云计算现状综述(共10篇)
云计算现状综述 篇1
随着网络的日益普及和IT技术的迅猛发展,信息量与数据量快速增长,导致计算机的计算能力和数据的存储能力满足不了人们的需求,网络资源的需求和利用出现失衡状态,某些应用需要大量的网络资源,而大量的网络资源没有得到充分利用。因此,资源的整合和优化是网络发展的必然趋势,云计算应运而生。云计算(Cloud Computing)是一种新近提出的计算模式。是分布式计算(Distributed Computing)、并行计算(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展。它是基于互联网的计算,能够向各种互联网应用提供硬件服务、基础架构服务、平台服务、软件服务、存储服务的系统。前IBM董事会主席托马斯沃森,在1943年曾经声称“世界市场对计算机的需求大概也就只需要5台”[1],这个预测被现代学者所嘲笑。然而,随着云计算的出现,它可能成为一个正确的预言。目前,对云计算的理论研究滞后于实践应用,理论研究尚处于初级阶段,而初步的云计算产品已在市场进入应用。因此,对云计算信息策略的研究既有着重要性也存在着必要性。
1 云计算
1.1 云计算的定义
云计算是2007年才兴起的新名词,对它的定义和内涵众说纷纭。文献[2]给云计算下的定义:云计算将IT相关的能力以服务的方式提供给用户,允许用户在不了解提供服务的技术、没有相关知识以及设备操作能力的情况下,通过Internet获取需要的服务。Rajkumar Buyya等人认为云计算提供的是一种与交互式和虚拟计算构成的分布式系统相同的并行服务[3]。Oracle在其技术白皮书中给出的云计算的定义可以理解为:云计算是由虚拟的分布式应用设计和网格计算发展演化而来的[4]。以上对于云计算的定义各有侧重,从根本上说,云计算是以虚拟技术为核心技术,以规模经济为驱动,以Internet为载体,以由大量的计算资源组成的IT资源池为支撑,按照用户需求动态地提供虚拟化的、可伸缩的IT服务。
1.2 云计算的特点
1)具有高可靠性。云计算提供了安全的数据存储方式[5],能够保证数据的可靠性,用户无需担心软件的升级更新、漏洞修补、病毒的攻击和数据丢失等问题,从而为用户提供可靠的信息服务。
2)具有高扩展性[6]。云计算能够无缝地扩展到大规模的集群之上,甚至包含数千个节点同时处理[7]。云计算可从水平和竖直2个方向进行扩展。
3)具有高可用性[8]。在云计算系统中,出现节点错误甚至很多节点发生失效的情况都不会影响系统的正常运行。因为云计算可以自动检测节点是否出现错误或失效,并且可以将出现错误和失效的节点清除掉。
4)虚拟技术[5]。云计算是一个虚拟的资源池,它将底层的硬件设备全部虚拟化,并通过互联网使得用户可以使用资源池内的计算资源。
5)廉价性[5]。云计算将数据送到互联网的超级计算机集群中处理,这样无需对计算机的设备不断进行升级和更新,仅需支付低廉的服务费用,就可完成数据的计算和处理,从而大大减少了成本资金。
1.3 云计算系统的体系结构
通过对现有的云计算系统进行深入剖析,云计算系统内部可以看作是一组服务的集合。图1是云计算的体系结构。
1)基础设施层。主要包括计算资源和存储资源,整个基础设施也可以作为一种服务向用户提供,即Iaa S(infrastructuas a service)。Iaa S向用户提供的不仅包括虚拟化的计算资源、存储,同时还要保证用户访问时的网络带宽等。如Amazon云计算AWS(Amazon Web Services)的弹性计算云EC2和简单存储服务S3。在Iaa S环境中,用户相当于在使用裸机,既可以让它运行Windows,也可以让它运行Linux。用户在使用过程中很方便。
2)平台层。在基础设施之上的平台层可以认为是整个云计算系统的核心层,主要包括并行程序设计和开发环境、结构化海量数据的分布式存储管理系统、海量数据分布式文件系统以及实现云计算的其他系统管理工具,如云计算的系统中资源的部署、分配、监控管理、安全管理、分布式并发控制等。平台层主要为应用程序开发者设计,开发者不用担心应用运行时所需要的资源,平台层提供应用程序运行及维护所需要的一切平台资源。平台即服务称之为Paa S(platform as a service,平台即服务),大多数提供商限定于某种语言和集成开发环境(IDE),例如谷歌的App Engine支持python以及相应的IDE。这有点像在高性能集群计算机里进行MPI编程只适用于解决某些特定的计算问题。
3)应用层。它是面向用户提供简单的软件应用服务以及用户交互接口等,这一层称为软件即服务,即Saa S(infrastructure as a service,基础设施即服务)。Saa S的针对性更强,它将某些特定应用软件功能封装成服务,如Sales force公司提供的在线客户关系管理CRM(Clien Relationship Management)服务。Saa S既不像Paa S一样提供计算或存储资源类型的服务,也不像Iaa S一样提供运行用户自定义应用程序的环境,它只提供某些专门用途的服务供应用调用。
1.4 云计算和其它几种计算的概念及其区别
1.4.1 分布式计算
分布式计算是利用互联网上的计算机的中央处理器的闲置处理能力来解决大型计算问题的一种计算科学。研究如何把巨大的问题分成许多小的部分,然后把这些小任务分配给许多计算机进行处理,最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。在两个或多个软件间互相共享数据,这些软件既可以在同一台计算机上运行,也可以在利用网络连接起来的多台计算机上运行。
1.4.2 网格计算
网格计算也是一种分布式计算,通过利用大量异构计算机的未用资源,将其作为嵌入在分布式电信基础设施中的一个虚拟的计算机集群,为解决大规模的计算问题提供了一个模型。网格计算的焦点放在支持跨管理域计算的能力,这使它与传统的计算机集群或传统的分布式计算相区别。
1.4.3 云计算
云计算和网格计算都是属于分布式计算。它们之间[9]的一个重要区别在于资源调度模式。云计算采用集群来存储和管理数据资源,运行的任务以数据为中心。即调度计算任务到数据存储节点运行。而网格计算则以计算为中心。计算资源和存储资源分布在因特网的各个角落,不强调任务所需的计算和存储资源同处一地。由于网络带宽的限制,网格计算中的数据传输时间占总运行时间的很大一部分。网格将数据和计算资源虚拟化,而云计算则进一步将硬件资源虚拟化,活用虚拟机技术,对失败任务重新执行,而不必重启任务。
同时,网格内各节点采用统一的操作系统,大部分为UNIX,而云计算放宽了条件,在各种操作系统的虚拟机上提供各种服务。和网格的复杂管理方式不同,云计算提供一种简单易用的管理环境。另外,网格和云在付费方式上有着显著的不同。网格按照固定的资费标准收费或者若干组织之间共享空闲资源。而云计算则采用时付费以及服务等级协议的模式收费。其他区别不再赘述。
2 云计算信息策略
伴随着大范围的云计算发展,云计算信息政策制定也成为焦点,因此,云计算在成为一个技术服务的同时也是对政策的一项挑战,政策和技术的现实差距,正变得极其突出[10]。例如,在个人身份信息的保密标准上,美国和欧盟存在很大的差异[11]。
2.1 云计算存在的问题
2.1.1 可靠性和责任
可靠性问题。云用户要求云服务商能够提供一个可靠的服务,如果云服务商在实施重大任务的过程中出现严重失误,应该可以按照预期规则明确划分责任。2008年2月15日亚马逊的S3服务中断两小时。虽然随着云计算技术的成熟,服务中断可能性变得越来越小,但是100%的可靠性无法达到。即使服务中断过程非常短暂,但是数据相关完整性可能会被破坏。这种风险由谁承担,是用户、是供应商还是第三方,如保险公司等。
除了服务中断和数据完整性,正确性也存在隐患。许多情况高强度的计算任务无法独立验证结果。例如:金融公司在云端进行大规模模拟,基础硬件设施缺陷可能造成数据损坏,因此得到不正确的结果,这种情况谁应该承担责任?
策略借鉴问题。有学者提出借鉴电信业策略,但云计算和电信通讯不同:第一,它不仅是数据,还包含处理指令;二是数据经常在云传输过程中发生变化;第三,云没有通常意义上的“接收者”,计算结果一般传回发送者或者存储在云端。因此,诸多的不同点也导致很难借鉴现有电信法策略。
2.1.2 安全、隐私和匿名
云户云隐私和匿名安全性比其他用户低[12]。为了保护云用户隐私,不仅要对用户数据密切关注,同时对数据也要谨慎处理。企业担心客户数据安全;研究人员担心研究成果被窃取;个人担心个人敏感信息被泄露。但是,这种未经授权就泄露敏感信息在过去已经发生。
共享云介质问题。由于云用户物理基础设施共享使用,敏感信息安全性有很大风险。如个人身份信息,医疗记录,商业秘密、银行记录等。如何确保这些数据安全?目前常用方法是对记录加密,但是也有被破译的危险。
云计算插件问题。不法分子利用云计算实施犯罪活动,如窃取政府密码、破坏公用网网址等。云服务商需要了解用户以确保安全服务,但是一般云用户不同意实际内容被监控。很多公司已经推出基于语境的插件,通过云用户使用的关键字、浏览过的网页,自动学习用户的活动和内容。云用户能接受这样的措施吗?
2.1.3 访问和用户权限
专利权保护。云用户要求在知识产权权利得到保护的前提下能够随时随地访问云,不被云服务商或第三方妨碍。云提供商跟踪使用情况作为一种防止非法活动[12,13]的手段。知识产权和专利会不会也是服务商监控的范围,如何保证其安全性。
公共云接口薄弱。很多美国人依靠公共电脑设施,如公共图书馆[14]。一般的云提供商不提供公共电脑访问服务,虽然目前有的云服务商提供了公共计算机的访问端口,但是很多是不堪重负和技术需求的Web2.0服务[15]。
跨国云访问。很多国家访问和使用云协议标准不同,因此云供应商在软件使用类型和运行能力方面会出现些问题。此外,数据输出规则的不同也会导致云服务提供商被限制对某些国家科学资料的访问[16]。
2.2 云计算信息策略标准的提出
随着云计算技术迅速发展,技术能力和信息政策完善差距变得越来越突出,迫使一些国家的政策制定者意识到积极制定信息政策的必要性。目前,主要有两种思路:指定国家政府机关,诸如国家通讯委员会,强制执行云计算信息策略规则;或在提供者和用户之间制定详细的服务协议。无论如何制定,以下都是策略制定者需要考虑的方面:
1)可靠性基本标准
2)鉴定数据丢失和违法数据责任标准
3)数据安全的期望值
4)隐私保护
5)潜在的匿名需求
6)访问权和使用权
7)跨国界数据访问国际标准化
以上要素的具体参数能通过云计算服务协议产生。除了公共策略直接介入,还可以从教育入手。IBM/google的第六校是已经开设了云计算教育课程;华盛顿大学在2007年也已经成功实现对大学生进行云计算知识教育[17]。
2.3 云计算信息策略提出存在的问题
虽然云信息策略制定的研究是大多数专家所关注的焦点[1],但是云计算政策的提出还存在很多问题,例如:
1)个人、公司、学者、政府等云用户对云策略的要求会不会发生变化
2)若云用户使用不同的云服务提供商,如何通过制定云策略来协调不同服务商之间计算资源的关系
3)能否以现有的信息策略为基础形成一套云计算的策略。
这些仅仅是云计算研究问题的类型抽样,它推进了云计算技术发展,但也引发了技术和政策之间的关系协调问题,这些研究数据对云策略的形成也将是极其宝贵的。
3 结束语
云计算的潜在独特性使它成为一个无处不在的技术,被广泛使用。云计算的前景虽然美好,但是毕竟处于刚刚起步阶段,除了本文有关云计算信息政策问题的讨论,仍有不少的技术问题和应用需求亟待解决,其中技术问题包括例如高可靠的系统容错技术、可扩展的并行计算技术、海量数据的挖掘技术、数据安全技术、负载均衡技术、任务调度技术等。对于云的建设者和运营者而言,从方案的提出到客户的认可也还有更多的路要走。
云计算现状综述 篇2
云计算是2007年底正式提出的一个新的概念,至今为止,几乎所有的IT行业巨头都将云计算作为未来发展的主要战略之一,相关商业媒体也将云计算视为计算机未来发展的主要趋势,其商业前景和应用需求已勿庸置疑。
云计算是一种全新的商业模式,其核心部分依然是云后端的数据中心,它使用的硬件设备主要是成千上万的工业标准服务器,它们由英特尔或AMD生产的处理器以及其他硬件厂商的产品组成。企业和个人用户通过高速互联网得到计算能力,从而避免了大量的硬件投资。
云计算的基本原理是,通过将计算分布在大量的分布式计算机上,使企业数据中心的运行更加类似于使用互联网。从而使企业能够将随时资源切换到需要的应用上,根据需求访问计算机和存储系统。
狭义的云计算指的是厂商通过分布式计算和虚拟化技术搭建数据中心或超级计算机,以免费或按需租用方式向技术开发者或者企业客户提供数据存储、分析以及科学计算等服务,比如亚马逊数据仓库出租生意。广义的云计算指厂商通过建立网络服务器集群,向各种不同类型客户提供在线软件服务、硬件租借、数据存储、计算分析等不同类型的服务。广义的云计算包括了更多的厂商和服务类型,例如国内用友、金蝶等管理软件厂商推出的在线财务软件,谷歌发布的Google应用程序套装等。
2.云计算发展国内外现状
IBM于2007年8月高调推出“蓝云(Blue Cloud)一计划。IBM的Willy Chiu透露,“云计算将是IBM接下来的一个重点业务。“这也是IBM扩张自身领地的绝佳机会,IBM具有发展云计算业务的一切有利因素:应用服务器、存储、管理软件、中间件等等,IBM抓住了这样一个良好的机会,提出了“蓝云”计划。2008年8月,IBM斥资3.6亿美元在美国北卡罗来纳州开始建立云计算数据中心,并将该数据中心称为史上最复杂的数据中心,投入了大量人力物力。IBM还在东京建立了一所新的研究机构,建立帮助用户使用云计算基础设施。该数据中心占地6万平方英尺,预计将于2009年下半年投入运营。IBM表示:“使用该数据中心的用户能够获得空前的互联网计算能力,并获得业内领先的环保优势和成本”。IBM在东京的专家将为大企业、大学和政府提供云计算咨询,帮助他们利用云计算设施,设计云计算应用,以及向他们的用户提供基于云计算的服务。在2009年的计划中,IBM计划于推出数种云计算服务产品。
Google于2007年10月在全球宣布了云计划,同时与IBM合作,把全球很多大学纳入搿云计算”计划当中。当月,Google与IBM开始在美国大学校园,包括卡耐基梅隆大学、麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学伯克利分校及马里兰大学等,推广云计算的计划。希望从而降低分布式计算技术在学术研究方面的成本,并为这些大学提供相关的软硬件设备及技术支援(包括数百台个人计算机及Blade Center与System X服务器,以及Linux、Xen、Hadoop等开源平台)。而这些学校的学生则可以通过网络开发各项以大规模计算为基础的研究计划。2008年1月30日,Google宣布在台湾启动“云计算学术计划”.与台湾台大、交大等学校合作,将这种先进的大规模、快速计算技术推广到校园。
2009年4月,Google App Engine(GAE)的最新升级已经开始支持Java,并且添加了一系列专门瞄准企业业务的新功能:此后,Google还发布了一款Eclipse插件,可以对Google App Engine的Java开发提供强力支持,由此可见Google已经为企业级云计算做好了准备。
亚马逊于2007年开放了名为“弹性计算机云“(Elastic Compute Cloud,EC2)的服务,以便让小的软件公司可以按需购买亚马逊数据中心的处理能力,而不需要从硬件开始搭建自己的系统。如今,Linux,Window,JBoss,Eclipse等常用操作系统和软件都已经在EC2平台上得到了支持,其他应用软件也在不断地加入。截至2008年底,亚马逊地云计算相关业务收入已达l亿美元。
2007年11月,雅虎建立了一个小规模的云,开放给卡内基梅隆大学的研究人员。2008年7月,雅虎与惠普、英特尔、伊利诺斯州大学香槟分校、新加坡信息通信发展管理局以及德国卡尔斯鲁理工学院共同创立了开源试验场Open Cirrus,主要进行云计算方面的研究和教育。2009年4月雅虎宣布了与加州大学伯克利分校、康奈尔大学以及马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校合作,与卡内基梅隆大学一起使用雅虎的云计算群来进行大规模系统软件研究,开发新的应用程序以分析互联网上的各种数据集如投票记录和在线新闻源等等。
微软公司正在开发脱离普通桌面的互联网操作系统“Midori一,该系统不同于已经有20多年历史的Windows。Midori目的是为了大规模应用云计算技术。微软的竞争优势很明显,全世界有数以亿计的Windows用户,微软所要做的就是将这些用户通过互联网更紧密地连接起来,并通过Windows Live向他们提供云计算服务。微软正在努力创造一种从一般的硬盘存储方式转移到任何时间地点都可以接入的存储的模式用户体验,从而在互联网战略上拉近同Google的距离。微软的的云平台Azure开发己初步完成,如今已可以随时访问其站点嘲。
云计算在国内的起步稍晚,大概是从2008年开始的,但发展迅猛,如今中国IT界的各大企业基本都涉及该行业:2008年3月17日,Google全球总裁埃里克〃斯密特(Eric Schmidt)在北京访问期间,宣布在中国大陆推出“云计算(Cloud Computing)刀计划。在这个中国的“云计算”计划中,清华大学将是第一家参与合作的高校。它将与Google合作开设“大规模数据处理”课程,其中,Google提供课程资料给清华大学教授整理加工,提供实验设备,并协助学校在现有的运算资源上构建“云计算”实验环境。2008年5月10日,IBM在中国无锡太湖新城科教产业园建立的中国第一个云计算中心投入运营。2008年6月24日,IBM在北京IBM中国创新中心成立了第二个中国的云计算中心IBM大中华区云计算中心。
2008年11月,广东电子工业研究院与东莞松山湖科技产业园管委会签约,在东莞松山湖投资2亿元建立云计算平台;2008年12月30日,阿里巴巴集团旗下子公司阿里软件与江苏省南京市政府正式签订了2009年战略合作框架协议,计划于2009年初在南京建立国内首个“商业云",首期投资额将达上亿元;中国移动研究院做云计算的探索起步较早,已经完成了云计算中心试验,另外,中国移动网站也专门为云计算开辟了版块,时刻关注云计算的最新动态。
此外,我国在云安全方面的进展迅速,云安全的思想是通过大量分布的客户端对网络中软件行为的异常监测,以获取互联网中木马、恶意程序的最新信息,搜集到服务端进行自动分析和处理,再把研发的病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。云安全的策略基本构想是:用户越多,每个用户就越安全,因为庞大的用户群可以覆盖互联网的每个角落,从而更快更精准的定位病毒和木马。如今,包括360安全卫士、瑞星、趋势、卡巴斯基、~ICAFEE、SYMANTEC、江民科技、金山公司等都推出了云安全解决方案。瑞星基于云安全策略开发的2009新品,每天可以拦截数百万次木马攻击,其中2009年1月8日这一天就达到了765万余次。趋势科技的云安全已经在全球建立了5大数据中心,使用上万台在线服务器,现在趋势每天阻断病毒高达上千万次。
2008年11月25日,中国电子学会专门成立了云计算专家委员会,聘任中国工程院院士李德毅为主任委员,聘任IBM大中华区首席技术总裁叶天正、中国电子科技集团公司第十五研究所所长刘爱民、中国工程院院士张尧学、Google全球副总裁/中国区总裁李开复、中国工程院院士倪光南、中国移动通信研究院院长黄晓庆六位专家为副主任委员,聘任国内外30多位知名专家学者为专家委员会委员。2009年5月22日,中国电子学会组织的首届中国云计算大会将于在北京中国大饭店隆重举行。随着国内外云计算应用及研究的不断推进,其研究的技术要点也日益丰富,主要包括:虚拟化技术,云计算存储结构研究,云数据管理的研究,云编程模式的演示,云网络的研究以及云安全的研究。
在云计算系统的后端,有成千上万的服务器,如何将如此大量的服务器有效地组织是云计算系统高效稳定运行关键问题之一。然而云计算系统后端的网络拓扑有别于一般的网络拓扑特性:它的服务器节点分布广泛,数据流量大,服务等级区分度高,扩展性和可靠性要求较强,拓扑结构相对复杂,因此确实具有重新研究的必要性。Hadoop作为目前最为广泛应用的开源云计算软件平台,成功地设计了分布式存储和计算的对使用者透明的框架,在短短的一两年时间内,已经在多家网络公司的云计算平台上面得到了应用,但由于其发展时间短,还有较多需要改进的地方,比如其中MapReduce的任务调度就是一个亟待解决的问题。
3.云计算的基本概念
云计算是分布处理(Distributed Computing)、并行处理(Parallel Computing)和阿格计算(Grid Computing)的综台发展,或者说是这些计算机科学概念的商业实现;也是效用计算(Utility Computing)、虚拟化(Virtualization)、Haas(硬件即服务)、SaaS(软件即服务)、PaaS(平台即服务)等概念结合创新的结果。
云计算是一种革命性的突破,它表示计算能力也可咀作为一种商品进行流通,当然这种商品是通过通过互联网进行传输的。云计算的最主要目标就是:在来来,只需要一台笔记本或者一个手机,就可以通过网络服务来得到我们需要的一切服务,甚至包括实现超级计算这样的任务。从这个角度而言,最终用户将成为云计算的真正拥有者。简单的说.云计算就是利用互联网上的大型数据中心的软件和处理数据的能力,把复杂的运算从用户终端移到云上去做。
从硬件的角度来看,云计算有三个方面是新的:
1).可以按需获取的看似无限的计算资源,从而使云计算用户不需要在提供服务很久之前就要做计算资源的规划。
2).消除了云用户的先期的投入,从而使公司可以从小规模做起,随着需求增加来扩展他们的硬件资源,降低了风险。
3).能够以很短的时间为单位付费按需使用计算资源(例如,处理器按小时付费以及存储器按天付费),不需要的时候就将这些资源释放。这样,通过将闲置的机器和存储器释放来节省开支,提高整体利用率。
4.云计算的关键技术
云计算是一种新型的超级计算方式,以数据为中心,是一种数据密集型的超级计算。在数据存储和管理、编程模式和虚拟化等方面具有自身独特的技术。
1)简单的编程模式
编程模式主要针对的是使用云计算的服务进行开发的用户,为了使这些用户能方便的利用云后端的资源,使用合适的编程模式编写应用程序来达到需要的目的或提供服务,云计算中的编程模式应该尽量方便简单。最好使得后台复杂的并行执行和任务调度向编程人员透明,从而是编程人员可以将精力集中与业务逻辑。
Google提出的Map/ Reduce的编程模式是如今最流行的云计算编程模式。现在几乎所有IT厂商提出的“云”计划中采用的编程模式,都是基于MapReduce思想的。MapReduce这种编程模式并不仅适用于云计算,在多核计算和并行处理上同样具有有良好的性能。但该编程模式仅适用于编写数据处理为主、能够高度并行化的程序,简单的说,它是对同类型数据的分布式处理,对于计算数据具有相互联系,不可分割的应用并不适合。如何改进该编程模式,使程序员得能够轻松的编写各种需要的程序,实现真正意义上的并行编程,是MapReduce编程模式未来的发展方向。
2)数据存储和管理
为保证数据的高可用和高可靠性,云计算的数据一般采用分布式的方式来存储和管理。类似于一般的数据存储安全保证办法,云计算也采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性。由于云计算系统需要同时满足大量用户的需求,并行地为大量用户提供服务,因此云计算的数据存储技术必须具有高吞吐率,分布式存储正好满足了这一需求特点。现在,云计算的数据存储技术主要有谷歌的非开源的体系GFS(Google File System)例和Hadoop团队的开发的对于GFS的开源实现HDFS(Hadoop Distributed FileSystem)。有很大一部分IT厂商,包括Yahoo,Intel,阿里巴巴的云存储计划采用的都是HDFS的数据存储技术。
云计算系统对大数据集进行处理,而且需要向用户提供高效的服务,因此数据管理技术也必须能够对大量数据进行高效的管理。由于云计算的特点是对大量的数据进行反复的读取和分析,数据的读操作频率远大于数据的更新频率,因此一般来讲,云计算系统的数据管理通常采用数据库领域中列存储的数据管理模式,即将表按列划分后存储。在现有的云计算的数据管理技术中,最著名的是谷歌的BigTable数据管理技术,同时Hadoop开发团队开发了类似BigTable的开源数据管理模块。由于采用列存储的方式管理数据会造成写的不方便,因此如何提高数据的更新速率以及进一步提高随机读速率是未来的数据管理技术需要解决的问题。
3)虚拟化技术
虚拟化是云计算的一个非常关键的技术,也可以说是云计算区别于一般并行计算的一个根本性的特点。通过虚拟机的方式进行云计算资源的管理具有特殊的好处。由于虚拟机是一类特殊的软件,能够完全模拟硬件的执行,因此能够在上面运行操作系统,进而能够保留一整套运行环境语义。这样,可以将整个执行环境通过打包的方式传输到其他物理节点上,使得执行环境与物理环境隔离,方便整个应用程序模块的部署。一般来说,通过将虚拟化的技术应用到云计算的平台,可以获得如下一些良好的特性:
1).云计算的管理平台能够动态地将计算平台定位到所需要的物理平台上,而无需停止运行在虚拟机平台上的应用程序,这比采用虚拟化技术之前的进程迁移方法更加灵活。
2).能够更加有效率地使用主机资源,将多个负载不是很重的虚拟机计算节点合并到同一个物理节点上,从而能够关闭空闲的物理节点,达到节约电能的目的。
3).通过虚拟机在不同物理节点上的动态迁移,能够获得与应用无关的负载平衡性能。由于虚拟机包含了整个虚拟化的操作系统以及应用程序环境,因此在进行迁移的时候带着整个运行环境,达到了与应用无关的目的。
云计算现状综述 篇3
关键词:云计算;档案管理;综述
自2006年亚马逊推出弹性计算云(Elastic Compute Cloud)服务和Google首席执行官埃里克·施密特首次提出云计算概念之后,我国也掀起了一股强劲的云技术热潮。云计算是在分布式系统、网络计算等发展的基础上提出的一种新型计算模型,是一种新兴的共享基础架构的方法[1]。云计算的广泛应用无疑会对档案管理带来前所未有的影响,档案机构和档案学界正在积极开展云计算应用于档案管理的相关研究。
1 文献统计数据及分析
笔者在中国知网(www.cnki.net)的中国期刊全文数据库、中国学位论文全文数据库和中国会议论文全文数据库检索题名包括“云计算+档案”、 “云技术+档案”和“云档案馆”的文献(检索时间为2014-3-12),删除其中新闻报道性和重复性的论文后,共检索出78篇论文。
1.1 时间分布。这78篇相关论文的时间分布如表1所示:
由表1可见,我国档案学界对云计算的研究始于2009年,2009年后开始引起学者较多关注,到2013年掀起一个较小的研究高潮(2013年发表相关论文共33 篇),但是依据百度和Google的搜索结果,尚未出版云计算应用于档案管理的相关著作。
1.2 主题分布。上述78篇论文,其研究的主题可以分为理论研究(介绍云计算的概念、特点、优势,应用的可行性、问题及对策等)、具体应用(研究云计算在档案业务环节的具体运用,如备份、整合与共享、利用与服务、云档案馆等)、系统和平台构建(研究基于云计算的系统和服务平台架构、服务模式等)和应用的安全性。78篇论文的主题分布如表2:
从研究的主题来看,目前档案界对云计算的理论和应用设想方面的研究占主导,分别占全部论文的43.6%和44.9%。但是,基于云计算的系统、服务平台构建的研究论文只有5篇,对于如何用技术手段来实现“云”并没有系统深入的研究。
1.3 作者机构分布。各研究主题的作者机构分布见表3:
从表3可以看出,78篇研究论文作者中有22篇来自高等院校的档案院系,占全部论文的28.2%。26篇论文作者来自其他机构,约占33.3%,其他机构包括高校除档案院系和档案馆室的其他院系和部门、事业单位、军队档案馆等。从表中数据看,高等院校的研究者倾向于研究云计算在档案业务环节的具体应用,而其他机构的研究者更注重理论研究和云计算在人力资源档案、会计档案、健康档案等领域的应用与实现。
2 主题分析
2.1 云计算的概念和特点。田雷提出:“云计算是一种网络服务方式,提供了IT服务的一种交付和使用模式,用户可以通过网络租用或免费获取所需服务。”他还提出目前云计算的三个服务层次:基础设施即服务、平台即服务、软件即服务[2]。黄正鸿认为,云计算旨在通过网络(互联网和内部网)以按需、易扩展的方式获得所需的硬件、平台、软件及服务等资源。其特点可以归纳为:资源池;按需、自助;快速弹性;广泛的网络访问;可度量的服务[3]。陈康明认为,云计算是基于网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等已有网络技术发展起来的一种基于互联网络的服务信息共享模式。云计算的特点是:数据存储更加可靠、安全;资源的合理分配;先进技术理念带来的以用户为中心的个性化服务[4]。
2.2 云计算在档案领域应用的可行性分析。刘永提出,云存储在技术、管理和经济上已经具备了数字档案存储的基本条件。云存储技术是分布式文件系统技术、网格技术、集群应用等技术的集成,后三种技术在理论和实践上都逐渐成熟。云存储将分散在各地的数字信息集中存储,各档案馆(室)可以根据需求来申请适当的存储空间,降低了资金投入[5]。朱悦华、何丽萍、丁建萍认为,云计算时代“云档案”的实现具有较为完备的云计算理论基础、较为成熟的云计算技术条件、较为低廉的云计算经济成本和较为完善的云计算实践环境[6]。
2.3 云计算在档案管理中的应用优势。文杰提出了云计算在数字档案馆应用中的四大优势:确保档案服务器的可靠运行,降低服务器的出错概率;降低相关的维护费用;扩展了信息资源共享范围;丰富的终端设备[7]。彭小芹、程结晶结合云计算的特点提出云计算在档案领域的应用优势,即可靠、安全的数据存储;方便、快捷的云服务;强大的计算能力;诸多技术的集合体;经济效益;个性化;以用户服务为中心[8]。祝庆轩、桑毓域、方昀提出了云档案馆模式的优点:有利于政务信息公开;有利于统一全国各地区档案工作标准;有利于节省软硬件投资;有利于减少对计算机人才的依赖[9]。
2.4 云计算应用面临的问题和对策。黄正鸿提出云计算技术本身存在的一些问题,如标准问题、版权纠纷问题、数据隐私问题、安全问题、软件许可证问题、网络传输、用户使用习惯问题等[10]。陈康明认为,云计算应用面临的首先就是信息安全问题;其次是执行的国际标准问题。对策是完善基础设施建设;制定安全监测环节和相关技术;制定监督和管理机制[11]。文杰认为,云计算应用面临的问题主要有资源的选择问题;协议和接口问题;数据安全问题。对策包括加强人才队伍建设;完善基础设施建设;制定相关政策规范云计算标准;提供基础建设的统一监控、管理和控制;加强安全检测[12]。
2.5 云计算在档案领域的应用设想
2.5.1 云计算在档案存储、共享与服务中的应用设想。田雷提出可以通过“基础设施即服务”整合档案行业的服务器、存储器等设备,部署“云计算”环境,向各级档案部门提供基础设施服务[13]。陶水龙提出了基于云存储技术的档案数字资源的云备份和多套多地的档案数字资源备份数据存放策略,建立了云备份系统架构及其运行机制[14]。吕元智提出了国家档案信息资源“云”共享服务模式,将分散的国家档案信息资源通过云服务平台组织起来,形成一个个档案信息资源服务“云”[15]。祝庆轩、桑毓域等提出档案馆馆际云服务,将档案馆电子文件信息置于云中心,用户可以利用云计算技术检索云档案馆“虚拟资源池”[16]。卞昭玲、李俐颍等提出通过云存储解决档案信息的存储、档案信息的收集问题,同时可以共享档案信息 [17]。
2.5.2 云计算在专门档案领域内的应用研究。廖玉玲提出了基于云计算的建设工程档案全过程监管模式的系统方案[18]。刘振鹏、卞昭玲等提出了基于云计算的区域电子健康档案服务系统[19]。邓岚提出运用云计算技术搭建国家综合减灾信息管理与服务系统,并分析了云计算技术在灾害档案信息管理中的应用优势和障碍[20]。
2.6 基于云计算的数字档案管理系统和平台构建。程春雨提出国家开放档案信息资源共享利用系统应采用两级部署方式,分别部署在中央云中心和50个国家综合档案馆。中央云中心应用系统开发主要包括档案信息资源整合系统、平台管理系统、国家开放档案信息资源共享利用门户网站;省节点应用系统开发主要包括省节点档案信息资源整合系统和基础工具包软件[21]。程结晶提出要构建统一的云存储平台,采用虚拟化技术,开发基于“元数据”访问的分布式数字档案数据访问接口,构建完整的云服务平台来实现数字档案资源的访问服务、请求认证服务、安全数据传输服务和快速资源搜索和资源发现服务[22]。郑光辉提出了基于云计算技术的数字档案利用系统设计方案,详细描述了基于云计算的档案信息资源整合系统、云平台管理系统及开放数字档案利用门户设计方案[23]。蔡学美提出云计算数字档案馆系统主要是由云计算数字档案管理应用程序、数字管理节点、计算机专用网络、安全防火墙、公用和私有的硬件设施等构成[24]。朱悦华、何丽萍等提出构建“云档案”资源共享系统,其系统理论模型由资源层、管理中间件层和服务层等三层构成[25]。
2.7 云计算应用的安全性。徐华、薛四新等提出云数字档案馆安全保障体系应包括防御系统、监控系统、容灾备份系统、应急响应系统和技术支撑系统,通过安全法规体系、安全组织体系、安全管理制度体系、安全人员培养和培训体系来保证[26]。崔海莉、张惠达提出将档案信息管理系统推入云的基础设施上,服务中断、数据失真、敏感信息泄露是可能遭遇的技术风险,组织策略、准入退出机制是可能遭遇的管理风险[27]。
3 问题与展望
3.1 问题。首先,研究内容重理论轻技术。当前对于云计算基础理论的研究较多,关于如何运用技术手段实现其具体应用的研究较少。78篇论文中只有5篇从技术角度阐释了云计算应用于档案领域的具体实现方式。应用设想相关论文仅仅止步于“设想”,对具体应用及如何实现其应用轻描淡写,缺乏技术因素。
其次,研究缺乏实践基础。相对于云技术在其他领域的快速实现,传说中的云档案馆、档案云尚未付诸实施,对于云技术的应用需求也没有实际调研,因此,大多数研究缺乏一定的实践基础。
3.2 展望
3.2.1 研究内容。首先,对云计算的应用研究应更多关注档案资源的共享与服务。云计算的精神内核在于资源的共享。在全新的云计算模式下,研究者应站在整个国家档案资源共享和利用的角度谋划“云”,探寻如何利用云计算技术更加科学地整合和共享全国档案信息资源,并向公众提供高效快捷的信息服务。其次,适当扩展研究内容,构成完整的研究体系,例如,云计算环境下传统的档案管理模式和管理策略是否发生变化?云计算在档案部门有效应用应具备哪些条件?“云”之间如何交互协同?云计算的行业标准研究等。最后,与国外相关研究相比,国内研究应更注重云计算在档案领域的实际应用与技术实现。
3.2.2 研究方法。加强实证研究和案例研究。云计算对档案领域而言本质上是一种技术手段,技术最关键的问题是应用与实现。因此,应当加强云技术应用的实证研究,以及以某一地区或某一项目为对象的案例研究。
*本文系国家档案局科技项目“数字档案资源云存储策略研究”(项目编号:2012-X-34)和河南省软科学研究计划项目“河南省非物质文化遗产档案资源共享平台构建研究”(项目编号:142400410786)的阶段性研究成果。
参考文献:
[1]中国云计算喧嚣过后冷思考[EB/OL]. [2014-03-20].http://do.chinabyte.com/286/12798786.shtml.
[2][13]田雷.云计算在档案领域的应用[J].北京档案,2011(5):24~25.
[3][10]黄正鸿.云计算在档案信息化领域的应用启示[J].中国档案,2011(5):61~63.
[4][11]陈康明.云计算在档案管理中的应用[J].云南档案,2012(5):27~29.
[5]刘永,刘坤锋.论数字档案云存储[J].档案管理,2013(5):14~18.
[6][25]朱悦华,何丽萍,丁建萍.“云档案”信息资源共享系统研究[J].浙江档案, 2012(6):52~53.
[7][12]文杰.基于云计算的数字档案馆建设研究[J].档案与建设,2011(1):46~49.
[8]彭小芹,程结晶.云计算环境中数字档案馆服务与管理初探[J].档案学研究 ,2010(6):71~75.
[9][16]祝庆轩,桑毓域,方昀.基于云计算的档案信息资源共享模式研究[J].兰台世界,2011(7):8~9.
[14]陶水龙.档案数字资源云备份策略的分析与研究[J].档案学通讯,2012(4):12~16.
[15]吕元智.国家档案信息资源“云”共享服务模式研究[J].档案学研究,2011(4):61~64.
[17]卞昭玲,李俐颍,刘振鹏.云计算在档案信息共享中的应用[J].兰台世界,2011(7):16~17.
[18]廖玉玲.基于云计算的建设工程档案全过程监管模式可行性研究[J].档案学通讯,2013(6):74~78.
[19]刘振鹏,王坤瑞,卞昭玲等.基于云计算的区域电子健康档案服务系统研究[J].档案学通讯,2012(4):17~20.
[20]邓岚.云计算技术在灾害档案信息管理中的应用探讨[J].中国减灾,2011(8):32~33.
[21]程春雨.云计算模式下的开放档案共享利用平台建设[J].中国档案,2013(12):64~67.
[22]程结晶.云技术中数字档案资源共享与管理体系的构建[J].中国档案,2013(1):66~68.
[23]郑光辉.使用云计算技术创造开放数字档案利用新模式[J].档案学研究,2013(5):46~50.
[24]蔡学美.档案云技术应用于档案信息化建设[J].办公自动化,2012(6):14~17.
[26]徐华,薛四新,刘宗渊.云数字档案馆安全运营管理机制研究[J].档案学研究,2012(2):37~41.
[27]崔海莉,张惠达.云计算环境下档案信息管理系统风险分析[J].档案学研究,2013(1):56~60.
国外云计算发展现状综述 篇4
2006年,“云计算”(Cloud computing)的概念问世。在云计算环境下,用户无需自建基础系统,只需按需付费获得网上资源,于是,可以更加专注于自己的业务。未来,只需一台笔记本电脑或是一部手机就可以利用网络获得需求满足。因此,这种全新的IT资源交付模式降低了社会信息化的门槛,使得所有与之相关的工作变得更加简单、合理和自然,也使得创新更加容易和便捷。
1 对云计算的认知
目前,IBM、谷歌(Google)、亚马逊(Amazon)、中国云计算网等从不同的视角出发,对云计算的内涵进行了阐述,可谓各有千秋。其实,云计算不仅仅是一种技术,更是一种新的思想方法。基于这种认识,微软提出:云计算既不是一种简单的产品,也不是一种单纯的技术,而是一种新的产生和获取计算能力的方式的总称。云计算既是指一种可以根据需要动态地提供配置以及取得供应的计算和存储平台,又指一种可以通过互联网进行服务的应用类型。云计算作为新一代IT模式,在后端规模庞大,非常自动化和高可靠性的云计算中心支持下,为人们提供了在互联网环境中方便地访问各种基于云的应用和信息,并免去了安装和维护等繁琐操作。
据国外权威机构IDC(互联网数据中心)推算,未来三年,全球云计算领域将有8000亿美元的新业务收入。“十二五”期间我国云计算领域的产业链规模也将达到7500亿人民币~10000亿人民币。目前,全球各大IT公司竞相进入云计算领域,抢占新一代信息技术的制高点,力争最大限度地占领云计算应用服务市场份额。
正因为云计算有着广阔的市场发展和广泛的应用前景,云计算发展迅速,有人形容说“这是一场惊心动魄的信息化革命”。许多国家高度重视云计算的发展,以下作简单介绍。
2 国外云计算发展现状
2.1 美国
美国是云计算的发祥地,也是云计算技术研究的引导者和云计算推广的倡导者,其技术与产品的成熟度较高,在云计算领域一直占据领军地位。近几年,在许多知名的大型IT公司推动下,云计算技术、应用、市场发展都非常迅速。目前,美国政府机构正在大力推动云服务和自行构建云服务的计划。美国国防信息系统部(DISA)已经着手在其数据中心内部搭建云环境。美国宇航局艾姆斯研究中心推出名为“星云”(Nebula)的云环境。2009年3月,美国总统奥巴马任命维维克·昆德拉为美国联邦首席信息官之后,很快云计算被提上了美国政府的议事日程。2009年9月,奥巴马政府宣布,美国开始执行一项影响深远的长期性云计算策略。随后,美国联邦政府启动了新网站Apps.gov,利用这个新的平台展示并提供政府认同的云计算应用。通过这一举措促进政府机构有效降低管理和运营成本,更好地宣传、普及云计算理念,推动各领域创新。目前,云计算在美国联邦政府以及州各级地方政府机构得以广泛应用。美国硅谷目前有150家以上的企业直接参与或涉及云计算业务,新的商业模式和服务模式层出不穷。目前,美国联邦政府正在采取积极措施,进一步明确云计算的内涵,充分利用云计算技术整合数据,论证规范云计算标准的必要性和可行性,研究在适当时机制定云计算应用标准,为大面积推开做好准备。2011年2月8日,美国联邦政府CIO发布了《联邦云计算战略》,宣布将2012年的800亿美院联邦IT预算,拿出25%投放在云计算领域,着手将政府当前的IT应用方式转移到云计算方式上来,并明确规定在所有项目推进中“云计算优先”(Cloud First)。
最新调查显示,在美国政府机构中,有30%的机构已经制定了采用云计算技术的具体方案;正在研究或者着手计划采用云计算技术的机构达60%以上。从目前的发展趋势看,今后几年,联邦政府用于云计算应用的投资会逐年上升,到2016年,美国各级政府机构用于云计算方面的投资将会占到IT总投资的23%以上。
2.2 欧洲
欧洲对云计算开发应用的热情和积极性,与美国相比要冷静一些,所以欧洲一直是云计算应用市场的跟随者。这可能是受欧洲高度重视数据的安全性和隐私性这一传统意识有关。由于欧洲人更强调自我和私密,对数据的存取、传输等要求极其严格。事实也是如此,欧盟及欧洲各国的数据保护机构、网络安全机构最大的疑虑和担心是云计算的数据安全性、隐私安全性和私密可靠性。因此,每个欧盟成员国都设有自己的数据保护和数据保存政策。应该说,这种各自为政、分散不一、相互隐晦的数据不透明策略,在一定程度上限制,甚至阻碍了云计算产业的发展。这也是欧洲与美国在云计算技术上存在差别的主要原因。针对这一现实,谷歌、微软、亚马逊等云计算主力厂商不断调整技术方案,有针对性地改变经营策略,努力消除欧洲国家,特别是欧盟国家的疑虑和担心。随着各大厂商的不懈努力,云计算技术有针对性地改进和不断进步,欧盟及欧洲许多国家的传统意识和固有偏见已有明显改变,更多人逐渐接受了云计算的理念和服务,在欧洲建立起一个统一的云计算服务市场,决不会像前段时间那样遥不可及,用IBM推广商的话来说“已经指日可待”。
目前,世界许多著名的IT厂商纷至沓来,竞相在欧洲各国设立云计算中心。2009年,微软投资5亿美元建立都柏林数据中心,成为继阿姆斯特丹之后的又一个大型数据中心。欧洲粒子物理研究机构CERN目前使用的是Red Hat版本的Xen管理程序以及微软的Hyper-V技术。谷歌在欧洲已建成或在建的数据中心已达到12个,AT&T也将在伦敦建设它的又一个云计算中心。英国于2009年发表了《数字英国》白皮书,明确提出云计算将成为英国IT战略的重点。英国政府将全方位主导数字国家建设,并建立覆盖所有政府部门的云计算网络G-Cloud。《数字英国》提出将政府更多的IT应用转移到云计算模式上来。英国政府首席信息官(CIO)要求政府部门要加速建立统一的政府云,即G-Cloud,并号召政府机构尽量购买基于云的IT服务,以便在云计算的易于扩展、定价灵活、应用便利和提供快捷等优势中获益。
目前,在欧盟以及欧洲其它国家,越来越多的政府部门、企业、金融部门、医院、服务机构开始采用云计算技术,接受云计算服务。越来越多的资金不断地流入云计算市场和云计算应用领域。值得一提的是欧盟于2009年7月对外公布了今后5年,即到2014年欧盟电信的改革方案。这个方案明确规划了电信改革的四大优先项目,即加快数字内容立法,创建移动支付安全系统,创建云计算系统和鼓励企业利用云计算技术节能减排。
2.3 日本
近年来,日本政府积极推进云计算的发展,提出了“有效利用信息技术,开创云计算新产业”的发展战略。该战略包括若干具体措施:制定数字化教材等电子出版物的可复制利用制度以规范行为;利用云计算技术提高数据中心的节能环保指标(DPPE:Data center Performance Per Energy)和稳定性;逐步放松对异地数据存储、服务外包的管控;在充分考虑个人信息匿名和私密前提下,以信息安全为基础,完善信息传递和信息使用的规范性制度,强化管理;基于对海量数据的实时处理成果,拓展市场需求领域,构建新的面向对象平台。日本政府明确表示,希望此举能够推动云计算的发展,以创造更为广阔的服务领域和新兴产业。
日本内务部和通讯监管机构计划建立一个大规模的云计算基础设施,以支持政府运行所需的一应信息系统,此设施被命名为Kasumigaseki cloud(霞云)。新的基础设施将于2015年完工。目标是整合所有的政府IT系统,将其转化、归结成为一个独立的云基础设施,从而提高政府运行效率,降低成本。Kasumigaseki cloud将依据协同理论,在云计算技术的支持下协调政府各部门,在良好的协作环境下发挥职能作用,共同完成政府工作目标。这样既可以大大压缩电子政务运营成本,又能够增强数据处理能力,增加整合功能,扩大共享范围。从而实现政府提出的“为国民提供绿色、安全、先进的政府服务”。
2.4 韩国
由于韩国的信息产业比较发达,社会对云计算的认知度较高。韩国知识经济部、行政安全部和韩国广播通讯委员会于2011年联合公布了《搞活云计算综合计划》。这个计划明确提出了,在2014年以前,韩国政府要向云计算领域投入6016亿韩元(约合人民币36亿元)。目标是将韩国云计算市场的规模扩大到目前的四倍以上,达到2.5万亿韩元,并提出要将韩国相关企业的全球市场占有率再提高10%。
2.5 新加坡
近年来,新加坡在“智慧城市”建设方面取得了长足的进步。在政府的积极倡导和有力推动下,各级政府部门和企业紧密协调、加强沟通,重视在应用领域开拓创新,充分发挥IT产业和计算机技术的优势,在改善民众生活、工作、学习、福祉和信息沟通等方面取得了可喜的成绩。最近,新加坡政府明确提出,要在原来“智慧城市”的基础上,以云计算技术和方法推动智慧国家的建设。要进一步提高社会生产力,创造新产品,建立更加利民、便民的新型服务理念和体系,并采取措施强力推进。
3 云计算前沿技术简介
云计算的前沿技术,目前主要由国外大型IT企业掌控,如微软、IBM、亚马逊、谷歌、Salesforce以及英特尔开源、雅虎等。
微软推出的Windows Azure操作系统为开发者提供了一个平台,整合以往所用软件和数据服务,帮助开发可运行在云服务器、数据中心、Web和PC上的应用程序。这一大型应用软件开发技术,使得应用程序开发者,可以利用微软全球数据中心的存储、计算能力和网络基础服务满足需求。Windows Azure云计算服务平台还包括Microsoft SQL数据库服务和Microsoft.Net服务。此外,微软还推出了企业Exchange的网络版和Office网络版,并预计投入200亿美元用较短的时间在各地建立起20个“云计算中心”。
IBM继推出即买即用“蓝云(Blue Cloud)”后,加大了与政府机构、大学和其它互联网企业的合作,于2008年向客户推出了第一套支持Power和x86处理器系统的“蓝云”产品。在蓝云平台一系列自动化、自我管理和自我修复的虚拟化云计算软件支持下,满足来自各地的应用访问分布式大型服务器池,使得数据中心在类似于互联网环境下运行。
Amazon于2008年推出了运用与云计算服务的简单存储服务(Simple Storage Service,S3);弹性计算云(Elastic Compute Cloud,EC2);简单排列服务(Simple Queuing Service)。目前,Amazon提供的是可以通过网络访问的存储、计算机处理、信息排队和数据库管理系统接入式服务。
Google继推出Google Apps近两年后,又推出了应用软件引擎(Google App Engine,GAE)。这个服务平台的基本功能是让外部开发者借用Google的GAE开发新的Web应用,而Google通过“云中心”向用户提供相应的网络服务。这种让开发人员可以编译基于Python的应用程序并免费托管的服务,是Google围绕因特网搜索创建的一种新的超动力商业模式。
Salesforce的网络应用软件平台Force.com将发展重点由原来的SaaS(软件即服务)延伸到PaaS(平台及服务)领域。Force.com包括关系数据库、用户界面选项、企业逻辑,它还包括一个名为Apex的集成开发环境。这一平台可作为其它企业自身软件服务的基础,为用户提供更快捷、更具弹性、更智能的客户关系管理方案。
云计算的历史虽然不长,但学术界和企业界的密切协作和联动有力地推动了云计算技术的发展。如谷歌与麻省理工学院、斯坦福大学、卡耐基隆大学、加州大学伯克莱分校以及马里兰大学的合作研究;惠普、雅虎、英特尔推出的涵盖美国、德国和新加坡的联合研究计划等在创新技术和降低研发成本等方面都取得了良好的效果,成为云计算技术研发的范例。
目前,IT主力厂商的云计算技术与应用,占领了云计算市场的绝大部分,也形成了这项技术的若干事实标准。云计算作为未来互联网业务的重要模式和电子商务主战场,已经成为全球IT行业的共识。因此,一些国际标准化组织,如ITU-T(国际电信联盟远程通信标准化组织)、ISO(国际标准化组织)以及IEEE(美国电气和电子工程师协会)等已经开始着手云计算标准的研究,包括云计算的产业链,业务模型和参考模型。还包括安全、互操作、云计算的定义与技术架构、业务需求与商业模式等。云计算技术正在快速、有序、健康地发展。
摘要:云计算有着广阔的市场应用前景,因此,美国、英国、欧盟、日本、韩国等许多国家高度重视云计算的发展并积极参与。微软、IBM、亚马逊、谷歌等掌控着云计算的前沿技术,如Windows Azure操作系统,应用软件引擎(Google AppEngine,GAE)等。国际标准化组织也已着手云计算标准的研究。云计算将在全球迅速发展。
关键词:云计算,发展,研究,综述
参考文献
[1]云计算发展趋势一览[EB/OL].http://server.chinabyte.com.
[2]国际国内云计算发展现状及未来前景[EB/OL].http://cloud.it168.com.
[3]全球及中国云计算产业发展现状[EB/OL].http://www.enet.com.cn/esoftware.
[4]江苏赛联信息产业研究院.云计算[M].江苏人民出版社,2012.
[5]龚强.云计算及其在地理信息工程中的应用[J].测绘空间地理信息,2012(1):1-5.
[6]龚强.构建测绘地理信息行业云初探[J].测绘与空间地理信息,2013(1):1-4.
[7]龚强.论网格计算与云计算的关系[J].黑龙江工程学院学报,2011(4):9-12.
云计算的发展现状及看法 篇5
云计算(cloud computing)是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。美国国家标准与技术研究院(NIST)将其定义为:“云计算是一种按使用量付费的模式,这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问,进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络,服务器,存储,应用软件,服务),这些资源能够被快速提供,只需投入很少的管理工作,或与服务供应商进行很少的交互。”
云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网,后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源;广义云计算指服务的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关,也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。
云计算可以认为包括以下几个层次的服务:基础设施即服务(IaaS),平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)。这里所谓的层次,是分层体系架构意义上的“层次”。IaaS,PaaS,SaaS分别在基础设施层,软件开放运行平台层,应用软件层实现。
工业和信息化部副部长尚冰表示,目前我国的云计算已具备一定基础,应用实践正在逐步展开,基础设施也在不断完善中,产业链已经初步形成。
专家介绍,普通市民将很快能够体验到以下这几朵“云”:
卫生云——城市职工医保、城乡居民医保、商业医保等都可通过卫生云异地结算。居民还可用电脑、电视、手机等进行看病预约,并由卫生云定期提醒预防接种、健康体检、慢病检查等保健服务。
政务云——无线政务正在加紧打造中,工商、警务、应急等信息可以通过终端共享。一部手机可以查询多项民生内容,轻松搞定电视缴费、电气查询等事项。
交通云——市民上班或旅游时,可用手机或导航仪查看交通情况,选择最佳路线,查找免费停车位。
另外,备受关注的交通安全问题也将安上“云阀门”。中国铁道学会计算机委员会主任吴建中表示,今后通过物联网与云计算的应用,将逐步建成智能交通,不但让交通更安全,还能解决酒后无人代驾等问题。
云技术的发展非常迅猛,海外以GOOGLE、FACEBOOK、微软和亚马逊为代表的云平台服务商,都推出了自己的云服务产品,而且把云产品的发展堪称是未来的主要发展方向。中国的IT企业也积极地参与云技术的发展和应用,从云应用的特点和规模来讲,比海外要差许多,需要加快脚步追赶。
国内部分省市和大型企业已开始关注云计算产业发展。北京、广东、无锡等城市率先启动云计算基础设施、云计算服务平台和云计算产业园区建设,吸引国内外云计算技术和服务企业入驻,部分云计算平台已开始向企业和社会提供服务。部分基础运营商和数据中心企业从市场需求出发,着手建设面向企业服务的云计算基础设施;一批新兴互联网企业基于云计算技术创新商业模式,已开始提供服务于产业的云计算基础平台;传统软件企业纷纷抓住产业变革机会,推出面向行业的云计算解决方案。国内风险投资基金和产业集团也在密切关注云计算产业发展动态,掌握云计算核心技术的创新型企业已成为资本市场的关注热点。
2008年6月24日,IBM在北京IBM中国创新中心成立了第二家中国的云计算中心——IBM大中华区云计算中心; 2008年11月28日,广东电子工业研究院与东莞松山湖科技产业园管委会签约,广东电子工业研究院将在东莞松山湖投资2亿元建立云计算平台; 2008年12月30日,阿里巴巴集团旗下子公司阿里软件与江苏省南京市政府正式签订了2009年战略合作框架协议,于2009年初在南京建立国内首个“电子商务云计算中心”,首期投资额将达上亿元人民币;
世纪互联推出了CloudEx产品线,包括完整的互联网主机服务“CloudEx Computing Service”, 基于在线存储虚拟化的“CloudEx Storage Service”,供个人及企业进行互联网云端备份的数据保全服务等等系列互联网云计算服务;
中国移动研究院做云计算的探索起步较早,已经完成了云计算中心试验。
易度在线工作平台everydo.com在云计算领域发展也很快,旗下的多款云计算产品,包括文档、项目、工作管理等,致力于解决中小企业的软件领域问题。
我国企业创造的“云安全”概念,在国际云计算领域独树一帜。云安全通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测,获取互联网中木马、恶意程序的最新信息,推送到服务端进行自动分析和处理,再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。
云安全的策略构想是:使用者越多,每个使用者就越安全,因为如此庞大的用户群,足以覆盖互联网的每个角落,只要某个网站被挂马或某个新木马病毒出现,就会立刻被截获。
云安全的发展像一阵风,瑞星、趋势、卡巴斯基、MCAFEE、SYMANTEC、江民科技、PANDA、金山、360安全卫士、卡卡上网安全助手等都推出了云安全解决方案。
瑞星基于云安全策略开发的2009新品,每天拦截数百万次木马攻击。
趋势科技云安全已经在全球建立了5大数据中心,几万部在线服务器。据悉,云安全可以支持平均每天55亿条点击查询,每天收集分析2.5亿个样本,资料库第一次命中率就可以达到99%。借助云安全,趋势科技现在每天阻断的病毒感染最高达1000万次。
云存储是在云计算(cloud computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念,是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能,将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时,云计算系统中就需要配置大量的存储设备,那么云计算系统就转变成为一个云存储系统,所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。
云呼叫中心是基于云计算技术而搭建的呼叫中心系统,企业无需购买任何软、硬件系统,只需具备人员、场地等基本条件,就可以快速拥有属于自己的呼叫中心,软硬件平台、通信资源、日常维护与服务由服务器商提供。具有建设周期短、投入少、风险低、部署灵活、系统容量伸缩性强、运营维护成本低等众多特点;无论是电话营销中心、客户服务中心,企业只需按需租用服务,便可建立一套功能全面、稳定、可靠、座席可分布全国各地,全国呼叫接入的呼叫中心系统。讯鸟云呼叫中心产品通过分布部署和集中管理能力、大数据采集和分析能力,帮助企业提高人均产值,提高资源利用率,改善客户体验,通过公云、混合云、私云满足不同客户的需求。公云用户无需任何设备、安装即可快速运行,起到立竿见影的效果;混合云在解决大集中、小分散上发挥作用;私云在个性化、高性能、私密性上发挥作用。
私有云(Private Cloud)是将云基础设施与软硬件资源创建在防火墙内,以供机构或企业内各部门共享数据中心内的资源。创建私有云,除了硬件资源外,一般还有云设备(IaaS)软件;现时商业软件有VMware的 vSphere 和Platform Computing 的 ISF,开放源代码的云设备软件主要有Eucalyptus和OpenStack。
云游戏是以云计算为基础的游戏方式,在云游戏的运行模式下,所有游戏都在服务器端运行,并将渲染完毕后的游戏画面压缩后通过网络传送给用户。在客户端,用户的游戏设备不需要任何高端处理器和显卡,只需要基本的视频解压能力就可以了。就现今来说,云游戏还并没有成为家用机和掌机界的联网模式,因为至今X360仍然在使用LIVE,PS是PS NETWORK,wii是wi-fi。但是几年后或十几年后,云计算取代这些东西成为其网络发展的终极方向的可能性,非常大。如果这种构想能够成为现实,那么主机厂商将变成网络运营商,他们不需要不断投入巨额的新主机研发费用,而只需要拿这笔钱中的很小一部分去升级自己的服务器就行了,但是达到的效果却是相差无几的。对于用户来说,他们可以省下购买主机的开支,但是得到的确是顶尖的游戏画面(当然对于视频输出方面的硬件必须过硬。)。你可以想象一台掌机和一台家用机拥有同样的画面,家用机和我们今天用的机顶盒一样简单,甚至家用机可以取代电视的机顶盒而成为次时代的电视收看方式。
云教育, 视频云计算应用在教育行业的实例:流媒体平台采用分布式架构部署,分为web服务器,数据库服务器、直播服务器和流服务器,如有必要可在信息中心架设采集工作站搭建网络电视或实况直播应用,在各个学校已经部署录播系统或直播系统的教室配置流媒体功能组件,这样录播实况可以实时传送到流媒体平台管理中心的全局直播服务器上,同时录播的学校也可以上传存储到信息中心的流存储服务器上,方便今后的检索、点播、评估等各种应用。
云会议是基于云计算技术的一种高效、便捷、低成本的会议形式。使用者只需要通过互联网界面,进行简单易用的操作,便可快速高效地与全球各地团队及客户同步分享语音、数据文件及视频,而会议中数据的传输、处理等复杂技术由云会议服务商帮助使用者进行操作。
目前国内云会议主要集中在以SAAS(软件即服务)模式为主体的服务内容,包括电话、网络、视频等服务形式,基于云计算的视频会议就叫云会议。云会议是视频会议与云计算的完美结合,带来了最便捷的远程会议体验。及时语移动云电话会议,是云计算技术与移动互联网技术的完美融合,通过移动终端进行简单的操作,提供随时随地高效地召集和管理会议。
云社交(Cloud Social)是一种物联网、云计算和移动互联网交互应用的虚拟社交应用模式,以建立著名的“资源分享关系图谱”为目的,进而开展网络社交,云社交的主要特征,就是把大量的社会资源统一整合和评测,构成一个资源有效池向用户按需提供服务。参与分享的用户越多,能够创造的利用价值就越大。
对于现在国内云计算的热度,我想用多热烈的词来形容都不为过。各级政府、各个企业甚至是个人几乎都无云不谈、无云不会。中央政府已经把云计算列为战略新兴产业,并写入了十二五规划,希望打造云计算产业链实现中国产业结构的升级,实现GDP增长的转型。各级地方政府在试点、探讨各种政务云、医疗云、智慧城市,以提高服务能力、服务效率、吸引人才和投资;ICT软件、硬件和服务提供商都在推广自己的云产品和云服务,主要互联网公司纷纷通过开放平台对外提供云计算服务,构建生态链,形成新的竞争焦点;各个行业也意识到云计算的优势和价值,在通过云计算技术大大改进了自身IT基础设施的同时,也纷纷推出各种云计算相关应用,提升了用户体验。个人用户在茶余饭后关注云能如何改变自己的工作、学习和生活的方式。
高性能计算云研究现状综述 篇6
云计算是一种新兴的计算模型, 很多专家认为, 云计算会改变互联网的技术基础, 甚至会影响整个产业的格局。正因为如此, 很多大型企业都在研究云计算技术和基于云计算的服务, 亚马逊、谷歌、微软、IBM、SUN等IT巨头都在其中。几年之内, 云计算已从新兴技术发展成为当今的热点技术。云计算有诸如可扩展性、隔离性、迁移性和可定制以及弹性资源等很多优点, 而这些优点为传统的高性能计算集群提供了丰富的软件环境、应用程序隔离和高效率的工作负载管理机制, 随着云计算的深入应用, 为用户提供高质量的远程高性能云服务成为当前研究的热点, 在云中“计算作为服务”已鼓励了高性能计算延伸到更广泛的科学和工业社区, 许多小型和中等规模的HPC用户都在探索基础设施云作为运行他们应用程序的一个可能平台, 同时也指出了HPC应用作为一个服务 (HPC-as-a-Service) 的思想。然而, 系统级的虚拟化带来的性能开销和网络性能等因素是一些在云中执行HPC应用程序所面临的挑战。机遇和挑战同时并存, HPC云必将带来又一波的研究热潮[1]。本文分析了高性能计算云 (HPC in the Cloud) 相关研究的进展, 展望了其未来研究方向及面临的挑战。
2 高性能计算云产生的合理性和必要性
伴随着高性能计算性能的不断提升和系统的日益庞大, 单一计算平台与不同应用多样化需求的矛盾也日益突出, 同时后期部署、管理、能耗、散热等成本也不断提高, 传统的高性能计算正面临着很多严峻的问题。云计算的关键技术之一是虚拟化技术, 由于虚拟化实现机制的不同, 许多平台对I/O性能产生了严重影响, 降低了整体性能, 除此之外, 还包括数据管理、负载管理和资源配送等挑战。
然而, 把高性能计算与传统的云计算结合起来就是高性能计算云, 高性能计算云 (HPC in the Cloud) 是一种基于云计算环境下的高性能计算资源管理和服务的模式, 它向用户提供可靠的HPC运行机制和自主管理计算资源的能力, 并向用户提供可定制HPC环境以适应不同应用的需要[2]。
3 高性能计算云研究
Mauch、Kunze等人研究了基于云的Iaa S为高性能计算应用程序提供更大的灵活性, 也节省了成本, 在这种模式下, 虚拟化和弹性的资源从大型的云计算服务提供商那里以按需的方式被利用, 以构建虚拟集群, 来符合客户的具体需求, 同时在高性能云计算环境中, 提出了一个新的方法来使用高速集群互连 (如Infini Band) [3]。文献[4]允许在虚拟机上挂载HPC应用, 可以无缝的桥接分布式云资源和紧耦合的超级计算, 从而实现可靠的集群资源, 主要描述了虚拟网络系统的设计、实施和对网络延迟、带宽开销的评估, 最后证明针对高性能计算云来说, VNET/P是可行、扩展的基于软件的覆盖网络。面向众核平台的一个轻量级高性能虚拟机监控器——蜂鸟 (Trochilidae) 被设计并已实现[5], 多操作系统可以同时运行在此虚拟机监控器之上, 同时对操作系统性能无损失, 在提供传统虚拟机监控器功能的基础上, 蜂鸟的代码量仅4 000行左右 (包括汇编与C代码) , 降低了系统的复杂度, 便于系统的维护与调试。以上是国内外对高性能计算与云计算相互结合的研究, 本文主要从性能评测和解决方案两大部分进行阐述。
3.1 性能评测
本节主要从性能评测平台方面综述了在云计算环境中实施高性能计算的研究情况。要进行性能评测, 首先要有方法, 即基准测试程序, 基准测试程序包括微观基准测试程序 (HPCC、PARSECBenchmark、LMBench等) 和宏观基准测试程序 (NAS、SPEC) 两类, 使用这些基准测试程序在不同测试平台上进行综合性能评估及性能瓶颈分析;其次是性能测试平台, 由于根据不同的平台、不同的测试负载会给出不一样的测试结果, 同时, 不同的测试方法可能给出完全不同的测试精度, 下面主要介绍一下主流的性能评测平台。
3.1.1 Future System
Future System测试床包括在地理上分布的异构计算系统、持有元数据和不断增长的软件映像库的数据管理系统, 以及一个保持隔离和安全实验的专用网络。该测试床支持基于虚拟机的环境以及本地操作系统的实验, 目的是最大限度减少开销和提高性能。该项目的合作伙伴, 将整合现有的开放源代码软件包来创建一个易于使用的软件环境, 支持网格和云计算实验的实例、执行和记录。Future System为研究人员提供了处理网格计算、云计算使用和安全性方面的挑战, 包括身份验证、授权、调度、虚拟化、高性能、中间件的设计和网络安全。支持的研究领域包括天文、化学、生物工程、大气科学和流行病学等。这个项目由国家科学基金会 (NSF) 所支持 (Grant No.0910812) , 其合作伙伴包括印第安那大学、芝加哥大学、佛罗里达大学、圣地亚哥超级计算机中心、德克萨斯高级计算中心、弗吉尼亚大学、美国田纳西大学、美国南加州大学、德累斯顿、美国普渡大学和Grid5000。
在虚拟集群测试中, 随着集群节点的增多, 网络通信和数据的读写速度成了性能上的主要瓶颈, 随着计算规模的扩大, 性能显示下滑的趋势。文献[6]和[7]采用了Future System测试床进行性能评估, 根据侧重点的不同, 可分为扩展性测试和花费有效性测试。
(1) 扩展性。文献[6]从扩展性的角度描述了一个科学的工作流应用程序在云中运行的经验。这个应用程序是去处理由Kepler项目发布的天文数据, 这些天文数据是NASA的使命去寻找类似地球的行星围绕其他恒星所产生的数据。使用Pegasus工作流管理系统, 通过把工作流映射在多个云中 (包括Future System、Magellan云和Amazon EC2云) 评估它的性能, 并讨论了在云中部署和执行工作流所面临的挑战。同时演示了Pegasus如何支持同时跨多个云基础设施的天空计算 (skycomputing) 。最后得出结论:天空计算对一些科学的工作流来说是一个可行且有效的解决方案。
(2) 花费有效性。文献[7]描述了计算机集群中节点数量与每美元所获得的计算性能的关系, 指出随着节点数量的增加, 单位成本所获得的计算性能在急剧减少, 所以运算的规模越大, 云计算所提供的计算性价比就越低, 这是当前制约在云计算环境中进行科学计算的主要原因之一。
3.1.2 Magellan
Magellan由国家能源研究科学计算中心 (NERSC) 部署的一个具有一定灵活性和性能的分布式测试床, Magellan主要研究以下几个问题:
(1) 开源云计算软件库是否能够满足美国能源部 (DOE) 利用高性能计算开展科研的需求;
(2) DOE的网络安全要求能否在云中得到实现;
(3) 新的云计算编程模式对科学计算是否有价值;
(4) DOE高性能计算应用程序能否在云中有效运行与哪些应用适用于云。
文献[8]采用了Magellan测试床, 项目Magellan研究针对科学计算的云计算, 并指出当前云计算对科学应用有很多的差距和挑战。
3.1.3 Amazon EC2
Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 是Amazon提供的云计算环境的基本平台。通过使用EC2, 可以在任何时候根据个人或企业的需要简便地创建、启动和供应虚拟实例。根据实例的类型和每小时的实际使用量付费。虚拟服务器在Amazon数据中心的安全环境中运行。EC2可以为Web范围的应用程序提供动态地配置计算需求和根据需要调整计算能力的功能。
采用Amazon EC2测试床进行相关的研究在文献[9]中有相关的介绍, 它详细描述了基准测试结果所特有的虚拟化开销和其对性能的影响, 同时检查了各种互连技术的性能, 以了解各种选择对性能的影响。研究结果显示, 虚拟化对性能有显著的影响;同时也显示了能力较差的互连技术显著影响典型的HPC应用的性能, 评估了Amazon的集群计算实例 (Amazon Cluster Compute Instance) 的性能。为了更清楚地理解云的优点和限制, 比较了云和HPC集群的性能, 同时关注虚拟化和基础网络怎样影响HPC应用的性能, 最后得出在云计算中可获得与HPC集群一样的性能主要取决于所运行的应用程序的类型的结论。
3.1.4 LLGrid
麻省理工学院林肯实验室网格 (MIT Lincoln Laboratory Grid, LLgrid) 项目的目标是开发按需网格计算能力, 使用主流编程语言MATLAB, 实施数值计算, 被广泛用于算法开发、仿真、数据缩减、测试和系统评估领域。麻省理工学院林肯实验室有一千多的MATLAB用户, 近200个用户长时间运行并行处理的任务。为了使这些用户使用LLgrid的计算资源能够透明地运行并行的MATLAB任务, LLgrid项目已开发了三种技术:点到点 (point-point) 消息Matlab MPI;全局数组语义p Matlab (类似高性能Fortran) ;把用户计算机整合到LLgird且自动分配网格计算资源的grid Matlab。
3.2 解决方案
性能优化着眼于可靠性, 相比之下, 解决方案则侧重于可行性, 即HPC计算资源与云计算相整合是否是可行的, 高性能计算云有哪些解决方案和成功案例。文献[10]、文献[11]对此有相关介绍, 下面分为编程模型、基于管理器的虚拟化、基于容器的虚拟化三个方面进行介绍。
3.2.1 编程模型
海量数据分析由于输入的数据非常大, 为了能在合理的时间内处理完数据, 计算通常分布在成百上千台计算机上去执行。如何分布数据、如何并发计算、如何处理失效等相关问题合在一起就会导致应用程序的代码非常复杂。编程模型正是为解决这些问题而提出来的, 编程模型是数据密集型计算领域的一个基础性的系统软件[10], 代表性的编程模型有Map Reduce、Hadoop、Dryad等。文献[11]基于Hadoop, 提出一种基于云的分布式数字海洋系统, 把不同的海洋数据通过高速网络连接起来建立一个存储云, 使用一个专用的网络服务协议, 用于高性能广域网络连接的计算机集群所进行的大型分布式数据集的高性能计算。实验结果表明, 与现有基于Hadoop分布式数字海洋系统相比, 该系统的性能有显著提高、数据高度共享。
3.2.2 基于管理器的虚拟化 (hypervisor-basedvirtualization)
基于虚拟机监视器的虚拟化技术包括Xen、VMware、KVM和Palacios等, 对于我们大家相对陌生的就是Palacios, Palacios是一个OS独立内嵌的、非参数化的VMM, 它是一个现代架构的开源的虚拟机监视器, 已经广泛的使用在现代Intel和AMD的x86处理器的虚拟化扩展中。Palacios是高度可配置的, 可以内嵌到诸如Linux和Kitten轻量级内核的不同的host操作系统中, 其目的是有效地虚拟化HPC应用。Palacios是V3VEE项目的一部分。起初, V3VEE作为美国国家科学基金会资助的Northwestern University和the Universityof New Mexico之间的合作项目。目前, 它涉及到5个能源部资助的合作伙伴机构:Northwestern University、the University of New Mexico、the University of Pittsburgh、Sandia National Laboratories和Oak Ridge National Laboratory。V3VEE是一个社会努力、资源发展的结果, 任何人都可以为之作出贡献。
对于内嵌到轻量级host操作系统的Palacios, 文献[12]通过Benchmark测试之后, 实验证明, 运行在虚拟LWK环境中的性能能够超越直接在Linux主机上执行同样的测试的性能, 进而满足了HPC计算的特性。关于Palacios的其他介绍请参考文献[4]。
3.2.3 基于容器的虚拟化 (container-basedvirtualization)
Linux-VServer, OpenVZ、LinuxContainers (LXC) 和Microsoft Hyper-V是操作系统级的虚拟化技术, 提供了轻量级 (lightweight) 的近似于裸机的虚拟化层。Open VZ经常被使用作为服务器虚拟化的最佳选择, Open VZ是开源软件, 是基于Linux内核和作业系统的操作系统级虚拟化技术。Open VZ允许物理服务器运行多个操作系统并以最大效率共享硬件和管理资源, 这些操作系统是相互隔离, 被称为虚拟专用服务器 (VPS) 和虚拟环境 (VE) 。
文献[13]采用了基于容器的虚拟化技术Open VZ, 实验表明, 基于容器的虚拟化带来了非常低的开销, 几乎与物理机一样的性能。文献[14]提出了一种面向高性能并行计算机的虚拟化技术:高性能虚拟计算域 (HPVZ) , 其中服务结点的虚拟计算域基于Open VZ构成。通过在操作系统上构建多个独立的用户运行环境, 实现了在一个操作系统内核上同时运行多个相互独立的用户运行环境的目标。HPVZ技术在保证系统性能的前提下, 为用户提供了独立可定制运行环境、服务质量管理、安全隔离和动态迁移的虚拟化高性能计算环境。
4 问题与展望
从目前的研究可以看出, 适合高性能计算的云计算环境这一领域正处于研究阶段, 高性能计算尚未广泛应用在云计算环境中;而云计算是一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化资源的计算模式, 正被大量运用到生产环境中, 国内的“阿里云”与云谷公司的Xen System, 以及在国外已非常成熟的Intel和IBM, 各种“云计算”的应用服务范围正日渐扩大, 影响力也无可估量。高性能计算云将集成高性能计算与云计算的优点, 以一种新的资源管理和服务的模式为大家提供按需动态的服务。
5 结语
云计算标准研究综述 篇7
自2007 年以来, 云计算逐渐成为业界的认可和推崇的技术热点。 众多国内外厂商围绕云计算开发出大量的产品, 同时越来越多的互联网应用开始尝试使用云服务构建, 基于云计算的解决方案也在多个领域逐步开始实施。
国际标准化组织ISO/IEC JTC1[1]定义云计算是可以提取的、高级的可升级的池, 能够为终端用户提供主机应用和通过消费买单的管理计算基础设施。 动态可升级的计算风格和通常虚拟化的资源在因特网上作为一个服务提供。 用户不需要精通或者控制支撑他们的 “云” 中的技术基础设施。 根据云计算平合提供的服务类型, 可以将云计算任务分为3 类: Iaa S[2] (Infrastructure as a Service, 即基础设施即服务) 、 Paa S[3] (Platform as a service, 即平台即服务) 和Saa S[4] (Software-as-a-service, 软件即服务) 。
从云计算提出至今, 云计算概念和技术已被业界广泛地接受和推广, 产业化规模及服务形态逐渐形成。 正由于云计算的兴起及规模化应用, 云计算的标准研究引起了业界的广泛关注。 若没有规范相关云计算技术、 服务、 管理等标准, 云计算产业的发展就难以得到健康的、 规范化发展。 目前, 由于云计算属于新兴产业, 云计算相关标准研究处于起步阶段, 尚无形成统一的国际通用标准, 这将给云计算产业的发展带来了瓶颈。
2 国际云计算标准研究现状
全球云计算市场迅速增长, 世界主要国家和地区纷纷出台云计算发展战略规划, 大型跨国企业已形成全球化服务能力和系统解决方案提供能力, 企业和开源社区共同推动关键技术研发取得突破性进展, 云计算应用在政务、 金融、 医疗、教育和中小企业等重要领域先后落地。 与此同时, 国外标准化组织和协会纷纷开展云计算标准化工作, 其中, 国际标准化组织/国际电工委员会第一联合技术委员会/软件工程分技术委员会 (ISO/IEC JTC1/SC7) 、 云安全联盟、 开放云计算联盟 ( OCC) 、 云计算互操作论坛 ( CCIF) 、 分布式管理任务组 (DMTF) 、 开放网格论坛 (OGF) 等重要的云计算标准工作组织已在云计算的安全、 云服务、 云际接口等方面取得了重要成果, 形成了相关标准规范。
国际标准化工作进展层次分析[5]如图1 所示。
从图1 中可以知道国际标准体系框架基本成型, 但是目前标准/研究项目远达覆盖不到图1 框架的内部; 有部分云计算相关技术规范, 在业界得到了行业的认同, 如云平台运维管理、 云网络通信协议、 云存储管理规范和接口、 虚拟机之上的软件的封装和分发格式等, 但尚未形成国际/行业标准。同时, 由于云计算技术启步较晚, 云计算应用范围仍然不够广泛, 同时服务提供厂的竞争关系紧张, 以致于云计算产业标准的制定不为多数厂商所重视; 另一方面, 由于各大组织、厂商等都希望在云计算标准化的制定中处于主导地位, 也制约了云计算标准研究和推广工作。 因此, 云计算标准化的研究与推广工作的推进是任重而道远。
3 国内云计算标准研究现状
我国非常重视云计算产业的发展, 把云计算作为国家战略性新兴产业。 国务院发布的 《关于加快培育和发展战略性信息产业的决定》[6]明确提出了包括新一代信息技术在内的7个重大发展领域。 2012 年国务院通过的 《“十二五” 国家战略性新兴产业发展规划》 指出把促进云计算产业研发和示范应用看作是新一代信息技术发展的重要内容之一, 可以看出我国非常重视云计算产业布局。
2013 年8 月, 工业和信息化部组织国内产、 学、 研、 用各界专家代表, 开展了云计算综合标准化体系建设工作, 对我国云计算标准化工作进行战略规划和整体布局, 并梳理出我国云计算生态系统, 为规范我国云计算产业发展奠定了标准基础。
另一方面, 我国也积极参与云计算国际标准化工作, 在国际舞台发挥了重要的作用。 当前我国注重参与相关国际云计算标准研究, 也积极贡献我们的部分研究成果。 同时, 相关国内标准组织也在注重推动、 标准的落地应用, 结合当今云计算产业发展需求与特点, 在标准研究体系的框架内, 积极开展了一系列重点领域的标准化预研工作。
3.1 国内云计算标准概述
国内的云计算标准化研究与国际一样处于起步阶段, 主要是 “产学研用” 的主要单位积极参与云计算相关标准化研制工作。 当前我国的标准工作与国际标准组织云标准研究紧密相关, 通过对国际情况的云计算标准研制情况的梳理, 并根据对中国国内云计算商业应用调研, 来规划我国的云计算标准体系, 以及开展云计算标准制定; 同时, 把云计算相关的研究成果贡献到国际标准组织。 国内主要有3 个标准组织开展了云计算标准的研究工作, 分别是中国通信标准化协会 (CCSA) 、 中国电子学会云计算专家委员会、 全国信息技术标准化技术委员会IT服务工作组和SOA标准工作组目前均尚处于初始阶段。
3.2 云计算标准化研究进展
3.2.1 全国信息技术标准化技术委员会SOA标准工作组
SOA标准工作组正式成立于2009 年12 月, 受工业和信息化部软件服务业司、 国家标准化管理委员会的共同领导, 开展我国SOA、 云计算、 Web服务、 中间件领域的标准制 ( 修) 订及应用推广工作, 并负责代表中国参与ISO/IEC、JTC1/SC38 和ISO/IEC JTC1/SC7/SG-SOA的国际标准化工作。
全国信标委SOA标准工作组项目列表如表1 所示。
3.2.2 全国信息技术标准化技术委员会云计算标准工作组
2012 年全国信息技术标准化技术委员会决定成立全国信息技术标准化技术委员会云计算标准工作组 (以下简称" 工作组") , 主要负责云计算领域的标准化工作, 协调和整合各方资源, 充分发挥政企事业单位等的作用, 切实做好我国的云计算标准化工作。 云计算标准工作组在研标准如表2 所示。
2014 年9 月28 日, 国标委发布2014 年第一批国家标准制修订计划, 本批计划共计1354 项, 其中云计算相关的共2项国家标准获得立项, 具体项目如表3 所示。
2015 年11 月9 日, 国家工信部发布了 《云计算综合标准化体系建设指南》[7] ( 以下简称为 “ 《 指南 》 ” ) , 该文件对推进云计算健康快速发展, 对加速产业转型升级、 促进信息消费、建设创新型国家具有重要意义, 对指导云计算产品与服务提供商加快推进云计算标准化工作, 提升标准对构建云计算生态系统的整体支撑有着积极的指导作用。
《指南 》 中提出我国云计算综合标准化体系框架, 如图2所示。 它是依据我国云计算生态系统中技术和产品、 服务和应用等关键环节, 以及贯穿于整个生态系统的云安全, 结合国内外云计算发展趋势, 构建云计算综合标准化体系框架, 包括“云基础”、“云资源”、“云服务” 和 “云安全” 4 个部分。
4 标准研究存在的问题
从国内外云计算标准化的发展现状分析来看, 虽然在术语和定义、 参考架构、 安全、 互操作和可移植等标准领域有了一些研究成果, 但是整体来看研究分散、 不成体系, 而且标准化工作组织之间也存在无统一基础、 各自研究、 难以达成共识。 存在的问题说明如下。
4.1 缺乏统一性
当前关注与从事云计算标准的机构与企业多, 很多标准化组织的工作都还处于起步阶段, 研究内容存在交叉; 另外很多云计算服务提供商考虑到自身的技术或市场的利益原因, 不愿意推动公开标准的研究与发展。 同时, 电信运营商在云计算技术应用上有着举足轻重的地位, 除了重点关注ITU-T、DMTFS、 NIA、 CSA等云计算标准化工作组外, 还应积极参与标准化的研究及推广工作, 以引领与规范云计算技术、 管理、服务等标准的协调发展。
4.2 云计算重点标准领域存在的问题
当前, 一些国际标准化组织和机构致力于云计算的标准化工作, 并在云计算术语和定义、 参考架构、 互操作、 可移植和安全等方面做出了一些工作, 发布了一些成果, 但不成体系, 尚存在着一些问题。 云计算术语和参考架构已经立项, 但在安全方面缺失统一标准, 在数据主权和隐私等等多个重点领域同样存在标准缺口。 在绿色数据中心、 云计算服务交付和服务质量等标准化领域进展较慢。 整体来看, 缺少基础支撑、 研究分散、 难以取得实质性进展, 缺乏云计算标准体系框架来促进结构化分析并明确各自间覆盖范围和差距, 难以有针对性地开展工作。
4.3 标准工作组织和管理存在的问题
(1) 标准组织工作范围未定, 工作存在交叠: 目前, 有很多组织在从事云计算标准的研究, 各个组织正在进行的活动都是未完成的工作, 而且比较分散难以评估, 在很多情况下其最终研究范围还不明确。 而且, 各组织的研究范围存在重复的情况。
(2) 云标准和其他标准的重叠情况: 对于研究的标准是否特别针对云计算并没有一个明确的划分标准。 这些标准与现有的一些标准存在重叠, 并且对于涉及该领域的组织和个人来说难以选择。
(3) 缺乏行业认可的协调者角色: 这个领域并没有一个能充当行业重要领导者的角色来系统协调标准研究工作和活动。
5 结语
从现有云计算标准化组织及其主要研究内容的分析来看, 云计算标准组织多, 不少组织的研究方向与内容之间都有交集, 同时组织间已有不少通过联盟形式, 达成了一定的标准信息互通、 互认, 以促进不同云计算标准的发展。 我国的云计算标准化工作与国际进展类似, 已经在标准化研究上取得成效; 同时在在2015 年国家工信部发布了 《云计算综合标准化体系建设指南》 进一步明确了我国的云计算标准研究思路及重点方向和领域。
摘要:目前, 云计算相关技术规范和标准成为了当前国内外各大国际组织及云计算服务提供商关注的热点。我国云计算相关标准研究起步相对较晚, 国家相关主管部门在我国的云计算标准化工作进行战略规划和整体布局。通过对国内外云计算标准组织的研究情况进行简述, 分析云计算标准研究存在的问题, 为云计算标准研究提供参考。
关键词:云计算,云安全,标准化体系,标准化组织
参考文献
云计算研究和发展综述 篇8
关键词:云计算,分布式处理,并行处理,网格计算,互联网
0 引言
近十几年来,互联网技术迅猛发展。然而,互联网给人们带来新服务的速度远远赶不上人们对它与日俱增的需求,在Web2.0的环境下,网民对互联网的需求从传统的门户网站渐渐转向高业务量的互联网服务。与此同时,对于互联网企业来说,存储资源和计算机硬件的相对成本在不断提高,数据中心的建设和维护成本在不断上升,人员管理和能源的消耗也在不断增加。要解决这一系列的难题,必须有一个新的平台和处理机制来协调和调度有限的资源,使得数据的收集和处理更为快速、有效。
在这种背景下,基于分布式计算特别是网格计算的快速发展,一种新型的服务计算模型应运而生了,它就是云计算(clouds computing)。云计算能提供动态资源池、虚拟化和高可用性的下一代计算平台的核心技术。它以用户为中心,提供安全、快速、便捷的数据存储和网络服务,使互联网成为每一个用户的数据中心和计算中心,使用户使用各种应用的平台从桌面转向Web。
基于互联网开放平等的特性以及校园年轻人对新知识的强烈渴望,Google公司和IBM公司发起了云计算的学术提倡,真正把“云”带进了校园,并确定了北美的6所一流大学作为引导组织,一时间,世界各大高校风起“云”涌。同时,以中国高校为代表的互联网最新力量也积极与IT企业合作,走上了“云计算”的探索之路。
1 云计算的特点
1.1 “无限”的存储容量
云计算的目标是提供给用户各种便利的云服务,而无论是何种形式的云服务,都离不开存储这个基础支撑组件,dSaaS (data-Storage-as-a-Serice)更是把存储提到了最重要的位置。
云计算就是利用暂时闲置的计算机资源,来存储具有较高信息生成总量的数据,就如同我们国家进行的“南水北调”工程,引“远水”来解“近渴”,从而达到提高总体的使用率和实现经济效益和资源效益的双赢目标。
1.2 便捷的服务
云计算对用户端的设备要求很低,使用起来也很方便。你可以在浏览器中直接编辑存储在“云”的另一端的文档,可以随时与朋友分享信息,不用担心软件是否是最新版本,也不用为软件或文档染上病毒而发愁。因为在“云”的另一端,有专业的 IT 人员帮助维护硬件,安装和升级软件,防范病毒和各类网络攻击。
1.3 用户和提供者的双赢
如果把一个计算的资源,例如一台服务器看作一个小水滴,那么,当很多的资源汇聚在一起的时候,它就形成了计算的云,可见一朵云相对一滴小水滴来说是多么强大,而在用户使用时,不需要去关心这个资源位于哪台服务器上,只要知道它有什么样的计算能力以及它何时能帮助你,剩下的就交给云计算来完成吧。而相对于租用服务器的高额费用,用户付出的代价,仅仅是购买带宽相关的费用,这大大降低了用户的成本。
而对于云计算的提供商来说,可以以极低的价格来为中小型企业提供服务,获得较高的利润,以此来和大型的硬件生产厂商抗衡。
2 世界各高校对云计算的最新研究
各大IT企业都和世界上的各大高校签订合作协议,充分利用高校里的科研力量来进一步开发当今以大规模计算为基础的研究计划。同时,这些合作计划也为大学提供了相关硬件设备以及技术支援。笔者从世界的各大高校中选取了较有代表性的几所大学,来看看他们与IT企业的合作情况和在“云计算”方面做的最新研究。
2.1 清华大学(TsingHua University)
2008年6月10日,全球信息基础架构解决方案领导者EMC公司宣布加入“道里”可信基础架构项目,致力于云计算环境下关于信任和可靠度保证的全球研究协作。作为中国顶尖的技术高校,清华大学与EMC公司有着多个领域的合作,尤其在高性能计算集群和数据中心方面,清华大学拥有大量的经验,所以项目的WIKI网络服务器架设在清华大学。清华大学的研究重点在于在云计算环境下探索安全保护技术,使其可应用于保护基础物理设施以及在安全的基础上广泛共享资源。
2.2 卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)
卡耐基梅隆大学卡塔尔分校是“卡塔尔云计算计划”的起点,这项首次将云计算技术引入中东地区的计划旨在就构建云计算环境展开协作,共同开发云解决方案,以帮助解决行业问题。卡耐基梅隆大学卡塔尔分校与IBM公司合作,并得到安全可靠的服务器辅助,他们将合作开发应用程序,以Hadoop程序设计模式为第一步,提高当地对这种新型程序设计模式的认识。此外,他们还与其他大学共同确定了试验应用项目:地震建模与石油天然气勘探;面向石油天然气行业的生产经营一体化解决方案;阿拉伯语网络搜索引擎等。
2.3 麻省理工学院(MIT)
云计算在麻省理工学院是可以带来新一轮的软件创新热潮的技术。而微软也把眼光放在了这上面,所以微软与MIT共同启动了一项创新计划,要在云计算的领域一展拳脚。虚拟化和云计算领域的一批专家在麻省理工学院(MIT)召开的新兴技术大会上齐聚一堂,讨论虚拟化云计算的未来发展方向。随着时间的推移,虚拟化将成为大多数IT基础架构当中的一个关键部分。随着云计算潮流愈演愈烈,虚拟化在很大程度上会与其他技术融合在一起,而不再成为一门独立的技术领域。所以MIT对于云计算的研究重点是让虚拟化和云计算求同存异,相互补充,共同达到合理分配资源和提高计算效率的目的。
3 云计算发展前景
在今天,我们已经不能简单地把云计算作为一个技术,而是应该作为一种新型的商业模式。而在这样的商业模式中,产品的品牌价值和服务则会被提升到一个全新的层次。
分析目前的云计算应用,无论是微软的Windows Live还是Google的Gmail,Google Docs,Google Picasa Web 都充分体现了“服务”已经成为云计算产业应用的重中之重,这些服务可以是网游,可以是IP电视,也可以是各种各样用户所需的个性化服务。
在新的技术趋势和应用形势下,云计算技术将会给更多的用户带来便利。可以预计,未来的5到10年,会有更多新兴国家的用户受益于互联网时代,受益于“PC+”时代,软件和互联网产业参与者的业务模式会由软件走向“软件+服务”。云计算在IT市场上的雏形正在逐步形成,它为供应商提供了全新的机遇并催生了传统IT产品的转变。IDC咨询公司预测用于IT云服务上的支出到2012年将达到420亿美元,占据5大关键市场单元的9%的份额。更重要的是,在云计算上的支出将进入加速发展阶段,大胆预测,到2012年将实现IT支出增长中25%的份额。
4 结束语
互联网的精神是自由、平等和分享。我们不仅从互联网基于云计算的应用中深刻体会到了云计算这一新型计算模型的高效、强大,更从世界各大学在云计算领域的研究上取得的硕果中领略了互联网人对于新事物、新概念执着的追求。每一篇技术报告,无不展现着云计算在未来互联网中扮演的重要角色,透射出云计算强大的生命力,虽然云计算在技术上还存在着许多瓶颈有待突破,但是我们已经可以看到它以其独特的魅力把“云”飘到了IT世界的每一个角落,相信在不久的将来,我们一定能看见云计算出现在我们的生活和学习中,带给我们更多的方便和安全。
参考文献
[1]Michael Armbrust,Armando Fox.Abore the clouds.2009-2-10.
[2]王萍,张际平.云计算与网络学习[J].现代教育技术,2008(11).
[3]葛慧.云计算的信息安全[J].硅谷,2009(2).
[4]胡炜,钟卫连.浅谈云计算的网络安全问题[J].中国科技信息,2008(23).
[5]罗庆容,翟大昆.基于云计算的电子商务模式[J].现代经济(现代物业下半月刊),2008(8).
[6]张健.云计算概念和影响力解析[J].电信网技术,2009(1).
[7]孙颜珍.新型网络应用模式———云计算初探[J].电脑知识与技术,2008(S2).
云计算标准化工作综述 篇9
云计算目前已经从概念炒作阶段进入到了相对理性的落地实施和实际应用阶段。不仅IT界越来越务实地接纳、实施云计算,其他各行业领域以及终端用户,也都在逐步接受云计算这种业务应用模式,越来越多的行业企业用户和个人用户正在采购云服务,享用云服务。总体来看,虽然表面上“云计算”概念已经降温,但作为传统IT建设和应用模式的替代,无论从市场层面还是政策层面,云计算都仍有着巨大的发展潜力。
市场方面,相关资料显示,近年来中国云计算市场规模正以超过30%的年均复合增长率快速增长,2010年为350亿元,2013年达到900亿元,2014年突破了1 000亿元,2015年我国云计算市场达到1 500亿元,并且持续保持着两位数的增长率。同时,无论是大数据、物联网、移动互联网等新技术的不断发展,还是智慧城市、工业互联网、信息消费等社会生产、消费服务的不断成熟,都需要云计算作为基础的IT支撑,因此,云计算技术和服务的发展面临着巨大的需求,云计算产业也将继续持续快速、发展。
政策层面,2015年年初,《国务院关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》(国发[2015]5号)发布,明确提出“到2017年,云计算在重点领域的应用得到深化,产业链条基本健全,初步形成安全保障有力,服务创新、技术创新和管理创新协同推进的云计算发展格局,带动相关产业快速发展”的云计算产业发展目标。还提出了“增强云计算服务能力”等六项主要任务和“完善市场环境”等七项保障措施,并分别在主要任务和保障措施中提出了“加强知识产权保护利用、标准制定和相关评估测评等工作”、“建立健全标准规范体系”等明确的标准化工作要求。此外,在今年两会中,李克强总理在报告中提到关于“互联网+”、《中国制造2025》、信息消费等与当前信息技术发展与传统产业融合密切相关的重大战略命题,这些产业融合发展战略一方面为云计算产业带来了巨大的发展空间,另一方面也对云计算及标准化工作提出了更高的要求。
2 云计算领域标准进展
自2012年9月全国信标委云计算标准工作组成立以来,共承担云计算领域国家标准研制任务29项,这些标准主要涉及云计算基础、资源、服务等领域,同时结合国家战略,向工业云领域延伸。具体情况见表1所示。
2.1 标准进展
2016年,工作组在研国家标准项目共23项,为做好国标研制工作,保证标准质量和研制进度,工作组针对每项标准专门成立项目组,推进相关标准研制工作。
截至目前,工作组已完成1项国标报批、4项国标送审、形成6项国标草案、正在编制8项国标草案,同时提出两项国标立项申请,并计划在2016年年底前再提出两项国标立项申请。重点标准《云服务采购指南》、《云服务级别协议规范》、《应用和数据迁移》等,均按计划进度执行。
2.2 云计算综合标准化体系建设
2013年8月起,工信部科技司、信软司牵头,会同相关司局,组织相关标准化技术组织研究提出云计算综合标准化技术体系。
云计算标准工作组组织国内云计算领域企事业单位紧密结合市场需求,支持信软司按照综合标准化工作方法,经过需求调研、搜集素材、征集专家、成立编制组、形成草稿、专家研讨、司局及直属单位论证、司局征求意见等环节,对云计算标准化工作进行了总体规划。
在云计算综合标准化体系研究过程中,国家先后发布了《中国制造2025》、《“互联网+”行动计划》等重要国家战略。结合这些国家战略规划对云计算发展和云计算标准化工作的要求,工作组配合工信部对形成的云计算综合标准化体系过程稿进行了广泛的意见征集和修改完善工作,并于2015年10月16日,正式印发《云计算综合标准化体系建设指南》。该指南提出的云计算综合标准化体系框架见图1所示。
依据我国云计算生态系统中技术和产品、服务和应用等关键环节,以及贯穿于整个生态系统的云安全,结合国内外云计算发展趋势,该指南提出的云计算综合标准化体系框架包括“云基础”、“云资源”、“云服务”和“云安全”四个部分。
云基础标准:用于统一云计算及相关概念,为其他各部分标准的制定提供支撑。主要包括云计算术语、参考架构、指南等方面的标准。
云资源标准:用于规范和引导建设云计算系统的关键软硬件产品研发,以及计算、存储等云计算资源的管理和使用,实现云计算的快速弹性和可扩展性。主要包括关键技术、资源管理和资源运维等方面的标准。
云服务标准:用于规范云服务设计、部署、交付、运营和采购,以及云平台间的数据迁移。主要包括服务采购、服务质量、服务计量和计费、服务能力评价等方面的标准。
云安全标准:用于指导实现云计算环境下的网络安全、系统安全、服务安全和信息安全,主要包括云计算环境下的安全管理、服务安全、安全技术和产品、安全基础等方面的标准。
以云计算综合标准化体系框架为基础,通过研究分析信息技术和通信领域已有标准,该指南还提出了现有标准缺失的、并能直接反映云计算特征,有效解决应用和数据迁移、服务质量保证、供应商绑定、信息安全和隐私保护等问题的29个标准研制方向(分部分统计如表2),以指导具体标准的立项和制定。对尚未纳入标准研制方向但在云计算综合标准化体系框架中列出的,统一作为标准化需求研究方向。
2.3 工业云服务标准体系研究
2015年,工信部组织实施智能制造标准体系建设工作,其中,工业云是一个重点研究方向。在智能制造专项项目“工业云服务模型标准化与试验验证系统”的支持下,中国电子技术标准化研究院(以下简称“电子标准院”)组织云计算领域、工业领域的先进企业开展了工业云服务标准体系的研究工作,提出了工业云服务标准体系框架草案(如图2所示),有力地支撑了智能制造标准体系的规划和建设工作。
在基础方面,制定工业云服务的术语和模型等基础类标准,规范工业云服务基本概念,指导工业云系统建设、服务部署和提供,并为制定其他标准提供支持,以及为评估工业云相关产品、解决方案和服务提供依据。
在资源服务方面,包括智能硬件资源服务、工业软件、数据服务和IT服务。资源服务标准用于规范和引导建设工业云计算服务的关键软硬件产品研发,以及软件、硬件、数据等工业云资源的管理和使用,实现工业云计算的快速弹性和可扩展性,智能硬件服务主要依托:工业机器人、数控加工设备、3D打印设备、智能仪器仪表等硬件设备。工业软件服务主要包括:CAX服务、MES服务、ERP服务、PLM服务。数据服务主要包括:设备数据、物料数据、知识库等。IT服务主要包括计算服务、存储服务、网络服务等。该部分标准主要规范各类资源在接入工业云时应遵循的接口和协议标准,指导资源提供方和使用方以统一的方式提供、使用、监控和管理工业云服务资源。
在能力服务方面,对能力服务的全生命周期进行规范,包括营销能力、研发能力、生产能力、服务能力和测评能力。能力服务用于规范基于工业云提供的各类能力所应具备的功能和非功能特性,包括:能力测评和认证、能力分类。一方面研究能力本身,另一方面研究能力之间的匹配、组合、交互、调度等多个方面的标准化内容。
在服务管理方面,规范工业云服务的服务目录、服务SLA、服务计量计费、服务质量等多个方面。其中,服务质量包括:服务质量评价模型、服务质量评价指标、服务质量评价规范。服务管理用于规范工业云服务设计、部署、交付、运营和采购,以及云平台间的数据迁移。
在安全管理方面,研究工业云服务的安全需求,规范安全技术和安全管理。
2015年起,电子标准院在承担工信部智能制造专项“工业云服务模型标准化与试验验证系统”项目的实施工作中,提出了工业云服务模型等四项标准立项建议,目前《工业云服务模型》、《工业云服务能力总体要求》两项标准已在工信部及国家标准委进行公示,即将正式立项。
3 国际标准化工作进展
2016年参与制定相关国际标准项目的数量及具体情况见表3。
我国专家作为ISO/IEC 19086-1、ISO/IEC 19944的联合编辑积极贡献,推动这两个项目分别进入FDIS和DIS阶段。同时,针对表3中五个项目,提交投票答复8次,comments建议近100条,参与讨论把我国对这些标准的建议反映到国际标准中。
云计算标准工作组对口的国际标准化组织是ISO/IEC JTC1/SC38(云计算和分布式平台)中的云计算工作组(WG3、WG4和WG5),目前这三个工作组编制云计算国际标准7项。其中,2项已经发布,1项FDIS投票,3项DIS投票,1项CD投票。基于已经发布的2项国际标准:ISO/IEC 17788《Information Technology-Cloud Computing-Vocabulary and Overview》已等同采用为国家标准GB/T 32400-2015《信息技术云计算词汇与概览》;ISO/IEC17789《Information Technology-Cloud ComputingReference Architecture》已修改采用为国家标准GB/T32400-2015《信息技术云计算参考架构》。
另外,ISO/IEC 19086-1、-3这两项国际标准在制定的同时国家标准也在同步制定中,与国际标准的协调原则是术语和指标等大的分类保持一致,中国计划将本国内SLA框架的最佳实践作为贡献分享到国际。国内研制的数据移植标准将参考ISO/IEC19941《信息技术云计算互操作和可移植》的概念。
希望国内企业尤其是国内标准制定的牵头单位更多地参与到国际标准化工作中,提高国际国内的沟通效率,彻底落实SC38注册专家的参与力度,切实做到实质性参与国际标准,并做好国内标准成果的国际转化。
4 标准技术组织建设
工作组自成立以来,稳步推进各项工作,成员单位自成立之初的50家已发展到154家,其中,2016年新增43家。
同时,秘书处充分利用云计算标准工作组微信公众号(CCWG-NITS)、云计算标准工作组微信群等,及时发布工作组相关工作动态,分享组内各种资源,不断完善工作组沟通和交流机制。
为落实推进我国标准化工作改革,不断探索和做好国家标准与团体标准的协同配套工作,秘书处积极与相关联盟组织(中国开源云联盟)开展协作,协调推进国家标准和团体标准的研制工作,在两个组织间建立联动机制、打造沟通平台,将国标研制团队与团体标准研制团队进行融合,在标准编写过程中做到以国标内容为基本框架,在具体技术或行业领域以联盟标准落地,既体现两类标准的不同指导层级和适用范围,也保障国标和团体标准在技术内容上的一致。
2016年6月,中国开源云联盟WG3-标准研制工作组以Open Stack开源技术为切入点,组织华为、中兴、中国移动、烽火、英特尔等会员,基于现有云计算国家标准GB/T 32399-2015共同制定了COSCL0001-2016《基于开源技术的云计算系统实现指南》联盟标准,并将于2016年12月召开的“第六届中国云计算标准与应用大会”上发布。该标准的诞生,是团体标准与国家标准配套结合的实践,是开源技术与标准化工作相结合的创新,填补了开源技术对云计算系统实现的标准空白。
2016年,工作组的标准研制任务较繁重,为稳步推进标准研制工作,秘书处通过以下方式为标准编制工作提供保障:
(1)以标准为单位成立项目组,各标准牵头人为各标准项目负责人,秘书处配合做好各标准研制工作。调动各标准牵头单位在标准编制过程中的主观能动性,积极推动各标准的研制,同时避免由于秘书处人员精力分配不均而可能导致的个别标准研制周期滞后的情况。
(2)对标准项目中的参编单位和专家根据参与力度和对标准技术内容的贡献程度进行考核,并纳入年底全国信标委优秀标准化人员的考评中,带动报名参编单位和专家参加标准编制工作的力度和持续性。
(3)秘书处定期以会议周的形式,集中组织标准编制会议,一次集中讨论4~5项标准,一方面保证相关标准之间的技术协调统一,另一方面方便部分专家同时参与几项标准的编制。
5 标准化工作的重点和亮点
(1)云计算领域2016年重点标准制定与实施工作
在标准研制方面,2015年底,云计算领域17项国家标准计划获批,工作组基于《云计算综合标准化体系建设指南》的总体规划,结合业界对云计算标准化工作的需求,明确了这17项标准的研制计划,并启动了云服务采购指南、数据和应用迁移、云计算资源监控、云服务级别协议、云服务运营通用要求、云服务计量计费等标准的研制工作,目前已有4项标准完成送审,6项标准完成草案编制。这些标准都是产业发展和市场监管等急需的重点标准,工作组将加大力度推进这些标准的研制进度,争取尽早发布,以满足产业发展的需要。
在标准应用方面,为切实发挥国家标准对行业的规范和指导作用、做好云计算国家标准的落地应用工作,秘书处在现有国家标准的研究成果基础上,面向软件与系统集成商、云服务提供商、甲方(用户),开展国家标准符合性测评工作,从质量评判、市场监管、用户服务和安全可靠四个维度,为政府监管、行业管理和产业发展提供支撑。
特别是自2016年2月起,支撑工信部信软司开展云计算服务能力评估的筹备和推进工作,组织重点企业和行业先进企业研制了云计算服务能力评估检查表、评估管理体系等,并自2016年9月起开展实施云计算服务能力评估试点工作。截至10月底,已完成对包括阿里云、百度、中国移动、华三等云计算服务提供商在内的10余家企业的评估工作。通过本次试点工作,不仅极大地推动了《云服务运营通用要求》等重点标准的宣传推广,也使这些标准获得了业界的广泛认可,同时还为行业主管部门开展市场监管、政策制定等工作提供了有力的抓手。
此外,工作组秘书处还依托电子标准院开展了云计算产品、云计算解决方案的测评工作,截至2016年10月底,围绕云解决方案、云产品等测评对象,对国内市场上40余家企业开展了70余次云计算标准符合性测评服务,逐步探索出一套云计算标准验证应用推广的方法,将在推动云计算产业发展、支撑市场监管等工作中发挥越来越重要的作用。
(2)云计算综合标准化工作顺利推进
自2015年10月《云计算综合标准化体系建设指南》发布以来,电子标准院及工作组支撑工信部信软司在全国云计算重点地区开展云计算综合标准化宣贯工作。截至2016年10月底,已在广东、北京、江苏、黑龙江、陕西、河北、湖北、河南、四川等九个省市开展了综合标准化体系宣贯活动,参加宣贯活动的人数累计千余人。系列宣贯活动安排了行业主管部门领导、标准化机构、行业企业分别对云计算产业发展政策、标准化工作思路、标准应用案例等进行宣讲,一方面宣传了国家在云计算领域的产业发展规划和标准化工作的顶层设计思想,另一方面扩大了云计算综合标准化体系、云计算重点标准的影响范围和力度,同时还通过企业的标准应用案例介绍标准的应用需求和应用场景,对后续云计算综合标准化工作的深入开展、云计算标准的验证示范应用等工作奠定了良好的基础。
(3)支撑产业转型升级、落实《中国制造2025》等方面的标准化工作
自2015年底,工作组秘书处重点组织云计算领域和工业领域的重点企业成立了工业云标准组,在智能制造标准体系框架下开展工业云服务领域的标准研制工作。目前已有包括数码大方、航天二院、沈阳机床等工业领域重点企业,以及华为、阿里、华三、IBM等云计算厂商在内的20余家企业参与工业云标准的研制工作,并形成了《工业云服务模型》等四项工业云领域标准草案,其中《工业云服务模型》、《工业云服务能力总体要求》两项标准即将正式获批国家标准立项。
6 2017年标准化工作展望
总体思路
2017年,工作组将继续广泛联合行业领域的重点单位,针对我国云计算产业发展现状,特别是目前存在的软件集成能力较弱、对数据及应用迁移的支撑能力不足、云服务质量参差不齐、云服务能力有待提升等问题,继续以《国务院关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》的文件精神为指导,结合《中国制造2025》、《“互联网+”行动计划》等战略规划要求,推动云计算标准化相关工作。具体包括:一是动态维护和更新云计算标准体系,并适时进一步加强云计算综合标准化体系的宣传推广;二是推动云服务计量、云资源监控、云数据及应用迁移、工业云服务等重点标准的研制和发布;三是研究提出新的云计算标准立项建议;四是配合行业主管部门总结云计算标准的应用模式和机制,继续开展包括云服务能力评估在内的标准验证试点及应用推广工作;五是在综合标准化体系的统一协调下,支持团体标准的研制;六是继续积极参加国际标准化工作。
标准计划项目
2017年,工作组计划完成6项国标报批、6项国标送审、1项国际标准提案、2项国标立项工作。
标准体系建设
按照国发[2015]5号文、《中国制造2025》、《“互联网+”行动计划》等战略要求,以《云计算综合标准化体系建设指南》为指导,结合产业发展和企业实际标准需求,研究提出云计算领域需重点研制的标准,必要时,对云计算综合标准化体系进行动态更新。在智能制造标准体系框架的统一规划下,进一步完善工业云标准体系。
国际标准化工作
继续推进ISO/IEC JTC1/SC38下在研的五项国际标准的编制,包括云服务SLA系列标准、云服务互操作和可移植、云数据和数据流,积极承担两个国际标准的联合编辑职位。
中国将积极参与SC38下未来工作项目的研讨工作,并考虑将国内标准的成熟先进部分转化为贡献分享到国际。对于征求立项的统一的云计算词汇项目投票,若立项后积极贡献;对于标准应用指南,中国计划提交SLA在中国应用的最佳实践;基于分类的数据管理项目中国计划积极参与。
中国提出承办2017年ISO/IEC JTC1/SC38第15次全会及工作组会议,将按照月度定期召开SC38国内镜像委员会会议,除讨论上述国际标准进展外,另外一个重要议题是积极准备并保障SC38第15次全会及工作组会议的顺利召开。
标准技术组织
围绕现有标准研制工作,进一步探索工作组的组织建设和工作机制,做到务实推进、灵活高效。并进一步发挥厂商参与标准化工作的积极性,做好工作组交流沟通平台,切实为云计算标准研制工作提供支撑和保障。
同时,为保证标准编写质量,2017年工作组计划对成员单位相关标准编制人员开展1~2场标准编写方面的培训。
拟开展的重点工作
(1)国家标准研制
继续推动已立项国家标准的编制工作,通过标准月度工作会议等工作方式和手段,重点推动云服务采购指南、云服务计量与计量、云资源监控、云数据及应用迁移、工业云服务等重点标准的报批和发布,以满足行业发展和规范市场的需要。
以《云计算综合标准化体系建设指南》为指导,通过企业调研、标准需求研讨会等形式,研究提出新的标准计划。
(2)标准应用推广
a.按照工信部信软司组织开展的云服务能力评估试点工作安排,组织云计算领域重点企业及测评机构开展云服务能力分级(四级)评估体系的研究工作,形成配套的评估管理办法和评估标准。
b.细化云测评方案,面向企业及市场需求,提出针对云计算解决方案的分级评估方案;继续开展云计算核心产品的标准符合性测试工作。
(3)团体标准研制
继续依托中国开源云联盟开展云计算和开源领域团体标准研制;为团体标准上升为国家标准乃至国际标准搭建好平台和桥梁;进一步将国标研制团队和团体标准研制团队进行融合,对标准化需求进行梳理,在云计算标准体系框架下,从标准立项阶段开始分清标准层级,明确不同场景不同需求所对应的标准划分类别。
(4)国际标准化工作
云计算和云安全研究综述 篇10
关键词:云计算,云计算服务,云计算安全
0 引言
随着互联网技术的不断发展和互联网用户的不断增加, 尤其是移动网络和客户端的迅猛增长, 使得人们的日常生活、工作、交友和消费与互联网更加紧密的联系在一起。同时, 也产生了海量的数据和信息需要处理。最近几年, 全世界产生的数据信息量大约有4.0×1019字节, 这个数字几乎超过了全人类在过去五千年所产生的数据信息量的总和。如何科学有效、方便快捷并且安全稳定的存储和处理这些海量的数据, 逐渐变成互联网行业不得不面临的重要问题。
在这个情况下, “云计算” (Cloud Computing) [1的概念被一些全球知名的IT公司提了出来, 其中包括亚马逊的EC2 (Elastic Compute Cloud) 和Google高效的云计算平台等[2]。云计算的提出改变了过去以个人电脑为基础的互联网数据服务, 将数据信息和应用服务都存储在云端, 提供了方便快捷的网络体验、安全可靠的数据存储和功能强大的信息处理, 突破了互联网发展的瓶颈。云计算的发展和应用立刻引起了学术界和产业界的广泛关注, 同时云计算安全问题也成为了他们研究的热点。
1 云计算的概念
1.1 云计算的定义
目前, 对于云计算的定义, 学术界和产业界并没有给出一个统一的定义。其中, 中国云计算专家咨询委员会副主任、秘书长刘鹏教授给出的表述得到了学术界的广泛接受。他认为, 云计算是通过互联网来提供可伸缩的廉价的分布式计算能力[3]。可从狭义和广义两个方面来看。
狭义的云计算指的是一种按需求付费购买资源的模式, 提供安全便捷的计算资源共享池 (资源包括存储资源、软件资源、数据资源、计算和管理资源等) 。广大用户通过云计算将服务器集群中的信息资源, 虚拟的、动态的、可伸缩的使用。这种使用的重点是按需服务、即用即付、用完即散。而从广义上来说, 云计算就是一种服务, 这种通过云端和互联网的服务可以和软件的应用和数据的存储和保护相关, 也可以是其他任意的服务。
1.2 云计算的特征
“云”在现实生活中给人的印象是:范围和规模都比较大, 而且它的边界又是模糊不定的, 它在空中飘忽不定, 你无法确定它的位置但它却确定存在于空中, 同时它的规模也是动态的。之所以称为“云计算”正是因为它和现实中的“云”有着诸多相同的特征。
云计算具有相当大的规模, 提供给用户海量的数据以及能够处理这些数据的强大的计算能力。Google、亚马逊、微软和IBM等公司都各自拥有大约100万台服务器。
云计算另一个重要的特征就是虚拟化, 无论是用户请求的数据还是服务均来自于“云”, 用户并不知道也无需知道资源的具体位置。另一方面, 在云上通过对服务器部署虚拟的资源共享池, 从而提高资源的利用率, 当一个服务器过载时支持负载的迁移。
云计算还具有可伸缩性, 当用户的需求规模发生变化时, 云计算系统的规模也能够相应的发生改变。云计算规模的自动化管理大大降低了运行的成本, 同时云计算的资源共享模式决定了云计算系统的通用性, 提高了资源的利用率, 让用户充分享受到比以往更加廉价的数据处理服务。
另外, 云计算在数据传输和存储中采用了多副本容错机制, 保障了数据和服务的高可靠性。
2 云计算的体系结构及服务类型
通过对云计算系统内部进行分析, 可以将其看作是一组服务的集合。云计算系统的体系结构如图一所示。
2.1 基础设施层
基础设施层主要包括存储资源和计算资源, 整个基础设施层也作为一种服务面向用户开放, 称为IaaS (Infrastructure as aserver, 基础设施即服务) 。IaaS不仅为用户提供虚拟化的计算和存储资源, 同时还保证访问系统时的网络带宽。比如, IBM的蓝云和亚马逊的EC2。这种形式的云计算向用户提供计算、资源和带宽等资源。用户不用理会云系统底层的基础架构, 就可以在上面运行软件、存储数据和发布程序。
2.2 平台层
作为基础设施之上的平台层, 应该说是整个云计算系统的核心, 包括并行程序开发环境、海量结构化数据的管理、分布式文件管理系统以及其他实现云计算的系统管理工具。比如系统中资源的部署、分配、监控和安全管理以及分布式并发控制等, 即Paa S (platform as a Server, 平台即服务) 。典型的代表就是Salesforce公司的force.com平台。平台层向用户提供应用程序的开发环境和资源等服务, 用户也不用担心程序运行时所需的资源。
2.3 软件应用层
它向用户提供软件应用服务和用户交互接口等服务, 这些软件应用可以通过各种客户端设备来访问。对于用户来说, 由于这些软件应用只是安装在云端, 从而省去了购买软件的费用。而对于云计算供应商来说, 则只需维持一个程序, 也大幅度降低了成本, 即SaaS (Soft as a Server, 软件即服务) 。例如微软的在线办公平台和Google Apps。
3 云计算的安全问题
云计算主要是在分布式计算 (Distributed Computing) 、并行计算 (Parallel Computing) 和网格计算 (Grid Computing) 的基础上发展形成的一种动态的、可伸展的计算方法。云计算同时也是一种服务, 通过将大量的资源组成共享的IT资源池, 动态地、虚拟化地、可靠地提供给用户。
云计算的快速发展, 让云计算的安全问题成为学术界、产业界和政府不得不面对的重要问题, 同时也成为云计算能否持续健康发展的关键因素。云计算的安全问题主要分为以下几个层面:
首先是用户数据和应用的安全。云端的数据必须要具有防丢失、防泄漏的要求。对于云计算用户和云服务提供商而言, 避免数据的丢失和被窃取都是十分重要的。在云端的数据是被共享的, 这也是云计算本身的特点, 即云用户并没有各自独立的存储空间, 因此用户数据的隐私性就受到了威胁。尽管目前, 网络上的数据都是通过加密的方式实现共享的, 但是如果在云计算环境下, 能够通过开发额外的数据隔离机制将各自的数据与其他用户的数据有效的隔离开来, 就可以更加有效地保证数据的安全性。
其次, 云计算服务平台自身面临的问题。云计算服务的飞速发展和美好前景, 让国内外众多IT厂商纷纷向云计算转型。但是, 由于目前没有一个统一的技术标准, 使得各厂商在云计算技术开发和推广过程中各自为政, 势必造成了不必要的浪费, 同时也为将来不同云服务的相互连通带来麻烦。平台服务层和客户终端的安全也是云计算提供商和云用户所必须注意的问题, 比如对于云计算底层的基础设施安全和维护, 对于基础设施之上的应用和程序的安全, 还有接口质量和用户终端的安全。
另外, 云计算服务还要有效地防止数据和资源的滥用和恶意使用。比如利用云计算服务传播恶意代码或发送垃圾邮件等恶意行为。
4 云计算安全的研究现状
2009年3月31日, CSA (Cloud Security Alliance云安全联盟) 宣布成立, 其目标是在云计算环境下提供最可靠的安全方案。并于同年12月发布《云安全指南》, 总结了云计算的技术架构、安全控制以及其他相关模型, 围绕被识别出来的关注点, 从用户的角度阐释了可能存在的安全隐患和商业威胁, 并推荐了相关的安全措施。2010年, 美国政府CIO委员会阐述了云计算带来的机遇和挑战以及对云计算的安全防护, 要求政府和机构要适时对云计算相关安全风险做出适时的评估并降低风险。欧洲网络和信息安全局 (ENISA) 也将推动相关管理部门对云服务提供商作出要求, 要做到及时通知云服务用户相关的安全攻击状况。
在我国, 2010年工信部副部长娄勤俭在第二届中国云计算大会上要求, 我国应该加强云计算领域的安全研究, 解决共性的技术难题, 实现云计算产业的健康、可持续发展。2014年3月, 中国国际云计算技术和应用展览会在北京开幕, 工信部软件服务业司司长陈伟在会上表示, 云计算综合标准化技术体系已形成草案。并且在加强规划引导、加强关键核心技术研发、以大型云计算平台建设为示范、加强网络基础设施建设和加强标准化体系建设五个方面促进云计算快速健康发展。
5 结束语
云计算技术的兴起和发展极大地促进了人们社会生产、生活方式的变革, 成为信息技术发展的趋势。云计算在给人们带来生产生活中便利的同时, 也带来了安全领域的难题。无论是政府、IT业界还是学术界对云计算安全问题都要有足够的认识, 从而更加科学合理地利用云计算, 充分发挥其所带来的效益和便利。
参考文献
[1]IBM Blue Cloud Solution (in Chinese) [EB/OL].http://www-900.ibm.com/ibm/ideasfromibm/cn/cloud/solutions/index.shtml
[2]Barroso LA, Dean J, Holzle U.Web search for a planet:The Google cluster architecture[J].IEEE Micro, 2003, 23 (02) :22-28.
[3]BETHENCOURT J, SONG D, WATERS B.New techniques for private stream searching[J].ACM Transactions on Information and System Security, 2009, 12 (03) :1-32.
[4]Hua Y, Jiang H, Zhu YF, et al.Smart Store:A new metadata organization paradigm with semantic-awareness for next-generation file systems[M].Portland:ACM Press, 2009.
[5]WANG C, CAO N, REN K.Enabling secure and efficient ranked keyword search over outsourced cloud data[J].IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 2012, 23 (08) :1467-1479.
[6]CURTMOLA R, GARAY J, KAMARA S.Searchable symmetric encryption:improved definitions and efficient constructions[J].Journal of Computer Security, 2011, 19 (05) :895-934.
[7]陈康, 郑纬民.云计算:系统实例与研究现状[J].软件学报, 2009, 20 (05) :1337-1348.