1 什么是云計算
云計算（Cloud computing）是近年出現(xiàn)的一種動態(tài)資源計算分配模式，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)資源分配方式，通過這種方式，按照用戶的需要共享的軟硬件資源和信息分配給用戶的計算機設(shè)備。從狹義的角度講，云計算是指以按照需要、易擴展的方式通過網(wǎng)絡(luò)獲得所需的資源，具有節(jié)省成本、高可用性、易擴展等眾多優(yōu)點，是計算機資源供給和使用的模式。
從廣義角度講，云計算是指按照需要、以易擴展的方式通過網(wǎng)絡(luò)獲得所需的服務(wù)，是指服務(wù)的供給和使用的模式。從廣義來說，云計算是將軟件和硬件資源作為一種服務(wù)，用戶依據(jù)服務(wù)時間和使用數(shù)量和質(zhì)量來付出費用來使用。服務(wù)可能IT服務(wù)，軟件服務(wù)或者是互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的，延伸的也可以是任意其他服務(wù)，具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等功效。從某種意義上說，云計算是與大型計算機和客戶端- 服務(wù)器等技術(shù)同等地位的一次巨變。
云應(yīng)用技術(shù)是云計算技術(shù)在應(yīng)用層的體現(xiàn)，屬于“云計算”的子集，云計算是一種發(fā)展的宏觀概念，而云應(yīng)用是面向?qū)嶋H問題并解決實際問題的產(chǎn)品，具有云計算跨平臺性、易用性、輕量性、資源服務(wù)共享和部署配置靈活等特點，也就是說以按需、易擴展方式配置或獲取資源與服務(wù)。
2 云計算的架構(gòu)
云計算體系中包括IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)），PaaS（平臺即服務(wù)） 和SaaS（ 軟件即服務(wù)） 三個層次和資源供應(yīng)（Provisioning）和資源安全（Security）兩個名詞。
1）IaaS。在IaaS層，云計算系統(tǒng)將物理資源整合成一個統(tǒng)一管理的資源池，通過虛擬化技術(shù)分配計算，存儲，網(wǎng)絡(luò)三個層面的資源，構(gòu)建虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)，形成各種虛擬的計算機資源。用戶從提供的計算機資源獲得服務(wù)，可以通過internet，也可能通過局域網(wǎng)。
虛擬化是本層面最重要的技術(shù)。用到的虛擬化技術(shù)包括虛擬主機技術(shù)，虛擬化客戶操作系統(tǒng)等，一些主要硬件設(shè)備如計算機、軟交換機、路由器、防火墻、因特網(wǎng)、局域網(wǎng)、存儲設(shè)備等通過虛擬化以服務(wù)的形式提供給用戶。通過虛擬化提供給用戶的還有提供硬件服務(wù)的各種硬件管理技術(shù)。有限制的網(wǎng)絡(luò)組件通過虛擬化也有可能以服務(wù)的形式來提供給用戶。包括數(shù)據(jù)計算處理，數(shù)據(jù)和文件存儲，網(wǎng)絡(luò)資源和其它基本的計算資源的使用通過虛擬化提供給用戶使用，利用云計算技術(shù)，軟件（包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件）通過部署和運行，用戶獲得服務(wù)。
通過虛擬化，用戶不控制和管理任何云計算基礎(chǔ)設(shè)施，而是通過部署的合理使用，云存儲空間的使用，系統(tǒng)軟件的選擇和相關(guān)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，達到使用云系統(tǒng)提供的計算機網(wǎng)絡(luò)資源和計算資源服務(wù)。
2）PaaS。平臺即服務(wù)，IaaS的上層，主要指網(wǎng)格計算軟件、并行計算軟件、負載均衡軟件和數(shù)據(jù)庫等需要云開發(fā)的軟件。PaaS 是實現(xiàn)云計算的關(guān)鍵部分。PaaS應(yīng)用模式的要求是向下根據(jù)業(yè)務(wù)能力需要能測算IaaS層的服務(wù)能力，能在IaaS層核心技術(shù)設(shè)施上進行擴展，并將資源整合，形成API接口，提供API服務(wù)給上層的SaaS層。
在PaaS層同時實現(xiàn)整合本層現(xiàn)有各種業(yè)務(wù)能力，使PaaS層的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)模塊化、結(jié)構(gòu)化等。
通過IaaS提供的API調(diào)用硬件資源，向上提供調(diào)度中心服務(wù)，以API的形式將資源服務(wù)提供給給SaaS層用戶。
PaaS具備以下3個主要特點。
①提供給PaaS運營商的是服務(wù)，包括基礎(chǔ)平臺服務(wù)和相關(guān)的技術(shù)支持服務(wù)，甚至與平臺服務(wù)相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)的優(yōu)化，系統(tǒng)的升級等，這些均以服務(wù)的形式和方式提供。
②與其他的服務(wù)最根本的區(qū)別是PaaS提供的服務(wù)不是某種應(yīng)用，而是某種基礎(chǔ)平臺。PaaS提供的是服務(wù)即將部署的基礎(chǔ)平臺以服務(wù)的形式和方式提供給應(yīng)用系統(tǒng)運營商。PaaS運營商提供的服務(wù)強大而穩(wěn)定的云計算基礎(chǔ)運營平臺，和專業(yè)的技術(shù)支持團隊，這是PaaS提供的服務(wù)不同于其它服務(wù)之處。
系統(tǒng)部署的基礎(chǔ)和主要應(yīng)用是基礎(chǔ)平臺的部署，通過部署提供服務(wù)，部署使平臺服務(wù)功能變得強大起來。不需要重新安裝軟件，只要改變配置，即可得到所需的服務(wù)。這種平臺服務(wù)保證了SaaS層應(yīng)用軟件的穩(wěn)定運行。另外，從某種意義說，PaaS的實質(zhì)是整合本層資源，是將互聯(lián)網(wǎng)的資源服務(wù)整合為可編程接口，為SaaS層和第三方提供編程和使用服務(wù)提供便利。
③主要技術(shù)有：SOA技術(shù)，javaEE，擴展分布式計算技術(shù)和云存儲技術(shù)屬于運行支撐方面；部署技術(shù)，過程監(jiān)控技術(shù)，安全技術(shù)屬于管理支撐方面；面向云計算應(yīng)用的輔助建模、開發(fā)、測試工具屬于開發(fā)支撐方面；其它還有字典、工作流、多租戶管理技術(shù)、SLA等。涵蓋面非常廣泛，是本層的一個特點。不能不提到PaaS框架為Apache Hadoop，其中的MapReduce是最具代表性的技術(shù)。
3）SaaS。SaaS先于云計算出現(xiàn)，其前身是ASP（Application service provider）。
SaaS處在PaaS的上層，直接向云計算系統(tǒng)軟件最上層用戶提供服務(wù)，并且往往是以租用和付費的方式提供服務(wù)。SaaS云計算服務(wù)提供商為用戶提供化需要的所有計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)及軟件和硬件運作平臺服務(wù)，還提供所有前期實施和后期維護等相關(guān)服務(wù)。
4）兩個名詞。資源供應(yīng)（Provisioning）：資源供應(yīng)主要解決部署，強調(diào)根據(jù)不同的應(yīng)用要求提供不同的應(yīng)用環(huán)境，并將應(yīng)用部署到所需的環(huán)境中。虛擬化技術(shù)、主機自動化安裝技術(shù)和軟件自動化安裝技術(shù)都是常用的技術(shù)。
資源安全（Security）：一般為組成云計算的各種技術(shù)配備的安全技術(shù)。資源安全在云計算中同樣具有重要地位。
3 公共云與私有云
不能不提到一個概念，那就是公共云與私有云。利用企業(yè)內(nèi)部的計算資源搭建屬于企業(yè)內(nèi)部的云計算系統(tǒng)稱為私有云計算系統(tǒng)，這類系統(tǒng)一般只提供內(nèi)部服務(wù)。而很多企業(yè)往往需要通過因特網(wǎng)訪問。公共云計算環(huán)境被采用。公共云計算是相對于私有云而言的，面向所有使用因特網(wǎng)的用戶，并且在它之上運行的應(yīng)用也可通過因特網(wǎng)訪問。
4 主要應(yīng)用
1）云物聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)量的急速增加和物聯(lián)網(wǎng)使用的普及，出于數(shù)據(jù)的存儲、物聯(lián)網(wǎng)運作計算量的需求和大量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)整合和檢索的要求，云物聯(lián)應(yīng)和這種需求而出現(xiàn)了。
云物聯(lián)包含兩層意思：
①以互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上進行網(wǎng)絡(luò)的延伸和擴展，其核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)。
②任何物品與物品之間，進行信息交換和通信是云物聯(lián)網(wǎng)用戶端區(qū)別于傳統(tǒng)模式的基本功能和功能延伸與擴展的要求。物聯(lián)網(wǎng)中的大量感知識別設(shè)備生成的大量信息需要利用云計算技術(shù)進行整合，檢索，存儲，和安全保護；云計算架構(gòu)是云物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計和運作框架。
2）云教育。將云計算應(yīng)用到教育上，是云計算的一大應(yīng)用之一，也可看作云物聯(lián)的一部分。云教育采用分布式技術(shù)，采用分布式架構(gòu)部署，分布式架構(gòu)由web服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，直播服務(wù)器和流服務(wù)器等組成。云教育的運作比如設(shè)立信息中心，在信息中心架設(shè)采集工作站（如搭建網(wǎng)絡(luò)電視和實況轉(zhuǎn)播應(yīng)用），配置各個功能組件到已經(jīng)實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)部署的各個分布的教室，這樣實時傳送錄播實況到信息管理中心的全局直播服務(wù)器上，同時實現(xiàn)錄播的課件的上傳存儲到相關(guān)的流存儲服務(wù)器，點播、檢索、評估等各種應(yīng)用將不是很費力的事。
3）云安全。云安全（Cloud Security）作為一個新名詞是隨著“云計算”的實踐而發(fā)展產(chǎn)生的。用戶越多，具體到每個用戶就越安全，因為每個中病毒的幾率被云中的用戶分擔(dān)了。并且因為用戶群的用戶數(shù)目的龐大，實現(xiàn)了病毒信息的共享，一個用戶的終端中病毒，整個云系統(tǒng)的云安全病毒庫病毒信息實現(xiàn)了更新。這樣某個新木馬病毒在某個云用戶中一經(jīng)出現(xiàn)，就立刻被識別和截獲，同時實現(xiàn)了云病毒庫的更新。
4）云存儲。通過集群應(yīng)用技術(shù)，網(wǎng)格技術(shù)和分布式文件系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用，云計算網(wǎng)絡(luò)中存在的大量的、各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件的協(xié)調(diào)和協(xié)同集合起來工作，對外共同提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能形成一個系統(tǒng)，稱作云存儲。作為云計算（cloud computing）概念上的延伸和發(fā)展而產(chǎn)生的一個新的概念，云存儲成為云計算技術(shù)的一個重要應(yīng)用�？偠灾诖罅吭朴嬎銛�(shù)據(jù)的存儲和管理成為云計算系統(tǒng)運算和處理的主導(dǎo)任務(wù)的情況下，在云計算系統(tǒng)中就根據(jù)大量云計算數(shù)據(jù)和管理的需要配置大量的存儲設(shè)備，這時云計算系統(tǒng)可以稱為一個云存儲系統(tǒng)。一個以數(shù)據(jù)存儲和管理為核心的云計算系統(tǒng)稱為云存儲。
5）云游戲。云游戲是以云計算技術(shù)為基礎(chǔ)和云計算模式運作而產(chǎn)生的游戲運行方式。與傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)游戲不同的是，在云游戲的運行模式下，用戶在客戶端不參與邏輯運算或部分邏輯運算，而是將大量的邏輯運算和信息交給服務(wù)器執(zhí)行，本地用戶只保留最低限度的信息，聲音，顯示等資源。游戲服務(wù)器返回表現(xiàn)腳本在本地客戶端逐條執(zhí)行，這樣對用戶客戶端的配置要求大大降低，因為大量的邏輯運算交給服務(wù)器去處理，本地客戶端即使在配置低的情況下，也能得到很好用戶信息與游戲體驗效果。所有游戲都在服務(wù)器端運行，用戶的游戲設(shè)備不需要特別的配備高端配置，需要注意的是必須滿足視頻解壓和播放能力。從游戲運營商角度，運營應(yīng)用云計算，可以錯開游戲用戶的使用高峰期，而不必因為短暫高峰期過多花費資金維護服務(wù)器運轉(zhuǎn)，游戲運營開始向云服務(wù)轉(zhuǎn)變。
5 總結(jié)與展望
云計算是繼大型計算機技術(shù)和和客戶端—服務(wù)器技術(shù)模式之后的一次技術(shù)創(chuàng)新。云計算是隨著分布式，虛擬化，并行計算，效用計算，均衡負載等技術(shù)的發(fā)展，并與過去傳統(tǒng)的計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相互發(fā)展融合而產(chǎn)生的，并且這些技術(shù)成為云計算的組成和技術(shù)支撐。云計算必將隨著分布式計算，并行計算，虛擬化等技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)新的革新和進步而發(fā)展。另外新的創(chuàng)新技術(shù)理念與實現(xiàn)必將推動云計算的普及和發(fā)展。
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本文標題：云計算與云應(yīng)用的架構(gòu)機制及應(yīng)用淺析
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