專家解讀云計算系統(tǒng)的各個方面

　　狹義云計算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源;廣義云計算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其他的服務(wù)，它具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等獨(dú)特功效;

　　將靜態(tài)、固定的硬件資源進(jìn)行調(diào)度，形成資源池，是云計算的第一步，該功能就是云計算中心操作系統(tǒng)實現(xiàn)的，但是操作系統(tǒng)的重要作用遠(yuǎn)不止于此。

　　云計算中心操作系統(tǒng)，是構(gòu)架于服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)硬件資源和單機(jī)操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫等基礎(chǔ)軟件資源之上的云平臺綜合管理系統(tǒng)，云操作系統(tǒng)既可以管理海量的基礎(chǔ)硬件、軟件資源，又可以對海量用戶提交的任務(wù)進(jìn)行管理，實現(xiàn)按需分配資源，并且對用戶消耗資源量和時間量進(jìn)行統(tǒng)計分析，按量計費(fèi)。

　　1)安全控制管理

　　一個產(chǎn)業(yè)、一個國家的競爭力可以有很多，而在信息時代下，數(shù)據(jù)已成為產(chǎn)業(yè)、國家的核心競爭力。云計算，實現(xiàn)了計算與存儲的分離，實現(xiàn)了眾多用戶對同一基礎(chǔ)資源的共享使用。但同時，眾多用戶共享同一資源，也對數(shù)據(jù)安全提出了更高的挑戰(zhàn)。

　　在云計算環(huán)境下，基礎(chǔ)資源的集中規(guī)�；芾�，使得客戶端的安全問題更多的轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)中心。從專業(yè)化角度，最終用戶可以借助云數(shù)據(jù)中心的安全機(jī)制實現(xiàn)業(yè)務(wù)的安全性，而不用為此耗費(fèi)自己過多的資源和精力。但同時，對云計算中心而言，需要直接對更多用戶的安全負(fù)責(zé)，也帶來更多的安全壓力。而網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)存取模式，帶來了許多安全和隱私的問題，不僅影響到風(fēng)險管理做法，而且還影響到法規(guī)、審計和電子憑證等法律問題的評估。具體而言，云計算安全涉及以下幾個主要方面：數(shù)據(jù)訪問風(fēng)險、數(shù)據(jù)存放地風(fēng)險、信息管理風(fēng)險、數(shù)據(jù)隔離風(fēng)險、法律調(diào)查支持風(fēng)險、持續(xù)發(fā)展和遷移風(fēng)險等等。

　　云計算數(shù)據(jù)中心的安全控制，需要從基礎(chǔ)軟硬件安全設(shè)計、云計算中心操作系統(tǒng)架構(gòu)、策略、認(rèn)證、加密等多方面進(jìn)行綜合防控，這樣才能保證云計算數(shù)據(jù)中心的信息安全。

　　2)大規(guī)模基礎(chǔ)軟硬件管理

　　基礎(chǔ)軟硬件管理，主要負(fù)責(zé)大規(guī)模基礎(chǔ)軟件、硬件資源的監(jiān)控和管理，為云計算中心操作系統(tǒng)的資源調(diào)度等高級應(yīng)用提供了決策信息，是云計算中心操作系統(tǒng)的資源管理的基礎(chǔ)�；A(chǔ)軟件資源，包括單機(jī)操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫等。基礎(chǔ)硬件資源，則包括網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的三大主要設(shè)備，即：計算(服務(wù)器)、存儲(存儲設(shè)備)和網(wǎng)絡(luò)(交換機(jī)、路由器等設(shè)備)�；A(chǔ)軟硬件管理中心，可以對基礎(chǔ)軟件、硬件資源進(jìn)行資產(chǎn)管理，監(jiān)控基礎(chǔ)硬件的狀態(tài)和性能，能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r觸發(fā)報警，提醒用戶及時維護(hù)問題設(shè)備;能夠?qū)A(chǔ)軟硬件資源進(jìn)行長期的統(tǒng)計分析，為高層次的資源調(diào)度提供決策依據(jù)。

　　3)虛擬計算管理

　　虛擬化的本質(zhì)在于從邏輯角度而不是物理角度來對資源進(jìn)行分配和使用，即從單一的邏輯角度來看待不同的物理資源。虛擬化技術(shù)有三種主要應(yīng)用形態(tài)，即虛擬分拆、虛擬整合和虛擬遷移。

　　云計算數(shù)據(jù)中心較為普遍的應(yīng)用了虛擬化技術(shù)的三種應(yīng)用模式，其中尤以虛擬分拆技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。云計算數(shù)據(jù)中心即需要兼容同一時期不同廠商的不同軟件、硬件資源，還需要兼容不同時期采購的異構(gòu)軟件、硬件資源，因而需要著重解決異構(gòu)軟硬件資源的同構(gòu)化問題。異構(gòu)資源同構(gòu)化，可以將異構(gòu)的資源轉(zhuǎn)換為相同顆粒度的可度量的同構(gòu)資源節(jié)點，是按需分配和按量計費(fèi)的基礎(chǔ)。而資源節(jié)點同構(gòu)化，也為分布式和并行性計算提供了良好的運(yùn)行環(huán)境。

　　4)分布式文件系統(tǒng)

　　傳統(tǒng)基于虛擬化技術(shù)的“云計算”平臺，可以實現(xiàn)虛擬機(jī)的遷移、容錯等功能，但普遍依賴于共享存儲。這樣，就存在一個致命的隱患，即：共享存儲一旦宕機(jī)，所有構(gòu)建于共享存儲之上的虛擬機(jī)都會宕機(jī)。為了解決這一問題，需要將云計算平臺建構(gòu)于分布式存儲系統(tǒng)之上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余。而基于塊設(shè)備的分布式文件系統(tǒng)，也就成為構(gòu)建云計算中心操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

　　基于塊設(shè)備的分布式文件系統(tǒng)，適用于大型的、海量數(shù)據(jù)吞吐的云計算平臺。它將客戶數(shù)據(jù)冗余部署在大量廉價的普通存儲上，通過并行和分布式計算技術(shù)，可以提供優(yōu)秀的數(shù)據(jù)冗余功能。且由于采用了分布式并發(fā)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，眾多存儲節(jié)點可以同時向用戶提供高性能的數(shù)據(jù)存取服務(wù)，也保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝浴?/p>

　　5)業(yè)務(wù)/資源調(diào)度管理

　　云計算包含三種服務(wù)模式，即云SaaS、云PaaS、云IaaS，這三種服務(wù)模式，雖然面向客戶提供的服務(wù)形態(tài)不同，但后臺都具備資源多租戶技術(shù)這一共同特征。即，基礎(chǔ)資源的共享和流轉(zhuǎn)，是不同應(yīng)用模式下云計算特征的核心體現(xiàn)。

　　云計算數(shù)據(jù)中心的突出特點，是具備大量的基礎(chǔ)軟硬件資源，實現(xiàn)了基礎(chǔ)資源的規(guī)�；�。但同時，如何提高這些資源的利用率，降低單位資源的成本，也是云計算平臺供應(yīng)商必須解決的問題。業(yè)務(wù)/資源調(diào)度中心可以實現(xiàn)資源的多用戶共享，有效提高資源的利用率。且可以根據(jù)業(yè)務(wù)的負(fù)載情況，自動將資源調(diào)度到需要的地方。

　　業(yè)務(wù)/資源調(diào)度中心是云計算中心操作系統(tǒng)的高級應(yīng)用模式，也是云計算數(shù)據(jù)中心低碳、綠色的開展業(yè)務(wù)的必然要求。

　　6)能耗綠色管理

　　建設(shè)節(jié)約型社會，是經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是保障經(jīng)濟(jì)安全和國家安全的重要舉措。對于云計算數(shù)據(jù)中心，面對規(guī)模巨大的基礎(chǔ)軟、硬件資源，實現(xiàn)這些基礎(chǔ)資源的綠色、節(jié)能運(yùn)維管理，是資源供應(yīng)商業(yè)務(wù)的必然需求，也是云計算發(fā)展的初衷之一。

　　當(dāng)前，業(yè)界普遍的情況，設(shè)備采購是以保證各項業(yè)務(wù)峰值需要為依據(jù)的。為此，用戶往往采購了大量的設(shè)備。但實際運(yùn)行過程中，設(shè)備負(fù)載普遍較低，通常僅在20%左右。特別在低負(fù)載時段，服務(wù)器的利用率更為低下。長期的低利用率，造成了大量資源的浪費(fèi)和能源的無謂損耗。

　　云計算數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)了資源的多租戶應(yīng)用。通過業(yè)務(wù)的歷史統(tǒng)計信息，配合業(yè)務(wù)/資源調(diào)度管理，可以有效提高資源的利用率。在典型應(yīng)用中，采用節(jié)能技術(shù)的云計算數(shù)據(jù)中心，可以將資源負(fù)載提高到80%，除去資源調(diào)度過程中的損耗，可以將資源的有效負(fù)載提高2倍。當(dāng)前中國服務(wù)器保有量在200余萬臺，如果能夠較為普遍的采用云計算節(jié)能技術(shù)，則可以降低65%左右的能源損耗。以服務(wù)器平均能耗200瓦/小時計，全年可節(jié)約160億千瓦時的電能，相當(dāng)于葛洲壩電站2009年全年的發(fā)電量。而在夜間，數(shù)據(jù)中心整體負(fù)載降低情況下，則可將空閑資源轉(zhuǎn)入休眠模式，從而在最大程度上實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色、低碳的節(jié)能運(yùn)營。

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