摘要：為了構(gòu)建安全可靠的云計算平臺環(huán)境，同時對其實際應(yīng)用性能進(jìn)行分析研究，本文對云計算的特點、架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)及架構(gòu)模式進(jìn)行了闡述說明，并對云計算的應(yīng)用進(jìn)行分析研究，希望對云計算架構(gòu)模型的研究具有一定的理論指導(dǎo)意義和實際應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：云計算；架構(gòu)模式；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用分析

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）05-0098-02

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，人們對于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的需求量越來越大，數(shù)據(jù)的種類和服務(wù)的種類也越來越多，對海量數(shù)據(jù)的存儲管理是大數(shù)據(jù)時代必須解決的瓶頸難題，云計算的概念順勢而生。簡單來說，云計算是一種通過互聯(lián)網(wǎng)媒介實現(xiàn)隨時隨地、便捷快速、按需地訪問共享數(shù)據(jù)資源池（如計算機設(shè)施、存儲設(shè)備或者應(yīng)用程序等）的計算和數(shù)據(jù)訪問模式[1-2]。

作為目前被廣泛研究的全新課題，專家學(xué)者對云計算技術(shù)的理論和實踐研究也越來越重視，目前針對云計算的研究主要圍繞在對云計算相關(guān)硬件設(shè)施的構(gòu)建、云計算分布式軟件應(yīng)用系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)服務(wù)的構(gòu)建三個層面上，詳細(xì)描述為云計算平臺基礎(chǔ)設(shè)施模式和架構(gòu)的設(shè)計、云計算環(huán)境下的并行計算模式、云計算環(huán)境下分布式存儲模型的構(gòu)建、云計算多樣性數(shù)據(jù)服務(wù)以及云計算數(shù)據(jù)安全保護(hù)機制等[3]。

1 云環(huán)境概述

1.1 云計算定義

云計算的概念和定義種類繁多，但是其主體思想基本一致，云計算融合了服務(wù)器虛擬化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以及網(wǎng)格技術(shù)等全新計算應(yīng)用技術(shù)，其能夠根據(jù)用戶行為和多樣性需求對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行重新組織規(guī)劃，以最優(yōu)的方式傳遞到用戶終端，從而提供高效的數(shù)據(jù)服務(wù)模式，因此，云計算必然使用目前最先進(jìn)的數(shù)據(jù)通信技術(shù)和數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，云計算可以被認(rèn)定為是網(wǎng)格計算的拓展；虛擬化技術(shù)作為云計算使用和發(fā)展的基石，可以重新規(guī)劃云計算的基礎(chǔ)設(shè)施，同時完成部署和管理工作，成本較低，而且資源利用率較高；Web Service網(wǎng)絡(luò)服務(wù)涵蓋了XML、SOAP、WSDL以及UDDI技術(shù)，在云計算環(huán)境下為用戶提供安全可靠的基于互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)服務(wù)[4-5]。

1.2 云計算的特點

云計算作為一種全新的數(shù)據(jù)計算模式和應(yīng)用服務(wù)形式，其典型特點如下：

（1）可靠性高。云計算具備先進(jìn)的分布式計算能力，同時能夠利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)提升計算效率和存儲空間，可以對數(shù)據(jù)計算和存儲可靠性進(jìn)行有效地保障[6-7]。

（2）超大規(guī)模及其可擴展性。云計算通過構(gòu)建基礎(chǔ)硬件設(shè)施架構(gòu)提供海量數(shù)據(jù)運算服務(wù)，其定義本身就決定了其超大規(guī)模的應(yīng)用空間。云計算能夠?qū)Χ鄠€大規(guī)模的計算集群進(jìn)行整合和拓展，而且多個數(shù)據(jù)計算節(jié)點可以并發(fā)運行，實現(xiàn)多線程數(shù)據(jù)處理。從用戶的角度而言，“云計算”的規(guī)?？梢詫崿F(xiàn)實時動態(tài)伸縮，其伸縮的依據(jù)是應(yīng)用的類型和規(guī)模，因此可以較好地滿足不同用戶、不同規(guī)模的計算服務(wù)需求和數(shù)據(jù)存儲空間。

（3）便捷性和通用性。云計算平臺為用戶提供的數(shù)據(jù)計算和存儲服務(wù)不受任何時間、地點等制約條件，而且也不受訪問平臺和系統(tǒng)的制約，只要用戶接入互聯(lián)網(wǎng)，即可通過收費或免費的方式獲取海量互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息。

1.3 基于云計算架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)

云計算作為目前被廣泛研究的全新課題，其應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)種類繁多，總體而言，云計算本身所涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)中心服務(wù)器串聯(lián)技術(shù)、云數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、并行編程模型以及云數(shù)據(jù)管理技術(shù)等。

（1）數(shù)據(jù)中心服務(wù)器串聯(lián)技術(shù)。數(shù)量繁多、規(guī)模巨大的服務(wù)器群需要依靠云計算數(shù)據(jù)中心進(jìn)行串聯(lián)，其中服務(wù)器集群的安裝部署、集群整合串聯(lián)方式、數(shù)據(jù)集群內(nèi)動態(tài)遷移以及數(shù)據(jù)快照等技術(shù)均在串聯(lián)的過程中被應(yīng)用。同時，解決云計算基礎(chǔ)設(shè)施功耗等問題的方法也是云計算架構(gòu)中不可逃避的關(guān)鍵問題。

（2）云數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。為了能夠同時多用戶的海量數(shù)據(jù)服務(wù)請求，云計算平臺必須具備大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲能力，并且具備較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和吞吐量。Google公司使用的GFS文件系統(tǒng)所串聯(lián)的硬盤規(guī)模數(shù)量達(dá)到上萬個，數(shù)據(jù)處理的規(guī)模按GB級來計算衡量。而且需要說明的是，為了保證數(shù)據(jù)的完全安全，通常情況下，至少需要三個數(shù)據(jù)信息備用。

（3）云數(shù)據(jù)管理技術(shù)。云計算數(shù)據(jù)庫主要負(fù)責(zé)存儲各種用戶產(chǎn)生的分布式數(shù)據(jù)，其需要處理的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)規(guī)模通常是PB量級，而且不同用途的云數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須使用特定的數(shù)據(jù)庫查詢語言。例如Google公司提供云計算服務(wù)過程中使用的是Bigtable數(shù)據(jù)庫，需要通過特定的GQL（Google Query Language）數(shù)據(jù)庫查詢語言進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索。

（4）云編程模型。云編程模型主要完成云計算平臺提供大量的計算服務(wù)，為用戶提供可以進(jìn)行并發(fā)數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用程序編程系統(tǒng)。Google公司將MapReduce關(guān)鍵技術(shù)作為云編程模型的基本框架，而且MapReduce技術(shù)也是云計算供應(yīng)商首選的編程模型。

2 云計算架構(gòu)模式

2.1 云計算硬件基礎(chǔ)設(shè)計架構(gòu)

云計算首先具備的功能是實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器集群的串聯(lián)融合。在硬件方面，其通常需要首先克服大規(guī)模服務(wù)器集群的硬件散熱問題。一般情況下，云計算數(shù)據(jù)中心內(nèi)部將服務(wù)器安裝“貨柜式”的方式進(jìn)行安置部署。為了提升云計算平臺的整體運行效率和運行環(huán)境，超大規(guī)模的服務(wù)器集群融合過程中所采用的串聯(lián)技術(shù)必須具備大規(guī)模性、可伸縮性以及數(shù)據(jù)可重復(fù)性等特點，同時具備容錯和平衡負(fù)載能力。

同時，云計算架構(gòu)必須具備較高的網(wǎng)絡(luò)帶寬支持。云計算屬于基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲和計算模式，通過服務(wù)器集群和超大容量數(shù)據(jù)存儲空間在進(jìn)行信息交互的性能要求較高，因此，對網(wǎng)絡(luò)帶寬和訪問速率的要求極高。

2.2 云計算架構(gòu)模型

云計算架構(gòu)模型的組成元素主要包括云計算基礎(chǔ)硬件設(shè)施和應(yīng)用軟件平臺兩部分內(nèi)容，如圖1所示，該模型作為NIST層次型體系架構(gòu)的典型代表，可以同時對Saas模型、Paas模型以及Iaas模型的層次模型進(jìn)行匹配。endprint

2.3 云計算應(yīng)用分析

云計算為我國的信息化建設(shè)和智能化建設(shè)帶來了新的發(fā)展機遇，而且在很多領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。具體應(yīng)用體現(xiàn)在以下行業(yè)。

（1）制造業(yè)：通過云計算技術(shù)，能夠?qū)崟r獲取和了解零件供應(yīng)商的基本情況、庫存信息以及市場行情，便于動態(tài)調(diào)整產(chǎn)品組裝和備料方案。

（2）物流業(yè)：云計算可以通過共享的信息資源和通信技術(shù)，實現(xiàn)物流信息的高效管理和數(shù)據(jù)的即時發(fā)布，便于用戶實時查看物流信息。

（3）電信業(yè)：在電信運營商的業(yè)務(wù)范疇內(nèi)，云計算能夠在企業(yè)內(nèi)部IT管理系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)增值服務(wù)的測試，云計算構(gòu)造的數(shù)據(jù)運行環(huán)境和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心具備創(chuàng)造價值的機會和降低成本的優(yōu)勢。

（4）教育科研：“教育云”能夠?qū)⒉煌瑓^(qū)域、不同時間的教育資源進(jìn)行整合、管理、傳播和應(yīng)用，從而提升我國教育產(chǎn)業(yè)的投入效率，促進(jìn)教育資源整合和合理化分布，提升邊遠(yuǎn)地區(qū)的教育水平。

（5）國防工業(yè)：未來的戰(zhàn)爭必將是信息戰(zhàn)，云計算能夠完成信息轉(zhuǎn)化成智能和決策的過程中所需的大量的實時計算過程。

3 結(jié)語

云計算是伴隨著用戶的海量數(shù)據(jù)和計算服務(wù)需求誕生的，其作為一種創(chuàng)新探究，科技發(fā)展和社會演化對其發(fā)展起到了驅(qū)動作用。為了構(gòu)建安全可靠的云計算平臺環(huán)境，同時對其實際應(yīng)用性能進(jìn)行分析研究，本文對云計算的特點、架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)及架構(gòu)模式進(jìn)行了闡述說明，并對云計算的應(yīng)用進(jìn)行分析研究，希望對云計算架構(gòu)模型的研究具有一定的理論指導(dǎo)意義和實際應(yīng)用價值。

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