云计算的关键技术及发展现状
摘要：云计算是一种全新的领先信息技术，结合 IT 技术和互联网实现超级计算和存储能力，它的目标是要像供水、供电、金融系统一样，把“计算力”作为一种公用基础设施、组织大规模的信息和计算资源，面向用户提供便捷、全面的公众服务，满足个人和社会信息服务的需要。
关键词：云计算 关键技术 发展现状
云计算的最初想法可以追溯到上世纪 60 年代，图灵奖得主 John McCarthy 提到的：“在不远的将来，计算有可能成为一种公共基础设施”。2007 年底，IBM 公司率先提出了他们的云计算计划，并将云计算平台描述为一个按需进行动态部署和配置的可伸缩性平台。
一、云计算的概念
对于云计算仍没有普遍一致的定义。美国国家标准技术研究院对云计算的定义: 云计算是一个模型, 这个模型是可以方便地按需访问一个可配置的计算资源 ( 例如, 网络、服务器、存储设备、应用程序以及服务) 的公共集。这些资源可以被迅速提供并发布, 同时最小化管理成本或服务提供商的干涉。中国云计算专家刘鹏给出的定义如下: 云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上, 使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务 。
通俗地理解, 云计算的 云 就是存在于互联网上的服务器集群
上的资源, 它包括硬件资源和软件资源, 本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息, 就能够获取所需的计算资源。
二、云计算的关键技术
云计算的发展离不开虚拟化、并行计算等核心技术的发展成熟, 正是这些计算机技术和网络技术的发展融合产生了云计算, 并借助 SaaS/PaaS/IaaS 等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。
1. 虚拟化技术
虚拟化作为云计算的核心特征, 是云计算依托的基础。虚拟化技术实现了物理资源的逻辑抽象和统一表示, 它是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实硬件的基础上运行。通过虚拟化技术可以实现资源的最优利用; 并能够根据用户业务需求的变化, 按需分配资源, 实现动态负载均衡; 同时与硬件无关的特性带来系统自愈功能, 提升系统的可靠性。
虚拟化技术的对象可以涵盖从服务器、存储、网络到平台、应用等各个方面。
2. 分布式技术
分布式技术最早由 Google 规模应用于向全球用户提供搜索服务, 其分布式的架构, 可以让多达百万台的廉价计算机协同工作。分布式文件系统完成海量数据的分布式存储, 分布式计算编程模型完成大型任务的分解和基于多台计算机的并行计算, 分布式数据库完成海量结构化数据的存储。
分布式文件系统作为分布式技术中最重要的实现部分, 不管是 Google 的 GFS 还是 Hadoop 的 HDFS, 都是针对特定的海量大文件存储应用设计的, 可以实现数据存储访问的高可靠性、高访问性能、在线迁移、自动负载均衡。
3. 并行计算
并行计算是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程, 是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段。它的基本思想是用多个处理器来协同求解同一问题, 即将被求解的问题分解成若干个部分, 各部分均由一个独立的处理机来并行计算。
并行计算是相对于串行计算 ( 通常针对单个 CPU 或单台计算机) 而言, 它将进程相对独立地分配于不同的节点上, 由各自独立的操作系统调度, 享有独立的 CPU 和内存资源 ( 内存可以共享); 进程间相互信息交换通过消息传递。
4.SaaS/ P aaS/ I aaS 服务模式
服务模式创新是云计算的一个重要特性, 云计算彻底实现了计算机软硬件都是服务的变革, 今后用户所需要的东西只有一种 服务, 包括计算服务、网络服务、软件服务、平台服务、存储服务等。云计算服务模式主要有: SaaS ( 软件即服务) 、PaaS ( 平台即服务) 和 IaaS ( 基础设施即服务) 。
SaaS 是用户获取软件服务的一种新形式, 用户不需将软件产品安装在自己的电脑或服务器上, 而直接通过网络向专门的供商获取自己所需要的相应软件功能服务。
PaaS 是指把开发环境 ( 包括应用设计、应用开发、应用测试和应用托管) 都作为一种服务提供给客户。客户不需要购买硬件和软件, 只需要利用 PaaS 平台, 就能够创建、测试和部署应用和服务。
IaaS 是指企业或个人可以使用云计算技术来远程访问计算资源, 这包括计算、存储以及应用虚拟化技术所提供的相关功能。无论是最终用户、SaaS 提供商还是 PaaS 提供商都可以从基础设施服务中获得所需的计算能力, 但却无需对支持这一计算能力的基础 IT 软硬件付出相应的原始投资成本。
三、云计算的发展现状
云计算作为业界热点，近年来世界各国对于它的研究和应用方兴未艾，许多政府部门和著名公司在研发与应用云计算的过程中作出了大量的工作和努力。
1. 云计算在国外的发展
云计算与网络密不可分。云计算的原始含义是通过互联网提供计算能力。云计算的起源与亚马逊和 Google 两个公司有十分密切的关系，它们最早使用到了“Cloud Computing ”的表述方式。目前美国公开宣布进入或支持云计算技术开发的业界巨头包括微软、谷歌、IBM 、亚马逊、Netsuite 、NetApp 、Adobe 等。
Goog le 是 云 计 算 的 提 出 者 。 2006 年 ，Goog le 启 动 了“Google101”计划，引导大学生们进行“云”系统的编程开发。多年的搜索引擎技术的积累成果使 Google 在云计算技术上处于领先的地位，不仅提供在线应用，还希望发挥自身的数据库系统优势，
成为在线应用的统一平台。Google 以发表学术论文的形式公开了其云计算三大法宝：GFS 、Map/Reduce 和 BigTable ，并在美国、中国等高校开设云计算编程课程。
微软于 2008 年 10 月推出了 Windows Azure 操作系统，这个系统作为微软云计算计划的服务器端操作系统（Cloud OS）为广大开发者提供服务。微软拥有全世界数以亿计的 Windows 用户桌面和浏览器，Azure （蓝天） 试图通过在互联网架构上打造新云计算平台，让Wind ows 由 PC 延伸到“蓝天”上。
IBM 从企业内部需求的逐渐上升出发，在 2007 年 11 月提出了“蓝云”计划，推出共有云和私有云的概念。IBM 提出私有云解决方案是为减少诸如数据、信息安全等共有云现存的问题，从而抢占企业云计算市场。依托 IBM 在服务器领域的传统优势，IBM 成为目前唯一一个提供从硬件、软件到服务全部自主生产的厂商。
2008年7月，雅虎、惠普和英特尔联合宣布将建立全球性的开源云计算研究测试床，称为 Open Cirrus ，鼓励开展云计算、服务和数据中心管理等领域中各方面的研究。
Apple 是云计算领域的一位积极参与者。从近年来推出的 iTunes 服务，到Mob ile Me 服务，到收购在线音乐服务商Lala ，再到最近在美国北卡莱罗纳州投资 10 亿美元建立新数据中心的计划，无不显示其进军云计算领域的巨大决心。
这些国际知名大公司在全世界建造了庞大的云计算中心。譬如：Goog le 的搜索引擎分布于 200 多个站点、超过 100 万台服务器的
支撑，而且设施数量正在迅猛增长。
2. 云计算在国内的发展
目前中国云计算的讨论多数集中在早期云计算的概念、技术和模式上。早期的云计算是一种动态的、易扩展的、通过互联网提供虚拟化IT 资源和应用的一种计算模式。用户不需要了解云技术内部的细节，也不必具有云内部的专业知识，更不需要直接参与、投入、建设、维护和控制就能直接按需使用并按用量付费。
2008年，IBM 在无锡建立了中国第一个云计算中心，在北京 IBM 中国创新中心建立了第二个云计算中心———IBM 大中华区云计算中心。2009 年初，在南京建立国内首个“电子商务云计算中心”。世纪互联推出“CloudEx”产品线，包括完整的互联网主机服务“CloudEx Comp uting Service ”、基于在线存储虚拟化的“CloudEx Storage Service ”等云计算服务。
随着云计算的升温，国内的电信运营商也都积极投入到云计算的研究中，以期通过云计算技术促进网络结构的优化和整合，寻找到新的赢利机会和利润增长点，以实现向信息服务企业的转型。中国移动推出了“大云”（Big Cloud）云计算基础服务平台，中国电信推出了“e 云”云计算平台，中国联通则是推出了“互联云”平台。
我国企业创造了“云安全”概念，通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，在服务端进行自动分析和处理，再把解决方案分发到客户端。瑞星、趋势等企业都推出了云安全解决方案。
随着云计算的发展，互联网的功能越来越强大，用户可以通过云计算在互联网上处理庞大的数据和获取所需的信息。从云计算的发展现状来看，未来云计算的发展会向构建大规模的能够与应用程序密切结合的底层基础设施的方向发展。不断创建新的云计算应用程序，为用户提供更多更完善的互联网服务也可作为云计算的一个发展方向。
四、总结
云计算是基于多种技术的新兴计算模式，现代软件应用和商务处理的全球化、信息化和自动化，必将为云计算的研究发展提供广泛的市场和应用背景。云计算具有超大规模、虚拟化、高可用性、高可靠性、按需服务及其廉价等特点，经历近年的许多成功案例和经验后，正在迅速普及应用。云计算所带来的新兴 IT 资源共享和应用模式是互联网之后的又一次变革，将给 IT 产业特别是软件服务业带来深远影响。
参考文献：
[1]刘鹏. 《云计算》. 电子工业出版社.2010, ( 3).
[2]张为民. 云计算-深刻改变未来. 科学出版社，2009:203.
[3]李晓伟, 沈艳秋. 云计算及其发展进程. 科技信息，2011(15):81- 82.
云计算的关键技术及发展现状
摘要：云计算是一种全新的领先信息技术，结合 IT 技术和互联网实现超级计算和存储能力，它的目标是要像供水、供电、金融系统一样，把“计算力”作为一种公用基础设施、组织大规模的信息和计算资源，面向用户提供便捷、全面的公众服务，满足个人和社会信息服务的需要。
关键词：云计算 关键技术 发展现状
云计算的最初想法可以追溯到上世纪 60 年代，图灵奖得主 John McCarthy 提到的：“在不远的将来，计算有可能成为一种公共基础设施”。2007 年底，IBM 公司率先提出了他们的云计算计划，并将云计算平台描述为一个按需进行动态部署和配置的可伸缩性平台。
一、云计算的概念
对于云计算仍没有普遍一致的定义。美国国家标准技术研究院对云计算的定义: 云计算是一个模型, 这个模型是可以方便地按需访问一个可配置的计算资源 ( 例如, 网络、服务器、存储设备、应用程序以及服务) 的公共集。这些资源可以被迅速提供并发布, 同时最小化管理成本或服务提供商的干涉。中国云计算专家刘鹏给出的定义如下: 云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上, 使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务 。
通俗地理解, 云计算的 云 就是存在于互联网上的服务器集群
上的资源, 它包括硬件资源和软件资源, 本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息, 就能够获取所需的计算资源。
二、云计算的关键技术
云计算的发展离不开虚拟化、并行计算等核心技术的发展成熟, 正是这些计算机技术和网络技术的发展融合产生了云计算, 并借助 SaaS/PaaS/IaaS 等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。
1. 虚拟化技术
虚拟化作为云计算的核心特征, 是云计算依托的基础。虚拟化技术实现了物理资源的逻辑抽象和统一表示, 它是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实硬件的基础上运行。通过虚拟化技术可以实现资源的最优利用; 并能够根据用户业务需求的变化, 按需分配资源, 实现动态负载均衡; 同时与硬件无关的特性带来系统自愈功能, 提升系统的可靠性。
虚拟化技术的对象可以涵盖从服务器、存储、网络到平台、应用等各个方面。
2. 分布式技术
分布式技术最早由 Google 规模应用于向全球用户提供搜索服务, 其分布式的架构, 可以让多达百万台的廉价计算机协同工作。分布式文件系统完成海量数据的分布式存储, 分布式计算编程模型完成大型任务的分解和基于多台计算机的并行计算, 分布式数据库完成海量结构化数据的存储。
分布式文件系统作为分布式技术中最重要的实现部分, 不管是 Google 的 GFS 还是 Hadoop 的 HDFS, 都是针对特定的海量大文件存储应用设计的, 可以实现数据存储访问的高可靠性、高访问性能、在线迁移、自动负载均衡。
3. 并行计算
并行计算是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程, 是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段。它的基本思想是用多个处理器来协同求解同一问题, 即将被求解的问题分解成若干个部分, 各部分均由一个独立的处理机来并行计算。
并行计算是相对于串行计算 ( 通常针对单个 CPU 或单台计算机) 而言, 它将进程相对独立地分配于不同的节点上, 由各自独立的操作系统调度, 享有独立的 CPU 和内存资源 ( 内存可以共享); 进程间相互信息交换通过消息传递。
4.SaaS/ P aaS/ I aaS 服务模式
服务模式创新是云计算的一个重要特性, 云计算彻底实现了计算机软硬件都是服务的变革, 今后用户所需要的东西只有一种 服务, 包括计算服务、网络服务、软件服务、平台服务、存储服务等。云计算服务模式主要有: SaaS ( 软件即服务) 、PaaS ( 平台即服务) 和 IaaS ( 基础设施即服务) 。
SaaS 是用户获取软件服务的一种新形式, 用户不需将软件产品安装在自己的电脑或服务器上, 而直接通过网络向专门的供商获取自己所需要的相应软件功能服务。
PaaS 是指把开发环境 ( 包括应用设计、应用开发、应用测试和应用托管) 都作为一种服务提供给客户。客户不需要购买硬件和软件, 只需要利用 PaaS 平台, 就能够创建、测试和部署应用和服务。
IaaS 是指企业或个人可以使用云计算技术来远程访问计算资源, 这包括计算、存储以及应用虚拟化技术所提供的相关功能。无论是最终用户、SaaS 提供商还是 PaaS 提供商都可以从基础设施服务中获得所需的计算能力, 但却无需对支持这一计算能力的基础 IT 软硬件付出相应的原始投资成本。
三、云计算的发展现状
云计算作为业界热点，近年来世界各国对于它的研究和应用方兴未艾，许多政府部门和著名公司在研发与应用云计算的过程中作出了大量的工作和努力。
1. 云计算在国外的发展
云计算与网络密不可分。云计算的原始含义是通过互联网提供计算能力。云计算的起源与亚马逊和 Google 两个公司有十分密切的关系，它们最早使用到了“Cloud Computing ”的表述方式。目前美国公开宣布进入或支持云计算技术开发的业界巨头包括微软、谷歌、IBM 、亚马逊、Netsuite 、NetApp 、Adobe 等。
Goog le 是 云 计 算 的 提 出 者 。 2006 年 ，Goog le 启 动 了“Google101”计划，引导大学生们进行“云”系统的编程开发。多年的搜索引擎技术的积累成果使 Google 在云计算技术上处于领先的地位，不仅提供在线应用，还希望发挥自身的数据库系统优势，
成为在线应用的统一平台。Google 以发表学术论文的形式公开了其云计算三大法宝：GFS 、Map/Reduce 和 BigTable ，并在美国、中国等高校开设云计算编程课程。
微软于 2008 年 10 月推出了 Windows Azure 操作系统，这个系统作为微软云计算计划的服务器端操作系统（Cloud OS）为广大开发者提供服务。微软拥有全世界数以亿计的 Windows 用户桌面和浏览器，Azure （蓝天） 试图通过在互联网架构上打造新云计算平台，让Wind ows 由 PC 延伸到“蓝天”上。
IBM 从企业内部需求的逐渐上升出发，在 2007 年 11 月提出了“蓝云”计划，推出共有云和私有云的概念。IBM 提出私有云解决方案是为减少诸如数据、信息安全等共有云现存的问题，从而抢占企业云计算市场。依托 IBM 在服务器领域的传统优势，IBM 成为目前唯一一个提供从硬件、软件到服务全部自主生产的厂商。
2008年7月，雅虎、惠普和英特尔联合宣布将建立全球性的开源云计算研究测试床，称为 Open Cirrus ，鼓励开展云计算、服务和数据中心管理等领域中各方面的研究。
Apple 是云计算领域的一位积极参与者。从近年来推出的 iTunes 服务，到Mob ile Me 服务，到收购在线音乐服务商Lala ，再到最近在美国北卡莱罗纳州投资 10 亿美元建立新数据中心的计划，无不显示其进军云计算领域的巨大决心。
这些国际知名大公司在全世界建造了庞大的云计算中心。譬如：Goog le 的搜索引擎分布于 200 多个站点、超过 100 万台服务器的
支撑，而且设施数量正在迅猛增长。
2. 云计算在国内的发展
目前中国云计算的讨论多数集中在早期云计算的概念、技术和模式上。早期的云计算是一种动态的、易扩展的、通过互联网提供虚拟化IT 资源和应用的一种计算模式。用户不需要了解云技术内部的细节，也不必具有云内部的专业知识，更不需要直接参与、投入、建设、维护和控制就能直接按需使用并按用量付费。
2008年，IBM 在无锡建立了中国第一个云计算中心，在北京 IBM 中国创新中心建立了第二个云计算中心———IBM 大中华区云计算中心。2009 年初，在南京建立国内首个“电子商务云计算中心”。世纪互联推出“CloudEx”产品线，包括完整的互联网主机服务“CloudEx Comp uting Service ”、基于在线存储虚拟化的“CloudEx Storage Service ”等云计算服务。
随着云计算的升温，国内的电信运营商也都积极投入到云计算的研究中，以期通过云计算技术促进网络结构的优化和整合，寻找到新的赢利机会和利润增长点，以实现向信息服务企业的转型。中国移动推出了“大云”（Big Cloud）云计算基础服务平台，中国电信推出了“e 云”云计算平台，中国联通则是推出了“互联云”平台。
我国企业创造了“云安全”概念，通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，在服务端进行自动分析和处理，再把解决方案分发到客户端。瑞星、趋势等企业都推出了云安全解决方案。
随着云计算的发展，互联网的功能越来越强大，用户可以通过云计算在互联网上处理庞大的数据和获取所需的信息。从云计算的发展现状来看，未来云计算的发展会向构建大规模的能够与应用程序密切结合的底层基础设施的方向发展。不断创建新的云计算应用程序，为用户提供更多更完善的互联网服务也可作为云计算的一个发展方向。
四、总结
云计算是基于多种技术的新兴计算模式，现代软件应用和商务处理的全球化、信息化和自动化，必将为云计算的研究发展提供广泛的市场和应用背景。云计算具有超大规模、虚拟化、高可用性、高可靠性、按需服务及其廉价等特点，经历近年的许多成功案例和经验后，正在迅速普及应用。云计算所带来的新兴 IT 资源共享和应用模式是互联网之后的又一次变革，将给 IT 产业特别是软件服务业带来深远影响。
参考文献：
[1]刘鹏. 《云计算》. 电子工业出版社.2010, ( 3).
[2]张为民. 云计算-深刻改变未来. 科学出版社，2009:203.
[3]李晓伟, 沈艳秋. 云计算及其发展进程. 科技信息，2011(15):81- 82.