【正文】 計(jì)算機(jī)資源公共化在商業(yè)模型上一個(gè)重要革新。 “云 ”中的資源在使用者看來是可以無限擴(kuò)展的，并且可以隨時(shí)獲取，按需使用，隨時(shí)擴(kuò)展，按使用付費(fèi)。云計(jì)算包括基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù) (IaaS)、平臺即服務(wù) (PaaS)和軟件即服務(wù) (SaaS) 以及其他依賴于互聯(lián)網(wǎng)滿足客戶計(jì)算需求的技術(shù)趨勢。 (2)泛在網(wǎng)絡(luò)連接。 (4)快速靈活地部署資源。 圖 1 給出了這三種 云服務(wù) 模式所對應(yīng)的云提供商。 目前已有 72,500 家公司 采用了 Salesforce 的 CRM。 作為 服務(wù) (PaaS) 在這種交付模式下，用戶采用提供商支持的編程語言和工具編寫好應(yīng)用程序，然后放到云計(jì)算平 臺上運(yùn)行。 7 PaaS 的商業(yè)示例包括： Google App Engine： 谷歌推出了谷歌應(yīng)用軟件引擎（ Google AppEngine， 簡稱 GAE），這種服 務(wù)讓開發(fā)人員可以編譯基于 Python 的應(yīng)用程序，并可免費(fèi)使用谷歌的基礎(chǔ)設(shè)施來進(jìn)行托管（最高存儲空間達(dá) 500MB）。 Windows Azure Platform是個(gè)可同時(shí)支持微軟及非微軟程序語言及環(huán)境的開放性平臺。也就是說，亞馬遜目前為開發(fā)者提 供了存儲、計(jì)算、中間件 8 和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)服務(wù) 。 （ 2） 社區(qū) 云。 在這種模式下，云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施由兩種或兩種以上的云 (私有、團(tuán)體或公共 )組成，每種模式的云都保持獨(dú)立，但通過標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ屑夹g(shù)被 組合成一體，具有數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的可移植性。 云計(jì)算的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)主要有谷歌的非開源的 GFS 和 Hadoop 開發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的 GFS 的開源實(shí)現(xiàn) HDFS。將表按列劃分后存儲。 該編程模型僅適用于編寫任務(wù)內(nèi)部松耦合、能夠高度并行化的程序。 11 資源分布 聚合分布資源，支持虛擬組織，提供高層次的服務(wù)，例如分布協(xié)同科學(xué)研究等 。 而云計(jì)算支持持久服務(wù)，用戶可以利用云計(jì)算作為其部分 IT 基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的托管和外包。云計(jì)算是一種部署架構(gòu)，而不是設(shè)計(jì)企業(yè) IT 的架構(gòu)方法。Roadrunner 擁有 80TB 的內(nèi)存，外存使用 PB 容量的 Panasas 存儲，外存通過10GB/s 以太網(wǎng)連接，耗資超過 1 億美元。云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)具有多租戶的特性，廠商們通常無法保證 A 公司的數(shù)據(jù)與 B 公司的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)物理分隔。亞馬遜 S3 服務(wù)和 Google 云服務(wù)都出現(xiàn)過服務(wù)中斷，企業(yè)被迫重新考慮他們對云計(jì)算的依賴。 行業(yè)應(yīng)用 沒有應(yīng)用的云是沒有價(jià)值的 。 亞馬遜很早進(jìn)進(jìn)入了云計(jì)算領(lǐng)域，憑借其在電子商務(wù)領(lǐng)域積累的大量基礎(chǔ)性設(shè)施、先進(jìn)的分布式計(jì)算技術(shù)和巨大的用戶群體，在云計(jì)算、云存儲方面一直處于領(lǐng)先地位。利用 Amazon Web Services，一個(gè)電子商務(wù) web 站點(diǎn)能輕易地適應(yīng)不可預(yù)期的需求；一個(gè)制藥公司可以租用計(jì)算能力來執(zhí)行大規(guī)模的仿真，一個(gè)媒體公司可以提供無限制的錄像、音樂等等；一個(gè)企業(yè)能夠部署需要寬帶寬的服務(wù)。對象數(shù)據(jù)的實(shí)際存儲方式對用戶來說是不透明的，用戶無法對某一子部分進(jìn)行直接修改。 圖 6 S3 桶基本結(jié)構(gòu)圖 S3 向用戶提供包括身份認(rèn)證和訪問控制列表（ ACL）的雙重安全機(jī)制， 讓用戶完全不必為存儲空間、數(shù)據(jù)訪問或數(shù)據(jù)安全性操心。您可以控制每個(gè)實(shí)例。 Amazon 提供五種服務(wù)器類型；可以選擇適合自己應(yīng)用程序需要的服務(wù)器類型。 用戶首先創(chuàng)建一個(gè)存儲到 S3 的 AMI（ Amazon Machine Image），把自己的應(yīng)用程序、配置等打包，然后系統(tǒng)通過實(shí)例運(yùn)行程序?？梢詣?chuàng)建任意數(shù)量的隊(duì)列，發(fā)送任意數(shù)量的消息。還可以使用隊(duì)列為應(yīng)用程序構(gòu)建一個(gè)自愈合、自動擴(kuò)展的基于 EC2 的基礎(chǔ)設(shè)施。 SDB 便于使用，提供關(guān)系數(shù)據(jù)庫的大多數(shù)功能。同樣，只需為實(shí)際使用的數(shù)據(jù)集資源付費(fèi)。您可以與全世界的人共享您的應(yīng)用程序，也可以限制為只有貴組織的成員可以訪問。您可以控制您的應(yīng)用程序可以消費(fèi)的最大資源量，使其一直保持在預(yù)算范圍內(nèi)。 （ 2） 沙盒 設(shè)和是 Google AppEngine 虛擬出的一個(gè)環(huán)境，類似于 PC 所使用的虛擬機(jī)。該應(yīng)用程序必須使用 App Engine 數(shù)據(jù)存儲區(qū)、 memcache 或其他服務(wù)存儲所有在請求之間持續(xù)存在的數(shù)據(jù)。例如，嘗試打開套接字或向文件寫入的字節(jié)碼將引發(fā)運(yùn)行時(shí)異常。通過使用 JVM 兼容的解譯器或解釋器，您還可以使用其他語言來開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，例如 JavaScript、 Ruby 或 Scala。例如，對嘗試打開套接字或向文件寫入的方法的調(diào)用將引發(fā)異常。就像分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器隨訪問量增加一樣，該分布式數(shù)據(jù)存儲區(qū)也會隨數(shù)據(jù)而增加。您的應(yīng)用程序還可以直接訪問數(shù)據(jù)存儲區(qū)以根據(jù)需要應(yīng)用或多或少的結(jié)構(gòu)。 （ 6） Google 帳戶 App Engine 支持將應(yīng)用程序與用于用戶驗(yàn)證的 Google 帳戶集成。提供了以下 API 以訪問這些服務(wù)： ? 網(wǎng)址抓取 ： 應(yīng)用程序可以使用 App Engine 的網(wǎng)址抓取服務(wù)訪問互聯(lián)網(wǎng)上的資源，例如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)或其他數(shù)據(jù)。 ? 計(jì)劃任務(wù) ： Cron 服 務(wù)允許您將任務(wù)計(jì)劃為按指定間隔運(yùn)行。每一 SDK 均包括 App Engine 中的所有 API 和庫。 Java SDK 在具有 Java 5 或 Java 6 的任何平臺上運(yùn)行。 （ 9） 配額和限制 創(chuàng)建 App Engine 應(yīng)用程序不僅簡單，而且是免費(fèi)的！您可以創(chuàng)建帳戶，然后發(fā)布一個(gè)用戶可以立即使用的應(yīng)用程序，無需承擔(dān)任何費(fèi)用和責(zé)任。例如，當(dāng)調(diào)用某應(yīng)用程序以為網(wǎng)絡(luò)請求提供服務(wù)時(shí)，該應(yīng)用程序必須在 30 秒鐘內(nèi)發(fā)出響應(yīng)。 有關(guān)配額列表和對配額系統(tǒng)的解釋，包括哪些配額可通過啟用付費(fèi)來增加，請參閱 配額 。 （ 3） 管理您的服務(wù) ? 控制面板 ： 在線管理域和用戶帳戶。 Master 是 GFS 的管理節(jié)點(diǎn)，在邏輯上只有一個(gè)，保存系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)整個(gè)文件系統(tǒng)的管理。 Master 管理了分布式文件系統(tǒng)中的所有元數(shù)據(jù)，解決了元數(shù)據(jù)的一致性問題，同時(shí)增加一個(gè) Chunk Server 的難度降低了。在內(nèi)核臺下，如果不能很好地掌握其特性，效率不但不會高，甚至還會影響到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。 MapReduce 吧對數(shù)據(jù)集的大規(guī)模操作，分發(fā)給一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理下的各分節(jié)點(diǎn)共同完成，通過這種方式實(shí)現(xiàn)任務(wù)的可靠執(zhí)行與容錯(cuò)機(jī)制。 Chubby 的設(shè)計(jì)目標(biāo)有以下幾點(diǎn)： ? 高可用性和高可靠性： ? 高擴(kuò)展性： 將數(shù)據(jù)存儲在價(jià)格較為低廉的 RAM，支持大 規(guī)模用戶訪問文件?？蛻舳伺c主服務(wù)器之間通信靠 KeepAlive 握手協(xié)議來 維持?？蛻粼L問 Bigtable 服務(wù)時(shí)首先利用庫函數(shù)執(zhí)行 Open()操作打開一個(gè)鎖獲取目錄文件，然后和子表服務(wù)器進(jìn)行通信。 Bigtable將數(shù)據(jù)存儲劃分成兩塊，較新的數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存表中，較早的數(shù)據(jù)被壓縮成SSTable 格式保存在 GFS 中。 Bigtable 使用了緩存和預(yù)取技術(shù)，子表地址被緩存在客戶端。當(dāng)新的子表產(chǎn)生式，主服務(wù)器通過一個(gè)加載命令將其分配給一個(gè)空間足夠的子表服務(wù)器。 （ 4） 分布式結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表 Bigtable Bigtable 是一個(gè)分布式多為映射表，表中數(shù)據(jù)通過一個(gè)行關(guān)鍵字、列關(guān)鍵字和一個(gè)時(shí)間戳進(jìn)行索引。 ? 服務(wù)信息的直接存儲： 可以直接存儲包括元數(shù)據(jù)、系統(tǒng)參數(shù)在內(nèi)的有關(guān)服務(wù)信息 ? 支持通報(bào)機(jī)制： 客戶及時(shí)地了解到事件的發(fā)生。一個(gè) Map 函數(shù)就是對一部分原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分發(fā)操作而一個(gè) Reduce 操作就是對每個(gè) Map 所產(chǎn)生的一部分中間結(jié)果進(jìn)行合并操作。 ? 只提供專用接口 1) 降低了實(shí)現(xiàn)的難度。 28 ? 不緩存數(shù)據(jù) 在云計(jì)算系統(tǒng)中，客戶端大部分是流式順序讀寫，并不存在大量的重復(fù)讀寫，緩存對系統(tǒng)整體性能的提高作用不大，反而會產(chǎn)生可能的一致性問題?？蛻舳嗽谠L問 GFS 時(shí)，首先訪問 Master 節(jié)點(diǎn)，獲取將要與之進(jìn)行交互的 Chunk Server 信息，然后直接訪問這些 Chunk Server 完成數(shù)據(jù)存取。 Google 云計(jì)算技術(shù) Google 云計(jì)算技術(shù)具體包括： Google 文件系統(tǒng) GFS、分布式計(jì)算編程模型MapReduce、分布式鎖服務(wù) Chubby 和分布式結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng) Bigtable 等。 企業(yè)應(yīng)用套件主要包括以下功能： （ 1） 通信與聯(lián)系 ? Gmail： 為每個(gè)自定義電子郵件帳戶提供 GB 存儲空間的電子郵件、郵件搜索工具以及內(nèi)置的聊天功能。響應(yīng)超時(shí)是動態(tài)的，如果請 求處理程序經(jīng)常達(dá)到其超時(shí)，則可以縮短請求超時(shí)以節(jié)省資源。當(dāng)您需要更多時(shí) ，您可以啟用付費(fèi)、設(shè)置每日最高預(yù)算，并根據(jù)您的需要分配每個(gè)資源的預(yù)算。如果您使用 Eclipse 開發(fā)環(huán)境，您可以使用 Eclipse Google 插件 來創(chuàng)建、測試和上傳 App Engine 應(yīng)用程序。 SDK 還包括可將應(yīng)用程序上傳到 App Engine 的工具。在 Google App Engine 中， Python 借口包含了數(shù)據(jù)建模和類似于 SQL 的一種查詢語言（ GQL），通過這些 API 和 GQL 查詢語言，可以極大的方便用戶開發(fā)可擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序。 ? 郵件 ： 應(yīng)用程序可以使用 App Engine 的郵件服務(wù)發(fā)送電子郵件。使用 Google 帳戶使用戶可以更快地開始使用您的應(yīng)用程序，因?yàn)橛脩艨梢圆恍枰獎?chuàng)建新帳戶了。如果有其他進(jìn)程嘗試更新某實(shí)體，而同時(shí)該實(shí)體位于以固定次數(shù)進(jìn)行重新嘗試的事務(wù)中，此時(shí)該實(shí)體將更新。數(shù)據(jù)對象（或 “實(shí)體 ”）有一類和一組屬性。 為 Python 環(huán)境編寫的應(yīng)用程序代碼只能以 Python 編寫。 App Engine 包括針對 Python 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)的豐富的 API 和工具，包括功能豐富的數(shù)據(jù)建模 API、易于使用的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序框架和用于管理和訪問您的應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)的工具。對于 App Engine 數(shù)據(jù)存儲區(qū)， Java SDK 包括 Java 數(shù)據(jù)對象 (JDO) 和 Java 持久性 API (JPA) 接口的實(shí)現(xiàn)。請求處理程序不能在響應(yīng)發(fā)送后生成子進(jìn)程或執(zhí)行代碼。 這些限制讓 App Engine 可以在多個(gè)服務(wù)器之間分發(fā)應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)請求，并可以啟動和停止服務(wù)器以滿足訪 問量需求。所有應(yīng)用程序都可以使用多達(dá) 500 MB 的存儲空間，以及可支持每月約 500 萬頁面瀏覽量的足夠的 CPU 和帶寬，完全免費(fèi)。通過 App Engine 的 Java 運(yùn)行時(shí)環(huán)境，您可以使用標(biāo)準(zhǔn) Java 技術(shù)（包括 JVM、 Java servlet 和 Java 編程語言，或使用基于 JVM 的解釋器或解譯器的任何其他語言，例如JavaScript 或 Ruby）構(gòu)建應(yīng)用程序。 圖 8 AWS 綜合使用協(xié)作圖 Google Google App Engine Google App Engine 是一個(gè)由 Python 應(yīng)用服務(wù)器群、 Bigtable 數(shù)據(jù)庫及 GFS數(shù)據(jù)存儲服務(wù)組成的 PaaS 平臺，它能為開發(fā)者提供一體 化的、可自動升級的在線應(yīng)用服務(wù)。 Amazon 負(fù)責(zé)所有管理任務(wù)。 用 Amazon SimpleDB 進(jìn)行數(shù)據(jù)集處理 Amazon SimpleDB (SDB) 是一個(gè)用于存儲、處理和查詢結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集的 Web 服務(wù)。每個(gè)消息最多可以包含 8KB 的文本數(shù)據(jù)。用戶需要長期保存的數(shù)據(jù)則保存到 EBS（彈性塊存儲模塊）中 ， EBS 中的數(shù)據(jù)只能由用戶來三處?？梢园褜?shí)例放在不同的地理位置或可用性區(qū)中，從而確保對抗故障的能力。 Amazon 允許創(chuàng)建 Amazon 機(jī)器映像 (AMI) 作為實(shí)例的模板。 Amazon 確保您的文件的高可用性，在任何時(shí)候都可以使用它們。存儲本身位于美國或歐盟。 15 圖 5 亞馬遜平臺架構(gòu) 亞馬遜平臺基礎(chǔ)存儲架構(gòu)： Dynamo Dynamo 是一個(gè)完全分布式的、務(wù)中心節(jié)點(diǎn)的存儲系統(tǒng)，采用的事數(shù)據(jù)分布式存儲的架構(gòu)。 同時(shí)亞馬遜還提供了內(nèi)容推送服務(wù) CloudFront、電子商務(wù)服務(wù) DevPay 和 FPS 服務(wù)。目前，媒體、醫(yī)療、政府可能是行業(yè)應(yīng)用的切入點(diǎn)。面臨企業(yè)傳統(tǒng) IT 系統(tǒng)管理和使用模式的巨大阻力 云計(jì)算 安全監(jiān)管 云計(jì)算對于 安全 監(jiān)管問題也帶來了很大的挑戰(zhàn)，云計(jì)算服務(wù)就是一種虛擬運(yùn)營服務(wù)，它會帶來一些監(jiān)管上的問題，云計(jì)算資源的跨地域提供與本地化的監(jiān)管之間存在矛盾，對虛擬業(yè)務(wù)運(yùn)營商的監(jiān)管機(jī)制還有待建立。另外，考慮到大規(guī)模擴(kuò)展性方面的要求，數(shù) 據(jù)物理位置可能得不到保證。而云計(jì)算則以數(shù)據(jù)為中心，同時(shí)兼顧系統(tǒng)的運(yùn)算速度。 研究機(jī)構(gòu) Directions on Microsoft 的研究經(jīng)理 Rob Helm 稱，云計(jì)算和 SOA都能夠確定主要的可再利用的組件是什么，在開放網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行大規(guī)模組 件的正確技術(shù)是什么。 而云計(jì)算從誕生開始就是針對企業(yè)商業(yè)應(yīng)用，商業(yè)模型比較清晰。 支持應(yīng)用 網(wǎng)格計(jì)算用聚合資源來支持挑戰(zhàn)性的應(yīng)用，這是初衷，因?yàn)楦咝阅苡?jì)算的資源不夠用，要把分散的資源聚合起來 。 10 云計(jì)算與其他概念 云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算 從根本上來說，從應(yīng)對 Inter 應(yīng)用的特征特點(diǎn)來說，他們是一致的，為了完成在 Inter 情況下支持應(yīng)用，解決異構(gòu)性、資源共享等等問題。 由于采用列存儲的方式管理數(shù)據(jù) ，如何