計算機新技術論文范文
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計算機新技術論文篇一
云計算――計算機技術發展的新方向
摘 要:本文介紹了云計算技術的源起、概念、原理、應用和前景。
關鍵詞:云計算 虛擬化技術 編程模型
中圖分類號:F307.3 文獻標識碼:A 文章編號：1672-3791(2011)09(a)-0017-01
1 云計算思想的產生
我們每天都要用電,但我們不是每家自備發電機,它由電廠集中提供;我們每天都要用自來水,但我們不是每家都有井,它由自來水廠集中提供。這種模式極大得節約了資源,方便了我們的生活。面對計算機給我們帶來的困擾,我們可不可以像使用水和電一樣使用計算機資源?這些想法最終導致了云計算的產生。
云計算的最終目標是將計算、服務和應用作為一種公共設施提供給公眾,使人們能夠像使用水、電、煤氣和電話那樣使用計算機資源。
2 云計算的概念
狹義的云計算指的是廠商通過分布式計算和虛擬化技術搭建數據中心或超級計算機,以免費或按需租用方式向技術開發者或者企業客戶提供數據存儲、分析以及科學計算等服務,比如亞馬遜數據倉庫出租生意。
廣義的云計算指廠商通過建立網絡服務器集群,向各種不同類型客戶提供在線軟件服務、硬件租借、數據存儲、計算分析等不同類型的服務。廣義的云計算包括了更多的廠商和服務類型,例如國內用友、金蝶等管理軟件廠商推出的在線財務軟件,谷歌發布的Google應用程序套裝等。
通俗的理解是,云計算的“云“就是存在于互聯網上的服務器集群上的資源,它包括硬件資源(服務器、存儲器、CPU等)和軟件資源(如應用軟件、集成開發環境等),本地計算機只需要通過互聯網發送一個需求信息,遠端就會有成千上萬的計算機為你提供需要的資源并將結果返回到本地計算機,這樣,本地計算機幾乎不需要做什么,所有的處理都在云計算提供商所提供的計算機群來完成。
3 云計算的核心技術
云計算系統運用了許多技術,其中以編程模型、數據管理技術、數據存儲技術、虛擬化技術、云計算平臺管理技術最為關鍵。
3.1 編程模型
MapReduce是Google開發的java、Python、C++編程模型,它是一種簡化的分布式編程模型和高效的任務調度模型,用于大規模數據集(大于1TB)的并行運算。嚴格的編程模型使云計算環境下的編程十分簡單。MapReduce模式的思想是將要執行的問題分解成Map(映射)和Reduce(化簡)的方式,先通過Map程序將數據切割成不相關的區塊,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Reduce程序將結果匯整輸出。
3.2 海量數據分布存儲技術
云計算系統由大量服務器組成,同時為大量用戶服務,因此云計算系統采用分布式存儲的方式存儲數據,用冗余存儲的方式保證數據的可靠性。云計算系統中廣泛使用的數據存儲系統是Google的GFS和Hadoop團隊開發的GFS的開源實現HDFS。
GFS即Google文件系統(Google File System),是一個可擴展的分布式文件系統,用于大型的、分布式的、對大量數據進行訪問的應用。GFS的設計思想不同于傳統的文件系統,是針對大規模數據處理和Google應用特性而設計的。它運行于廉價的普通硬件上,但可以提供容錯功能。它可以給大量的用戶提供總體性能較高的服務。
一個GFS集群由一個主服務器(master)和大量的塊服務器(chunkserver)構成,并被許多客戶(Client)訪問。主服務器存儲文件系統所以的元數據,包括名字空間、訪問控制信息、從文件到塊的映射以及塊的當前位置。它也控制系統范圍的活動,如塊租約(lease)管理,孤兒塊的垃圾收集,塊服務器間的塊遷移。主服務器定期通過HeartBeat消息與每一個塊服務器通信,給塊服務器傳遞指令并收集它的狀態。GFS中的文件被切分為64MB的塊并以冗余存儲,每份數據在系統中保存3個以上備份。
客戶與主服務器的交換只限于對元數據的操作,所有數據方面的通信都直接和塊服務器聯系,這大大提高了系統的效率,防止主服務器負載過重。
3.3 海量數據管理技術
云計算需要對分布的、海量的數據進行處理、分析,因此,數據管理技術必需能夠高效的管理大量的數據。云計算系統中的數據管理技術主要是Google的BT(BigTable)數據管理技術和Hadoop團隊開發的開源數據管理模塊HBase。
BT是建立在GFS,Scheduler,Lock Service和MapReduce之上的一個大型的分布式數據庫,與傳統的關系數據庫不同,它把所有數據都作為對象來處理,形成一個巨大的表格,用來分布存儲大規模結構化數據。
Google的很多項目使用BT來存儲數據,包括網頁查詢,Google earth和Google金融。這些應用程序對BT的要求各不相同:數據大小(從URL到網頁到衛星圖象)不同,反應速度不同(從后端的大批處理到實時數據服務)。對于不同的要求,BT都成功的提供了靈活高效的服務。
3.4 虛擬化技術
通過虛擬化技術可實現軟件應用與底層硬件相隔離,它包括將單個資源劃分成多個虛擬資源的裂分模式,也包括將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。虛擬化技術根據對象可分成存儲虛擬化、計算虛擬化、網絡虛擬化等,計算虛擬化又分為系統級虛擬化、應用級虛擬化和桌面虛擬化。
3.5 云計算平臺管理技術
云計算資源規模龐大,服務器數量眾多并分布在不同的地點,同時運行著數百種應用,如何有效的管理這些服務器,保證整個系統提供不間斷的服務是巨大的挑戰。
云計算系統的平臺管理技術能夠使大量的服務器協同工作,方便的進行業務部署和開通,快速發現和恢復系統故障,通過自動化、智能化的手段實現大規模系統的可靠運營。
4 云計算技術發展面臨的主要問題
盡管云計算模式具有許多優點,但是也存在的一些問題,如數據隱私問題、安全問題、軟件許可證問題、網絡傳輸問題等。
數據隱私問題:如何保證存放在云服務提供商的數據隱私,不被非法利用,不僅需要技術的改進,也需要法律的進一步完善。
數據安全性:有些數據是企業的商業機密,數據的安全性關系到企業的生存和發展。云計算數據的安全性問題解決不了會影響云計算在企業中的應用。
用戶使用習慣:如何改變用戶的使用習慣,使用戶適應網絡化的軟硬件應用是長期而艱巨的挑戰。
網絡傳輸問題:云計算服務依賴網絡,目前網速低且不穩定,使云應用的性能不高。云計算的普及依賴網絡技術的發展。
參考文獻
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[4] 王昭,袁春.信息安全原理與應用[M].電子工業出版社,2010,1.
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