解讀云計算的8項核心技術(shù)

　　虛擬化支撐基礎架構層面存儲技術(shù)擺脫硬件設備限制，擴展性更好編程模式保證良好用戶(hù)體驗處理技術(shù)保證數據存儲和訪(fǎng)問(wèn)資源管理保證系統狀態(tài)穩定安全是首要解決問(wèn)題三種部署模式：公共云、私有云和混合云提高資源利用率并節省大量能源。

　　云計算的“橫空出世”讓很多人將其視為一項全新的技術(shù)，但事實(shí)上它的雛形已出現多年，只是最近幾年才開(kāi)始取得相對較快的發(fā)展。確切地說(shuō)，云計算是大規模分布式計算技術(shù)及其配套商業(yè)模式演進(jìn)的產(chǎn)物，它的發(fā)展主要有賴(lài)于虛擬化、分布式數據存儲、數據管理、編程模式、信息安全等各項技術(shù)、產(chǎn)品的共同發(fā)展。近些年來(lái)，托管、后向收費、按需交付等商業(yè)模式的演進(jìn)也加速了云計算市場(chǎng)的轉折。云計算不僅改變了信息提供的方式，也顛覆了傳統ICT系統的交付模式。與其說(shuō)云計算是技術(shù)的創(chuàng )新，不如說(shuō)云計算是思維和商業(yè)模式的轉變。
 

 

　　下面詳細談一談云計算的核心技術(shù)。

　　云計算是一種以數據和處理能力為中心的密集型計算模式，它融合了多項ICT技術(shù)，是傳統技術(shù)“平滑演進(jìn)”的產(chǎn)物。其中以虛擬化技術(shù)、分布式數據存儲技術(shù)、編程模型、大規模數據管理技術(shù)、分布式資源管理、信息安全、云計算平臺管理技術(shù)、綠色節能技術(shù)最為關(guān)鍵。

　　1、虛擬化技術(shù)

　　虛擬化是云計算最重要的核心技術(shù)之一，它為云計算服務(wù)提供基礎架構層面的支撐，是ICT服務(wù)快速走向云計算的最主要驅動(dòng)力?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有虛擬化技術(shù)也就沒(méi)有云計算服務(wù)的落地與成功。隨著(zhù)云計算應用的持續升溫，業(yè)內對虛擬化技術(shù)的重視也提到了一個(gè)新的高度。與此同時(shí)，我們的調查發(fā)現，很多人對云計算和虛擬化的認識都存在誤區，認為云計算就是虛擬化。事實(shí)上并非如此，虛擬化是云計算的重要組成部分但不是全部。

　　從技術(shù)上講，虛擬化是一種在軟件中仿真計算機硬件，以虛擬資源為用戶(hù)提供服務(wù)的計算形式。旨在合理調配計算機資源，使其更高效地提供服務(wù)。它把應用系統各硬件間的物理劃分打破，從而實(shí)現架構的動(dòng)態(tài)化，實(shí)現物理資源的集中管理和使用。虛擬化的最大好處是增強系統的彈性和靈活性，降低成本、改進(jìn)服務(wù)、提高資源利用效率。

　　從表現形式上看，虛擬化又分兩種應用模式。一是將一臺性能強大的服務(wù)器虛擬成多個(gè)獨立的小服務(wù)器，服務(wù)不同的用戶(hù)。二是將多個(gè)服務(wù)器虛擬成一個(gè)強大的服務(wù)器，完成特定的功能。這兩種模式的核心都是統一管理，動(dòng)態(tài)分配資源，提高資源利用率。在云計算中，這兩種模式都有比較多的應用。

　　2、分布式數據存儲技術(shù)

　　云計算的另一大優(yōu)勢就是能夠快速、高效地處理海量數據。在數據爆炸的今天，這一點(diǎn)至關(guān)重要。為了保證數據的高可靠性，云計算通常會(huì )采用分布式存儲技術(shù)，將數據存儲在不同的物理設備中。這種模式不僅擺脫了硬件設備的限制，同時(shí)擴展性更好，能夠快速響應用戶(hù)需求的變化。

　　分布式存儲與傳統的網(wǎng)絡(luò )存儲并不完全一樣，傳統的網(wǎng)絡(luò )存儲系統采用集中的存儲服務(wù)器存放所有數據，存儲服務(wù)器成為系統性能的瓶頸，不能滿(mǎn)足大規模存儲應用的需要。分布式網(wǎng)絡(luò )存儲系統采用可擴展的系統結構，利用多臺存儲服務(wù)器分擔存儲負荷，利用位置服務(wù)器定位存儲信息，它不但提高了系統的可靠性、可用性和存取效率，還易于擴展。

　　在當前的云計算領(lǐng)域，Google的GFS和Hadoop開(kāi)發(fā)的開(kāi)源系統HDFS是比較流行的兩種云計算分布式存儲系統。

　　GFS(GoogleFileSystem)技術(shù)：谷歌的非開(kāi)源的GFS(GoogleFileSystem)云計算平臺滿(mǎn)足大量用戶(hù)的需求，并行地為大量用戶(hù)提供服務(wù)。使得云計算的數據存儲技術(shù)具有了高吞吐率和高傳輸率的特點(diǎn)。

　　HDFS(HadoopDistributedFileSystem)技術(shù)：大部分ICT廠(chǎng)商，包括Yahoo、Intel的“云”計劃采用的都是HDFS的數據存儲技術(shù)。未來(lái)的發(fā)展將集中在超大規模的數據存儲、數據加密和安全性保證、以及繼續提高I/O速率等方面。

　　3、編程模式

　　從本質(zhì)上講，云計算是一個(gè)多用戶(hù)、多任務(wù)、支持并發(fā)處理的系統。高效、簡(jiǎn)捷、快速是其核心理念，它旨在通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把強大的服務(wù)器計算資源方便地分發(fā)到終端用戶(hù)手中，同時(shí)保證低成本和良好的用戶(hù)體驗。在這個(gè)過(guò)程中，編程模式的選擇至關(guān)重要。云計算項目中分布式并行編程模式將被廣泛采用。

　　分布式并行編程模式創(chuàng )立的初衷是更高效地利用軟、硬件資源，讓用戶(hù)更快速、更簡(jiǎn)單地使用應用或服務(wù)。在分布式并行編程模式中，后臺復雜的任務(wù)處理和資源調度對于用戶(hù)來(lái)說(shuō)是透明的，這樣用戶(hù)體驗能夠大大提升。MapReduce是當前云計算主流并行編程模式之一。MapReduce模式將任務(wù)自動(dòng)分成多個(gè)子任務(wù)，通過(guò)Map和Reduce兩步實(shí)現任務(wù)在大規模計算節點(diǎn)中的高度與分配。

　　MapReduce是Google開(kāi)發(fā)的java、Python、C++編程模型，主要用于大規模數據集(大于1TB)的并行運算。MapReduce模式的思想是將要執行問(wèn)題分解成Map(映射)和Reduce(化簡(jiǎn))的方式，先通過(guò)Map程序將數據切割成不相關(guān)的區塊，分配(調度)給大量計算機處理，達到分布式運算的效果，再通過(guò)Reduce程序將結果匯整輸出。

　　4、大規模數據管理

　　處理海量數據是云計算的一大優(yōu)勢。那么如何處理則涉及到很多層面的東西，因此高效的數據處理技術(shù)也是云計算不可或缺的核心技術(shù)之一。對于云計算來(lái)說(shuō)，數據管理面臨巨大的挑戰。云計算不僅要保證數據的存儲和訪(fǎng)問(wèn)，還要能夠對海量數據進(jìn)行特定的檢索和分析。由于云計算需要對海量的分布式數據進(jìn)行處理、分析，因此，數據管理技術(shù)必需能夠高效的管理大量的數據。

　　Google的BT(BigTable)數據管理技術(shù)和Hadoop團隊開(kāi)發(fā)的開(kāi)源數據管理模塊HBase是業(yè)界比較典型的大規模數據管理技術(shù)。

　　BT(BigTable)數據管理技術(shù)：BigTable是非關(guān)系的數據庫，是一個(gè)分布式的、持久化存儲的多維度排序Map.BigTable建立在GFS,Scheduler,LockService和MapReduce之上，與傳統的關(guān)系數據庫不同，它把所有數據都作為對象來(lái)處理，形成一個(gè)巨大的表格，用來(lái)分布存儲大規模結構化數據。Bigtable的設計目的是可靠的處理PB級別的數據，并且能夠部署到上千臺機器上。

　　開(kāi)源數據管理模塊HBase:HBase是Apache的Hadoop項目的子項目，定位于分布式、面向列的開(kāi)源數據庫。HBase不同于一般的關(guān)系數據庫，它是一個(gè)適合于非結構化數據存儲的數據庫。另一個(gè)不同的是HBase基于列的而不是基于行的模式。作為高可靠性分布式存儲系統，HBase在性能和可伸縮方面都有比較好的表現。利用HBase技術(shù)可在廉價(jià)PCServer上搭建起大規模結構化存儲集群。

　　5、分布式資源管理

　　云計算采用了分布式存儲技術(shù)存儲數據，那么自然要引入分布式資源管理技術(shù)。在多節點(diǎn)的并發(fā)執行環(huán)境中，各個(gè)節點(diǎn)的狀態(tài)需要同步，并且在單個(gè)節點(diǎn)出現故障時(shí)，系統需要有效的機制保證其它節點(diǎn)不受影響。而分布式資源管理系統恰是這樣的技術(shù)，它是保證系統狀態(tài)的關(guān)鍵。

　　另外，云計算系統所處理的資源往往非常龐大，少則幾百臺服務(wù)器，多則上萬(wàn)臺，同時(shí)可能跨躍多個(gè)地域。且云平臺中運行的應用也是數以千計，如何有效地管理這批資源，保證它們正常提供服務(wù)，需要強大的技術(shù)支撐。因此，分布式資源管理技術(shù)的重要性可想而知。

　　全球各大云計算方案/服務(wù)提供商們都在積極開(kāi)展相關(guān)技術(shù)的研發(fā)工作。其中Google內部使用的Borg技術(shù)很受業(yè)內稱(chēng)道。另外，微軟、IBM、Oracle/Sun等云計算巨頭都有相應解決方案提出。

　　6、信息安全調查

　　數據表明，安全已經(jīng)成為阻礙云計算發(fā)展的最主要原因之一。數據顯示，32%已經(jīng)使用云計算的組織和45%尚未使用云計算的組織的ICT管理將云安全作為進(jìn)一步部署云的最大障礙。因此，要想保證云計算能夠長(cháng)期穩定、快速發(fā)展，安全是首要需要解決的問(wèn)題。

　　事實(shí)上，云計算安全也不是新問(wèn)題，傳統互聯(lián)網(wǎng)存在同樣的問(wèn)題。只是云計算出現以后，安全問(wèn)題變得更加突出。在云計算體系中，安全涉及到很多層面，包括網(wǎng)絡(luò )安全、服務(wù)器安全、軟件安全、系統安全等等。因此，有分析師認為，云安全產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將把傳統安全技術(shù)提到一個(gè)新的階段。

　　現在，不管是軟件安全廠(chǎng)商還是硬件安全廠(chǎng)商都在積極研發(fā)云計算安全產(chǎn)品和方案。包括傳統殺毒軟件廠(chǎng)商、軟硬防火墻廠(chǎng)商、IDS/IPS廠(chǎng)商在內的各個(gè)層面的安全供應商都已加入到云安全領(lǐng)域。相信在不久的將來(lái)，云安全問(wèn)題將得到很好的解決。

　　7、云計算平臺管理

　　云計算資源規模龐大，服務(wù)器數量眾多并分布在不同的地點(diǎn)，同時(shí)運行著(zhù)數百種應用，如何有效地管理這些服務(wù)器，保證整個(gè)系統提供不間斷的服務(wù)是巨大的挑戰。云計算系統的平臺管理技術(shù)，需要具有高效調配大量服務(wù)器資源，使其更好協(xié)同工作的能力。其中，方便地部署和開(kāi)通新業(yè)務(wù)、快速發(fā)現并且恢復系統故障、通過(guò)自動(dòng)化、智能化手段實(shí)現大規模系統可靠的運營(yíng)是云計算平臺管理技術(shù)的關(guān)鍵。

　　對于提供者而言，云計算可以有三種部署模式，即公共云、私有云和混合云。三種模式對平臺管理的要求大不相同。對于用戶(hù)而言，由于企業(yè)對于ICT資源共享的控制、對系統效率的要求以及ICT成本投入預算不盡相同，企業(yè)所需要的云計算系統規模及可管理性能也大不相同。因此，云計算平臺管理方案要更多地考慮到定制化需求，能夠滿(mǎn)足不同場(chǎng)景的應用需求。

　　包括Google、IBM、微軟、Oracle/Sun等在內的許多廠(chǎng)商都有云計算平臺管理方案推出。這些方案能夠幫助企業(yè)實(shí)現基礎架構整合、實(shí)現企業(yè)硬件資源和軟件資源的統一管理、統一分配、統一部署、統一監控和統一備份，打破應用對資源的獨占，讓企業(yè)云計算平臺價(jià)值得以充分發(fā)揮。

　　8、綠色節能技術(shù)

　　節能環(huán)保是全球整個(gè)時(shí)代的大主題。云計算也以低成本、高效率著(zhù)稱(chēng)。云計算具有巨大的規模經(jīng)濟效益，在提高資源利用效率的同時(shí)，節省了大量能源。綠色節能技術(shù)已經(jīng)成為云計算必不可少的技術(shù)，未來(lái)越來(lái)越多的節能技術(shù)還會(huì )被引入云計算中來(lái)。

　　CarbonDisclosureProject(碳排放披露項目，簡(jiǎn)稱(chēng)CDP)近日發(fā)布了一項有關(guān)云計算有助于減少碳排放的研究報告。報告指出，遷移至云的美國公司每年就可以減少碳排放8570萬(wàn)噸，這相當于2億桶石油所排放出的碳總量。