摘 要：本文主要對(duì)云計(jì)算相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)介，并從應(yīng)用模式和關(guān)鍵技術(shù)兩個(gè)方面探討了云計(jì)算在信息系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；信息系統(tǒng)仿真；關(guān)鍵技術(shù)

隨著云計(jì)算的不斷發(fā)展，已在很多領(lǐng)域取得卓越的成效。將云計(jì)算的理念和技術(shù)引入信息系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，可以為信息系統(tǒng)仿真提供更加強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施、仿真平臺(tái)及仿真軟件等的支持，更能進(jìn)一步提高仿真的效率和降低成本。

1 云計(jì)算概述

1.1 什么是云計(jì)算

云計(jì)算仍處在發(fā)展階段，關(guān)于云計(jì)算（Cloud Computing）的定義可謂眾說(shuō)紛紜，據(jù)ISO組織的調(diào)查，云計(jì)算的定義多達(dá)20多種。可以看下面幾種定義。從谷歌的角度來(lái)看，云計(jì)算是以用戶為中心的，是以任務(wù)為中心的，是強(qiáng)大的，是易于訪問(wèn)的，是智能的，是可編程的。百度百科中的定義是這樣的，云計(jì)算是基于互聯(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。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）給出的定義，云計(jì)算是一種模式，能以泛在的、便利的、按需的方式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)可配置的計(jì)算資源（例如網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)器、應(yīng)用和服務(wù)），這些資源可實(shí)現(xiàn)快速部署與發(fā)布，并且只需要極少的管理成本或服務(wù)提供商的干預(yù)。

云計(jì)算的三種服務(wù)模式：

⑴基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）：為用戶提供按需的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。

⑵平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）：提供用戶應(yīng)用程序運(yùn)行的軟件平臺(tái)，并作為一項(xiàng)服務(wù)提供給用戶，包括軟件開發(fā)測(cè)試、部署、運(yùn)行環(huán)境以及應(yīng)用程序托管服務(wù)。

⑶軟件及服務(wù)（SaaS）：“將軟件作為服務(wù)”是將某些特定應(yīng)用軟件功能封裝成服務(wù)。該軟件的單個(gè)實(shí)例運(yùn)行于云上，并為多個(gè)最終用戶或客戶機(jī)構(gòu)提供服務(wù)。

1.2 云計(jì)算的特點(diǎn)

⑴超大規(guī)模：云中具有成千上萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，云能賦予用戶前所未有的計(jì)算能力。

⑵虛擬化：云支持用戶在任意位置，使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)，所請(qǐng)求的資源來(lái)自云而不是固定的有形的實(shí)體。應(yīng)用在云中某處運(yùn)行，實(shí)際上用戶無(wú)需了解，也不用擔(dān)心應(yīng)用運(yùn)行的具體位置，只需要一臺(tái)筆記本或者一個(gè)手機(jī)，就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)我們需一切，甚至包括超級(jí)計(jì)算這樣的任務(wù)。

⑶高可靠性：云使用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來(lái)保障服務(wù)的高可靠性，使用云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)更加可靠。

⑷通用性：云計(jì)算不針對(duì)特定的應(yīng)用，在云的支撐下可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的應(yīng)用。

⑸高可擴(kuò)展性：云的規(guī)?？梢詣?dòng)態(tài)伸縮 ，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長(zhǎng)的需要。

⑹按需服務(wù)：云是一個(gè)龐大的資源池，你按需購(gòu)買，云可以象自來(lái)水、電、煤氣那樣計(jì)費(fèi)。

⑺極其廉價(jià)：云的自動(dòng)化集中式管理使大量企業(yè)無(wú)需負(fù)擔(dān)日益高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本，云的通用性使資源的利用率較之傳統(tǒng)系統(tǒng)大幅提升，因此用戶可以充分享受云的低成本優(yōu)勢(shì)，經(jīng)常只要花費(fèi)幾百美元、幾天時(shí)間就能完成以前需要數(shù)萬(wàn)美元、數(shù)月時(shí)間才能完成的任務(wù)?！都~約時(shí)報(bào)》使用亞馬遜的云計(jì)算服務(wù)在不到24個(gè)小時(shí)的時(shí)間處理了1100萬(wàn)篇文章，累計(jì)花費(fèi)240美元，如使用自己的服務(wù)器，需要數(shù)月和多得多的費(fèi)用。

1.3 云計(jì)算的發(fā)展現(xiàn)狀

目前Google、亞馬遜、雅虎、微軟、Oracle、IBM、Dell、SUN等國(guó)際上知名的IT公司都在積極地研究和部署云計(jì)算，并已經(jīng)開始提供云計(jì)算商業(yè)服務(wù)。Google正在運(yùn)營(yíng)云計(jì)算商用平臺(tái)---在線應(yīng)用服務(wù)托管平臺(tái)Google應(yīng)用引擎（GAE），軟件開發(fā)者可以在此之上編寫應(yīng)用程序，企業(yè)客戶可以使用定制化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。典型的應(yīng)用方式有Gmail、Google Picasa Web以及可收費(fèi)的Google應(yīng)用軟件套件Google Apps。云計(jì)算在軍事領(lǐng)域也已得到了高度的重視。美國(guó)國(guó)防信息系統(tǒng)局（DISA）從2008年開始著手云計(jì)算應(yīng)用，為美國(guó)軍方和國(guó)防部開發(fā)一系列的云計(jì)算方案，并在2012年9月4日，發(fā)布了《2013-2018年戰(zhàn)略規(guī)劃》，將云計(jì)算列入了“戰(zhàn)略技術(shù)清單”。

國(guó)內(nèi)，云計(jì)算發(fā)展得也很快。中國(guó)電信在上海構(gòu)建了一個(gè)擁有2PB存儲(chǔ)空間的云存儲(chǔ)平臺(tái)e云；中國(guó)移動(dòng)研究院已經(jīng)建立起1000臺(tái)機(jī)器的云計(jì)算試驗(yàn)中心；瑞星、金山、360安全衛(wèi)士等均推出了云安全解決方案；華為、中興公司都做出了云計(jì)算戰(zhàn)略部署；2008年，IBM就在無(wú)錫和北京建立了兩個(gè)云計(jì)算中心。中國(guó)電子學(xué)會(huì)云計(jì)算專家委員會(huì)于2008年11月25日成立，目前已舉辦了四屆中國(guó)云計(jì)算大會(huì)。

2 云計(jì)算在信息系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用模式

根據(jù)云計(jì)算的三種服務(wù)模式，其在信息系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用也可有三種模式：

⑴基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）：服務(wù)機(jī)構(gòu)（運(yùn)營(yíng)商）提供基礎(chǔ)設(shè)施資源，如虛擬主機(jī)/存儲(chǔ)/網(wǎng)絡(luò)/數(shù)據(jù)庫(kù)管理等，用戶無(wú)需購(gòu)買服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備，只需通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（如軍網(wǎng)或民用互聯(lián)網(wǎng)）申請(qǐng)、審批、付費(fèi)（或租賃），即可搭建自己的應(yīng)用系統(tǒng)。服務(wù)機(jī)構(gòu)提供海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)計(jì)算、信息處理和查詢消息傳遞等可靠、低成本的服務(wù)。

對(duì)于信息系統(tǒng)仿真來(lái)說(shuō)，該服務(wù)類型可以有效避免硬件建設(shè)的重復(fù)投資，降低資源使用成本和推廣應(yīng)用門檻，從而促進(jìn)信息系統(tǒng)仿真的普及。

⑵平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）：提供用戶應(yīng)用程序運(yùn)行的軟件平臺(tái)，并作為一項(xiàng)服務(wù)提供給用戶，包括軟件開發(fā)測(cè)試、部署、運(yùn)行環(huán)境以及應(yīng)用程序托管服務(wù)。

對(duì)于信息系統(tǒng)仿真來(lái)說(shuō)，該服務(wù)類型適宜搭建全軍參與的仿真系統(tǒng)。試想，如果上級(jí)機(jī)構(gòu)或技術(shù)實(shí)力很強(qiáng)的研究機(jī)構(gòu)能夠提供信息系統(tǒng)仿真系統(tǒng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)服務(wù)引擎、模型構(gòu)建引擎、模型運(yùn)行引擎、平臺(tái)管理服務(wù)引擎、系統(tǒng)集成架構(gòu)與接口等標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，甚至一體化的解決方案和服務(wù)，那不僅會(huì)提高信息系統(tǒng)仿真系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量和應(yīng)用水平，而且會(huì)顯著提高全軍上下參與信息系統(tǒng)仿真建設(shè)的積極性，發(fā)揮更多人的聰明才智，且能從大大減少的重復(fù)研發(fā)中有效降低信息系統(tǒng)仿真成本。

⑶軟件及服務(wù)（SaaS）：“將軟件作為服務(wù)”是將某些特定應(yīng)用軟件功能封裝成服務(wù)。該軟件的單個(gè)實(shí)例運(yùn)行于云上，并為多個(gè)最終用戶或客戶機(jī)構(gòu)提供服務(wù)。

對(duì)于信息系統(tǒng)仿真來(lái)說(shuō)，該服務(wù)類型是統(tǒng)一技術(shù)體制，提高信息共享程度的極佳途徑； 也是減少“煙囪”、“孤島”的有效手段。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

⑴虛擬化技術(shù)：云計(jì)算的虛擬化技術(shù)不同于傳統(tǒng)的單一虛擬化，它是涵蓋整個(gè)IT架構(gòu)的，包括資源、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用和桌面在內(nèi)的全系統(tǒng)虛擬化，它的優(yōu)勢(shì)在于能夠把所有硬件設(shè)備、軟件應(yīng)用和數(shù)據(jù)隔離開來(lái)，打破硬件配置、軟件部署和數(shù)據(jù)分布的界限，實(shí)現(xiàn)IT架構(gòu)的動(dòng)態(tài)化，實(shí)現(xiàn)資源集中管理，使應(yīng)用能夠動(dòng)態(tài)地使用虛擬資源和物理資源，提高系統(tǒng)適應(yīng)需求和環(huán)境的能力。

對(duì)于信息系統(tǒng)仿真，云計(jì)算虛擬化技術(shù)的應(yīng)用意義并不僅僅在于提高資源利用率并降低 成本，更大的意義是提供強(qiáng)大的計(jì)算能力。眾所周知，信息系統(tǒng)仿真系統(tǒng)是一種具有超大計(jì)算量的復(fù)雜系統(tǒng)，計(jì)算能力對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行效率、精度和可靠性影響很大，而虛擬化技術(shù)可以將大量分散的、沒有得到充分利用的計(jì)算能力，整合到計(jì)算高負(fù)荷的計(jì)算機(jī)或服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)資源統(tǒng)一調(diào)度使用，從而在存儲(chǔ)、傳輸、運(yùn)算等多個(gè)計(jì)算方面達(dá)到高效。

⑵分布式資源管理技術(shù)：信息系統(tǒng)仿真系統(tǒng)在大多數(shù)情況下會(huì)處在多節(jié)點(diǎn)并發(fā)執(zhí)行環(huán)境中，要保證系統(tǒng)狀態(tài)的正確性，必須保證分布數(shù)據(jù)的一致性。為了分布的一致性問(wèn)題，計(jì)算機(jī)界的很多公司和研究人員提出了各種各樣的協(xié)議，這些協(xié)議即是一些需要遵循的規(guī)則，也就是說(shuō)，在云計(jì)算出現(xiàn)之前，解決分布的一致性問(wèn)題是靠眾多協(xié)議的。但對(duì)于大規(guī)模，甚至超大規(guī)模的分布式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，無(wú)法保證各個(gè)分系統(tǒng)、子系統(tǒng)都使用同樣的協(xié)議，也就無(wú)法保證分布的一致性問(wèn)題得到解決。云計(jì)算中的分布式資源管理技術(shù)圓滿解決了這一問(wèn)題。

Google公司的Chubby是最著名的分布式資源管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了Chubby服務(wù)鎖機(jī)制，使得解決分布一致性問(wèn)題的不再僅僅依賴一個(gè)協(xié)議或者是一個(gè)算法，而是有了一個(gè)統(tǒng)一的服務(wù)（service）。

⑶并行編程技術(shù)：云計(jì)算采用并行編程模式。在并行編程模式下，并發(fā)處理、容錯(cuò)、數(shù)據(jù)分布、負(fù)載均衡等細(xì)節(jié)都被抽象到一個(gè)函數(shù)庫(kù)中，通過(guò)統(tǒng)一接口，用戶大尺度的計(jì)算任務(wù)被自動(dòng)并發(fā)和分布執(zhí)行，即將一個(gè)任務(wù)自動(dòng)分成多個(gè)子任務(wù)，并行地處理海量數(shù)據(jù)。

對(duì)于信息系統(tǒng)仿真這種復(fù)雜系統(tǒng)的編程來(lái)說(shuō)，并行編程模式是一種顛覆性的革命，它是在網(wǎng)絡(luò)計(jì)算等一系列優(yōu)秀成果上發(fā)展而來(lái)的，所以更加淋漓盡致地體現(xiàn)了面向服務(wù)的體系架構(gòu)（ SOA）技術(shù)。可以預(yù)見，如果將這一并行編程模式引入信息系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，定會(huì)帶來(lái)信息系統(tǒng)仿真軟件建設(shè)的跨越式進(jìn)步。

3 結(jié)論與展望

本文主要對(duì)云計(jì)算相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)介，并從應(yīng)用模式和關(guān)鍵技術(shù)兩個(gè)方面探討了云計(jì)算在信息系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用。云計(jì)算在資源共享、資源管理、資源配置、并行計(jì)算、協(xié)同工作、容錯(cuò)服務(wù)、信息服務(wù)等方面提供了無(wú)限大的發(fā)展空間，它的這些優(yōu)點(diǎn)為信息系統(tǒng)仿真帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。雖然云計(jì)算在信息系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用還處于探索階段，但隨著云計(jì)算技術(shù)的日趨成熟以及各個(gè)領(lǐng)域?qū)υ朴?jì)算的不斷關(guān)注，相信云計(jì)算在信息系統(tǒng)仿真中會(huì)得到更多的應(yīng)用。