吳炬華

新鄉(xiāng)學(xué)院

隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，云計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生，并且日漸成熟，逐漸的運(yùn)用到軍事、制造、醫(yī)療等行業(yè)范圍內(nèi)。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通過(guò)性能高的CPU、仿真軟件、內(nèi)存等設(shè)備為用戶提供相應(yīng)的仿真計(jì)算服務(wù)，但是對(duì)于仿真前后的處理結(jié)果無(wú)法進(jìn)行及時(shí)的提供，計(jì)算也容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。云計(jì)算在計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域的應(yīng)用極大的提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性，并且可以把計(jì)算結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制及時(shí)的傳遞給客戶，提高了工作效率。

一、云計(jì)算的概念及特征

（一）云計(jì)算的概念

云計(jì)算就是將硬件和軟件當(dāng)作資源并以服務(wù)的方式提供，用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按需使用這些服務(wù)。具體來(lái)說(shuō)，云計(jì)算是依賴于網(wǎng)絡(luò)的一種運(yùn)算方法，通過(guò)這種方式，把一些共享的信息、軟硬件資源按照各自的需要提供給計(jì)算機(jī)或者其他的設(shè)施設(shè)備。云計(jì)算供應(yīng)商一般是把一些數(shù)據(jù)、信息和軟件儲(chǔ)存在服務(wù)器上，為客戶提供可以通用的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，使客戶通過(guò)瀏覽器或者其他的Web服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)，獲取需要的信息。

（二）云計(jì)算的特征

云計(jì)算是通過(guò)Internet接入的，不需要自身具有IT技術(shù)來(lái)實(shí)施；第三方提供，按需分配；資源共享；沒(méi)有多余功能的開發(fā)；沒(méi)有多余的費(fèi)用支出；系統(tǒng)的延續(xù)性好；面向服務(wù)----XaaS。

目前為止，國(guó)際上許多知名的IT公司，例如微軟、IBM、亞馬遜等都在積極的進(jìn)行云計(jì)算的研究和部署，也已經(jīng)開展了云計(jì)算的商業(yè)服務(wù)。微軟公司不斷擴(kuò)大自身的數(shù)據(jù)中心，通過(guò)增加服務(wù)器來(lái)組建自己的云計(jì)算平臺(tái)；IBM公司在全球建立多家云計(jì)算中心，實(shí)施“蘭云計(jì)劃”為客戶搭建一個(gè)分布式的可利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行訪問(wèn)的云計(jì)算體系；亞馬遜公司提供的是利用虛擬技術(shù)使客戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)訪問(wèn)的租用服務(wù)。此外，其他的公司也提供相應(yīng)的云計(jì)算服務(wù)。

二、云計(jì)算在計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域的應(yīng)用

云計(jì)算在工程仿真領(lǐng)域的一個(gè)重要應(yīng)用實(shí)踐就是仿真云計(jì)算技術(shù)，它是將多個(gè)學(xué)科的仿真應(yīng)用、三維應(yīng)用虛擬化、并行編程技術(shù)、分布式資源管理技術(shù)、管理門戶等相關(guān)的IT技術(shù)進(jìn)行的一個(gè)高度融合，它極大的滿足了企業(yè)以及科研機(jī)構(gòu)對(duì)于研發(fā)高端計(jì)算資源的需求。

（一）應(yīng)用模式

云計(jì)算的應(yīng)用模式分為三類：

1、軟件即服務(wù)（SaaS）:用戶可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器來(lái)使用內(nèi)網(wǎng)或外網(wǎng)上的軟件，客戶端軟件通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Web服務(wù)來(lái)使用網(wǎng)上的服務(wù)，用戶也可不必購(gòu)買軟件，只需要按照需要來(lái)租用軟件即可。

2、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）：為客戶提供服務(wù)的引擎，例如應(yīng)用編程接口、運(yùn)行測(cè)試平臺(tái)、并行計(jì)算、數(shù)據(jù)中心等等，用戶基于該應(yīng)用服務(wù)引擎可以構(gòu)建該類應(yīng)用。

3、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）：是以服務(wù)的形式提供虛擬的硬件資源，例如虛擬主機(jī)、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全等資源。用戶不需要購(gòu)買服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備等硬件設(shè)施，僅僅需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的租賃就可以搭建屬于自己的應(yīng)用系統(tǒng)。相應(yīng)的服務(wù)機(jī)構(gòu)或者運(yùn)營(yíng)商提供數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算和信息的查詢、處理、傳遞等服務(wù)，這些服務(wù)的成本低，真實(shí)可靠。對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，這種類型的服務(wù)模式可以避免硬件設(shè)施的浪費(fèi)，降低信息、數(shù)據(jù)這些資源的使用成本或推廣成本。

（二）關(guān)鍵技術(shù)

1、虛擬技術(shù)

云計(jì)算的虛擬技術(shù)涵蓋整個(gè)IT的架構(gòu)，不是單一的虛擬化，是資源、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用等全部在內(nèi)的全系統(tǒng)的虛擬化，它把所有的硬件設(shè)備、軟件的應(yīng)用、數(shù)據(jù)分隔開來(lái)，打破了它們之間的界限，把原來(lái)靜態(tài)的IT架構(gòu)變?yōu)閯?dòng)態(tài)，有利于實(shí)現(xiàn)資源的集中管理，可以動(dòng)態(tài)的使用虛擬的資源、物理資源，提高了計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性，滿足了發(fā)展的需求。

2、分布式資源管理技術(shù)

計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)復(fù)雜多樣，又有許多的子系統(tǒng)作支撐，很多時(shí)候會(huì)發(fā)生多節(jié)點(diǎn)并發(fā)執(zhí)行的情況，這時(shí)候，只有保證分布數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，才能保證整個(gè)系統(tǒng)的正確運(yùn)行。云計(jì)算出現(xiàn)以前，是依靠計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究人員、開發(fā)公司提出的各種協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)分布數(shù)據(jù)的一致性。但是，對(duì)于一些大規(guī)模、超大規(guī)模的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，很難保證各個(gè)子系統(tǒng)都能夠遵行統(tǒng)一的協(xié)議來(lái)執(zhí)行，這也就無(wú)法很好的解決分布一致性的問(wèn)題。云計(jì)算的分布式資源管理技術(shù)及時(shí)、圓滿的解決了這個(gè)難題。

3、并行編程技術(shù)

云計(jì)算采用的是并行編程模式，在這個(gè)模式下，把數(shù)據(jù)的分布、負(fù)載均衡、并發(fā)處理等等細(xì)節(jié)全部抽象到一個(gè)函數(shù)庫(kù)，通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的接口把一個(gè)具體的任務(wù)分布到各個(gè)子系統(tǒng)中，同時(shí)處理這些數(shù)據(jù)。

三、云計(jì)算在計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn)

（一）仿真云計(jì)算的平臺(tái)整體框架

仿真云計(jì)算的平臺(tái)是由計(jì)算云、應(yīng)用云、存儲(chǔ)云通過(guò)千兆以太網(wǎng)連接至機(jī)房網(wǎng)絡(luò)組成的。用戶可以通過(guò)PC的客戶端網(wǎng)絡(luò)連至機(jī)房網(wǎng)絡(luò)來(lái)要求計(jì)算機(jī)仿真服務(wù)的。

（二）實(shí)現(xiàn)機(jī)制

1、虛擬化機(jī)制

虛擬化機(jī)制是云計(jì)算的一項(xiàng)基礎(chǔ)核心技術(shù)，通過(guò)抽象、映射、展現(xiàn)等技術(shù)把實(shí)際的物理資源隱藏，為上層的系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)備使用形式，減少了因?yàn)閺?fù)雜多樣的物理設(shè)備而帶來(lái)的差異，有利于實(shí)現(xiàn)計(jì)算虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、應(yīng)用虛擬化和桌面虛擬化，提高了設(shè)備的利用率。

2、海量數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)管理機(jī)制

云計(jì)算系統(tǒng)離不開大量服務(wù)器的支持，通過(guò)這些服務(wù)器為用戶提供相應(yīng)的服務(wù)，提高了服務(wù)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性。云計(jì)算采用的是分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式，確保了數(shù)據(jù)的可靠性。

3、分布式計(jì)算機(jī)制

分布式計(jì)算機(jī)制是把一個(gè)龐大的計(jì)算分解成許多小的部分，讓許多的獨(dú)立計(jì)算機(jī)同時(shí)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)元計(jì)算，然后對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)行組合，得出數(shù)據(jù)的結(jié)論。

4、Web2.0界面交互機(jī)制

在Web2.0網(wǎng)站中，免費(fèi)提供版權(quán)開放、軟件代碼等，用戶既可以瀏覽網(wǎng)站的內(nèi)容，也可以對(duì)網(wǎng)站的內(nèi)容進(jìn)行制造，Web2.0是云計(jì)算應(yīng)用層的核心技術(shù)，很好地實(shí)現(xiàn)了SaaS界面層的功能。

（三）功能組件

1、門戶

門戶系統(tǒng)：為仿真云計(jì)算提供登陸的平臺(tái)和界面展示。

數(shù)據(jù)庫(kù)：為云計(jì)算的運(yùn)營(yíng)管理和資源的調(diào)度提供數(shù)據(jù)支撐。

2、計(jì)算中心內(nèi)部

計(jì)算云：提供仿真求解的計(jì)算服務(wù)。

應(yīng)用云：提供軟硬件的監(jiān)控分析、求解過(guò)程的遠(yuǎn)程監(jiān)控，計(jì)算前后的處理。

存儲(chǔ)云：為計(jì)算的數(shù)據(jù)提供儲(chǔ)存服務(wù)。

通信服務(wù)：在運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，提供及時(shí)的通信。

安全認(rèn)證：對(duì)于用戶的認(rèn)證登錄和數(shù)據(jù)庫(kù)的安全進(jìn)行管理控制。

3、計(jì)算中心外部

外部主要包括用戶的客戶端和管理員的客戶端。管理員的客戶端主要進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)控和維修活動(dòng)；用戶客戶端是提供云計(jì)算的任務(wù)，連接計(jì)算平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)云計(jì)算。

（四）設(shè)備要求

云計(jì)算的應(yīng)用對(duì)于計(jì)算機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)空間都有既為嚴(yán)格的要求，這樣才能更好的實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的快捷服務(wù)。因此，在實(shí)施的過(guò)程中要注意CPU、本地磁盤、顯卡、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)等軟硬件設(shè)施設(shè)備的選擇，只有優(yōu)質(zhì)堅(jiān)固的基礎(chǔ)設(shè)施作支撐，才能更好的提供服務(wù)。

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展已經(jīng)極大的改革了原有的生產(chǎn)生活方式，朝著高效、便捷的方向發(fā)展。云計(jì)算已逐漸融入我們的生活、工作之中，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)等等方面都提供出了一個(gè)無(wú)限大的發(fā)展空間，它的這些特征和優(yōu)勢(shì)，為計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。盡管云計(jì)算在計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域的應(yīng)用還不成熟，但隨著社會(huì)各界對(duì)云計(jì)算的重視和需求，云計(jì)算的應(yīng)用空間會(huì)更加擴(kuò)大。云計(jì)算在計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)，極大地提高了計(jì)算的效率，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展。

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