云计算关键技术研究
云计算关键技术研究
目录1 引言 (1)1.1 云计算的概念 (1)1．1．1 云计算的特点 (2)1．1．2 云计算分类 (3)1.2 云计算发展现状 (4)1.3 云计算实现机制 (5)2 云计算主要应用 (6)2.1 亚马逊网站 (6)2.2 Salesforce (7)2.3 微软公司 (7)2.4 谷歌公司Google (7)2.4.1 Google云计算原理 (7)2.4.2 Google文件系统GFS (8)2.5 系统架构 (8)2.5.1 采用中心服务器模式 (9)2.5.2 不缓存数据 (10)2.5.3 在用户态下实现 (10)2.5.4 只提供专用接口 (10)3 云计算容错机制 (11)3.1 Master容错 (11)3.2 Chunk Server容错 (11)3.3 系统管理技术 (11)3.3.1 大规模集群安装技术 (12)3.3.2 故障检测技术 (12)3.3.3 节点动态加入技术 (12)3.3.4 节能技术 (12)3.4 并行数据处理MapReduce (12)3.4.1 产生背景 (12)3.4.2 编程模型 (13)3.4.3 实现机制 (14)4 IBM“蓝云”计算平台 (15)4.1 “蓝云”计算平台中的虚拟化技术 (16)4.2 “蓝云”计算平台中的存储体系结构 (16)4.3 Amazon的弹性计算云 (17)5 云计算发展趋势 (18)5.1 云计算的学术研究 (18)5.2 云计算系统的特征比较与未来的发展 (19)6 结束语 (19)参考文献 (21)致谢 (22)ABSTRACT (23)云计算关键技术研究沈立辉摘要：当今社会，PC依然是我们日常工作生活中的核心工具——我们用PC处理文档、存储资料，通过电子邮件或U盘与他人分享信息。
如果PC硬盘坏了，我们会因为资料丢失而束手无策。
而在“云计算”时代，“云”会替我们做存储和计算的工作。
“云”就是计算机群，每一群包括了几十万台、甚至上百万台计算机。
云计算的关键技术
云计算的关键技术随着信息技术的快速发展，云计算已成为当今科技领域中的热门话题。
它作为一种基于网络的计算模式，可以通过网络实现资源的共享、动态调度与计算能力的提供。
云计算的普及和发展离不开一系列的关键技术的支持和促进。
本文将依次介绍云计算的关键技术，并探讨其在云计算领域中的重要性和应用。
一、虚拟化技术虚拟化技术是云计算的核心技术之一。
通过将物理资源（如服务器、存储设备、网络设备等）进行抽象，将其转化为虚拟资源，从而实现资源的灵活分配和利用率的提高。
虚拟化技术可以提供全面的资源管理、使用和优化，使得各种资源可以根据实际需求进行动态调度和重新分配。
虚拟化技术在云计算中扮演着重要的角色，不仅可以实现资源的虚拟化管理，还可以提供更高的可用性和可扩展性。
二、分布式存储技术分布式存储技术是云计算的又一个关键技术。
在云计算环境下，由于资源的分布性和分散性，传统的集中式存储已无法满足大规模数据的存储和管理需求。
分布式存储技术以其高可靠性、高可扩展性和高性能的特点成为云计算环境下的首选。
它通过将大量的存储节点组织成一个分布式存储系统，实现数据的分布式存储和访问。
分布式存储技术的应用使得大规模数据可以高效地存储和管理，为云计算提供了强有力的支撑。
三、网络虚拟化技术在云计算环境下，网络通信是不可或缺的一环。
网络虚拟化技术以其在网络资源管理和利用效率方面的优势，成为云计算中的关键技术之一。
网络虚拟化技术通过将物理网络资源抽象为虚拟网络资源，实现网络资源的灵活分配和管理。
它可以将一个物理网络划分为多个独立的虚拟网络，使得云计算平台可以为不同的用户提供定制化的网络连接和服务。
网络虚拟化技术的发展，使得云计算中的网络资源得以高效利用和管理。
四、安全与隐私保护技术云计算的普及离不开安全与隐私保护技术的支持。
在云计算环境下，用户的数据和隐私面临着更大的风险和挑战。
因此，安全与隐私保护技术是云计算中的重要一环。
这些技术可以通过数据加密和访问控制等手段，保证用户数据在云计算平台中的安全性和隐私性。
云计算及其关键技术分析
云计算及其关键技术分析在当今数字化的时代，云计算已经成为了信息技术领域的核心驱动力之一。
它不仅仅改变了我们存储和处理数据的方式，还为企业和个人带来了前所未有的灵活性和效率。
那么，究竟什么是云计算？它又有哪些关键技术在背后支撑着其强大的功能呢？云计算，简单来说，就是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软件资源、硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。
用户不再需要在本地拥有强大的计算能力和大量的存储空间，而是可以像使用水电一样，按需从“云”中获取所需的计算资源和服务。
云计算的关键技术之一是虚拟化技术。
虚拟化技术可以将物理资源（如服务器、存储设备和网络）抽象为逻辑资源，使得多个虚拟机能够在同一物理服务器上同时运行，从而提高了资源的利用率。
通过虚拟化，云计算服务提供商能够更灵活地分配资源，满足不同用户的需求。
另一个关键技术是数据存储技术。
在云计算环境中，数据量通常是巨大的，因此需要高效可靠的数据存储方案。
分布式存储系统应运而生，它将数据分散存储在多个节点上，通过冗余和数据备份来确保数据的安全性和可用性。
同时，为了提高数据的访问效率，还采用了各种数据索引和缓存技术。
云计算中的资源管理和调度技术也至关重要。
面对众多用户的请求和不断变化的资源需求，如何合理地分配和调度计算、存储和网络资源，以确保服务的质量和性能，是一个巨大的挑战。
资源管理和调度系统需要实时监测资源的使用情况，根据预设的策略和算法进行资源的分配和调整。
安全技术在云计算中同样不容忽视。
由于数据存储在云端，用户对数据的安全性和隐私性存在担忧。
因此，云计算服务提供商需要采用一系列的安全措施，如数据加密、身份认证、访问控制和网络安全防护等，来保障用户的数据安全。
此外，云计算中的自动化部署和管理技术也大大提高了运维效率。
通过自动化工具和脚本，可以实现服务器的快速部署、应用程序的自动更新和配置管理等，减少了人工干预，降低了出错的概率。
云计算的服务模式也是其重要的组成部分。
云计算的关键技术及其核心问题研究
朱 长 江 ． 谢 苑
（ 南 大 学 计 算 中心 ， 封 ４ ５ ０ ） 河 开 ７ ０４
摘
要 ：云 计 算 是基 于 互 联 网的 超 级 计 算 模 式 ， 是 计 算 机 领 域 的 又一 次 大 的技 术 变 革 。在 比较 了 也 现 有 云 计 算 定 义 的 基 础 上 ， 出理 解 性 的 定 义 ； 提 阐述 支撑 云 计 算 的编 程 模 式 、 拟 化 、 布 虚 分 式 数 据 存 储 和 海 量 数 据 处理 等 关 键 技 术 ： 究云 计 算 面 临 的 规 范 化 和 标 准化 、 据 安 全 性 研 数
算 的关 键 技 术 和发 展 中 出 现 的 问 题 。
需要通 过 网络发送一个请 求 ．远端就会有成 千上万 的 计算 机为用户提供需要 的资源并将结果 返 回给本地计 算机， 这样 ， 本地 计算机 几乎不 需要 做什 么 ． 所有 的处 理都在 云计算 服务商所 提供的计算机集群上来完成
作 者 简介 ： 朱长 江 （ ９ ８ ， ， 南 平 顶 山人 ， 士 ， 师 ， 究 方 向 为 网络 技 术 和 混 沌 技 术 １ ７ －） 男 河 硕 讲 研
现代计算 机
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．
三
处理的速度。
分析 时大量计算 的并行化处理 ．它支持在服务 器集 群
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同层 面 、 同需求 的廉价 、 不 高效 的智能 化服 务 ， 以理 可
阐述云计算关键技术
阐述云计算关键技术
云计算是一种基于互联网的计算方式，它通过将计算资源（如服务器、存储、网络等）集中到云端，以实现对资源的灵活配置和按需使用。
以下是云计算的一些关键技术：
1. 虚拟化技术：虚拟化技术是云计算的基础，它可以将物理资源（如服务器、存储、网络等）抽象成虚拟资源，从而实现对资源的灵活管理和分配。
虚拟化技术包括服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化等。
2. 分布式计算：云计算采用分布式计算的方式来处理大规模的数据和计算任务。
通过将计算任务分配到多个计算节点上，云计算可以提高计算效率和可靠性。
3. 存储技术：云计算需要高效、可靠的存储技术来支持大规模的数据存储和管理。
云计算通常采用分布式存储技术，如分布式文件系统、对象存储等，以确保数据的可靠性和安全性。
4. 数据中心技术：数据中心是云计算的核心基础设施，它包括服务器、存储设备、网络设备等。
数据中心技术涉及到机房建设、电力供应、散热冷却等方面，以确保数据中心的稳定运行。
5. 自动化管理技术：云计算需要实现对计算资源的自动化管理和配置，以提高效率和降低成本。
自动化管理技术包括资源调度、监控预警、故障处理等。
6. 安全技术：云计算涉及到大量的数据和计算资源，因此安全技术至关重要。
云计算需要采用加密技术、访问控制、身份认证等安全技术来保护数据的隐私性和安全性。
以上是云计算的一些关键技术，这些技术的发展和应用推动了云计算的快速发展和广泛应用。
云计算研究内容
云计算研究内容一、云计算的概念和原理云计算是一种基于互联网的计算模式，通过共享的计算资源和服务，提供按需、灵活、可扩展的计算能力。
云计算基于虚拟化技术，将计算资源抽象成虚拟机实例，通过网络进行连接和管理。
云计算的核心原理是资源的池化和共享，通过合理调度和管理，实现资源的高效利用。
二、云计算的关键技术1. 虚拟化技术：虚拟化技术是云计算的基础，通过对物理资源的抽象和隔离，实现多台虚拟机的运行。
常见的虚拟化技术包括硬件虚拟化和容器虚拟化。
2. 分布式存储：云计算需要大规模存储和管理海量数据，分布式存储技术能够将数据分散存储在多个节点上，提高数据的可靠性和可扩展性。
3. 自动化管理：云计算环境下资源的管理需要自动化，包括资源的调度、监控、故障恢复等。
自动化管理技术能够提高资源利用率和系统的可靠性。
4. 大数据处理：云计算环境下产生大量的数据，需要进行高效的处理和分析。
大数据处理技术能够提供高速、高效的数据处理和分析能力。
三、云计算的应用领域1. 云存储：云存储是云计算的重要应用领域之一，用户可以将数据存储在云端，实现数据的备份、共享和远程访问。
2. 云计算平台：云计算平台提供计算资源和服务的虚拟化环境，用户可以通过云计算平台快速部署和管理自己的应用。
3. 云安全：云计算环境下的数据安全和隐私保护是云计算研究的热点之一，研究人员致力于解决云计算环境下的安全问题。
4. 云计算与物联网：物联网的发展需要强大的计算和存储能力支持，云计算为物联网提供了强大的计算和存储基础设施。
5. 云计算与人工智能：人工智能需要大量的计算资源来进行训练和推理，云计算为人工智能提供了强大的计算能力支持。
四、云计算的挑战和未来发展1. 数据安全和隐私保护：云计算环境下的数据面临着安全和隐私的风险，如何保护用户的数据安全和隐私成为云计算研究的重要课题。
2. 资源调度和管理：云计算环境下大规模的资源需要合理调度和管理，以提高资源的利用率和性能。
云计算环境下的数据存储关键技术研究
云计算环境下的数据存储关键技术研究随着信息技术的不断发展，数据存储成为了云计算环境下的一个重要问题。
云计算已经成为IT行业发展的新趋势，云计算的发展需要更高效、更安全、更可靠的数据存储技术。
本文将讨论云计算环境下的数据存储关键技术研究。
1. 数据存储的需求在云计算环境下，数据存储的需求日益增长。
传统的数据存储方式已经无法满足云计算环境下的需求。
云计算环境下的数据存储面临如下挑战：安全性、可靠性、性能、扩展性以及成本问题。
为解决这些问题，必须开发新的技术和方法，以提高数据存储的效率、安全性和可靠性。
2. 数据存储的关键技术2.1 数据加密技术数据加密技术是保证数据存储安全性的基础，通过对数据进行加密可以保证数据在传输和存储过程中不被非法访问和篡改。
但是，传统的加密方式会对性能造成较大影响，因此需要考虑更加高效的加密方式，比如硬件加速技术、可伸缩的加密算法等。
另外，在保证加密性能的前提下，加密算法的安全性也需要重视。
2.2 数据备份与恢复技术数据备份与恢复是保障数据的可靠性的关键技术。
数据备份可以通过多副本存储技术来实现，可以采用异地多活技术备份数据，并通过实时数据同步算法保证多份数据一致性，以保证数据的可靠性。
同时，应该开发可靠的数据恢复技术以应对各种故障。
2.3 数据压缩与传输技术数据传输是保障数据存储性能的关键技术，在数据传输过程中，采用高效的压缩算法对数据进行压缩可以减少数据传输量和存储开销。
同时，也应该研究如何提高数据传输的性能，如采用本地缓存、分段传输、分组传输、多通道传输等。
2.4 数据分布式存储技术数据分布式存储技术是保障数据存储扩展性的关键。
数据分布式存储通过将大量的数据分散存储在不同的服务器上，可以有效地提高存储容量，并且新增容量也可以通过简单的需求扩容来实现。
针对数据分布式存储技术，在数据分割、分布式存储管理、分布式缓存管理、分布式数据库管理等方面需要做出相应的技术创新。
2.5 数据实时分析技术数据分析是云计算环境下的重要应用场景，数据实时分析技术将大量的数据实时分析提供了可能。
云计算和关键技术问题的分析研究
种 公共 服务 模式 主要 是利 用 网络 上 闲散 的计 算
资源 为专 业用 户 提供超 强 的科 学 计算 和大 规模 数
据 处 理能力 ， 而云计 算 是一 种商 业 应用 模 型 ， 网 使 格 计 算 的进 一 步发 展 ，主要是 利用 各 种 网络 资源
使 用 户能 够更 加专 注 于 自己的业 务 ，也有利 于提
高 效率 、 降低 成 本和技 术创 新 。 云计 算 的定 义有 狭 义 和广 义之分 。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
动管 理 。用户 可 以动 态 申请部 分 资源 来支 持各 种
应 用 程序 的运 转 ， 需 为繁 琐 的细 节烦 恼 ， 无 这不 仅
产品 ， 能提供 大量 不 同类 型服 务 ， 足从 个人 到机 满
构 的各种 需求 。 基 于上述 特点 ， 云计算 表 现 出如 下优势 。 １ 性 价 比高 ： ） 用户 不需要 配备 服 务器 ， 也不 需
为 普通 大众 提供 按需 的应 用服 务 。 以预见 的是 ， 可 云 计算 和 网格计 算 最终 将会 融合 为一体 ，形成 云 格 （ ｌｕ ＝ “ ＋ ｌ ｄ 在更 广 泛 的应 用 领 域 为 各 Ｇｏ ｄ Ｇ ｄ Ｃｏ ） ｕ
种 用户 提供 各种 服务 。 １２ 特 点 和优势 ．
算技 术 ， 它将 高 速 互 联 网 、 性 能计 算 机 、 型数 高 大
据 库 和远 程设 备等 融 为一 体 为 用户 提供 更 多 的 资源 、 能和 服务 ． 别是 实 现 了高性 能计 算 能力 功 特
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一、虚拟化技术
3
虚拟化要求
云计算关键技术研究
二、数据存储技术
特点 （1）在工作量可并行计算的提前下，计算能力是弹性的 （2）数据存储在不信任的主机上 （3）数据通常是进行远程复制 方案 --和事务处理相关的数据管理系统 --和分析相关的数据管理系统 基于分析的云数据库管理系统应该具有以下性质和特点 （1）效率 （2）容忍错误 （3）能够在异构的环境中运行 （4）能够操作加密的数据 （5）能够与商业化的智能产品进行交互
--持续的NRM（Sustainable NRM），通过导入对应的控制库实现不同种类的网络设备的管 理
Sustainable NRM
控件库
办公区
WAN
数据中心
APP VM
云计算关键技术研究
四、能耗管理技术
7
实际CPU利用率 实际磁盘利用率 目标CPU利用率 目标磁盘利用率 欧几里得距离δ Σδ
A（初始）
--云计算提供商如何选择内部监测方法的判断原则
内部监测方法 主机代理
主机代理 w/driver
陷阱与检查 检测点与回滚 体系结构监控
能力 较好
好
好 好 较差
影响程度 较差
差
较好 较好 较好
健壮性 好
较差
差 差 好
云计算关键技术研究
（2）减少计划内和计划外停机以改进业务连续性
（3）运行较少的服务器并动态关闭不使用的服务器
--Xen是由XenSource所管理的一个开源GPL项目。Xen是openSUSE和Novell主要支持
的虚拟化技术，它能够创建更多的虚拟机，每一个虚拟机都是运行在同一个操作 系统上的实例
--KVM是指基于Linux内核（Kernel-based）的虚拟机（Virtual Machine），是以色列 的一个开源组织提出的一种新的虚拟机实现方案，也称为内核虚拟机
云计算关键技术研究
一、虚拟化技术
2
目前普遍使用三种虚拟机技术：VMware Infrastructure、Xen和KVM
--VMware作为虚拟化技术中的龙头，开发设计的VMware Infrastructure能创建自我优 化的IT基础架构，其优点如下：
（1）通过服务器整合降低IT成本并提高灵活性
4
云计算关键技术研究
三、资源管理技术
5
通用的云系统索引框架 --框架中，处理节点以结构化覆盖网络的形式组织在一起，每个节点建立本体索引以加速
数据访问 最上层为用户应用提供了一个数据访问接口 中间一层包含数千个处理节点，用来为用户提供计算资源 最底层，处理节点的连接组织是松耦合的
云计算关键技术研究
三、资源管理技术
30
30
80
50
53.8
97.8
A（分配后）
40
40
80
50
41.2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B（初始）
40
10
80
50
56.6
96.2
B（分配后）
50
20
80
50
42.4
云计算关键技术研究
五、云监测技术
8 1．大规模监测系统Chukwa（Jerome Boulon等 ） 建立在Hadoop上的数据收集系统，用以监测和分析大规模分布式系统。同时它还包括一个可
扩展的功能强大的工具集，用于显示监测和分析的结果 --适配器 --代理 --存储子系统 --Hadoop基础服务中心
云计算关键技术研究
五、云监测技术
9
2．虚拟机内部监测方法 （Lionel Litty等 ）
--从监控虚拟机事件的范围和干预具体事件的能力、对被监控虚拟机影响的程度、健壮性三 个方面对基于主机代理、陷阱和检查、检测点和回滚、体系结构监控四种内部监测方法 进行了对比分析
6
网络资源管理（Network Resource Management，NRM）系统
引入一个不断变化的基于CHAMELEON的软件模块及一个带有虚拟节点的多结点网络拓扑 结构。这种基于软件架构的资源管理系统NRM能够通过接入相应的库来管理不同种网络 设备
--大部分传统的NRM仅能控制一种特定的网络设备