王龍

摘 要：云計(jì)算是一種基于網(wǎng)絡(luò)的新型服務(wù)模式，是網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域研究中的熱點(diǎn)。云計(jì)算本身并不僅是計(jì)算機(jī)技術(shù)的革新，更是服務(wù)模式的革新，目前云計(jì)算模式主要應(yīng)用于電子政務(wù)等領(lǐng)域。本文將云計(jì)算引入高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，從硬件平臺和軟件平臺的角度，對云計(jì)算在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)當(dāng)中的應(yīng)用予以了探討，并試圖建立一個(gè)更高效、更易維護(hù)的實(shí)驗(yàn)室管理模式。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；虛擬資源；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

一、國內(nèi)外云計(jì)算的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外對于什么是云計(jì)算的問題，尚沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義。可以將其理解為：云計(jì)算是通過將計(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)中，按照互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)作模式將資源切換到所需要的應(yīng)用上，并根據(jù)需求訪問網(wǎng)絡(luò)資源的共享利用模式。它具有分布式存儲和計(jì)算、高可擴(kuò)展性、高可用性、用戶友好等特點(diǎn)。

云計(jì)算應(yīng)用之前，我們把軟件、數(shù)據(jù)存放在本地個(gè)人計(jì)算機(jī)中，在本地終端運(yùn)行軟件、訪問數(shù)據(jù)，當(dāng)然，也可以通過網(wǎng)絡(luò)來共享數(shù)據(jù)。而在/云計(jì)算中，我們不必把軟件、數(shù)據(jù)放在本地計(jì)算機(jī)中，而是把它放在/云中，由數(shù)據(jù)中心來為用戶提供軟件和數(shù)據(jù)存儲等服務(wù)。對用戶來說，只需要訂制/云中的服務(wù)，登錄后就可使用此服務(wù)。

二、云計(jì)算的特點(diǎn)

規(guī)模大： 云就是龐大的服務(wù)器群，由幾十萬、幾百萬甚至更多的服務(wù)器構(gòu)成，包括計(jì)算服務(wù)器、存儲服務(wù)器、軟件服務(wù)器等，群中的計(jì)算機(jī)可以通過相應(yīng)技術(shù)保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫信息的及時(shí)更新，使用戶能夠得到更快更準(zhǔn)確的服務(wù)。云使用基于海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來搜索網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)庫資源，并運(yùn)用各種方法為用戶提供詳盡、準(zhǔn)確的信息和結(jié)果，所以云具備高效的計(jì)算、存儲能力，能夠完成單機(jī)用戶望塵莫及的海量計(jì)算和存儲等工作。

虛擬化： 云計(jì)算中的操作平臺、存儲、計(jì)算、安全等都是虛擬化的，用戶在使用的過程中感覺就象在使用本地計(jì)算機(jī)一樣，用戶無需知道云是如何完成所提交的任務(wù)的。虛擬化技術(shù)可以提高底層資源的使用效率，同時(shí)降低成本。

可定制： 云計(jì)算可按需購買、按需定制。在云計(jì)算環(huán)境中，用戶可以通過自己的需要和習(xí)慣來定制相應(yīng)的服務(wù)、應(yīng)用及資源，云計(jì)算平臺也可以按照用戶的要求來進(jìn)行部署。人們通過網(wǎng)絡(luò)獲得的服務(wù)既可以是互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的軟件服務(wù)，也可以是其它的服務(wù)，用戶可隨時(shí)獲取、按需試用、隨時(shí)擴(kuò)展、按使用付費(fèi)。

高安全： 分布式系統(tǒng)具有高度容錯(cuò)機(jī)制，云計(jì)算作為分布式處理技術(shù)的發(fā)展，采用了數(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，依托數(shù)據(jù)中心可以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格、有效的控制、配置與管理，使服務(wù)具有更好的可靠性、安全性和連接性能，同時(shí)高度集中化的數(shù)據(jù)管理、嚴(yán)格的權(quán)限管理策略可以讓用戶避免數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩。

三、云計(jì)算的服務(wù)層次

云計(jì)算以其低成本、高性能、高兼容性、高共享性、方便性等而理論研究備受關(guān)注。云是由大量互連的計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，這些計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備既可以是實(shí)際存在的實(shí)體，也可以是虛擬的；可以是普通的客戶機(jī)，也可以是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；既可以是公共的，也可以是私人的。云計(jì)算技術(shù)的支撐技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算虛擬化技術(shù)。計(jì)算虛擬化技術(shù)在很大程度上提高了資源的高服務(wù)性和可用性，并且能夠提高計(jì)算機(jī)主機(jī)的使用效率，減少管理和維護(hù)的計(jì)算機(jī)數(shù)量。云計(jì)算的目的是按需提供服務(wù)，其基礎(chǔ)構(gòu)造是不可見的、虛擬的，可以安裝在網(wǎng)絡(luò)的任何位置。根據(jù)提供的服務(wù)層次，云計(jì)算中的服務(wù)可以分為軟件即服務(wù)（software as a service，Saas）、平臺即服務(wù)（platform as a service，Paas）和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（infrastructure aservice，Iaas）3 個(gè)層次。

（1）軟件即服務(wù)（Saas）

Saas 提供一種應(yīng)用框架 。 Saas 服務(wù)提供商將應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上， 由服務(wù)提供商維護(hù)和管理軟件，并提供軟件運(yùn)行的硬件設(shè)施。 用戶根據(jù)個(gè)人需求訪問所需要的軟件，服務(wù)提供商根據(jù)客戶所訂軟件的數(shù)量、時(shí)間的長短等因素收費(fèi)。 用戶只需要支出一定的租賃服務(wù)費(fèi)用 ，不再需要花費(fèi)大量資金投資在硬件、軟件 、維護(hù)人員培訓(xùn)上 。

（2）平臺即服務(wù)（Paas）

PaaS 提供一個(gè)集成環(huán)境 。 廠商提供開發(fā)環(huán)境 、服務(wù)器平臺、 硬件資源等服務(wù)給客戶 ， 并給用戶提供研發(fā)的中間件平臺，同時(shí)還提供應(yīng)用程序開發(fā)、 數(shù)據(jù)庫、 應(yīng)用服務(wù)器、 試驗(yàn)、托管及應(yīng)用服務(wù) 。 用戶只需在廠商提供平臺的基礎(chǔ)上開發(fā)自己的應(yīng)用程序， 并通過其服務(wù)器和互聯(lián)網(wǎng)傳遞給其他客戶。 開發(fā)人員是這個(gè)云平臺的直接用戶 ，借助云平臺提供的高層次集成環(huán)境， 對用戶需求的應(yīng)用進(jìn)行測試和配置 。

（3）基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Iaas）

Iaas把廠商的、由多臺服務(wù)器組成的“云端”基礎(chǔ)設(shè)施作為計(jì)量服務(wù)提供給客戶，即提供了一個(gè)軟件應(yīng)用環(huán)境 ，包括提供用戶需要的計(jì)算資源、存儲資源 、通信資源等 。 Iaas將計(jì)算能力、內(nèi)存、 I/O 設(shè)備等整合成一個(gè)虛擬的資源池，為用戶提供所需要的存儲資源和虛擬化服務(wù)器等服務(wù)。 這些基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)?？梢愿鶕?jù)資源的需求情況動態(tài)分配， 更精準(zhǔn)地為用戶提供服務(wù)。

四、高等學(xué)校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室云計(jì)算的應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)造

4.1 云客戶端

云客戶端的作用是為用戶與云計(jì)算應(yīng)用提供統(tǒng)一規(guī)范的接口，云客戶端最常見的就是網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，比如人們熟知的IE、Mozilla Firefox等，也可以是一些應(yīng)用程序入口。通過云客戶端用戶可以便捷地訪問云中的資源。在構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中，云客戶端安裝在各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的終端計(jì)算機(jī)中，云客戶端對系統(tǒng)的硬件要求不高，這樣可以在不投入大量資金來建設(shè)高性能的本地終端機(jī)器的情況下訪問云計(jì)算平臺中的海量資源，進(jìn)行遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過終端機(jī)器性能上限的高強(qiáng)度計(jì)算和大存儲容量的工作。比如學(xué)生在上課時(shí)需要運(yùn)行Maya、3Dsmax等這些大型程序，學(xué)生可以通過云客戶端使用安裝在云中的這些應(yīng)用程序，從而突破軟件對機(jī)器性能的限制。另外，學(xué)生在上課時(shí)，可以將自己的作業(yè)存儲在云中，下次上課時(shí)，直接登錄、下載自己的作業(yè)，這樣就不需要使用U盤等，從而可以有效避免機(jī)器因使用U盤而頻繁中毒的問題。

4.2 云管理層

云管理層的功能包括云資源管理、負(fù)載均衡管理、云平臺安全管理和云數(shù)據(jù)管理。資源管理負(fù)責(zé)對虛擬資源層的各種虛擬資源的管理，包括監(jiān)控資源狀態(tài)、分配資源、更新、添加、維護(hù)與刪除資源等；負(fù)載均衡管理根據(jù)資源的狀態(tài)數(shù)據(jù)，按照一定的策略進(jìn)行負(fù)載均衡，包括任務(wù)調(diào)度、進(jìn)程遷移等；安全管理包括：訪問安全管理、網(wǎng)絡(luò)安全管理、數(shù)據(jù)安全管理以及用戶登錄驗(yàn)證和用戶權(quán)限管理等；云數(shù)據(jù)管理主要是對計(jì)算機(jī)與軟件云計(jì)算平臺系統(tǒng)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、軟件數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)等的保存與維護(hù)，為了保護(hù)云數(shù)據(jù)的安全性，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。

4.3 虛擬資源層

云計(jì)算的核心是虛擬化的資源池。虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)從物理資源向邏輯資源的轉(zhuǎn)化，它屏蔽了物理資源的復(fù)雜性，并對外呈現(xiàn)簡單的邏輯形態(tài)。通過對資源進(jìn)行虛擬化，可以把已整合的資源以一種與物理位置無關(guān)的方式進(jìn)行調(diào)用，從而降低管理維護(hù)復(fù)雜度、提高資源利用率。

五、結(jié)語

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，云計(jì)算技術(shù)的不斷成熟，云計(jì)算不再是高聳云端的高端理念，作為一種新型的服務(wù)模式，必將為計(jì)算機(jī)應(yīng)用帶來新的變革。建設(shè)基于云計(jì)算的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)共享，為用戶提供無限的存儲空間和計(jì)算性能，并保證數(shù)據(jù)的安全、可靠。云計(jì)算與高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的結(jié)合，對于有效整合高校教學(xué)資源，提高資源的利用率，從而為高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供參考，也進(jìn)一步拓展了云計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域。

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（作者單位：遼寧對外經(jīng)貿(mào)學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心，遼寧 大連 116052）