1、計(jì)算機(jī)論文：云計(jì)算摘要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，云時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。作為一項(xiàng)新的信息技術(shù)，云計(jì)算得到不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用。本文基于云計(jì)算的概念、特點(diǎn)、服務(wù)模式等，探討了云計(jì)算在物聯(lián)網(wǎng)、云安全、云存儲(chǔ)方面的應(yīng)用，以及展望了云計(jì)算的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：云計(jì)算，核心技術(shù)，服務(wù)模式目錄一、緒論31.本課題研究的背景32.本論文研究目的和意義3二、云計(jì)算的綜述41.云計(jì)算的概念42.云計(jì)算的原理和特點(diǎn)5三、云計(jì)算的核心技術(shù)和服務(wù)模式71.云計(jì)算的核心技術(shù)71）編程模型72）數(shù)據(jù)管理技術(shù)73）數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)技術(shù)84）虛擬化技術(shù)85）云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù)92.云計(jì)算的服務(wù)模式91）IaaS：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)92）SaaS

2、：軟件即服務(wù)103）PaaS：平臺(tái)即服務(wù)111.云計(jì)算的應(yīng)用131）物聯(lián)網(wǎng)132)云安全143)云存儲(chǔ)142.云計(jì)算的安全15四、結(jié)束語(yǔ)15參考文獻(xiàn)16致謝16一、緒論1.本課題研究的背景云計(jì)算革命性地使計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等ICT資源如同水和電一樣成為公共服務(wù),發(fā)展云計(jì)算關(guān)系到信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、國(guó)家安全和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的全局,具有重大意義。全球云計(jì)算發(fā)展已經(jīng)從概念炒作走向?qū)嶋H應(yīng)用,技術(shù)發(fā)展日新月異,產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐漸形成。目前，最簡(jiǎn)單的云計(jì)算技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中已經(jīng)隨處可見，例如搜索引擎、網(wǎng)絡(luò)信箱等，使用者只要輸入簡(jiǎn)單指令即能得到大量信息。在某些條件下，甚至可以拋棄U盤等移動(dòng)設(shè)備，只需要進(jìn)入Googl

3、e Docs、Office Live Workspace等在線辦公軟件頁(yè)面，新建文檔，編輯內(nèi)容，然后，直接將文檔的URL分享給你的朋友或者上司，他就可以直接打開瀏覽器訪問URL，再也不用擔(dān)心因PC硬盤的損壞而發(fā)生資料丟失事件。我國(guó)在云計(jì)算的開發(fā)方面尚處于初級(jí)階段，對(duì)開發(fā)云計(jì)算有著廣闊的空間和光明的前景，我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)并熟悉云計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，了解云計(jì)算的發(fā)展前景。2.本論文研究目的和意義通過(guò)對(duì)云計(jì)算的相關(guān)研究和搜集資料，提高對(duì)云計(jì)算的認(rèn)識(shí)。云計(jì)算帶來(lái)的改變，不僅是人類對(duì)使用計(jì)算機(jī)方式的改變，還必將從根本上改變?nèi)藗儷@取信息、保存信息及交流信息的方式。由于云計(jì)算概念和技術(shù)比較新穎，寒意比較寬泛，再加上

4、市場(chǎng)上一些人將云計(jì)算放大成無(wú)所不包、無(wú)所不能喝無(wú)所不在的萬(wàn)能技術(shù)，對(duì)云計(jì)算大的描述和推銷多少出現(xiàn)了一些浮躁和炒作的嫌疑。脫離實(shí)際過(guò)分夸大或缺乏全面分析的炒作云計(jì)算不僅讓人誤解，也使得云計(jì)算的發(fā)展不切實(shí)際，對(duì)于云計(jì)算產(chǎn)業(yè)在中國(guó)的成長(zhǎng)非常不利。所以，有必要對(duì)云計(jì)算的相關(guān)概念和知識(shí)進(jìn)行較為全面的梳理。二、云計(jì)算的綜述1.云計(jì)算的概念云計(jì)算（cloud computing）是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說(shuō)法。過(guò)去在圖中往往用云來(lái)表示電信網(wǎng)，后來(lái)也用來(lái)表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。狹義云計(jì)算指IT基礎(chǔ)設(shè)施

5、的交付和使用模式，指通過(guò)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(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可是其他服務(wù)。它意味著計(jì)算能力也可作為一種商品通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通。云計(jì)算（Cloud Computing）是網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing ）、分布式計(jì)算（Distributed Computing）、并行計(jì)算（Parallel Computing）、效用計(jì)算（Utility Computing）、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)（Network Storage Technologies）、虛擬化（Virtualization）、負(fù)

6、載均衡（Load Balance）等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。中國(guó)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、云計(jì)算專家劉鵬教授對(duì)云計(jì)算做了長(zhǎng)短兩種定義。長(zhǎng)定義是：云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模型。它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和信息服務(wù)。短定義是：云計(jì)算是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按需提供可動(dòng)態(tài)伸縮的廉價(jià)計(jì)算服務(wù)。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來(lái)是可以無(wú)限擴(kuò)展的，并且可以隨時(shí)獲取，按需使用，隨時(shí)擴(kuò)展，按使用付費(fèi)。2.云計(jì)算的原理和特點(diǎn)原理：通過(guò)使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將與互聯(lián)網(wǎng)更相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y

7、源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。好比是從古老的單臺(tái)發(fā)電機(jī)模式轉(zhuǎn)向了電廠集中供電的模式。它意味著計(jì)算能力也可以作為一種商品進(jìn)行流通，就像煤氣、水電一樣，取用方便，費(fèi)用低廉。最大的不同在于，它是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸?shù)摹Ｔ朴?jì)算按照層次將業(yè)務(wù)模式劃分為3層，最頂層是軟云，中間層是平云，底層是基云。在基云之下是構(gòu)建云計(jì)算的基礎(chǔ)技術(shù)。云計(jì)算的核心思想，是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶按需服務(wù)。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來(lái)是可以無(wú)限擴(kuò)展的，并且可以隨時(shí)獲取，按需使用，隨時(shí)擴(kuò)展，按使用付費(fèi)。這種特性經(jīng)常被稱為像水電一樣使用IT基礎(chǔ)

8、設(shè)施。總的來(lái)說(shuō)，云計(jì)算可以算作是網(wǎng)格計(jì)算的一個(gè)商業(yè)演化版。云計(jì)算基本模型如圖所示：云計(jì)算特點(diǎn)：1）數(shù)據(jù)安全可靠。首先，云計(jì)算的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心是最可靠、最安全的，用戶無(wú)需擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等問題。因?yàn)椋凇霸啤钡牧硪欢擞休^專業(yè)的團(tuán)隊(duì)幫助管理信息，有最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心幫助保存數(shù)據(jù)，同時(shí)嚴(yán)格的權(quán)限管理策略可以幫助用戶放心地與指定的人共享數(shù)據(jù)。2）客戶端需求低。其次，云計(jì)算對(duì)用戶端的設(shè)備要求最低，使用起來(lái)也更方便。云計(jì)算環(huán)境中，用戶只要有一臺(tái)可以上網(wǎng)的電腦，安裝有瀏覽器，就可以享受云計(jì)算帶來(lái)的無(wú)限樂趣。3）輕松共享數(shù)據(jù)。此外，不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享可以通過(guò)云計(jì)算實(shí)現(xiàn)。4） 海量存儲(chǔ)和強(qiáng)大計(jì)算能力。

9、最后，云計(jì)算為用戶存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)提供了無(wú)限多的空間，也為其完成各類應(yīng)用提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力。在“云”的另一端，由數(shù)千臺(tái)甚至更多服務(wù)器組成的龐大集群可以輕易地做到這一點(diǎn)。三、云計(jì)算的核心技術(shù)和服務(wù)模式1.云計(jì)算的核心技術(shù)云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)用了許多技術(shù)，其中以編程模型、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、虛擬化技術(shù)、云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù)最為關(guān)鍵。1）編程模型MapReduce是一種java、Python、C+編程模型。有Google開發(fā)。它是一種簡(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。嚴(yán)格的編程模型使云計(jì)算環(huán)境下的 編程十分簡(jiǎn)單。它的思想是將問題分解成Map（映射）和R

10、educe（化簡(jiǎn)）的方式,先通過(guò)Map程序?qū)?shù)據(jù)劃分為不想關(guān)的區(qū)塊，分配給大量計(jì)算機(jī)處理，達(dá)到分布式運(yùn)算的效果，結(jié)果又Reduce程序匯整輸出。2）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，所以數(shù)據(jù)管理技術(shù)必需能夠高效管理大量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)管理技術(shù)主要是Google的BT（BigTable）數(shù)據(jù)管理技術(shù)，另一個(gè)是Hadoop團(tuán)隊(duì)開發(fā)的開源數(shù)據(jù)管理模塊HBase。BT是建立在GFS，Scheduler，Lock Service和MspReduce之上的一個(gè)大型的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。它把所有數(shù)據(jù)都作為對(duì)象來(lái)處理，形成表格用來(lái)分布存儲(chǔ)大規(guī)模結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。3）數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)技術(shù)云計(jì)算系統(tǒng)由大量服務(wù)器

11、組成，服務(wù)于大量用戶。云計(jì)算系統(tǒng)采用分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，用冗余存儲(chǔ)保證數(shù)據(jù)的可靠性。云計(jì)算系統(tǒng)大量使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)有兩個(gè)，一個(gè)是Goggle的GFS，一個(gè)事Hadnt團(tuán)隊(duì)開發(fā)的GFS的開源實(shí)現(xiàn)HDFS。GFS即文件系統(tǒng)（Goggle File System），是一個(gè)可拓展的分布式文件系統(tǒng)。用于大型、分布式、對(duì)大量數(shù)據(jù)訪問的應(yīng)用，是針對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和Goggle應(yīng)用特性而設(shè)計(jì)的。它運(yùn)行于廉價(jià)的普通硬件上但可以提供容錯(cuò)功能，它給用戶提供總體性較高的服務(wù)。4）虛擬化技術(shù)軟件應(yīng)用與底層硬件相隔離可通過(guò)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，它有裂分和聚合兩種模式。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。

12、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。5）云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù)云計(jì)算資源龐大，服務(wù)器數(shù)量多且分布在不同的地方，百種應(yīng)用同時(shí)運(yùn)行。怎樣高效的管理這么多的服務(wù)器及確保整個(gè)系統(tǒng)服務(wù)不間斷是巨大的挑戰(zhàn)。云計(jì)算系統(tǒng)的平臺(tái)管理技術(shù)能夠使服務(wù)器協(xié)同工作，快速的進(jìn)行業(yè)務(wù)部署和開通，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)系統(tǒng)故障。大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運(yùn)營(yíng)通過(guò)自動(dòng)化、智能化的手段實(shí)現(xiàn)。2.云計(jì)算的服務(wù)模式云計(jì)算可以包括以下幾個(gè)層次的服務(wù)：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）, 軟件即服務(wù)（SaaS）和平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）。1）IaaS：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)定義：IaaS(Infrastructure-as-a- Service)：基礎(chǔ)設(shè)施

13、即服務(wù)。以服務(wù)的形式提供服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)硬件以及相關(guān)軟件。它是三層架構(gòu)的最底層，是指企業(yè)或個(gè)人可以使用云計(jì)算技術(shù)來(lái)遠(yuǎn)程訪問計(jì)算資源，這包括計(jì)算、存儲(chǔ)以及應(yīng)用虛擬化技術(shù)所提供的相關(guān)功能。無(wú)論是最終用戶、SAAS提供商還是PAAS提供商都可以從基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)中獲取應(yīng)用所需的計(jì)算能力，但卻無(wú)需對(duì)指出這一計(jì)算能力的基礎(chǔ)IT軟硬件付出此昂應(yīng)的原始投資成本。消費(fèi)者通過(guò)Internet可以從完善的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施獲得服務(wù)。應(yīng)用特點(diǎn)：a) 完全操作系統(tǒng)（軟硬件）接入b) 云存儲(chǔ)c) 有限權(quán)限的網(wǎng)絡(luò)組件（防火墻、路由器、負(fù)載平衡器）的控制優(yōu)勢(shì)：a) 節(jié)省費(fèi)用b) 靈活，可隨時(shí)擴(kuò)展和收縮資源c) 安全可靠d) 專注

14、核心業(yè)務(wù)實(shí)用案例：當(dāng)你想運(yùn)行成批的程序組，但是沒有合適的軟硬件環(huán)境，可使用Amazon的EC2；當(dāng)你想在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布一個(gè)短期的網(wǎng)站，可使用Flexiscale。2）SaaS：軟件即服務(wù)定義：SaaS(Software-as-a- Service)：軟件即服務(wù)。以服務(wù)的方式將應(yīng)用程序提供給互聯(lián)網(wǎng)最終用戶。它是用戶獲取軟件服務(wù)的一種新形式，不需要用戶將軟件產(chǎn)品安裝在自己的電腦或服務(wù)器上，而是按某種服務(wù)水平協(xié)議(SLA)直 接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向?qū)ｉT的提供商獲取自己所需要的、帶有相應(yīng)軟件功能的服務(wù)。本質(zhì)上而言，軟件即服務(wù)就是軟件服務(wù)提供商為滿足用戶某種特定需求而提供其消費(fèi)的軟件的計(jì)算能力。它是一種通過(guò)Inter

15、net提供軟件的模式，用戶無(wú)需購(gòu)買軟件，而是向提供商租用基于Web的軟件，來(lái)管理企業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)應(yīng)用特點(diǎn)：a) 在中小企業(yè)盛行b) 無(wú)需管理軟硬件c) 服務(wù)主要通過(guò)瀏覽器實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì):a) 簡(jiǎn)單b) 初始成本低c) 無(wú)需管理與維護(hù)d) 免費(fèi)試用應(yīng)用實(shí)例:a) CRM軟件領(lǐng)域b) 工具化SAAS，比如視頻會(huì)議租用，企業(yè)郵箱等 c) 在線進(jìn)銷存，物流軟件等3）PaaS：平臺(tái)即服務(wù)定義：PaaS(Platform-as-a- Service)：平臺(tái)即服務(wù)。以服務(wù)的方式提供應(yīng)用程序開發(fā)和部署平臺(tái)。就是指將一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)平臺(tái)，包括應(yīng)用設(shè)計(jì)、應(yīng)用開發(fā)、應(yīng)用測(cè)試和應(yīng)用托管，都作為一種服務(wù)提供給客戶。在這種服務(wù)模式

16、中，客 戶不需要購(gòu)買硬件和軟件，只需要利用PAAS平臺(tái)，就能夠創(chuàng)建、測(cè)試和部署應(yīng)用和服務(wù)。PaaS實(shí)際上是指將軟件研發(fā)的平臺(tái)作為一種服務(wù)，以SaaS的模式提交給用戶。因此，PaaS也是SaaS模式的一種應(yīng)用。但是，PaaS的出現(xiàn)可以加快SaaS的發(fā)展，尤其是加快SaaS應(yīng)用的開發(fā)速度。應(yīng)用特點(diǎn)：a) 復(fù)雜多租戶應(yīng)用b) 已有應(yīng)用的兼容c) 構(gòu)建復(fù)合應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：a) 開發(fā)簡(jiǎn)單b) 部署簡(jiǎn)單c) 維護(hù)簡(jiǎn)單應(yīng)用實(shí)例谷歌App Engine平臺(tái)。App Engine是Google提供的基于Google數(shù)據(jù)中心的開發(fā)、托管網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的平臺(tái)，每個(gè) Google App Engine 應(yīng)用程序都可使用500

17、MB存儲(chǔ)空間，以及可支持每月約500萬(wàn)頁(yè)面瀏覽量的CPU和寬帶。目前每個(gè)用戶可以免費(fèi)創(chuàng)建十個(gè)應(yīng)用。 微軟的Azure平臺(tái)。 The Azure Services Platform (Azure) 主機(jī)位于微軟的數(shù)據(jù)中心，是一個(gè)基于Internet的云服務(wù)平臺(tái)。提供操作系統(tǒng)和一系列的開發(fā)服務(wù),各種服務(wù)可進(jìn)行自由組合。三、 云計(jì)算的應(yīng)用與安全1.云計(jì)算的應(yīng)用1）物聯(lián)網(wǎng)“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)的兩種業(yè)務(wù)模式：a) MAI（M2M A

18、pplication Integration）, 內(nèi)部MaaS；b) MaaS（M2M As A Service）, MMO, Multi-Tenants(多租戶模型)。隨著物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)量的增加，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算量的需求將帶來(lái)對(duì)“云計(jì)算”能力的要求：a) 云計(jì)算：從計(jì)算中心到數(shù)據(jù)中心在物聯(lián)網(wǎng)的初級(jí)階段，PoP即可滿足需求；b) 在物聯(lián)網(wǎng)高級(jí)階段，可能出現(xiàn)MVNO/MMO營(yíng)運(yùn)商（國(guó)外已存在多年），需要虛擬化云計(jì)算技術(shù)，SOA等技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的泛在服務(wù)：TaaS （everyTHING As A Service）。2)云安全云安全(Cloud Security)是一個(gè)從“云計(jì)算”演變而來(lái)的新名

19、詞。云安全的策略構(gòu)想是：使用者越多，每個(gè)使用者就越安全，因?yàn)槿绱她嫶蟮挠脩羧海阋愿采w互聯(lián)網(wǎng)的每個(gè)角落，只要某個(gè)網(wǎng)站被掛馬或某個(gè)新木馬病毒出現(xiàn)，就會(huì)立刻被截獲。 “云安全”通過(guò)網(wǎng)狀的大量客戶端對(duì)網(wǎng)絡(luò)中軟件行為的異常監(jiān)測(cè)，獲取互聯(lián)網(wǎng)中木馬、惡意程序的最新信息，推送到Server端進(jìn)行自動(dòng)分析和處理，再把病毒和木馬的解決方案分發(fā)到每一個(gè)客戶端。3)云存儲(chǔ)云存儲(chǔ)是在云計(jì)算(cloud computing)概念上延伸和發(fā)展出來(lái)的一個(gè)新的概念，是指通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問功能的一個(gè)系統(tǒng)。 當(dāng)云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)算和處理的核心是大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理時(shí)，云計(jì)算系統(tǒng)中就需要配置大量的存儲(chǔ)設(shè)備，那么云計(jì)算系統(tǒng)就轉(zhuǎn)變成為一個(gè)云存儲(chǔ)系統(tǒng)，所