宋金朋 李卓文

新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南新鄉(xiāng) 453000

摘要：云計(jì)算是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新的必然產(chǎn)物，對(duì)于我國(guó)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展起著重要的作用。云計(jì)算的出現(xiàn)，不僅將基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資源存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)資源等，以服務(wù)形式免費(fèi)提供給用戶應(yīng)用，同時(shí)還改變了傳統(tǒng)用戶應(yīng)用計(jì)算機(jī)的操作模式。因此，本文將對(duì)云計(jì)算和云數(shù)據(jù)管理技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；云數(shù)據(jù)；管理技術(shù)；分析

1 前言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，云計(jì)算和云數(shù)據(jù)管理技術(shù)作為一種全新的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式，能夠更好地滿足數(shù)據(jù)幾何速度增長(zhǎng)的趨勢(shì)和存儲(chǔ)要求。

2 云計(jì)算概述

2.1 概念

云計(jì)算這種計(jì)算方式是基于互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)中的增加、交付以及使用幾種模式，在云計(jì)算方式中，如果軟硬件的信息和資源是共享的，那么就可以按照所設(shè)定的命令進(jìn)行信息和資源的傳遞，將信息和資源傳遞給其他的計(jì)算機(jī)，由于云計(jì)算的活動(dòng)是依賴于互聯(lián)網(wǎng)，所以大部分的時(shí)間都會(huì)涉及到由互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行提供很多動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展的資源，而且通常這些資源都是虛擬的。狹義上所說(shuō)的云計(jì)算指的是在IT行業(yè)中一些基礎(chǔ)設(shè)施的交付及其使用模式，同時(shí)指根據(jù)自身需求得到一些資源，這些資源的獲得是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的方式得到的；從廣義上看云計(jì)算指的是各種服務(wù)如何進(jìn)行交付及其使用模式有哪些，客戶如何得到所需要的服務(wù)，這些服務(wù)得到的方式是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按照需求擴(kuò)展的方式來(lái)得到。服務(wù)包括了IT、不同的軟件以及同互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的內(nèi)容，也可以是一些設(shè)定的服務(wù)。通過(guò)上面的論述我們可以知道計(jì)算成為了一種可以在互聯(lián)網(wǎng)中流通的商品。

2.2 特征

云計(jì)算的特征主要表現(xiàn)為付費(fèi)性、管理性、友好性、良好性、擴(kuò)展性以及存儲(chǔ)性和分布式等，同時(shí)還具有經(jīng)濟(jì)性、多樣服務(wù)性、高可用性、可靠性以及編程模型高層次性。其中，經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為：組建一個(gè)具有商業(yè)機(jī)特性的超級(jí)計(jì)算機(jī)通常需要非常多的資金，而一個(gè)擁有非常多商業(yè)機(jī)的集群只需超級(jí)計(jì)算機(jī)費(fèi)用的很小一部分；多樣服務(wù)性表現(xiàn)為：它可根據(jù)用戶支付金額的多少來(lái)決定用戶所享受的服務(wù)級(jí)別；服務(wù)提供性表現(xiàn)為用戶和云計(jì)算之間是透明的，用戶要想實(shí)現(xiàn)機(jī)制服務(wù)不需要知道云計(jì)算的細(xì)節(jié)和具體機(jī)制，一樣能夠獲得想要的服務(wù)；高可用性表現(xiàn)為系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)的高性能、海量存儲(chǔ)來(lái)提升服務(wù)，并讓云計(jì)算對(duì)失效節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，有效排除失效節(jié)點(diǎn)，以確保云計(jì)算正確性；可靠性主要表現(xiàn)為：云計(jì)算是由大量的計(jì)算機(jī)組成商用群來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶所需要的數(shù)據(jù)處理，因此計(jì)算機(jī)越多，出錯(cuò)率就會(huì)越高，但是云計(jì)算是采用存儲(chǔ)分布式和數(shù)據(jù)冗余的軟件方式，所以數(shù)據(jù)正確性有保證，這在很大程度上有效地避免了大量應(yīng)用硬件情況的發(fā)生；對(duì)于編程模型的高層次性而言，其主要表現(xiàn)為云計(jì)算由高層次模型編程組成，用戶通過(guò)自行簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)，可編寫屬于自己的、滿足自己要去的程序。

2.3 工作原理

無(wú)需借助本地計(jì)算機(jī)（或者是遠(yuǎn)程服務(wù)器），便能夠?qū)⒂?jì)算合理分布在一系列分布式計(jì)算機(jī)上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的有效優(yōu)化，并和互聯(lián)網(wǎng)形成有效對(duì)接。如此一來(lái)，企業(yè)便能夠?qū)⑺栀Y源及時(shí)而準(zhǔn)確地切換到相關(guān)應(yīng)用上，然后結(jié)合實(shí)際需求對(duì)相關(guān)計(jì)算機(jī)及存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行即時(shí)訪問(wèn)。云計(jì)算屬于一項(xiàng)極具實(shí)用價(jià)值的新技術(shù)，使計(jì)算能力具有商品性質(zhì)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)予以兜售，不僅節(jié)約了銷售成本，同時(shí)還具有實(shí)用快捷的優(yōu)點(diǎn)。

2.4 體系結(jié)構(gòu)

云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性，且較為龐大，以“云”網(wǎng)絡(luò)為中樞，連接一系列并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算以及相關(guān)服務(wù)，能夠在虛擬化技術(shù)的幫助下，對(duì)各個(gè)服務(wù)器的能力進(jìn)行擴(kuò)展，并借助云計(jì)算平臺(tái)把一系列資源有機(jī)地結(jié)合在一起，從而為用戶提供強(qiáng)大的計(jì)算能力及存儲(chǔ)能力。一個(gè)相對(duì)完整的體系主要包括四大部分，一是云端用戶，二是服務(wù)目錄，三是管理系統(tǒng)，四是部署工具、監(jiān)控、服務(wù)器集群。

3 云計(jì)算數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

3.1 云計(jì)算系統(tǒng)采用的是虛擬化的技術(shù)，所謂虛擬化技術(shù)指的是計(jì)算元件并不在真實(shí)的狀態(tài)下運(yùn)行，所以它并不受硬件容量的限制，無(wú)形之中擴(kuò)充了硬件的容量。針對(duì)軟件重新配置過(guò)程較為復(fù)雜的狀況進(jìn)行簡(jiǎn)化，這樣做的目的是使軟件虛擬機(jī)的開(kāi)銷減少，同時(shí)可以支持更多的操作系統(tǒng)。這個(gè)技術(shù)還能使軟件應(yīng)用硬件之間產(chǎn)生隔離的作用，在這里包括了兩種模式分別是裂分模式和聚合模式，裂分模式是將單一的資源分成不同的虛擬資源，而聚合模式同裂分模式恰好是一個(gè)相反的過(guò)程。

3.2 云計(jì)算系統(tǒng)采用的是分散式的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，整個(gè)系統(tǒng)的組成是很多的服務(wù)器，這樣就可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)為很多的用戶服務(wù)，由于服務(wù)器不同，所以整個(gè)系統(tǒng)采用的是分散的方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，同時(shí)使用冗余存儲(chǔ)這樣的方式來(lái)確保數(shù)據(jù)是可靠的。

4 云數(shù)據(jù)管理技術(shù)

4.1 Big Table技術(shù)

Big Table技術(shù)可以說(shuō)是一個(gè)具有一定規(guī)模的分散式的大數(shù)據(jù)庫(kù)，它的目的就是為了使數(shù)據(jù)在管理上實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化，而分散式的數(shù)據(jù)庫(kù)，就有超強(qiáng)的存儲(chǔ)能力，存儲(chǔ)能力可以超過(guò)1PB。Big table我們可以把它看成是一個(gè)排序的、稀疏的、多維的地圖，其中的單元格都有唯一的坐標(biāo)，這個(gè)坐標(biāo)由行、列和時(shí)間戳三個(gè)元素進(jìn)行定位。這項(xiàng)技術(shù)在工作中執(zhí)行任務(wù)時(shí)，能夠隨時(shí)對(duì)任何的Tablet進(jìn)行分配，按照任務(wù)的指令將其分配到指定的Tablet服務(wù)器，同時(shí)有效利用master服務(wù)器對(duì)子表負(fù)載監(jiān)視。

4.2 Dynamo技術(shù)

Dynamo技術(shù)不僅具有存儲(chǔ)系統(tǒng)的分布式、數(shù)據(jù)庫(kù)和高可用行，而且還具有專有存儲(chǔ)系統(tǒng)的鍵值結(jié)構(gòu)、Hash表分布式，因此Dynamo可直接提供底層支持與AWS，并且可不用暴露于外網(wǎng)。Dynamo技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)它所提供的N、R、W三個(gè)使用參數(shù)，并根據(jù)自己來(lái)調(diào)整需求進(jìn)行的實(shí)例，Risk、Project Voldemort以及Apache Cassandra是比較典型的Dynamo技術(shù)，其中N表示的是副本個(gè)數(shù)，R表示的是可達(dá)到讀取一致、讀取成功的個(gè)數(shù)，W表示的是認(rèn)為寫入成功的個(gè)數(shù)，但并不要求副本個(gè)數(shù)全部成功，當(dāng)讀取成成的個(gè)數(shù)加上寫入成功大于副本個(gè)數(shù)，就可以保證最終的數(shù)據(jù)一致性，當(dāng)讀取成成的個(gè)數(shù)加上寫入成功小于副本個(gè)數(shù)，則不可以保證最終的數(shù)據(jù)一致性。此外，Dynamo對(duì)于不同版本對(duì)象進(jìn)行的處理功能、記錄功能也是支持的，它的工作原理是將不同版本的應(yīng)用提供給自己，并讓自己達(dá)到比對(duì)方更加靈活的目的。

4.3 GFS技術(shù)

GFS是一個(gè)擁有文件分布式的大型系統(tǒng)，它主要為云計(jì)算提供具有大量的存儲(chǔ)空間，GFS技術(shù)通常與Big Table、Chubby等技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，可形成一個(gè)需解決的方案。GFS技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，將整個(gè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分成數(shù)據(jù)塊服務(wù)器、主服務(wù)器以及客戶端三大類，其中數(shù)據(jù)塊服務(wù)器是為系統(tǒng)提供存儲(chǔ)的具體裝置，它將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成文件直接存放在Chunk Server之中，Chunk Server數(shù)目通常與GFS規(guī)模成正比關(guān)系，即Chunk Server數(shù)目越多，則GFS規(guī)模就會(huì)越大；主服務(wù)器是用來(lái)管理GFS的節(jié)點(diǎn)，它主要是保存系統(tǒng)提供元數(shù)據(jù)，同時(shí)也是GFS系統(tǒng)中文件處理中心，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)文件進(jìn)行管理；客戶端可以提供一種形式庫(kù)文件，它為系統(tǒng)提供一組應(yīng)用程序?qū)Ｓ玫脑L問(wèn)接口，并且接口可以不用按照POSIX規(guī)范進(jìn)行，當(dāng)需要連接時(shí)，直接和庫(kù)文件所在的庫(kù)進(jìn)行連接，直接從庫(kù)文件中找到需要調(diào)用的庫(kù)函數(shù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，云計(jì)算的應(yīng)用前景非常廣闊，云計(jì)算的數(shù)據(jù)所具有的海量、異構(gòu)以及不確定性的特點(diǎn)使云計(jì)算的云數(shù)據(jù)管理面臨著一定的困難。上文中簡(jiǎn)要敘述了三種云數(shù)據(jù)管理技術(shù)，希望對(duì)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有所幫助。

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