【正文】 計算機資源公共化在商業(yè)模型上一個重要革新。 “云 ”中的資源在使用者看來是可以無限擴展的，并且可以隨時獲取，按需使用，隨時擴展，按使用付費。云計算包括基礎(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，然后放到云計算平 臺上運行。 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，并可免費使用谷歌的基礎(chǔ)設(shè)施來進行托管（最高存儲空間達 500MB）。 Windows Azure Platform是個可同時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，云計算基礎(chǔ)設(shè)施由兩種或兩種以上的云 (私有、團體或公共 )組成，每種模式的云都保持獨立，但通過標準或?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)團隊開發(fā)的 GFS 的開源實現(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)同科學研究等 。 而云計算支持持久服務(wù)，用戶可以利用云計算作為其部分 IT 基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的托管和外包。云計算是一種部署架構(gòu)，而不是設(shè)計企業(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算的依賴。 行業(yè)應(yīng)用 沒有應(yīng)用的云是沒有價值的 。 亞馬遜很早進進入了云計算領(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、先進的分布式計算技術(shù)和巨大的用戶群體，在云計算、云存儲方面一直處于領(lǐng)先地位。利用 Amazon Web Services，一個電子商務(wù) web 站點能輕易地適應(yīng)不可預(yù)期的需求；一個制藥公司可以租用計算能力來執(zhí)行大規(guī)模的仿真，一個媒體公司可以提供無限制的錄像、音樂等等；一個企業(yè)能夠部署需要寬帶寬的服務(wù)。對象數(shù)據(jù)的實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證和訪問控制列表（ ACL）的雙重安全機制， 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。您可以控制每個實例。 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)通過實例運行程序?？梢詣?chuàng)建任意數(shù)量的隊列，發(fā)送任意數(shù)量的消息。還可以使用隊列為應(yīng)用程序構(gòu)建一個自愈合、自動擴展的基于 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，只需為實際使用的數(shù)據(jù)集資源付費。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 虛擬出的一個環(huán)境，類似于 PC 所使用的虛擬機。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)運行時異常。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)。 ? 計劃任務(wù) ： Cron 服 務(wù)允許您將任務(wù)計劃為按指定間隔運行。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，而且是免費的！您可以創(chuàng)建帳戶，然后發(fā)布一個用戶可以立即使用的應(yīng)用程序，無需承擔任何費用和責任。例如，當調(diào)用某應(yīng)用程序以為網(wǎng)絡(luò)請求提供服務(wù)時，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，在邏輯上只有一個，保存系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)，負責整個文件系統(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，同時增加一個 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系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。 MapReduce 吧對數(shù)據(jù)集的大規(guī)模操作，分發(fā)給一個主節(jié)點管理下的各分節(jié)點共同完成，通過這種方式實現(xiàn)任務(wù)的可靠執(zhí)行與容錯機制。 Chubby 的設(shè)計目標有以下幾點： ? 高可用性和高可靠性： ? 高擴展性： 將數(shù)據(jù)存儲在價格較為低廉的 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)時首先利用庫函數(shù)執(zhí)行 Open()操作打開一個鎖獲取目錄文件，然后和子表服務(wù)器進行通信。 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。當新的子表產(chǎn)生式，主服務(wù)器通過一個加載命令將其分配給一個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 是一個分布式多為映射表，表中數(shù)據(jù)通過一個行關(guān)鍵字、列關(guān)鍵字和一個時間戳進行索引。 ? 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 ? 支持通報機制： 客戶及時地了解到事件的發(fā)生。一個 Map 函數(shù)就是對一部分原始數(shù)據(jù)進行分發(fā)操作而一個 Reduce 操作就是對每個 Map 所產(chǎn)生的一部分中間結(jié)果進行合并操作。 ? 只提供專用接口 1) 降低了實現(xiàn)的難度。 28 ? 不緩存數(shù)據(jù) 在云計算系統(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，首先訪問 Master 節(jié)點，獲取將要與之進行交互的 Chunk Server 信息，然后直接訪問這些 Chunk Server 完成數(shù)據(jù)存取。 Google 云計算技術(shù) Google 云計算技術(shù)具體包括： Google 文件系統(tǒng) GFS、分布式計算編程模型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)超時是動態(tài)的，如果請 求處理程序經(jīng)常達到其超時，則可以縮短請求超時以節(jié)省資源。當您需要更多時 ，您可以啟用付費、設(shè)置每日最高預(yù)算，并根據(jù)您的需要分配每個資源的預(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，因為用戶可以不需要創(chuàng)建新帳戶了。如果有其他進程嘗試更新某實體，而同時該實體位于以固定次數(shù)進行重新嘗試的事務(wù)中，此時該實體將更新。數(shù)據(jù)對象（或 “實體 ”）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) 接口的實現(xiàn)。請求處理程序不能在響應(yīng)發(fā)送后生成子進程或執(zhí)行代碼。 這些限制讓 App Engine 可以在多個服務(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 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。通過 App Engine 的 Java 運行時環(huán)境，您可以使用標準 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 負責所有管理任務(wù)。 用 Amazon SimpleDB 進行數(shù)據(jù)集處理 Amazon SimpleDB (SDB) 是一個用于存儲、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?？梢园褜嵗旁诓煌牡乩砦恢没蚩捎眯詤^(qū)中，從而確保對抗故障的能力。 Amazon 允許創(chuàng)建 Amazon 機器映像 (AMI) 作為實例的模板。 Amazon 確保您的文件的高可用性，在任何時候都可以使用它們。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 是一個完全分布式的、務(wù)中心節(jié)點的存儲系統(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。面臨企業(yè)傳統(tǒng) IT 系統(tǒng)管理和使用模式的巨大阻力 云計算 安全監(jiān)管 云計算對于 安全 監(jiān)管問題也帶來了很大的挑戰(zhàn)，云計算服務(wù)就是一種虛擬運營服務(wù)，它會帶來一些監(jiān)管上的問題，云計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)運營商的監(jiān)管機制還有待建立。另外，考慮到大規(guī)模擴展性方面的要求，數(shù) 據(jù)物理位置可能得不到保證。而云計算則以數(shù)據(jù)為中心，同時兼顧系統(tǒng)的運算速度。 研究機構(gòu) Directions on Microsoft 的研究經(jīng)理 Rob Helm 稱，云計算和 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)上運行大規(guī)模組 件的正確技術(shù)是什么。 而云計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)格計算用聚合資源來支持挑戰(zhàn)性的應(yīng)用，這是初衷，因為高性能計算的資源不夠用，要把分散的資源聚合起來 。 10 云計算與其他概念 云計算與網(wǎng)格計算 從根本上來說，從應(yīng)對 Inter 應(yīng)用的特征特點來說，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