云技術的關鍵因素及關鍵技術

　　云技術的起源

　　1961年，美國計算機科學家約翰·麥卡錫（ John McCarthy）提出了把計算能力作為一種像水和電一樣的公用事業提供給用戶的理念。2011年，美國國家標準和技術研究院提出了云計算的概念，認為云計算是一種資源管理模式，能以廣泛、便利、按需的方式通過網絡訪問實現基礎資源（如網絡、服務器、存儲器、應用和服務）的快速、高效、自動化配置與管理?！霸啤笔蔷W絡、互聯網的一種比喻性說法?！蔼M義云計算”指信息技術基礎設施的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需資源?！皬V義云計算”指服務的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。云技術的基本特征是虛擬化（ Virtualization）和分布式，其中虛擬化技術將計算機資源，如服務器、網絡、內存以及存儲等予以抽象、轉換后呈現，使用戶可以更好地應用這些資源，而且不受現有資源的物理形態和地域等條件的限制。分布式網絡存儲技術將數據分散地存儲于多臺獨立的機器設備上，利用多臺存儲服務器分擔存儲負荷，不但解決了傳統集中式存儲系統中單存儲服務器的瓶頸問題，還提高了系統的可靠性、可用性和拓展性。云計算被普遍認為具有三個特點：虛擬化、超大規模和高擴張性。云計算技術包括的具體內容有：數據存儲技術、數據處理技術和虛擬化技術。

　　云技術的關鍵因素

　　云技術通過互聯網提供動態的、可擴展的和時常虛擬化的資源來服務用戶。用戶無須具備支持他們云中技術架構的相關知識、專業技術或者控制力。為了能夠使這項新的“切即服務”的經濟模型成為可能，云技術中有幾個關鍵因素必須說明。

　?。?）一個共享的云基礎設施：能夠提供企業級安全、可擴展性和服務質量（ Quality of service，QoS）。

　?。?）一個開發環境：使曾經習慣于開發小型獨立應用的企業應用開發者，很容易地過渡到開發安全、“多租戶”的應用程序，這些應用程序可以橫向拓展到潛在的數百萬用戶。

　?。?）一個操作環境在不影響用戶體驗的前提下，可以無縫傳送和更新云服務。

　?。?）一種聯合多種云服務的簡單方式，以完成商業或個人任務云技術是一種計算模式，在這種模式下，各種計算資源作為服務都被虛擬化，同時通過Web技術的連接動態分配，以適應用戶的需求。

　　云技術的關鍵技術

　　虛擬化技術

　　虛擬化技術是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行，它可以擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程，減少軟件虛擬機相關開銷和支持更廣泛的操作系統方面。通過虛擬化技術可實現軟件應用與底層硬件相隔離，它包括將單個資源劃分成多個虛擬資源的裂分模式，也包括將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。虛擬化技術根據對象可分成存儲虛擬化、計算虛擬化、網絡虛擬化等，計算虛擬化又分為系統級虛擬化、應用級虛擬化和桌面虛擬化等。在云計算實現中。計算系統虛擬化是一切建立在“云”上的服務與應用的基礎。虛擬化技術主要應用在CPU、操作系統、服務器等多個方面，是提高服務效率的最佳解決方案。

　　分布式海量數據存儲

　　云計算系統由大量服務器組成，同時為大量用戶服務，因此云計算系統采用分布式存儲的方式存儲數據，用冗余存儲的方式（集群計算、數據冗余和分布式存儲）保證數據的可靠性。冗余的方式通過任務分解和集群，用低配機器替代超級計算機的性能來保證低成本，這種方式保證分布式數據的高可用、高可靠和經濟性，即為同一份數據存儲多個副本。云計算系統中廣泛使用的數據存儲系統是Google的GFS和Hadoop團隊開發的GFS的開源實現HDFS。

　　海量數據管理技術

　　云計算需要對分布的、海量的數據進行處理、分析，因此，數據管理技術必需能夠高效的管理大量的數據。云計算系統中的數據管理技術主要是Google的BigTable數據管理技術和Hadoop團隊開發的開源數據管理模塊HBase。由于云數據存儲管理形式不同于傳統的RDBMS數據管理方式，如何在規模巨大的分布式數據中找到特定的數據，也是云計算數據管理技術所必須解決的問題。同時，由于管理形式的不同造成傳統的SQL數據庫接口無法直接移植到云管理系統中來，研究在關注為云數據管理提供RDBMS和SQL的接口，如基于Hadoap子項目HBase和Hive等。另外，在云數據管理方面，如何保證數據安全性和數據訪問高效性也是研究關注的重點問題之一。

　　編程方式

　　云計算提供了分布式的計算模式，客觀上要求必須有分布式的編程模式。云計算采用了一種思想簡潔的分布式并行編程模型Map-Reduce。Map-Reduce是一種編程模型和任務調度模型。主要用于數據集的并行運算和并行任務的調度處理。在該模式下，用戶只需要自行編寫Map函數和Reduce函數即可進行并行計算。其中，Map 函數中定義各節點上的分塊數據的處理方法，而Reduce函數中定義中間結果的保存方法以及最終結果的歸納方法。

　　云計算平臺管理技術

　　云計算資源規模龐大，服務器數量眾多并分布在不同的地點，同時運行著數百種應用，如何有效的管理這些服務器，保證整個系統提供不間斷的服務是巨大的挑戰。云計算系統的平臺管理技術能夠使大量的服務器協同工作，方便的進行業務部署和開通，快速發現和恢復系統故障，通過自動化、智能化的手段實現大規模系統的可靠運營。