云计算理论及其应用的研究

目录1云计算研究背景 (4)1.1经济方面 (4)1.1.1全球化经济一体化 (4)1.1.2日益复杂的社会和不确定性的黑天鹅现象 (4)1.1.3需求是云计算发展的动力 (4)1.2社会层面 (5)1.2.1数字一代的崛起 (5)1.2.2消费行为的改变 (5)1.3政治层面 (5)1.4技术方面 (5)1.4.1技术成熟 (5)1.4.2企业IT的成熟和计算机能力过剩。

社会需求的膨胀、企业规模的扩大导致企业IT (6)2云计算的概念、特点、原理和前景 (6)2.1云计算的概念 (6)2.1.1狭义云计算 (7)2.1.2广义云计算 (7)2.2云计算的特点 (7)2.2.1超大规模 (7)2.2.2虚拟化 (7)2.2.3高可靠性 (7)2.2.4通用性 (7)2.2.5高扩展性 (7)2.2.6按需服务 (7)2.2.7廉价 (7)2.2.8潜在的危险性 (8)2.3云计算的原理 (8)2.4云计算的前景 (8)3云计算与相关理论对比分析 (11)3.1云计算与分布式 (11)3.1.1什么是分布式 (11)3.1.2云计算与分布式计算的区别 (11)3.2网格计算与云计算 (11)3.2.1什么是网格计算 (11)3.2.2云计算与网格计算的区别 (11)4云计算的发展及应用 (13)4.1云计算的发展 (13)4.2云计算的应用形式及服务内容 (13)4.2.1SAAS（软件即服务） (13)4.2.2适用计算（Utility Computing） (14)4.2.3网络服务 (14)4.2.3平台即服务 (14)4.2.4MSP（管理服务提供商） (14)4.2.5商业服务平台 (14)4.2.5互联网整合 (14)4.3云计算在存储领域的应用 (14)4.4云安全 (16)1云计算研究背景传统模式下，企业建立一套IT系统不仅仅需要购买硬件等基础设施，还有买软件的许可证，需要专门的人员维护。

当企业的规模扩大时还要继续升级各种软硬件设施以满足需要。

对于企业来说，计算机等硬件和软件本身并非他们真正需要的，它们仅仅是完成工作、提供效率的工具而已。

对个人来说，我们想正常使用电脑需要安装许多软件，而许多软件是收费的，对不经常使用该软件的用户来说购买是非常不划算的。

可不可以有这样的服务，能够提供我们需要的所有软件供我们租用？这样我们只需要在用时付少量“租金”即可“租用”到这些软件服务，为我们节省许多购买软硬件的资金。

我们每天都要用电，但我们不是每家自备发电机，它由电厂集中提供；我们每天都要用自来水，但我们不是每家都有井，它由自来水厂集中提供。

这种模式极大得节约了资源，方便了我们的生活。

面对计算机给我们带来的困扰，我们可不可以像使用水和电一样使用计算机资源？这些想法最终导致了云计算（Cloud Computing）的产生。

1.1经济方面1.1.1全球化经济一体化后危机时代加速了全球经济一体化的发展。

实践证明，国家和地区的区位优势和比较优势自发地全球寻租，基于成本考虑，价值链的协作者自发整合；基于效率考虑，协同效应需要弹性的业务流程支持。

对成本和效率的需求催化云计算的加速发展。

1.1.2日益复杂的社会和不确定性的黑天鹅现象在复杂的世界面前，不确定因素在以更快、更广地涌现，计划跟不上变化，任何一台精于预测的机器也无法准确预测到黑天鹅现象的发生（不可预知的未来，一旦发生，影响力极大，事前无法预测，事后有诸多理由解释）。

实时的信息获取和全面的信息分析有助于管理复杂性，而按需即用的计算资源、随需应变的业务流程将黑天鹅的负面影响降到最小。

实时的、覆盖全网的、随需应变的云计算的作用显而易见。

1.1.3需求是云计算发展的动力IT设施要成为社会基础设施，现在面临高成本的瓶颈，这些成本至少包括：人力成本、资金成本、时间成本、使用成本、环境成本。

云计算带来的益处是显而易见的：用户不需要专门的IT团队，也不需要购买、维护、安放有形的IT产品，可以低成本、高效率、随时按需使用IT服务；云计算服务提供商可以极大提高资源（硬件、软件、空间、人力、能源等）的利用率和业务响应速度，有效聚合产业链。

1.2社会层面1.2.1数字一代的崛起未来的世界在网上，世界的未来在云中。

根据埃森哲的调查，中国网民数在2009年达到3.84亿，超过美国和日本的总和，预计这一数字到2015年将增加到6.5亿以上。

到2015年，预计互联网的渗透率将从目前的29%增加到接近50%，在中国广大的农村人口中渗透率接近40%以上。

1.2.2消费行为的改变社交网络将现实生活中的人际关系以实名制的方式复制到虚拟世界中，未来的网络的发展将是实名制、基于信任和社交化。

在线上线下两个世界里，半人马型消费者（美国沃顿商学院营销系主任约瑞姆·杰瑞·温德等，《聚合营销--与半人马并驾齐驱》）互相影响，进而影响着为之服务的商业社会和政府行为（如Dell基于Twitter的营销，广东警方使用微博与民众交流，香港官员使用facebook与民众直接对话）。

3亿中国宽带用户中，92%（年龄大于13岁）的用户参与到社会化媒体中。

而美国仅仅76%；中国拥有超大规模的社会化媒体的内容贡献者，他们使用博客、微博、社区、视频和图片分享等形式；43%的中国宽带用户（约1.05亿）会使用论坛和BBS；在中国，25到29岁的年轻上班族是社交媒体的最活跃用户。

和其他的年龄段的互联网用户相比，他们更依赖于在线交流的方式；37%的博主（约两千九百万）每天都会更新博客；以一个星期为例，四千一百万的中国人是重度的社会化媒体使用者（有6个以上的线上活动）会和84个人建立联系。

云计算是对数字一代消费者提供服务的回答。

1.3政治层面（1）社会转型：出口型向内需型社会转型，如何满足人民大众日益增长并不断个性化的需要是一项严峻的挑战。

（2）产业升级：制造型向服务型、创新型的转变。

（3）政策支持：十二五规划对物联网、三网融合、移动互联网以及云计算战略的大力支持。

1.4技术方面1.4.1技术成熟技术是云计算发展的基础。

首先是云计算自身核心技术的发展，如：硬件技术，虚拟化技术（计算虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化、桌面虚拟化、应用虚拟化），海量存储技术，分布式并行计算，多租户架构，自动管理与部署；其次是云计算赖以存在的移动互联网技术的发展，如：高速、大容量的网络，无处不在的接入，灵活多样的终端，集约化的数据中心，WEB技术。

可以将云计算理解为八个字"按需即用、随需应变"，使之实现的各项技术已基本成熟（分布式计算、网格计算、移动计算等等）。

1.4.2企业IT的成熟和计算机能力过剩。

社会需求的膨胀、企业规模的扩大导致企业IT按峰值设计，但需求的波动性却事实上使大量计算资源被闲置。

企业内部的资源平衡带来私有云需求，外部的资源协作促进公有云的发展。

商业模式是云计算的内在要求，是用户需求的外在体现，并且云计算技术为这种特定商业模式提供了现实可能性。

从商业模式的角度看，云计算的主要特征是以网络为中心、以服务为产品形态、按需使用与付费，这些特征分别对应于传统的用户自建基础设施、购买有形产品或介质（含licence）、一次性买断模式是一个颠覆性的革命。

2云计算的概念、特点、原理和前景2.1云计算的概念云计算（Cloud Computing）是由分布式计算（Distributed Computing）、并行处理（Parallel Computing）、网格计算（Grid Computing）发展来的，是一种新兴的商业计算模型。

目前，对于云计算的认识在不断的发展变化，云计算没仍没有普遍一致的定义。

中国网格计算、云计算专家刘鹏给出如下定义：“云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务”。

（图2-1）图2-12.1.1狭义云计算狭义云计算是一种IT基础设施的交付和使用的模式，通常是指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源（硬件、平台、软件）。

提供资源的网络被称为“云”。

“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，按使用付费，随时扩展。

这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施和软件服务。

2.1.2广义云计算广义云计算是服务的交付和使用的模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。

这种服务可以是基于互联网的软件服务、带宽服务、也可以是任意“ 其他的服务。

所有这些网络服务我们可以理解为网络资源，众多资源形成所谓“资 源池”。

2.2 云计算的特点2.2.1 超大规模“云”具有相当的规模，Google 云计算已经拥有 100 多万台服务器，Amazon 、IBM 、微软、Yahoo 等的“云”均拥有几十万台服务器。

企业私有云一般 拥有数百上千台服务器。

云”能赋予用户前所未有的计算能力。

2.2.2 虚拟化云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。

所请求的资源来自 “云”，而不是固定的有形的实体。

应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了 解、也不用担心应用运行的具体位置。

只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通 过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。

2.2.3 高可靠性“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠 性，使用云计算比使用本地计算机可靠。

2.2.4 通用性云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一 个“云”可以同时支撑不同的应用运行。

2.2.5 高扩展性“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。

2.2.6 按需服务“云”是一个庞大的资源池，你按需购买；云可以像自来水，电，煤气那样计费。

2.2.7 廉价由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集 中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资 源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经 常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成 的任务。

云计算可以彻底改变人们未来的生活，但同时也要重视环境问题，这样才能真正为人类进步做贡献,而不是简单的技术提升。

2.2.8 潜在的危险性云计算服务除了提供计算服务外，还必然提供了存储服务。

但是云计算服务当 前垄断在私人机构（企业）手中，而他们仅仅能够提供商业信用。

对于政府机构、 商业 机构（特别象银行这样持有敏感数据的商业机构）对于选择云计算服务应保 持足够的警惕。

一旦商业用户大规模使用私人机构提供的云计算服务，无论其技术”“优势有 多强，都不可避免地让这些私人机构以“数据（信息）的重要性挟制整个社 会。