云计算体系架构与关键技术(一)

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1、.....云计算:体系架构与关键技术（一）本文系统地分析和总结云计算的研究现状，划分云计算体系架构为核心服务、服务管理、用户访问接口等3个层次。围绕低成本、高可靠、高可用、规模可伸缩等研究目标，深入全面地介绍了云计算的关键技术及最新研究进展。在云计算基础设施方面，介绍了云计算数据中心设计与管理及资源虚拟化技术:在大规模数据处理方面，分析了海量数据处理平台及其资源管理与调度技术;在云计算服务保障方面，讨论了服务质量保证和安全与隐私保护技术。针对新型的云计算应用和云计算存在的局限性，又探讨并展望了今后的研究方向。最后，介绍了东南大学云计

2、算平台以及云计算研究与应用方面的相关成果。1引言   近年来，社交网络、电子商务、数字城市、在线视频等新一代大规模互联网应用发展迅猛。这些新兴的应用具有数据存储量大、业务增长速度快等特点。据统计至2010年，社交网站Facebook己存储了15TB的数据，并且每天新增60TB数据；电子商务网站淘宝的B2C业务在2010年增长了4倍，其数据中心存储了14PB数据，并且每天需要处理SOOTB数据。与此同时，传统企业的软硬件维护成本高昂；在企业的IT投入中，仅有20%的投入用于软硬件更新与商业价值的提升，而80%则投入用于系统维护。根据2

3、006年IDC对200家企业的统计，部分企业的信息技术人力成本达到1320美元/每人/每台服务器，而部署一个新的应用系统需要花费5.4周。   为了解决上述问题，2006年Google、Amazon等公司提出了“云计算”的构想。根据美国国家标准与技术研究院(NIST)的定义，云计算是一种利用互联网实现随时随地、按需、便捷地访问共享资源池(如计算设施、存储设备、应用程序等)的计算模式。计算机资源服务化是云计算重要的表现形式，它为用户屏蔽了数据中心管理、大规模数据处理、应用程序部署等问题。通过云计算，用户可以根据其业务负载快速申请或释放

4、资源，并以按需支付的方式对所使用的资源付费，在提高服务质量的同时降低运维成本。   作为信息产业的一大创新，云计算模式一经提出便得到工业界、学术界的广泛关注。其中Amazon等公司的云计算平台提供可快速部署的虚拟服务器，实现了基础设施的按需分配。MapReduce等新型并行编程框架简化了海量数据处理模型。Google公司的AppEngine云计算开发平台为应用服务提供商开发和部署云计算服务提供接口。   Salesforce公司的客户关系管理(CRM,customerrelationshipmanagement)服务等云计算服务将桌

5、面应用程序迁移到互联网，实现应用程序的泛在访问。同时，各国学者对云计算也展开了大量研究工作。早在2007年，斯坦福大学等多所美国高校便开始和Google,IBM合作，研究云计算关键技术。近年来，随着云计算研究的深入，众多国际会议(如SIGCOMM、OSDI,SIGMOD,CCS等)上陆续发表了云计算相关研究成果.此外，以Eucalyptus为代表的开源云计算平台的出现，加速了云计算服务的研究和普及。   不仅如此，各国政府纷纷将云计算列为国家战略，投入了相当大的财力和物力用于云计算的部署。其中，美国政府利用云计算技术建立联邦政府网站

6、，以降低政府信息化运行成本。英国政府建立国家级云计算平台(G-Cloud)，超过2/3的英国企业开始使用云计算服务。在我国，北京、上海、深圳、杭州、无锡等城市开展了云计算服务创新发展试点示范工作;电信、石油石化、交通运输等行业也启动了相应的云计算发展计划，以促进产业信息化。   然而，云计算本质上并非一个全新的概念。早在1961年，计算机先驱Joh学习参考.....nMcCarthy就预言:“未来的计算资源能像公共设施(如水、电)一样被使用。”为了实现这个目标，在之后的几十年里，学术界和工业界陆续提出了集群计算、效用计算、网格计算、

7、服务计算等技术，而云计算正是从这些技术发展而来。   在这些传统技术中，集群计算将大量独立的计算机通过高速局域网相连，从而提供高性能计算能力。效用计算为用户提供按需租用计算机资源的途径。网格计算整合大量异构计算机的闲置资源(如计算资源和磁盘存储等)，组成虚拟组织，以解决大规模计算问题。服务计算作为连接信息技术和商业服务的桥梁，研究如何用信息技术对商业服务建模、操作和管理。   对云计算而言，其借鉴了传统分布式计算的思想。通常情况下，云计算采用计算机集群构成数据中心，并以服务的形式交付给用户，使得用户可以像使用水、电一样按需购买云计算

8、资源。从这个角度看，云计算与网格计算的目标非常相似。但是云计算和网格计算等传统的分布式计算也有着较明显的区别:首先云计算是弹性的，即云计算能根据工作负载大小动态分配资源，而部署于云计算平台上的应用需要适应资源的变化，并能根据变化做出响