云计算专业调研报告

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呼和浩特民族学院计算机系专业调研报告

题目：云计算专业调研报告

调研单位：呼和浩特民族学院

专业：云计算

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

2015年 06 月 05日

目录

云计算专业调研报告

一.调研信息

1. 调研目的

对云计算行业进行初步的了解

2. 调研时间

2015年6月3日

3. 调研对象

云计算行业

4. 调研方法

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二. 当前应用情况

1. 应用领域

云计算有着广泛的应用前景。协作工具：个人、家庭、组织、社会通过“云”进行协同工作，实现同步处理或接续。例如：科研：地震监测、海洋信息监控、天文信息计算处理等；医学：DNA信息分析、海量病历存储分析、医疗影像处理等；网络安全：病毒库存储、垃圾邮件屏蔽等；图形和图像处理：动画素材存储分析、高仿真动画制作、图片检索等；互联网：Email服务、在线实时翻译、网络检索服务等；服务平台：为需要大规模计算或存储时的各种应用或开发提供虚拟化的资源服务，不同的使用者可以实现资源的共享；创新基地：为用户提供API，鼓励用户进行创新尝试，不断涌现新的应用或服务。

2. 产业现状

自亚马逊EC2产品和Google-IBM并行计算项目提出云计算以来，从技术供应商到软件服务提供商纷纷推出披着“云计算”外衣的各式产品与服务，其中不乏炒作概念、混水摸鱼之辈。总的来看，云计算还处于一个起步的阶段，业务种类还比较单一。目前，提供云计算产品和服务的公司主要来自北美特别是美国。 Amazon：最早提供远程云计算平台服务的公司，云计算平台称为弹性计算云（Elastic Compute Cloud，EC2）。用户租用的是虚拟的计算能力，简化了计费方式。在弹性计算云中，提供了三种不同能力的虚拟机实例，

具有不同的收费价格。例如，其中默认的也是最小的运行实例是内存，1个EC2的计算单元（1虚拟的计算核以相关的计算单元），160GB虚拟机内部存储容量，是一个32位的计算平台，收费标准为每个小时10美分。在当前的云计算平台中，还有两种性能更加强劲的虚拟机实例可供使用，当然价格也更加昂贵一点。 IBM：在 2007年11月15日推出了蓝云计算平台，为客户带来即买即用的云计算平台。它包括一系列的云计算产品，通过将Tivoli、DB2、WebSphere与硬件产品（目前是x86刀片服务器）集成，能够为企业架设一个分布式、可全球访问的资源结构。首款支持Power和x86处理器刀片服务器系统的“蓝云”产品于2008年正式推出，并且计划随后推出基于System z“大型主机”的云环境，以及基于高密度机架集群的云环境。2007年2月起，IBM 与无锡市政府合建无锡太湖新城科教产业园建立云计算中心，已投商用。

3. 商业模式应用

云计算与电子商务结合产生的电子外包就是前景看好的应用之一。电子商务是互联网的重要应用，代表着互联网从大众化娱乐向商业化服务的发展方向。作为一种面向互联网的商业模式创新，云计算与电子商务的结合必将在企业的组织形式，盈利方式，市场营销，知识管理等领域带来重大的变化，从而使从事电子商务活动的企业尤其是中小企业能够更有效的利用各种信息和资源，降低成本，从而提高企业的核心竞争力，提高商品和服务交易的成交率。基于云计算的电子外包使企业无需新增硬件投入、软件和程序开发成本，只要按需支付一定租金，就可以访问服务提供商如阿里巴巴等建立的电子商务云，运行企业所需的管理程序，建立和存储商业数据库资料；只要有网络连接，就可以做到在任何时间、任何地点进行操作，不受时间和地域的限制，保证业务的不间断运转，避免错过任何一个商业机会。电子外包实际上是“随需而变”电子商务的一种形式，这种模式就是利用云计算平台，将分布在各个地方的各种资源虚拟地构建起来，实现资源共享，使得企业在使用网络构架和应用程序时就能像使用自来水、电力和燃气等一般公共服务一样方便。它不仅能同时为成千上万客户同时提供商务服务，而且能保证其应用环境的高度安全。

4. 云计算的优点

（1）虚拟化技术

现有的云计算平台的最大的特点是利用软件来实现硬件资源的虚拟化管理、调度及应用。通过虚拟平台用户使用网络资源、计算资源、数据库资源、硬件资源、存储资源等，与在自己的本地计算机上使用的感觉是一样的，相当于是在操作自己的计算机，而在云计算中利用虚拟化技术可大大降低维护成本和提高资源的利用率。

（2）灵活定制

在云计算时代，用户可以根据自己的需要或喜好定制相应的服务、应用及资源，云计算平台可以按照用户的需求来部署相应的资源、计算能力、服务及应用。用户不必关心资源在哪里、如何部署，只需要把自己的需求告诉云，剩下的工作就交给云了，云将返回用户定制的结果，当然用户也可以对定制的服务进行管理，如退订或删除一些服务等。

（3）动态可扩展性

在云计算体系中，可以将服务器实时加入到现有服务器群中，提高"云"处理能力，如果某计算节点出现故障，则通过相应策略抛弃掉该节点，并将其任务交给别的节点，而在节点故障排除后可实时加入现有集群中。

（4）高可靠性和安全性

用户数据存储在服务器端，而应用程序在服务器端运行，计算由服务器端来处理。所有的服务分布在不同的服务器上，如果什么地方（节点）出问题就终止它，另外再启动一个程序或节点，即自动处理失败节点，保证了应用和计算的正常进行，而用户端不必备份，可以任意点恢复。在云计算服务器端提供了最可靠、最安全的数据存储中心，有全世界最专业的团队管理信息，有全世界最先进的数据中心保存数据，严格的权限管理策略可以帮助用户放心地与指定的人共享数据。另一方面数据被复制到多个服务器节点上有多个副本（备份），存储在云里的数据即使意外删除或硬件崩溃都不会受到影响。

（5）高性价比

云计算对用户端的硬件设备要求最低，使用起来也最方便，软件不用购买和升级只需定制就可以了，而服务器端也可以用价格低廉的PC组成云，而计算能力却可超过大型主机，而用户在软硬件维护和升级上的投入大大减少。（6）数据、软件在云端（服务器端）

云计算模式下，用户的所有数据直接存储在云端，在需要的时候直接从云端下载使用；用户使用的软件由服务商统一部署在云端运行，软件维护由服务商来完成，当个人计算出现故障或崩溃，也不会影响该用户对其软件的试用，用户只需要换个PC就可以继续自己的工作，包括文档实时编辑和协作开发等。

（7）超强大的计算和存储能力

用户可以在任何时间、任意地点，采用任何设备登录到云计算系统后就可以进行计算服务；云计算云端由成千上万台甚至更多服务器组成的集群具有无限空间、无限速度。

5. 云计算的缺点

因为云计算计算能力和数据都在云里，如何保证客户数据的安全就是比较重要的了。安全有两个方面，一个是数据不会丢失，这个一般服务商都会有备份能力解决，但是也是偶尔会发生丢失的；另外一个就是你的数据不会泄漏，这个虽然服务商也会采取一些措施，不让外部人员，例如黑客等攻击获取数据，但是服务商内部人员的问题也是很大的，例如前一阶段暴露的某国有大型移动运营商内部员工非法销售客户通话列表一事。当然服务商都会说数据放在他们那里是安全的，但是都是他们自说自的，没有一个第三方的权威机构统一认证和判定。

三. 技术组成

1. 数据存储技术

为保证高可用、高可靠和经济性，云计算采用分布式存储的方式来存储数据，采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性，即为同一份数据存储多个副本。另外，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和高传输率的特点。云计算的数据存储技术主要有谷歌的非开源GFS（Google File System）和Hadoop开发团队开发的GFS的开源实现HDFS（Hadoop Distributed FileSystem）。大部分IT厂商，包括Yahoo、Intel的“云”计划采用的都是HDFS的数据存储技术。未来的发展将集中在超大规模的数据存储、数据加密和安全性保证、以及继续提高I/O速率等方面。

2. 数据管理技术

云计算系统对大数据集进行处理、分析向用户提供高效的服务。因此，数据管理技术必须能够高效的管理大数据集。其次，如何在规模巨大的数据中找到特定的数据，也是云计算数据管理技术所必须解决的问题。云计算的特点是对海量的数据存储、读取后进行大量的分析，数据的读操作频率远大于数据的更新频率，云中的数据管理是一种读优化的数据管理。因此，云系统的数据管理往往采用数据库领域中列存储的数据管理模式。将表按列划分后存储。为了满足云计算的大规模数据集管理，高效的数据定位需求。谷歌采用BigTable 的数据管理技术。在各大IT厂商的支持下，Hadoop开发团队正在开发其开源版本。以BigTable为例， BigTable数据管理方式设计者——Google给出了如下定义：BigTable是一种为了管理结构化数据而设计的分布式存储系统，这些数据可以扩展到非常大的规模，例如在数千台商用服务器上的达到

PB(Petabytes)规模的数据。BigTable对数据读操作进行优化，采用列存储的方式，提高数据读取效率。BigTable管理的数据的存储结构为：

int64>->string。BigTable的基本元素是：行，列，记录板和时间戳。其中，记录板是一段行的集合体。BigTable中的数据项按照行关键字的字典序排列，每行动态地划分到记录板中。每个节点管理大约100个记录板。时间戳是一个64位的整数，表示数据的不同版本。BigTable在执行时需要三个主要的组件：链接到每个客户端的库，一个主服务器，多个记录板服务器。主服务器用于分配记录板到记录板服务器以及负载平衡，垃圾回收等。记录板服务器用于直接管理一组记录板，处理读写请求等。为保证数据结构的高可扩展性，BigTable采用三级的层次化的方式来存储位置信息。

3. 编程模型技术

为了使用户能更轻松的享受云计算带来的服务，让用户能利用该编程模型编写简单的程序来实现特定的目的，云计算上的编程模型必须十分简单。必须保证后台复杂的并行执行和任务调度向用户和编程人员透明。云计算采用类似MAP-Reduce的编程模式。现在所有IT厂商提出的“云”计划中采用的编程模型，都是基于MAP-Reduce的思想开发的编程工具。MAP-Reduce不仅仅是一种编程模型，同时也是一种高效的任务调度模型。Map-Reduce这种编程模型并不

仅适用于云计算，在多核和多处理器、cellprocessor、以及异构机群上同样有良好的性能。该编程模式仅适用于编写任务内部松耦合、能够高度并行化的程序。如何改进该编程模式，使程序员得能够轻松的编写紧耦合的程序，运行时能高效的调度和执行任务，是Map-Reduce编程模型未来的发展方向。为了满足云计算的分布式存储方式、同时保证数据可靠性和高吞吐率以及高传输率的需求。目前各IT厂商多采用GFS或HDFS的数据存储技术。

四. 发展现状及趋势

目前，云计算正处于发展起步阶段，市场规模相对较小，但前景诱人。据国际数据公司（International Data Corporation，IDC）最新报告显示，目前全球云计算市场规模为172亿美元，2013年将增长至442亿美元，未来4年全球云计算市场平均每年将增长26%。IDC首席分析师弗兰克吉恩斯认为：云计算服务的普及正处于“跨越鸿沟”阶段。另有预测，云计算的全面普及大致分为三个阶段：2010年之前属于发展阶段；2011-2013年为市场整合阶段；2014－2015 年是该技术成熟并普及的阶段。当前，全球云计算发展整体呈现以下态势：一是各国政府日益关注。美国全力推进云计算计划，并重点从政府网站的改革着手，进一步整合商业、社交媒体、生产力应用与云端IT服务。同时，2010 年美国联邦预算着重加强了对云计算的安排，美国国防信息系统部门（DISA）正在其数据中心内部搭建云环境，美国宇航局（NASA）推出了一个名为“星云”（Nebula）的云计算环境。日本内务部和通信监管机构计划建立一个大规模的云计算基础设施，以支持所有政府运作所需的信息系统。系统被命名为“Kasumigaseki Cloud”的基础设施将在2015年完工，目标是集中政府的所有 IT系统到一个单一的云基础设施，以提高运营效率和降低成本。二是企业加快项目布局。国外云计算技术主要由大型IT企业掌握。美国硅谷目前已经约有150家涉及云计算的企业，新的商业模式层出不穷，微软、谷歌、IBM、亚马逊、以及业界领军人物Salesforce等IT巨头公开宣布进入或支持云计算技术开发。Salesforce宣布会于2010年推出的应用平台，将发展重点由原来的SaaS 延伸到 PaaS 领域，为用户提供更快捷、更具弹性、更智能的客户关系管理方案。亚马逊于2008年正式推出了运用于云计算服务EC2的弹性块存储技术（EBS），其同年度财务报表显示其云计算业务收入超过1

亿美元。谷歌云计算布局日趋明朗，继推出Google Apps近两年后，App Engine服务平台问世，其基本功能是让外部开发者借助谷歌的App Engine开发新的WEB应用，而谷歌通过“云中心”向用户提供上述应用的网络服务。微软相继发布了一系列产品，推出了新操作系统Azure，企业Exchange的网络版和Office网络版；并计划在最短的时间内打造20个顶尖水准的数据中心，即“云计算中心”，每个中心预计耗资 10 亿美元。从社会经济发展来看云计算的必然性，从互联网本身的计算环境以及大型产业的发展来看，总的说明，云计算是有它的必然性，是我们社会经济发展到现在一个必然的趋势。

五. 未来发展趋势

1. 私有云将先发展起来

大型企业对数据的安全性有较高的要求，他们更倾向于选择私有云方案。未来几年，公有云受安全、性能、标准、客户认知等多种因素制约，在大型企业中的市场占有率还不能超越私有云。并且私有云系统的部署量还将持续增加，私有云在IT消费市场所占的比例也将持续增加。

2. 混合云架构将成为企业IT趋势

私有云只为企业内部服务，而公有云则是可以为所有人提供服务的云计算系统。混合云将公有云和私有云有机地融合在一起，为企业提供更加灵活的云计算解决方案。而混合云是一种更具优势的基础架构，它将系统的内部能力与外部服务资源灵活地结合在一起，并保了证低成本。在未来几年，随着服务提供商的增加与客户认知度的增强，混合云将成业企业IT架构的主导。中国人口与发展研究中心信息办主任冯方回也认为，尽管现在私有云在企业内应用较多，但是在未来这两类云一定会走向融合。

3. 云计算概念逐渐平民化

几年前，由于一些大企业对于云计算概念的渲染，导致很多人对于云计算的态度一直停留在“仰望”的阶段。但是未来其发展一定是平民化的。其平民化必然经历如下几个步骤：云计算产品价格持续下降。基本上任何IT产品的价格都会随着用户中的普及而逐渐降低价格，云计算也不例外，实际上，降价的趋势从去年就已经开始了。云计算定价模式简单化，定价模式的简单化有助

于云计算的进一步普及，这是非常好理解的，没有人希望去购买商品的时候面对繁杂的价格计算公式，而在这一点上，目前的云计算产品显然做的还不够。众多厂商的涌入使得云服务定价标准目前比较混乱。

4. 云计算安全权责更明确

对于云计算安全性的质疑一直是阻碍云计算进一步普及的最大障碍，如何消除公众对于云计算安全性的疑虑就成了云服务提供商不得不解决的问题，在这一问题上，通过法律来明确合同双方的权责显然是一个重要的环节。届时云服务性能监控将无处不在，第三方近乎实时监控都会让云计算提供商背负巨大压力。届时有关云计算性能监控的报告如同高峰时期实时路况播报那样平常。

六. 总结

云计算的概念是由Google提出的，这是一个美丽的网络应用模式，也是一种新型的共享基础架构的技术，但在很多领域具有广泛的应用。云计算具有“看不见的”服务、超强的计算能力、按需支付、经济实惠、易于提供用户定制的服务的特点，它将是IT技术部署模式的下一个发展阶段。研究云计算的基本原理，并设计实现一个基于富客户端的云计算系统，发挥它的优势，将其应用于服务功能的创新方面，能够提升服务的方式、方法和效果，将会对实际的工作具有很好的指导意义。

参考文献

[1] 吴朱华编《云计算技术剖析》人民邮电出版社，2011年05月

[2] 周洪波编《云计算实践指南丛书》电子工业出版社，2011年05月

[3] 王鹏黄华峰曹珂编《云计算：中国未来的IT战略》人民邮电出版社， 2010年06月