云技術(shù)的起源

　　1961年，美國計(jì)算機(jī)科學(xué)家約翰·麥卡錫（ John McCarthy）提出了把計(jì)算能力作為一種像水和電一樣的公用事業(yè)提供給用戶的理念。2011年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院提出了云計(jì)算的概念，認(rèn)為云計(jì)算是一種資源管理模式，能以廣泛、便利、按需的方式通過網(wǎng)絡(luò)訪問實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)資源（如網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)器、應(yīng)用和服務(wù)）的快速、高效、自動(dòng)化配置與管理。“云”是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻性說法。“狹義云計(jì)算”指信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源。“廣義云計(jì)算”指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。云技術(shù)的基本特征是虛擬化（ Virtualization）和分布式，其中虛擬化技術(shù)將計(jì)算機(jī)資源，如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存以及存儲(chǔ)等予以抽象、轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)，使用戶可以更好地應(yīng)用這些資源，而且不受現(xiàn)有資源的物理形態(tài)和地域等條件的限制。分布式網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)將數(shù)據(jù)分散地存儲(chǔ)于多臺(tái)獨(dú)立的機(jī)器設(shè)備上，利用多臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器分擔(dān)存儲(chǔ)負(fù)荷，不但解決了傳統(tǒng)集中式存儲(chǔ)系統(tǒng)中單存儲(chǔ)服務(wù)器的瓶頸問題，還提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和拓展性。云計(jì)算被普遍認(rèn)為具有三個(gè)特點(diǎn)：虛擬化、超大規(guī)模和高擴(kuò)張性。云計(jì)算技術(shù)包括的具體內(nèi)容有：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和虛擬化技術(shù)。

　　云技術(shù)的關(guān)鍵因素

　　云技術(shù)通過互聯(lián)網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)的、可擴(kuò)展的和時(shí)常虛擬化的資源來服務(wù)用戶。用戶無須具備支持他們?cè)浦屑夹g(shù)架構(gòu)的相關(guān)知識(shí)、專業(yè)技術(shù)或者控制力。為了能夠使這項(xiàng)新的“切即服務(wù)”的經(jīng)濟(jì)模型成為可能，云技術(shù)中有幾個(gè)關(guān)鍵因素必須說明。

　　（1）一個(gè)共享的云基礎(chǔ)設(shè)施：能夠提供企業(yè)級(jí)安全、可擴(kuò)展性和服務(wù)質(zhì)量（ Quality of service，QoS）。

　　（2）一個(gè)開發(fā)環(huán)境：使曾經(jīng)習(xí)慣于開發(fā)小型獨(dú)立應(yīng)用的企業(yè)應(yīng)用開發(fā)者，很容易地過渡到開發(fā)安全、“多租戶”的應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序可以橫向拓展到潛在的數(shù)百萬用戶。

　　（3）一個(gè)操作環(huán)境在不影響用戶體驗(yàn)的前提下，可以無縫傳送和更新云服務(wù)。

　　（4）一種聯(lián)合多種云服務(wù)的簡單方式，以完成商業(yè)或個(gè)人任務(wù)云技術(shù)是一種計(jì)算模式，在這種模式下，各種計(jì)算資源作為服務(wù)都被虛擬化，同時(shí)通過Web技術(shù)的連接動(dòng)態(tài)分配，以適應(yīng)用戶的需求。

　　云技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

　　虛擬化技術(shù)

　　虛擬化技術(shù)是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行，它可以擴(kuò)大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程，減少軟件虛擬機(jī)相關(guān)開銷和支持更廣泛的操作系統(tǒng)方面。通過虛擬化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)軟件應(yīng)用與底層硬件相隔離，它包括將單個(gè)資源劃分成多個(gè)虛擬資源的裂分模式，也包括將多個(gè)資源整合成一個(gè)虛擬資源的聚合模式。虛擬化技術(shù)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，計(jì)算虛擬化又分為系統(tǒng)級(jí)虛擬化、應(yīng)用級(jí)虛擬化和桌面虛擬化等。在云計(jì)算實(shí)現(xiàn)中。計(jì)算系統(tǒng)虛擬化是一切建立在“云”上的服務(wù)與應(yīng)用的基礎(chǔ)。虛擬化技術(shù)主要應(yīng)用在CPU、操作系統(tǒng)、服務(wù)器等多個(gè)方面，是提高服務(wù)效率的最佳解決方案。

　　分布式海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

　　云計(jì)算系統(tǒng)由大量服務(wù)器組成，同時(shí)為大量用戶服務(wù)，因此云計(jì)算系統(tǒng)采用分布式存儲(chǔ)的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，用冗余存儲(chǔ)的方式（集群計(jì)算、數(shù)據(jù)冗余和分布式存儲(chǔ)）保證數(shù)據(jù)的可靠性。冗余的方式通過任務(wù)分解和集群，用低配機(jī)器替代超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能來保證低成本，這種方式保證分布式數(shù)據(jù)的高可用、高可靠和經(jīng)濟(jì)性，即為同一份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)多個(gè)副本。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的GFS和Hadoop團(tuán)隊(duì)開發(fā)的GFS的開源實(shí)現(xiàn)HDFS。

　　海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)

　　云計(jì)算需要對(duì)分布的、海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，因此，數(shù)據(jù)管理技術(shù)必需能夠高效的管理大量的數(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)開發(fā)的開源數(shù)據(jù)管理模塊HBase。由于云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理形式不同于傳統(tǒng)的RDBMS數(shù)據(jù)管理方式，如何在規(guī)模巨大的分布式數(shù)據(jù)中找到特定的數(shù)據(jù)，也是云計(jì)算數(shù)據(jù)管理技術(shù)所必須解決的問題。同時(shí)，由于管理形式的不同造成傳統(tǒng)的SQL數(shù)據(jù)庫接口無法直接移植到云管理系統(tǒng)中來，研究在關(guān)注為云數(shù)據(jù)管理提供RDBMS和SQL的接口，如基于Hadoap子項(xiàng)目HBase和Hive等。另外，在云數(shù)據(jù)管理方面，如何保證數(shù)據(jù)安全性和數(shù)據(jù)訪問高效性也是研究關(guān)注的重點(diǎn)問題之一。

　　編程方式

　　云計(jì)算提供了分布式的計(jì)算模式，客觀上要求必須有分布式的編程模式。云計(jì)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(wù)調(diào)度模型。主要用于數(shù)據(jù)集的并行運(yùn)算和并行任務(wù)的調(diào)度處理。在該模式下，用戶只需要自行編寫Map函數(shù)和Reduce函數(shù)即可進(jìn)行并行計(jì)算。其中，Map 函數(shù)中定義各節(jié)點(diǎn)上的分塊數(shù)據(jù)的處理方法，而Reduce函數(shù)中定義中間結(jié)果的保存方法以及最終結(jié)果的歸納方法。

　　云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù)

　　云計(jì)算資源規(guī)模龐大，服務(wù)器數(shù)量眾多并分布在不同的地點(diǎn)，同時(shí)運(yùn)行著數(shù)百種應(yīng)用，如何有效的管理這些服務(wù)器，保證整個(gè)系統(tǒng)提供不間斷的服務(wù)是巨大的挑戰(zhàn)。云計(jì)算系統(tǒng)的平臺(tái)管理技術(shù)能夠使大量的服務(wù)器協(xié)同工作，方便的進(jìn)行業(yè)務(wù)部署和開通，快速發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)系統(tǒng)故障，通過自動(dòng)化、智能化的手段實(shí)現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運(yùn)營。