性問(wèn)題都需要相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)去規(guī)范和實(shí)現(xiàn)。比如，用戶希望維護(hù)多個(gè)云之間的數(shù)據(jù)同步或者相互操作同步等，比較理想的解決方案是通過(guò)一些公共的方法或者標(biāo)準(zhǔn)將多個(gè)云數(shù)據(jù)中心抽象成一個(gè)通用的虛擬中心，這樣降低相互同步的復(fù)雜性，提高不同云服務(wù)之間的共用性。

5 云計(jì)算的發(fā)展應(yīng)用及其展望

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、分布式計(jì)算、信息社會(huì)需求等的快速發(fā)展，再加上 Google、Amazon、微軟、IBM、浪潮等大公司的推動(dòng)和各國(guó)政府的大力支持，云計(jì)算在國(guó)內(nèi)外都得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。

Google與IBM于2007年10月開(kāi)始在卡內(nèi)基梅隆、麻省理工、斯坦福等美國(guó)大學(xué)校園內(nèi)推廣云計(jì)算計(jì)劃。它們?yōu)檫@些大學(xué)提供相關(guān)的軟硬件設(shè)備及技術(shù)支持，學(xué)生可以在這些平臺(tái)上進(jìn)行各種相關(guān)的研究和開(kāi)發(fā)，以促進(jìn)云計(jì)算在學(xué)術(shù)研究方面的發(fā)展。

美國(guó)政府正在大力推進(jìn)云計(jì)算計(jì)劃。2010年美國(guó)聯(lián)邦著重加強(qiáng)了對(duì)云計(jì)算的投入，資助了眾多試點(diǎn)項(xiàng)目，美國(guó)國(guó)防信息系統(tǒng)部門在去數(shù)據(jù)中心內(nèi)部搭建云環(huán)境，美國(guó)宇航局下設(shè)的艾姆斯研究中心也推出了一個(gè)名為“星云”（Nebula）的云計(jì)算環(huán)境，Apps.gov政府網(wǎng)站進(jìn)行改革，整合商業(yè)、社交媒體、生產(chǎn)力應(yīng)用與云端IT服務(wù)[9]。

近年來(lái)微軟加快了進(jìn)軍云計(jì)算領(lǐng)域的步伐。2008年，微軟相繼發(fā)布一系列云產(chǎn)品，推出了新操作系統(tǒng)Azure，企業(yè)Exchange的網(wǎng)絡(luò)版和Office的網(wǎng)絡(luò)版；2010年，微軟展開(kāi)了名為“Cloud Power”的全球宣傳活動(dòng)，幫助IT專業(yè)人士更好的理解云行業(yè)的重要變化；近日微軟宣布正式加入“云產(chǎn)業(yè)論壇”，以促進(jìn)云行業(yè)安全、可靠、透明的發(fā)展。

我國(guó)政府也越來(lái)越重視云計(jì)算的發(fā)展，進(jìn)一步加快云計(jì)算進(jìn)程。自從2008年5月中國(guó)無(wú)錫太湖新城科教產(chǎn)業(yè)園建立的中國(guó)第一個(gè)云計(jì)算中心投入運(yùn)營(yíng)，各地政府和企業(yè)也紛紛啟動(dòng)自己的云計(jì)算項(xiàng)目；2008年12月30日阿里巴巴集團(tuán)旗下子公司阿里軟件與江蘇南京市政府簽訂了2009年戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，在南京建立國(guó)內(nèi)首個(gè) “電子商務(wù)云計(jì)算中心”；運(yùn)用到商用的云計(jì)算，我國(guó)有浪潮集團(tuán)和聯(lián)想集團(tuán)，2011年5月31日浪潮正式發(fā)布中國(guó)第一款云數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)——云海OS；在學(xué)術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)的華東師范大學(xué)、上海交通大學(xué)、中科院等很多高校和機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行積極地研究。

到目前為止，已經(jīng)很多行業(yè)都能捕捉到云計(jì)算的蹤影。尤其在天文地理、醫(yī)學(xué)生物學(xué)、網(wǎng)絡(luò)安全、科研軍事、娛樂(lè)服務(wù)等領(lǐng)域，云計(jì)算有著廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。比如氣象預(yù)報(bào)、地震監(jiān)測(cè)、天文信息處理、DNA信息分析、病毒掃描、高仿真軍事模擬、在線游戲娛樂(lè)、海量數(shù)據(jù)檢索、海量高維數(shù)據(jù)挖掘等行業(yè)都急切需要云計(jì)算技術(shù)解決其中的相關(guān)技術(shù)難題。中國(guó)IDC圈6月9日?qǐng)?bào)道：近日，美國(guó)調(diào)研公司Forrester Research最新發(fā)布的一份研究報(bào)告顯示，今年全球云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到407億美元，而2020年將增至2410億美元[10]。云計(jì)算的廣闊應(yīng)用前景正吸引著人們掀起一翻“云”的浪潮。

6 結(jié)束語(yǔ)

云計(jì)算既是一種分布式計(jì)算技術(shù)，也是一種商業(yè)服務(wù)模式。它融合海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)等多種技術(shù)，給用戶提供IaaS、Paas、SaaS等多種服務(wù)，降低成本，方便快捷。隨著云計(jì)算的深入研究和廣泛應(yīng)用，其技術(shù)難題也在逐步得到解決。云計(jì)算時(shí)代的到來(lái)，將會(huì)催生更多新的業(yè)態(tài)，它將給人們的思想觀念和生活方式帶來(lái)巨大的變化。

[1]顧列銘.云計(jì)算：IT技術(shù)的新轉(zhuǎn)折[EB/OL].（2010-10-12）[2011-05-06].http://s.newhua.com/3g/article.php?id=104345.

[2]Wikipedia.Cloud computing[EB/OL]. （2011-06-14）[2011-06-17].http://en.wikipedia.org/wiki/Cloud_computing.

[3]中國(guó)云計(jì)算網(wǎng).什么是云計(jì)算？[EB/OL].（2010-07-06）[2011-06-17].http://www.cloudcomputing-china.cn/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=1.

[4]NIST.The NIST Definition of Cloud Computing（Draft）[EB/OL].（2011-01）[2011-06-18].http://csrc.nist.gov/publications/drafts/800-145/Draft-SP-800-145_cloud-definition.pdf.

[5]浪潮公司軟件研發(fā)部.浪潮云計(jì)算[EB/OL].（2010-08-31）[2011-07-08]. http://wenku.baidu.com/view/ac22211810a6 f524ccbf85cc.html.

[6]Ghemawat S，Gobioff H，Leung S T.The Google File System[C]//Proceedings of 19th ACM Symposium on Operating Systems Principles，2003：20-43.

[7]陳康，鄭緯民.云計(jì)算：系統(tǒng)實(shí)例與研究現(xiàn)狀[J].軟件學(xué)報(bào)，2009，20（5）:1337-1348.CHEN Kang，ZHENG Wei-min.Cloud computing:system instance and research[J].Journal of Software，2009，20（5）:1337-1348.

[8]正?？萍?云計(jì)算應(yīng)解決四問(wèn)題 [EB/OL].（2009-07-14）[2011-08-21].http://www.zrway.com/news/news_in.jsp?RecNo=3388.

[9]陳騫.國(guó)外云計(jì)算發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)述[EB/OL].（2009-12-18）[2011-08-21].http://www.istis.sh.cn/list/list.aspx?id=6372.

[10]2020年全球云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模達(dá)2410億美元[EB/OL].（2011-06-09）[2011-08-23].http://cloud.idcquan.com/yzx/24730.shtml.