云计算技术体系例1

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）33-0035-02

云计算相关概念早在1961年就有一定的思想雏形，人们预言计算资源可以发展为一种公共设施被人们使用，随后出现的效用计算、服务计算以及网格计算等技术，均是云计算的发展基础。就一般情况而言，云计算习惯利用计算机集群构成相应的数据中心，用户通过付费获得相应的服务，具体模式与用水、用电类似。云计算对于服务弹性具有一定的要求，还需综合考虑经济性、可用性、运行可靠性等内容。

1 云计算基本特征分析

云计算具体特征与其实际使用要求关系紧密，具体包含弹、资源池化、可计费服务、按需服务、泛在接入等。

1）弹特征分析

云计算相关服务可依据业务负载实际变化，自动完成相应的快速伸缩变化，具有良好的服务弹性。这种弹可有效增强用户使用与业务需求的一致性，从而避免因服务器性能冗余或过载，造成的资源浪费或服务质量下降问题。

2）资源池化特征分析

云计算所有资源均通过共享资源池模式进行管理，以保障管理的系统性和统一性。这种管理模式借助虚拟化技术，实现不同用户的资源分享，并保障资源的管理、放置以及分配对用户完全透明。

3）可计费服务特征分析

云计算可自动完成用户实际资源使用量的监控，并依据相应的收费标准，对用户使用的服务进行计费。

4）按需服务特征分析

云计算系统可依据用户的实际需求，完成资源的自动分配，以资源服务的形式，为不同用户提供基础设施、应用程序以及数据储存等资源。云计算相关服务不需要系统管理员进行干预。

5）泛在接入

云计算系统对于终端设备并无具体要求，在互联网条件允许情况下，用户可使用笔记本电脑、智能手机以及PC电脑等设备访问云计算服务。

2 云计算体系架构分析

云计算以一系列的服务集合为主要表现形式，从而满足弹性资源、按需服务的实际需求，结合当前云计算相关研究、应用分析，其体系架构主要分为三层，具体包括服务管理、核心服务以及用户访问接口三部分内容，如图1所示。核心服务层主要负责间应用程序、硬件基础设施以及软件运行环境抽象为可用性高、可靠性高且规模可伸缩的服务，以充分满足云计算的应用需求；服务管理层负责给予核心服务层相应的支持，以提高服务的安全性、可用性及可靠性；用户访问接口主要负责实现用户端到云的有效访问。

1）核心服务层

就一般情况而言，核心服务层具有三个子层，分别是平台即服务层（PaaS，platform as a service）、软件即服务层（SaaS，software as a service）、以及基础设施即服务层（IaaS，infrastructure as a service）。

基础设施即服务层主要负责提供硬件基础设施相关的部署服务，根据不同用户的实际需求，为其提供虚拟或实体的网络、储存、计算等相关资源。用户在实际使用基础设施即服务层过程中，需将基础设施相应的配置信息提交给IaaS层的提供商，同时包含基础设施运行的程序代码及其他数据。就基础设施即服务层而言，数据中心是基础，其优化及管理问题一向是该部分的研究重c。随着云计算研究不断深入，IaaS层应用了虚拟化技术，以进一步提高硬件资源分配的科学性，同时为用户提供规模可扩展、可靠性更高的优质服务。

平台即服务层是指应用程序的具体运行环境，主要负责相关管理服务及程序部署服务的提供。借助平台即服务层的开发语言和相应的软件工具，应用程序开发者通过上传具体数据和程序代码即可获得相应的服务，有效避免了底层操作系统、存储以及网络的管理问题。

软件即服务层是一种在云计算基础平台基础上，开发的应用程序，主要用于解决企业的信息化问题。企业主要通过租赁的形式实现该平台的使用，以GMail为例，企业并不需要对服务器相关的维护、管理问题分心，均有Google数据中心负责。

2）服务管理层

服务管理层主要负责保障核心服务层的安全性、可靠性、及可用性，具体分为安全管理和服务质量保障两部分内容。

云计算用户客观要求其实现高可用性、高可靠性，且成本低廉的个性化服务。但云计算本身结构复杂且规模庞大的系统平台，提高了这些要求实现的难度。因袭，云计算服务提供商常需围绕服务质量与用户进行有效的协商，并通过服务水平协议的形式，名列双方的服务需求，以控制双方需求的一致性。如提供商未能遵照协议提供相应质量的服务，用户可依据协议内容获得赔偿。

安全性也是用户重点关注的问题。采用资源集中式管理模式会导致云计算平台出现单点失效问题，即发生停电、地震等突发事故时，可能导致数据中心的数据丢失问题。因此，云计算平台还需加强个性化安全管理相关探索，利用隐私保护、数据隔离等技术，提高平台使用的安全性。

3）用户访问接口层

用户访问接口层是云计算平台实现泛在接入功能的基础，具体包含Web门户、Web服务以及命令行等形式。其中Web服务和命令行模式，既可作为应用程序的开发接口，又具备多种服务组合的能力。Web门户则是另一种访问接口形式，借助Web门户，云计算可实现用户桌面至互联网的迁移，完成这种迁移之后，用户可借助浏览器完成相关程序及数据的访问，不受时间和空间的影响，从而极大地提高用户的实际工作效率。随着云计算的发展，其计算接口逐渐趋向统一化标准发展，从而实现了不同企业间的无缝合作。

3 云计算关键技术

云计算平台的最终目标就是低成本条件下为用户提供可靠、安全、弹性的个性化服务。为全面满足不同用户的使用需求，云计算广泛应用了虚拟化技术、数据中心管理技术、QoS保障技术等关键技术。

3.1 基础设施即服务层关键技术分析

IaaS层是整合云计算平台的基础，承担着海量硬件资源提供、按需配置硬件资源以及个性化基础设施服务的重要职能。该层应用的关键技术，主要包含以下几点内容。

1）数据中心关键技术分析

数据中心作为云计算的绝对核心，其运行可靠性及资源规模，关乎于云计算服务的整体质量。该部分内容的技术应用要点主要分为两点，其一数据中心网络拓扑应满足成本经济性、运行可靠性要求，其二加强节能技术研究，以减少环境污染。

就现阶段云计算数据中心而言，通常由近万个计算节点组成，且随着云计算平台不断发展，节点数量有进一步上涨的趋势。在这种背景下，传统的树形网络拓扑结构具有较大的应用局限性，包括可靠性地、可扩展性差以及网络宽带有限等。为解决数据中心网络拓扑问题，相关研究人员相继提出了PortLand、BCube、VL2等网络拓扑结构。这些创新性网络拓扑结构，通过类似mesh构造的融入，相同提高了节点间的容错能力和连通性，增强了节点负载的均衡性。此外，这种形式的拓扑结构通过小型交换机即可完成，进一步降低了建设成本。

云计算平台数据中心普遍规模较大，在实际运行过程中，涉及计算机设备、制冷装置、通风系统、不间断电源等多项耗电单元，会消耗大量的电力能源。因此，加强绿色节能技术的研究，具有重要的现实意义。

2）虚拟化技术分析

数据中心作为大规模资源的提供基础，需满足平台资源按需分配的实际需求，即虚拟化技术的应用，包括虚拟机快速部署以及在线迁移两部分技术内容。虚拟机模板技术的应用，极大地简化了其部署过程、缩短了部署时间；在线迁移技术具体是指保持虚拟机运行状态下，实现不同物理机转移的技术，其应用意义主要包括以下几点：（1）增强系统运行可靠性；（2）促进负载均衡；（3）便于节能方案设计。

3.2 平台即服务层关键技术分析

平台即服务层在核心服务层中处于中间位置，需同时满足上层分布式编程框架和下层复杂数据调度管理的双重需求，该层的技术重点在于数据的储存与处理。

1）数据存储技术分析

就云计算平台实际需求而言，其数据存储需综合考虑文件的可用性、可靠性要求，和系统I/O性能要求。以Google公司的数据存储技术GFS（google file system）为例，在其实际运行过程中，大文件被有效分为若干数量的数据块，每块数据块具有统一的标准大小，分布存储于节点对应的本地硬盘中，且每一块数据块均具有多个副本，以确保数据存储的可靠性。这种技术的优势在于：一，数据存储能力强，通过文件分块，GFS可满足PB级的存储要求；二，并行读取模式；三，可有效解决数据块副本同步的简化问题；四，数据存储可靠性提升。

2）数据处理技术分析

除数据存储外，平台即服务层还包括相应的数据处理功能，由于该平台建立在大规模硬件资源上，故而其数据处理要求相应的抽象处理过程，同时要求规模扩展功能。

以Google公司的数据处理技术MapReduce槔，是一种建立在GFS之上运行的数据处理技术。在实际运行阶段，可将完整的作业分解为多个Map任务及Reduce任务，从而通过两个阶段的数据处理过程完整相应的数据处理工作。第一阶段为Map阶段，该阶段主要读取Map任务，并完成相应的处理，其中间结果通常保存在对于的Map节点中；第二阶段为Reduce阶段，读取Reduce任务的同时，完成Map中间结果的合并。

3.3 SaaS层关键技术分析

SaaS层主要面向用户终端服务，负责互联网软件应用服务的提供，在Web服务、Mashup、Ajax等技术飞速发展的背景下，带动了SaaS应用的迅猛发展。

4 结语

综上所述，云计算是一种新型的信息技术，具有弹、资源池化、可计费服务、按需服务、泛在接入等特性。云计算体系架构主要分为三层，具体包括服务管理、核心服务以及用户访问接口三部分内容，分别对应不同的服务功能。同时为进一步满足不同用户的实际使用需求，云计算广泛应用了虚拟化技术、数据中心管理技术、QoS保障技术等关键技术。目前，云计算还处于研究发展阶段，针对其运行可靠性、可用性、成本经济性要求，仍需相关人员不断进行探究，以促进云计算的进一步发展。

参考文献：

[1] 罗军舟，金嘉晖，宋爱波等.云计算：体系架构与关键技术[J].通信学报，2011（7）.

[2] 黄晓雯.云计算体系架构与关键技术[J].中国新通信，2014（13）.

云计算技术体系例2

中图分类号：C37文献标识码： A

0 绪论

云计算是一种新近提出的计算模式，是分布式计算、并行计算和网格计算的发展。在各大企业以及学术界的共同推动下，在大数据时代，云计算融合物联网将进一步推动数据价值的挖掘，促进产业爆发。

1 云计算

1.1对云的定义

云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。

1.2云计算的基本原理

通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似。

1.3云计算的特点

1.3.1虚拟化

云计算支持用户在任 意位置使用各种终端获取服务。

1.3.2极其廉价

“云”的特殊容错措施使得可以采用极其廉价的节点来构成云。所以云计算造价低廉。

1.3.3高层次的编程模型

用户通过简单学习，就可以编写自己的云计算程序，在“云”系统上执行，满足自己的需求。

1.3.4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。

1.3.5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云计算的体系架构

2.1 核心服务层

基础设施即服务层（IaaS）、平台即服务层（PaaS）、软件即服务层（SaaS）。

IaaS提供硬件基础设施部署服务，为用户按需提供实体或虚拟的计算、存储和网络等资源。

PaaS是云计算应用程序运行环境，提供应用程序部署和管理服务。

SaaS是基于云计算基础平台所开发的应用程序。

2.2服务管理层

服务管理层对核心服务层的可用性、可靠性和安全性提供保障。云计算服务提供商需和用户进行协商，并制定服务水平协议（SLA），使得双方对服务质量的需求达成一致。

2.3用户访问接口层

用户访问接口层实现了云计算服务的泛在访问，通常包括命令行、web服务、web门户等形式。

3云计算的关键技术

3.1数据存储技术

为保证高可靠和经济性，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。云计算的数据存储技术主要有GFS和HDFS。

GFS是一个管理大型分布式数据密集型计算的可扩展的分布式文件系统。使用廉价的商用硬件搭建系统并向大量用户提供容错的高性能的服务。GFS系统由一个Master和大量块服务器构成。Master存放文件系统的所有元数据。在GFS文件系统中，采用冗余存储的方式来保证数据的可靠性。为了保证数据的一致性，对于数据的所有修改需要在所有的备份上进行。GFS与传统分布式文件系统的区别在于将写操作控制信号与数据流区分开。

3.2数据管理技术

BigTable是一个很庞大的表，它将所有数据都作为对象来处理，形成一个巨大的表格。有很多Google的应用程序建立在BigTable之上，基于BigTable模型实现的Hadoop Hbase也在逐渐发挥作用。

是一个稀疏的、多维的和排序的Map，每个单元格由行关键字、列关键字和时间戳来进行三维定位。在任意时刻每个Tablet只被分配到Tablet服务器。依靠一个master服务器监视子表server的负载情况，根据所有子表服务器的负载情况进行数据迁移。

4 结语

云计算的出现给人们的生活带来很大的便捷，使用某个软件时无需耗费大量的资金进行购买，而是利用云上虚拟机，以租赁的方式进行使用。在各大企业和各大高校的推动下，云计算具有十分广阔的发展前景。

参考文献

[1]张金玉.狄卫华基于云平台的建设工程项目招标评标模式的探讨[期刊论文]-项目管理技术 2013(5)

云计算技术体系例3

引言

当今的时代是信息化的时代，随着信息化程度的不断加深，教育行业也获得了巨大发展，具体到教育教学的技术方面有了很大程度的提高与进步。现在的教育教学方式打破了传统的黑板板书的形式，开始以多媒体教学的现代技术为主导。“云计算”这一概念的提出，促进了新一代的信息技术的发展，而云计算技术在现代教育技术中的应用，有利于现代教育技术获得更好的发展空间与发展舞台，推动新的教育方式教育技术体系的建立，从而更好地服务于教育教学。[1]

一、云计算与现代教育技术

1.云计算与现代教育的发展现状分析

云计算是一种网络计算方式，它是建立在互联网的基础上实现软硬件资源与信息数据共享的一种方式，并且通过云计算还可以将数据传送到其他的计算机和设备上。而云计算的供应商在提供业务时，通常使用的都是通用的网络业务应用技术。这种网络业务应用的访问模式建立浏览器的基础上进行的，服务器则是用来存储数据的。具体来说，包括以下几个方面：第一，现代教育媒体是现代教育技术中使用的主要工具；第二，媒传教学法是教育技术使用的主要的教育教学的方法；第三，系统方法教学设计是教育技术使用的主要用于教学设计的媒介手段。将云计算技术与现代教育技术结合，使云计算技术更好地为教育服务，为学习者更方便更及时的提供学习资源。[2]

2.云计算对现代教育技术的贡献

云计算技术主要包括了分布式并行架构和资源虚拟两种技术，它促进了教育形式与教育理念的转变与发展，促进了教育的创新。而云计算对现代教育技术的贡献主要表现在：第一，对于学习过程的支持；云计算的使用是将学习的过程移到云中，为学生提供有关学习的各项服务。学生在学习时，可以自由的选择自己所使用的资源，从而保障学生学习的主动性与积极性。第二，对于学习资源的支持；云计算在现代教育技术中的应用，促进了教育教学资源价值最大程度上的体现，从而更好地服务于教师的教学与学生的学习。第三，现代教育技术采用多样化的技术模式；每个国家的教育现状不一样，所具备的客观条件也不一样，因此在实际的教育技术的使用上也是不一样的。目前来说，教育技术的应用模式主要有四种，即： 多媒体的方式、 虚拟现实的方式、常规的方式和以网络的方式等四种类型。第四，全新的现代教育技术形式的建立与应用；现在的教师教学已经不再使用传统的粉笔书写，转而以现代多媒体教学代替，而云计算在现代教育技术中的应用，推动了现代教育技术新时代的到来。[3]

二、云计算与现代教育技术的变革分析

1.云计算模式下“教”的变革

现代教育技术中所提到的“教”主要是指教师与教学。云计算模式的使用，有利于激发学生学习的积极性与主动性。云计算的应用，有利于确保学生更充分地使用学习资源。除此之外，云内的全部教师之间也能相互交流沟通，对于教学经验能够互相切磋学习，对于教学资源与教学过程设计的整合是非常有利的。云计算模式下的“教”的变革也改变了教师在教学过程中的主导性的地位，转而以学生为主体、教师为指导的教学模式。

2.云计算模式下“学”的变革

现代教育教学中的“学”主要是指环境、学生和学习的过程三个方面的内容。其中，学生作为学习这项活动的执行者，决定了学习环境的选择，在整个学习过程中占据着主体性的位置。而云计算的应用，则是为了确保学生在充分享受学习资源的同时，还可以将自己的资源分享给大家一起使用学习，有利于学生之间相互交流，激发他们学习的热情，同时也方便学生之间的互动。[4]

3.云计算模式下教授者、学习者和管理者的“角色与地位”的变革

将云计算应用到现代教育技术之中，从根本上改变了传统的教授者、学习者与管理者三者的角色定位。教师由以前教学过程中的主导者变成了现在教学活动的设计者与学习过程中的指导者，教师通过对云平台的使用，提高学生学习的效率与质量。教师在云中处于管理者的地位，主要工作纪实及时地更新与维护云中的数据，以确保学生的正常使用。云计算的应用从根本上改变了学生、教师和教育中的工作人员在现代教育技术中的角色和地位，三者之间的关系互相协调与配合，呈现出“你中有我，我中有你”的亲密合作的格局形式，共同构建着现代教育技术的新模式与新理念。[5]

结语

云计算作为以互联网为基础的一种计算方式，对现代教育技术体系的改革与发展有着重大的作用。但是，云计算在现代教育技术中的应用还处在初级的探索阶段，应用过程中技术的使用还不够成熟，云计算对现代教育技术发展的作用与影响还问完全显露出来，还需要进一步挖掘探索云计算在现代教育技术中更加有效地运用的方式方法。不过，虽然云计算在现代教育技术中的应用还为发展成熟，但是云计算有着其自身的优势和应用的巨大潜力，通过云计算的进一步使用与研究，将推动着现代教育技术形成一套属于自己的以“云计算”为基础的教育理论与实践体系。以云计算为基础，有利于实现教育技术的再一次革新，推动教育技术新鲜血液的注入。[6]

参考文献

[1]任柯. 基于云计算应用的现代教育技术体系研究[J]. 西南民族大学学报（自然科学版），2012，02：332-336.

[2]谢娟. 现代教育技术应用的伦理审视[D].山东师范大学，2013.

[3]李俭. 云计算环境下高校现代教育技术的研究[J]. 计算机教育，2013，07：24-27.

[4]孙宇，周仲景，罗向荣. 基于云计算辅助教学的现代教育技术体系设计研究[J]. 语文天地（高教.理论），2013，02：68-70.

[5]孙柏祥. 云计算环境下教师培训项目的教学设计和实施过程[J]. 中国教育信息化，2010，11：53-54.

云计算技术体系例4

中图分类号：TP3

随着科学计算的发展，在最近几年的时间里，多种互联网工具以及多种网上应用模式出现了，像网络社交平台，网上购物销售，各种播放媒体以及新兴搜索方式等。这些新开发的应用程序都具有很大的信息和数据，而且更新换代的速度也比较快，因此便需要具有强大的存储功能的程序。根据显示的数据可知，在线视频就优酷网而言已经具有了18PB的数据信息了，而且每天更新的数据也很多，社交平台同样也具有了很多的信息。目前，利用硬件进行存储需要的成本比较高，而且比较难以维护，一旦硬件出现问题，信息就会荡然无存。根据数据得知，目前用于更新和开发软硬件的费用只占到了总费用的20%，其中绝大部分都是用在了系统维护方面了。

为了改变现在的情况，在2006年时，多家信息技术公司提出了“云计算”。由于国际并没有形成云计算的具体概念，因此各个国家对于云计算具有不同的解释。本文主要引用的是美国国家标准与技术研究院（NIST）对云计算所下的定义：云计算是一种能够按照自己的需求随时随地通过互联网访问或者获取自己所需要的信息的计算模式。一个完整的云计算系统不仅能够对资源进行计算和分配，而且还能够时刻的监视着用户对资源的使用情况。它是一个动态的系统，因此可以实时的监控用户对资源进行的操作，充分提高了资源以及信息的使用效率。

1 云计算体系架构

用户可以通过云计算获取自己需要的信息和资源，根据目前国内外所掌握的云计算方面的知识，程序员对与计算的研究现状以及CAS及NIST对云计算的了解得知云计算主要有四个方面的组成部分，分别是：基础服务、服务管理、安全策略及用户访问接口。

基础服务，这一部分是云计算体系中最底层的部分，这是整个云计算最为基础的一部分，与计算的整个资源体系都存储在基础服务之中，包括物理性的资源以及虚拟化的资源。其服务主要是承载在虚拟平台，即由一些专业化的技术形成的平台，用户如果想使用基础服务的资源，信息等其他服务都必须进行缴费。利用这种方式，简化了基础服务的程序，不再像以前一样要从采购，设置，安装，运行等一系列程序，这样就节约了成本，提高了软件的使用效率。在云计算的基础上，用户可以控制资源的安放，信息的传递，程序的安排以及存储容量的限制，只不过无法去掌控这个最底层的设置。有一部分程序家觉得目前的云计算不好控制，为了更方便的使用云计算，其将这一服务分成三个相关的子层，包括计算资源子层、数据存储资源子层和通信资源子层。因为目前的基础服务主要是借助虚拟的平台，因此在进行资源整合和分配的时候同样需要使用虚拟化技术，常用的虚拟化的工具主要有KVM、VMware等等。

平台即服务存在于软件的各个层次之中，不管是软件进行分析设计也好，对软件资源进行布置也好，平台即服务存在于软件开发的各个程序之中，平台即服务的服务对象主要是软件的开发人员以及测试软件的人员，他们都需要应用基础服务。平台即服务包括两个独立的层次：编程环境和执行环境。编辑环境主要是编写程序的工具，执行环境即使对应用程序的操作。平台即服务目前使用比较多的平台主要有Microsoft Azure Services Platform、GAE等。

软件即服务，是一个很早被提出来的概念，各种应用程序的最终实现都要要归结于软件即服务的，很多应用程序都是放在软件即服务上的，通过共享，用户在网络畅通的情况下才能正常的使用这些应用程序的。通过这种方式，用户不再需要购买和安装应用程序，直接通过共享即可使用，降低了用户的成本，减少了繁琐的程序，而且用户主只需要购买自己需要的服务，不用再被捆绑式的销售所干扰。软件即服务是与计算的上层构架体系，在软件即服务的程序里，用户只能使用自己购买的特定的服务。因此，用户在使用方面没有了自由，比较常用的软件及服务有SuccessFactors、Salesforce等。

服务管理和安全策略，云计算是需要给大家提供比较可靠的，而且费用又比较低的服务，但是基于云计算平台系统比较大，而且其设计结构比较复杂，因此在提供的质量方面很难能够让客户满意。为了让用户能够安全地使用云计算提供的服务，云计算的供应商通过各式各样的方法来进行保证，包括使用云计算安全技术，普及云计算安全法规，提供云计算安全审计等一系列措施。目前比较具有带变形的保护云计算安全的组织有云计算标准组织、云计算安全联盟、开放云计算宣言等。

2 云计算关键技术

2.1 虚拟化技术

云计算的优势就是可以进行资源共享以及虚拟不同的应用程序，从而尽可能发挥应用程序的功效，如果不是在云计算的情况下，不用的应用程序要在不同的平台上进行使用，而在云计算的条件下，可以将三种程序进行共享，这样就可以在一种平台上使用三种程序，利用虚拟化的方法，来使用应用程序，使用的这种虚拟化的方法就叫做虚拟技术，其包括两种，这种事虚拟机技术，另一种是虚拟网络技术。前者使用较多的产品主要有VMware，后者使用较多的则是VPN技术。虚拟机技术的功能主要可以将基础设施虚拟化，这样用户就可以按需使用，虚拟网络技术则是通过设定特殊的网络模式对云计算进行访问。

2.2 分布式海量数据存储技术

云计算采用分布式的存储技术来存储资源，主要是为了使其具有更高的安全性能，可靠性能以及经济性能。而且为了保证数据具体可靠性，云计算给每份数据都赋予了多个副本来保证数据不丢失。云计算中主要使用采用GFS以及GFS的开源实现HDFS这两种存数数据的方式。HDFS对于数据的存储思路如下：数据一次就写入进去，然后可以多次进行读取这种高效的模式。数据集的形成主要包括两个方面，第一就是直接有数据源形成，另一种就是从数据源中复制下来的，然后就对此数据集进行长时间的分析，而且每次分析都会比较全面。

2.3 海量数据处理技术与编程模型

云计算设计的编辑模型比较简单，主要是为了能够让用户更方便的使用云计算提供的服务，而且也可以让用户利用简单的编辑模型自己编辑一些比较简单的程序来实现按自己的特殊需求。虽然编辑模型进行了简化，但是后台的程序却不会变的复杂，这样就能保证使用者前台调用程序是比较简单，到后台就无法使用，这也保证了程序的安全与可靠。前文已说明云计算采用的分布式存储程序，从这方面来说用户是可以直接享受服务的，但是，为了开发人员充分使用云计算，必须设计出是和云计算的编辑模式。目前，比较有名的编辑模型是MapReduce。

3 结束语

云计算属于一种新兴的技术，这种技术具有很好的发展，而云计算的各项指标，体系以及技术都趋于完善，而且现在全球化越来越严重，网络化成为了今后的发展趋势，现在的应用程序也在不断地进行发展，这都为云计算提供很大的使用市场。云计算机有的价格便宜，使用方便，安全性能高，能够按需使用等特点，都使其今后发展的有利因素，随着近几年云计算的普及，其使用范围也越来越广泛。云计算的高存储和资源共享的模式，给信息技术带来了新的变化，这将给软件服务业带来巨大的影响。

参考文献：

云计算技术体系例5

作者简介：黄彦（1980-），男，福建福州人，福州供电公司电力调度控制中心，工程师。（福建 福州 350001）

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）27-0201-02

一、概述

1.电力调度系统的重要性

电网调度自动化系统对电力系统的安全稳定运行起着不可或缺的作用，在监控电力系统发、输、变、配和用电的同时，保证设备的安全运行是电网安全稳定运行的关键环节。在我国电网结构将形成跨区域、远距离传输的特高压交直流混合输电系统时，为了保证电网的运行具有更加高效、更加稳定的性能，电力调度系统将有更高的需求，需要更高的可靠性来作为保障。[1]

2.灾备的重要性

现代社会的各种突发事件以及自然灾害都会对电网的稳定性提出很大挑战，在近几年全世界范围内发生的几起大停电事故中可以看到，一旦灾害导致电网失去控制，当地事件很可能迅速影响整个电网，情况严重时会导致电网的大范围瘫痪。在我国发生重大自然灾害时，这时对电网的监视控制管理就需要电网调度系统的支持。2008年四川发生汶川地震后，四川省调南充备调系统肩负起重要的作用，随时处在热备用状态，一旦发生主调度系统功能丧失的情况，备调中心随时能够被激活，立即接手四川电网调度权，保障电力调度指挥的不间断性，为抗震救灾期间四川电网的安全稳定运行上了“双保险”。因此，电网调度自动化灾备系统可以保证在电网遇到突发性事件破坏时为电网提供持续的监视控制和管理，提高灾害事件下电网的运行能力。

二、灾备的意义与传统灾备的缺点分析

1.灾备的重要性

所谓灾难备份是指利用技术、管理手段以及相关资源确保既定的机构在灾难发生后关键数据、关键数据处理系统和关键业务可以恢复的过程。灾难备份系统将对业务的连续、数据的完整、系统的不间断运行提供强有力的保证，是信息系统安全的关键基础设施。信息技术的进步极大推动了社会发展和人们生活水平的提高，越来越多的企业、机构的正常运行依赖于计算机信息系统提供的服务，同时，不期而至的各种灾难也给信息安全带来极大的挑战。地震、水灾、冰雪等自然灾害以及火灾、战争、恐怖袭击、网络攻击、设备故障、人为破坏等无法预料的突发事件都可能导致计算机信息系统关键业务数据丢失，应用中断，甚至系统瘫痪的严重后果。一旦计算机信息系统遭到损坏，轻则给企事业机构带来经济损失，重则给社会经济正常运行，甚至国家安全带来重大影响。

在美国“9·11”事件中，许多律师事务所多年积累的经营数据毁于一旦，而一些建立完善灾备系统的金融企业，如总部设在世贸中心的摩根·斯坦利却在第二天就恢复了正常运转。“9·11”事件再次唤起了人们对建设灾难备份系统的重视。

与电信、金融等行业相比，电网调度自动化领域的灾备系统建设长期处于落后地位。造成这种局面的原因主要是电网调度自动化系统对实时性、可靠性、可维护性等方面有着很高的要求。目前市场上许多商用灾备产品，如IBM、HP、VERITAS等厂家提供的方案并不能满足电网调度自动化系统的灾备需求。

2.传统灾备系统的不足

由于历史上EMS备用系统主要在一部分网省公司一级进行尝试性建设，所以为保证EMS的可靠运行，目前国内的大多数调度自动化系统主要采用的是冗余配置的方式，如采用双网、双机配置来保证系统在某些故障情况下的正常运行。但是，目前这种双机、双网的冗余配置仅能够解决一些简单的单点故障。如果系统发生更大规模的故障，例如双机故障，甚至整个系统所有机器的故障（例如重大自然灾害或人为事故），则当前的调度自动化系统都将失去调度功能，对电网的调度将完全瘫痪。为保证在上述重大故障下仍然能够实现对电网的正常调度，因此需要建立相对独立的EMS备用系统。该系统能够保证在整个调度系统都瘫痪的情况下仍然能够保证调度功能的正常实现。[6]

随着计算机技术、通信技术、数据库技术等IT技术的进步，国内的电力监控设备提供商开发出了新一代采用新技术、新标准和新思想的电网调度自动化产品。同时，各级电力公司调度通信数据网络的建成为调度自动化灾备系统的建设创造了必要的条件。

3.基于云计算的新型灾备系统

电力调度一体化互备需要新型服务器虚拟化技术的支持，云计算技术为其提供了技术支持。

根据用户的需求，云计算向用户提供三种类型的服务：由底层计算、网络、存储硬件资源构建的基础设施，即服务（IaaS）；构建在IaaS云基础设施服务上主要用来开发各类云计算应用支撑软件的平台，即服务（PaaS）；基于PaaS平台开发的各类应用服务的软件，即服务（SaaS）。

云计算提供的这种网络化服务使得中小型用户可以实现业务系统的灾备保护。通过构建面向服务的灾备平台，依托全网分布建立的灾备中心，用户可以按照需求向灾备中心寻求网络化灾备服务，达到基础设施即服务类型的云计算服务，用户数据的安全和可用性得到了进一步保障。[2]

本文对备用系统方案进行详细分析，提出了电力调度一体化互备系统的解决方案，并以福建地区为例设计与实现了基于服务器虚拟化技术的分布式备用策略。

三、备用系统方案优化分析

1.备用模式分析

备用系统主要有两种建设模式。

自备模式：为主系统单独建一套备系统。备系统一般需配置数据采集设备、应用服务器、数据库服务器等设备，具备完整的实时监控功能。备系统作为纯粹的备用，平时保持备用的工作状态，仅在主系统失效时启用。这种模式一般适用于省级及以上的EMS系统。

互备模式：主系统与其他调度或监控中心的自动化系统形成互备关系。两套系统在正常情况下均在线运行，承担各自的监控任务。当主系统失效时，备系统除继续负责原有的任务外，还可接管主系统的任务。这种模式的典型应用为地区调度系统与集控系统的互备。

小概率灾难性事件如火山、地震、台风等，不值得为此投入大量资金去建设专用的灾备系统，根据这种情况，利用各地建设无人（少人）值班变电所集控中心的机会，将当地的地区电网调度自动化系统与集控系统建设成互备系统，这样可以有效利用资源，减少资金投入，同时又增强了电网调度自动化系统的备用效果，提高了可靠性。

同时，与自备系统模式相比，集控/调度互备的显著区别是：在两套系统都正常工作的情况下，两套系统均独立在线运行，各自承担不同的任务；然而在一套系统故障情况下，另一套系统能快速接管，同时承担两套系统（集控和调度功能）的任务。集控系统与调度系统作为面向不同专业用户的两套系统，其在管辖范围、关注重点、应用功能、数据采集范围等方面存在一定的差异。因此，集控调度互备的技术难度更大，考虑的因素也更多。[1]

2.备用方式分析

备用方式主要有同城备、异地备和分布式互备三种。

同城备的方式是在原有的调度中心建设备用的EMS系统。同城备的优势在于，原有的调度中心大楼可以直接提供运行EMS备用系统所需的网络、机房等硬件设备，不需要进行额外的投入，因此可行性较高。但同城备的缺点在于，一般老调度中心与新调度中心在同一城市较近的地方，在遇到严重的自然灾害或者区域断电的情况时新、老调度中心皆会受到影响，此时同城备的方式就起不到备用的作用。

异地备的方式是指在远离主调度中心的城市建设EMS备用系统。异地备由于主、备调度中心不在同一城市，可以很好地解决同城备遇到的主、备调度中心同时失效的情况，信息的保存与恢复得到保障。但异地备的缺点在于由于主、备调度中心相隔两个城市，调度中心之间的通信需要较高的要求，若备用中心所在城市的通信条件欠发达，则需要进一步投入较大的资金完善通信系统，才能保证各级调度中心之间的通信要求。

布式互备的方式是利用上级调度中心与下级调度中心之间形成备用关系，当上级调度中心不可用时直接以下级某调度中心作为上级的控制中心。分布式互备方式拥有以上两种互备方式的优点，既不需要进行额外的投资建设，也能保证主、备调度中心的可靠运行。但分布式互备方式由于需要下级调度中心为上级调度中心做备用，因此对下级调度中心的自动化系统有较高的要求。

3.备用强度分析

备用强度分析有一主一备、一主多备、多主一备、分布式云互备四种方案策略。

策略一与策略二都具有很高的可靠性，但就服务器的建设投入费用来讲，这两种方案的代价巨大，不具有通用性。

策略三既节省了备用服务器的数量又利用数据I/O的动态属性提高存储空间的使用效率，这样不但降低了建设费用又节约了存储所需要的空间。

策略四是根据云计算技术而提出的互备方案，利用云计算的优点，这种方案可以提高灾备的效率，而且更好地利用了存储资源。

四、基于云计算技术的一体化互备解决方案

1.一体化互备的设计框架

（1）面对严重自然或人为灾害，分布式灾备保护机制可以为用户数据提供有效的保护，通过（n，m）数据分散模块，灾备平台为用户的容灾数据分布到不同的灾备中心，可以迅速将用户的数据实现恢复。当灾难发生时，容灾数据被灾备中心通过数据分散模块算法拆分成n份，分布到其他n个灾备中心。这种算法的好处在于，当源灾备中心或者不多于n-m个备份灾备中心发生破坏的情况下，仍然可以通过剩余的m个灾备中心中的片段数据将原始数据恢复完整，这样不但会对原始数据起到很好的保护作用，而且节省了存储空间，还可以提高容灾数据的安全性。

（2）当灾难发生时，灾备中心将用户数据复制到异地灾备中心的存储空间中，用户的数据得到完好保存的同时，灾备中心按照国际灾难恢复等级SHARE78中Tier3级的灾难恢复能力，将容灾数据快速恢复，减少用户的损失。为提高容灾数据的安全性，灾备平台可以采用时间锁模块对容灾数据启用防篡改功能。

（3）当灾难发生时，用户数据通过灾备平台发送至灾备中心，在灾备中心用户数据的保护及快速恢复都可以通过近线备份域完成，近线备份域的搭建可以通过WORM备份模块或虚拟磁带库对本地用户容灾数据提供保护。

2.备用容量与服务器投入

假设在某次灾害中，用户的容灾数据共有80TB，若采用传统容灾保护方式，将容灾数据存放在10个灾备中心中，每个灾备中心存放8TB，这样灾备中心需要占用80TB的存储空间来保存所有的容灾数据。若采用（10，4）数据分散模块算法对容灾数据进行分布式存储，每个灾备中心存放的数据仅约2TB，此时灾备中心仅需2TB×9+8TB=26TB的存储空间，较前一种方式节省了大约70%的存储空间。

五、结论

基于基础设施即服务类型云计算服务架构，本文设计了一种电力调度一体化互备系统，在分析了传统灾备系统的缺点及不足的情况下提出了一种新型灾备系统。该系统具有常用的技术，增加了智能虚拟化管理、时间锁、WORM备份、数据分散等功能模块。根据该灾备平台对备用方案进行优化分析，并构建了基于云计算技术的一体化互备解决方案，为用户的数据提供经济有效的灾备保护措施。

参考文献：

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[6]王兰.EMS（EMS）备用系统的研究[D].南京：东南大学，2009.

云计算技术体系例6

关键词：软件无线电；无线电监测；云计算

Abstract: This paper describes a new radio monitoring system that is different to traditional radio monitoring systems. In this paper, the architecture and application model are discussed. The radio monitoring system combines software-defined radio (SDR), wired and wireless high-speed network, and cloud computing technologies. It is a reference for new-generation radio monitoring technology and system development.

Key words: software-defined radio(DSR); radio monitoring; cloud computing

随着无线电通信应用的日益广泛、电磁环境日趋复杂，无线电监管的工作难度也在持续不断地增加。无线电监管工作的有效性直接影响着无线电频谱资源的有效使用、民用日常通信需求的保障、国家机器的正常运转，甚至在战时环境下会决定军队及国家的安危，因此世界各国都非常重视无线电监管工作。当代无线通信的复杂性和设备的广泛性对监管工作的有效性提出了更高的要求，因此各国都建有自己的监管机构和技术体系，如：美国设有一个监控中心、13个监测站；中国设立中央、省、地市3级管理和监测建制机构，并建有短波、卫星、超短波3张监测网，部分监测网设有多个遥控监测站[1]。小到一场考试、中到举办一场活动的（如北京奥运会、上海世博会等）保障、大到国家安全保卫均纳入无线电监管行为中。

当前用于无线电监管的主要设备有扫频仪、宽频接收机、定向天线等（卫星监测除外），主要对无线电发射的基本参数，如对频率、电平、示向度、仰角、测向质量等系统地进行测量、传输；调查、记录有关干扰源、背景噪声等电磁环境情况；判明并解决干扰问题；保护合法无线电台站用户的权益；查处非法无线电台站的干扰等。这样的传统模式鉴于历史传承及技术发展水平的限制，目前通常只记录结果数据，而不是监测到的某个信号的原始数据，如果一个信号从此消失，而监测系统却无法对其进行解码时，则会存在无法回溯等不利情况的发生。

目前，有基于软件无线电的无线电监测模式[2-3]，也有基于遥测站类型的网络化监管体系，但它们均基于“结果”的应用模式。如图1所示，如果能在现场采集被监测信号的“原始样子”，再把该信号数据直接送到监测中心存储，并使用大型计算机对其进行分析，甚至可以在任何需要时对采集到的信号数据进行二次、三次分析，就能够彻底解决传统模式中受限于设备、不可回溯等重要缺陷，使无线电监管体系上升到一个前所未有的高度。这种设想目前在全球范围内仍是一个空白。

随着高性能的软件无线电接收机、越来越广泛和高速的互联网络、能提供强大的存储和计算能力的云服务的诞生，这种全新的监管模式将逐渐成为一种可能。传统无线电监测模式和设想的云无线电监测模式对比如表1所示。

1 监测模式架构设想

基于上述设想可以看出：使用高性能的软件无线电接收机可以得到目标现场信号的完整采样，通过超高速互联网可以将将信号的原始采样数据送往强大的存储和计算能力的云服务，这样以来原始采样数据就能够完全存储，并利用软件无线电的处理思想进行后期分析。无线电监控将会实现从“分散的结果样本”到“原始的数字底片”+“强大的后期分析”的质的跨越。

在信号处理上，传统的无线电监测是读取监测仪器的处理结果而不是得到信号的原始信息，新模式获取的是信号的原始采样结果。这好比数码相机是输出一张已经在相机内部处理和压缩过的JPG图片，还是一张RAW图像之间的区别。很显然，获取到最原始的信息则会更有利于后期的处理，并且能够得到更准确的结果。

全系统由网络无线电监测传感、高速互联网络、云存储、云计算构成，其中主要的分析处理由云计算中心完成，包括不明信号发现、监测定位、测量信号的频率、场强、带宽、调制方式、发射源位置、频谱图等信号特征数据分析。根系结束后可将结果即时传送到相关机构或者人员，以便进行进一步处理，如图2所示。

1.1 基于软件无线电的监测网络

传感器

软件无线的电定义为：一个无线电系统中，天线以后就数字化，对信号的所有的、必要的处理都由存放在高速数字信号处理器中的软件来完成。采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义可以实现无线电台的各部分功能，包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等。软件无线电的主要特征是将天线接收到的信号尽早地完成模拟到数字的转换，之后主要依靠软件来实现信号的处理和应用[4-7]。软件无线电接收机具有很高的灵活性、大动态范围、高灵敏度、快速扫描（如：1 GHz/S）、高精度等性能，不仅可以作为通用接收机、更可以作为高速搜索接收机和测量接收机等，如图3所示。

在该方案设计中，单运用软件无线电的这些固有特性还是不够的，重要的是需要将模数转换(A/D)后的数据直接送往云计算平台，以实现采集到的原始信息数据“原封不动”地被中心获取到，而不是已经被现场监测设备“处理过”的结果。

在传统的软件无线电接收机的A/D级后增加了网络通信模块，直接将A/D后的结果数据通过网络通信模块发送到承载网络上。另外，网络无线电监测传感需要能接受控制中心的按需监测需求，诸如智能波束天线的指向、监测频段带宽、数据传送上级站等全系统控制参数，如图4中所示。

一个能输出原始信号采样信息、监测参数受控的软件无线电接收机，可以代替传统的监测设备，这就是我们需要的无线电监测的网络传感器。我们可以将它放置在我们想要放置的地方，同时接受中心的控制进行检测，并为监测中心“如实”地送回了监测目标现场原始信号的完整采样信息，从而被称为监测体系中的“千里眼”。

1.2 承载监管系统的互联网络传输

链路

要将实时高速的监测原始结果数据送到云端，需要有高速可靠的网络承载整个监测体系中各个模块的互连任务。

计算机网络技术经过四十多年的发展，系统和系统之间、区域间的互联从起初的很困难到广域、城域网的广泛，接入方式和接口形式从起初的五花八门到现在以以太网为主，速度从几K提升到10 Mbit/s、100 Mbit/s、1000 Mbit/s、10 Gbit/s、并将步入40/100 Gbit/s[8]，无线局域网络技术也有了高速的发展，速度在802.11 n上已经能达到300 Mbit/s并且开始展望600 Mbit/s，可以预期在不久的将来无线局域网将会有更高的接入速度，如图5中所示。

目前主流的千兆以太网和802.11n 300 Mbit/s无线局域网的实际有效传输的带宽为900 Mbit/s以及80 Mbit/s左右。使用无线网络足够本地局域范围内的几路软件无线电监测网络传感器无线连接，而到了有线千兆网络后足以承载多达数十路汇聚后的传输任务。

1.3 监管体系云计算平台

云计算，是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。云计算的核心思想是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务[9-10]。

本方案设计中云计算承担着全监测网监测管控、高速数据存储、监测分析等主要功能，在整个监测网络中大量的软件无线电监测网络传感器会生成大量的监测原始信号采样信息送往云计算中心，由一个控制中心加若干个云计算节点来完成整大负荷计算及分析任务。

其中，海量监测原始数据保存可能会成为系统最大的瓶颈。随着中央处理器(CPU)及周边芯片组和高速大容量存储器件的发展，新一代的内存数据库容量可以达到TB级、吞吐速度可以达到每秒GB级，高于传统磁盘阵列几个数量级。数据存储可以采用内存数据库来完成高速的实时数据收集，并根据需要直接在内存数据库中进行高速分析，最后将有效的信息数据转存到实体磁盘存储阵列，如图6所示。

1.4 监管控制系统及监测分析软件群

由一个或多个云计算节点担负监测网的监测分析任务，可以采用由市级计算中心担负，或省、市两级计算中心担负，甚至国家、省、市3级计算中心联合担负的组合方式。

全网监测工作受控并协调于监测控制中心的系统控制软件，各个分节点可以分开承担不同区域的无线电监测网络传感器的数据存储、计算工作，也可以担负前期实时分析或后续分析等不同阶段的分析任务等。

监测分析软件群需具备可加载、组件化、可组装等特性，以实现对被监测无线电信号的全方位、多角度分析。组件需包含：用于数据接收和存储的数据采集软件；基于频谱扫描、频谱分析、频率活动特性分析等各种基带信号分析软件；用于基础信号处理的降噪处理软件、数字变频软件等；用于信号解调的调制模式识别软件、各种模式解调插件等；用于结果信号的降噪处理软件、信号变换软件等；同时需要有用于结果记录及分析统计的后续结果数据处理软件等；基于分析结果应用的结果通信、分发、指令指挥等软件[11-12]。

全套的软件架构和通信、监测传感器构成了完整的监测系统。

2监测应用模式格局

在实现基于软件无线电网络监测传感器、高速互联网络和云计算平台的无线电监管体系网络后，无线电监测工作将会一改依赖于传统的监测设备多点布设困难、设备投入大、受“结论”限制等困惑。我们可以将一个或多个软件无线电网络监测传感器放置在有利于进行监测的地点，进而可以通过网络将监测到的原始信号数据送回监测中心，并依托中心强大的存储和计算平台对原始信号完整采样信息进行综合分析并实现监测。

2.1 局部保障应用模式

传统的局部小范围保障，如考场监测、小型活动保障等，基本采用无线电移动监测车作为临时中心、多个监测人员使用便携监测设备配合的方式来完成，这种模式的缺点是显而易见的，如：移动监测车因为现场安排原因可能无法进入现场的最佳位置；监测工作主要依靠人员的临场判断完成，如考试一类的活动往往于多场地之间同时开展，监测车、检测设备以及监测人员等却难以满足保障需求等等。

在本设计方案中，可采用多个无人值守网络无线电监测传感器合理布置在现场合适的位置，如房顶的某几个有利监测的角落等，移动监测车可以停留在，担负网络无线电监测传感器的通信桥接和现场信号的初级处理。甚至可以无需移动监测车，而将多个网络无线电监测传感器的通信直接汇聚到现场的某个互联接入点上，实现和监测中心的联网工作。现场处置人员可以由相关部门执法人员去完成。一方面监测工作质量可以得到有效保障，另一方面可以节省大量的人力和物力，使资源消耗降到最低。

图7、图8分别为局部临时保障区域系统工作原理示意图和现场布置图，其中假设现场不允许或不方便使用有线连接，这时则可以使用高速无线网桥来桥接各个网络无线电监测传感器和移动监测车之间的信号通信。

2.2 区域监测应用模式

在区域中的合适位置设置多个相对固定的网络无线电监测传感器，可以对整个监测区域进行日常不间断监测，也会使某些临时任务变得更为简单、有效。包括：日常无线电波监听、测量、测向和定位、电台识别、干扰识别、电磁环境监测等；验证正常的无线电台站的技术参数和操作特性，确定是否遵守执照核定的项目；监测有关频谱的占用情况，进行有关频率、发射功率、天线增益、调制类型、占用带宽、信道载荷和占用度、场强等的测量，进行有关的信号与系统分析等。在以计算机系统集中处理、软件为主的模式下这一切功能需求的实现将会得到有效支撑。如图9所示，在地级市台州市范围内的几个制高点部署无线电监测传感器，在市无线电管理中心即可实现全市范围内无线电监测。

2.3 应用展望

监测区域的大小和网络无线电监测传感器的性能指标、数据存储的I/O指标和计算中心的处理能力成比例关系，当需要将这种模式布置到更大的范围时，可以预见的是需要有大量的网络无线电监测传感器、覆盖更为广泛的互联接入服务、更为庞大的数据存储能力、更为强大的计算能力以及更高效的无线电监控算法和庞大的软件系统。

3结束语

随着无线电应用的日益广泛、电磁环境的日趋复杂，无线电监管的工作难度也在持续不断地增加，基于目标现场的信号完整采样、并将原始采样数据完全存储、以软件无线电的处理思想进行后期分析，都将会给无线电监管工作带来质的改变。这种全新的监管模式随着高性能的软件无线电接收机、超高传输速度的网络、能提供强大的存储和计算能力的云服务的诞生将逐渐成为一种可能。

4 参考文献

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云计算技术体系例7

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云计算技术体系例8

中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1672-7800（2012）010-0024-02

项目基金：四川教育学院教学改革项目（2010JG10）

作者简介：余科军（1979-），女，硕士，成都师范学院计算机科学系讲师，研究方向为计算机网络、数据库技术。

1云计算概述

随着网络技术、计算机技术的快速发展，移动宽带网络的出现和移动智能终端的普及，互联网范围不断扩大，越来越多的设备接入了互联网，这就需要互联网处理大量的数据，从而给互联网系统带来了更多的负载。对于如何安全有效地利用海量信息，传统的服务构建模式已经显得力不从心。在这种背景下，基于分布式计算的新型服务计算模式——云计算应运而生。

云计算最早是在2006年，由美国亚马逊公司和谷歌公司提出来的。云计算的基本原理是，用户所需的应用程序并不需要运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上，而是运行在互联网的大规模服务器集群中。它是网格计算、分布式计算、并行计算、网络存储、虚拟化、负载平衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。云计算能够让客户在世界任何地方访问“云上”所有的应用程序和文件。完整的云计算是一个动态的计算体系，提供托管的应用程序环境，能够动态部署、动态分配计算资源，并实时监控资源的使用情况。云计算的核心技术主要包括虚拟化技术、编程模型、分布式数据存储技术、集成数据管理技术、信息安全、分布式资源管理、云计算平台管理、绿色节能技术等。

云计算有特点，包括超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务、运用成本廉价和有潜在危险性。针对云计算的特点，现在云计算广泛应用于商业，成为商业计算的模型，并实现各种商业的信息服务，支持用户在任意位置使用终端获取服务，拥有成千上百万的服务器集成，使用了数据多副本容错保证了数据的可靠性，采用极其廉价的节点构成云，经常只需几百元，就能完成百万元的任务。

自从亚马逊公司最先提出云计算的概念之后，云计算技术就受到了各大IT厂商和研究者们的广泛关注。对于云计算技术的研究虽然才短短几年，但是现在已经涌现出很多云计算系统，其中比较典型的系统有AmazonEC2、GoogleAppEngine、ApacheHadoop、WindowsAzurep以及清华大学透明计算平台。

2云计算体系结构

云计算的结构是利用高速互联网的传输能力，将数据的处理过程从个人计算机或服务器移到互联网上的超级计算机集群中，这个计算机群是由成千上万台很普通的工业标准服务器组成，由大型的数据处理中心管理。由于云计算是网格计算、分布式计算等技术发展而来，系统所含技术更多，如编程模型、数据管理技术、数据存储技术、虚拟化技术、云计算平台管理技术等。云计算的结构也是一个逐步完善的过程，云计算结构如图1。

（1）基础层。面向具体的物理资源，主要对这些物理资源进行局部范围内的管理，提供计算、存储、带宽等服务，这是所有应用功能的基础。它通过对主机、存储设备、网络等硬件设备进行分布式集群、抽象化和虚拟化处理，将其虚拟化集群到一起，构成整个云计算与云服务的基础设施，使对外看上去就像一个统一的整体，用户只需发出约定的设备调用指令就可以获得自己想要的“云”硬件资源，并为系统提供动态灵活的基础设施层服务。

（2）资源池（数据库）。虚拟化技术是云计算的一个重要组成部分，通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离，可以将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式，也可以将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。

（3）管理中间件。这个模块具有承上启下的作用，提供用户管理、安全管理、资源管理、映像部署等，这是云计算资源管理系统及集成第三方开发应用功能的综合管理平台。管理中间件管理协调整个服务系统，比如身份管理、用户许可、请求管理、使用费用管理、程序部署、程序调度、程序执行、程序回馈等，甚至还包括身份认证、访问控制、病毒防护和安全统计。

（4）应用服务。提供运行在云上的应用和服务。用户所处理的数据保存在互联网上的数据中心，并不存储在本地，用户所需的应用程序运行在互联网上大规模的服务器集群中，并不运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上。用户只需能够接入互联网，就可以通过电脑、手机等终端设备，在任何地点方便快捷地使用数据和服务。

3高校云计算体系结构

传统的服务能力在面对海量数据处理、跨地域分布式数据存储以及高质量远程教学等新增需求时，已不能满足其需求。而云计算技术具有计算性能高、成本低、高效能的网络共享、强大的网络服务能力等特点，为高校教育机构的发展提供了新的方向。学校之间采用集中管理的模式，通过统一的管理，透过互联网就可以访问云计算的教学资源平台。高校云计算体系结构如图2。

云计算系统由大量服务器组成，并服务于大量用户，而且采用分布式存储的方式存储数据。因此，在高校云计算系统中，不仅一个地区、一个国家，国内外大学可以联系在一起，进行资源共享、相互交流。海量数据的处理是云计算系统一个重要的核心技术。

云计算为各学校提供了一个教学资源共享的环境，让更多老师、学生能利用互联网上的虚拟教学资源。在云计算的体系结构中，学生可以进行选课、查询成绩与学分、班级管理、提交作业等功能；老师可以进行成绩录入、课程管理等功能；教学管理人员可以进行学生管理、学籍管理、资料存档、待办事项处理等。基于云计算的教学系统，老师、学生、教学管理人员能够跨时间、跨空间地进行交流与协作，在“云端”实现见习、实习与实训的指导、交流、评测、监控等教学与管理工作，甚至实现视频实践教学展示。

基于云计算的虚拟实验室是一个集虚拟实验教学管理系统、实验课教学指导系统、网络实验仿真等功能为一体的强大系统，可解决因实验经费不足或高档次、高价位设备缺乏所不能开出的实物实验课的难题，同时也不会造成因使用不当、管理不善等因素造成的仪器损坏、元器件丢失等现象。同时，虚拟实验还可以模拟实验室中没有的设备，而不受时空的限制，方便地进行实验。

参考文献：

[1]管刚，杨涛.浅谈云计算对职业教育的影响[J].中国集体经济，2010（4）.

云计算技术体系例9

笔者在中国知网（cnki.net）的中国期刊全文数据库、中国学位论文全文数据库和中国会议论文全文数据库检索题名包括“云计算+档案”、 “云技术+档案”和“云档案馆”的文献（检索时间为2014-3-12），删除其中新闻报道性和重复性的论文后，共检索出78篇论文。

1.1 时间分布。这78篇相关论文的时间分布如表1所示：

由表1可见，我国档案学界对云计算的研究始于2009年，2009年后开始引起学者较多关注，到2013年掀起一个较小的研究高潮（2013年发表相关论文共33 篇），但是依据百度和Google的搜索结果，尚未出版云计算应用于档案管理的相关著作。

1.2 主题分布。上述78篇论文，其研究的主题可以分为理论研究（介绍云计算的概念、特点、优势，应用的可行性、问题及对策等）、具体应用（研究云计算在档案业务环节的具体运用，如备份、整合与共享、利用与服务、云档案馆等）、系统和平台构建（研究基于云计算的系统和服务平台架构、服务模式等）和应用的安全性。78篇论文的主题分布如表2：

从研究的主题来看，目前档案界对云计算的理论和应用设想方面的研究占主导，分别占全部论文的43.6%和44.9%。但是，基于云计算的系统、服务平台构建的研究论文只有5篇，对于如何用技术手段来实现“云”并没有系统深入的研究。

1.3 作者机构分布。各研究主题的作者机构分布见表3：

从表3可以看出，78篇研究论文作者中有22篇来自高等院校的档案院系，占全部论文的28.2%。26篇论文作者来自其他机构，约占33.3%，其他机构包括高校除档案院系和档案馆室的其他院系和部门、事业单位、军队档案馆等。从表中数据看，高等院校的研究者倾向于研究云计算在档案业务环节的具体应用，而其他机构的研究者更注重理论研究和云计算在人力资源档案、会计档案、健康档案等领域的应用与实现。

2 主题分析

2.1 云计算的概念和特点。田雷提出：“云计算是一种网络服务方式，提供了IT服务的一种交付和使用模式，用户可以通过网络租用或免费获取所需服务。”他还提出目前云计算的三个服务层次：基础设施即服务、平台即服务、软件即服务[2]。黄正鸿认为，云计算旨在通过网络（互联网和内部网）以按需、易扩展的方式获得所需的硬件、平台、软件及服务等资源。其特点可以归纳为：资源池；按需、自助；快速弹性；广泛的网络访问；可度量的服务[3]。陈康明认为，云计算是基于网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等已有网络技术发展起来的一种基于互联网络的服务信息共享模式。云计算的特点是：数据存储更加可靠、安全；资源的合理分配；先进技术理念带来的以用户为中心的个性化服务[4]。

2.2 云计算在档案领域应用的可行性分析。刘永提出，云存储在技术、管理和经济上已经具备了数字档案存储的基本条件。云存储技术是分布式文件系统技术、网格技术、集群应用等技术的集成，后三种技术在理论和实践上都逐渐成熟。云存储将分散在各地的数字信息集中存储，各档案馆（室）可以根据需求来申请适当的存储空间，降低了资金投入[5]。朱悦华、何丽萍、丁建萍认为，云计算时代“云档案”的实现具有较为完备的云计算理论基础、较为成熟的云计算技术条件、较为低廉的云计算经济成本和较为完善的云计算实践环境[6]。

2.3 云计算在档案管理中的应用优势。文杰提出了云计算在数字档案馆应用中的四大优势：确保档案服务器的可靠运行，降低服务器的出错概率；降低相关的维护费用；扩展了信息资源共享范围；丰富的终端设备[7]。彭小芹、程结晶结合云计算的特点提出云计算在档案领域的应用优势，即可靠、安全的数据存储；方便、快捷的云服务；强大的计算能力；诸多技术的集合体；经济效益；个性化；以用户服务为中心[8]。祝庆轩、桑毓域、方昀提出了云档案馆模式的优点：有利于政务信息公开；有利于统一全国各地区档案工作标准；有利于节省软硬件投资；有利于减少对计算机人才的依赖[9]。

2.4 云计算应用面临的问题和对策。黄正鸿提出云计算技术本身存在的一些问题，如标准问题、版权纠纷问题、数据隐私问题、安全问题、软件许可证问题、网络传输、用户使用习惯问题等[10]。陈康明认为，云计算应用面临的首先就是信息安全问题；其次是执行的国际标准问题。对策是完善基础设施建设；制定安全监测环节和相关技术；制定监督和管理机制[11]。文杰认为，云计算应用面临的问题主要有资源的选择问题；协议和接口问题；数据安全问题。对策包括加强人才队伍建设；完善基础设施建设；制定相关政策规范云计算标准；提供基础建设的统一监控、管理和控制；加强安全检测[12]。

2.5 云计算在档案领域的应用设想

2.5.1 云计算在档案存储、共享与服务中的应用设想。田雷提出可以通过“基础设施即服务”整合档案行业的服务器、存储器等设备，部署“云计算”环境，向各级档案部门提供基础设施服务[13]。陶水龙提出了基于云存储技术的档案数字资源的云备份和多套多地的档案数字资源备份数据存放策略，建立了云备份系统架构及其运行机制[14]。吕元智提出了国家档案信息资源“云”共享服务模式，将分散的国家档案信息资源通过云服务平台组织起来，形成一个个档案信息资源服务“云”[15]。祝庆轩、桑毓域等提出档案馆馆际云服务，将档案馆电子文件信息置于云中心，用户可以利用云计算技术检索云档案馆“虚拟资源池”[16]。卞昭玲、李俐颍等提出通过云存储解决档案信息的存储、档案信息的收集问题，同时可以共享档案信息 [17]。

2.5.2 云计算在专门档案领域内的应用研究。廖玉玲提出了基于云计算的建设工程档案全过程监管模式的系统方案[18]。刘振鹏、卞昭玲等提出了基于云计算的区域电子健康档案服务系统[19]。邓岚提出运用云计算技术搭建国家综合减灾信息管理与服务系统，并分析了云计算技术在灾害档案信息管理中的应用优势和障碍[20]。

2.6 基于云计算的数字档案管理系统和平台构建。程春雨提出国家开放档案信息资源共享利用系统应采用两级部署方式，分别部署在中央云中心和50个国家综合档案馆。中央云中心应用系统开发主要包括档案信息资源整合系统、平台管理系统、国家开放档案信息资源共享利用门户网站；省节点应用系统开发主要包括省节点档案信息资源整合系统和基础工具包软件[21]。程结晶提出要构建统一的云存储平台，采用虚拟化技术，开发基于“元数据”访问的分布式数字档案数据访问接口，构建完整的云服务平台来实现数字档案资源的访问服务、请求认证服务、安全数据传输服务和快速资源搜索和资源发现服务[22]。郑光辉提出了基于云计算技术的数字档案利用系统设计方案，详细描述了基于云计算的档案信息资源整合系统、云平台管理系统及开放数字档案利用门户设计方案[23]。蔡学美提出云计算数字档案馆系统主要是由云计算数字档案管理应用程序、数字管理节点、计算机专用网络、安全防火墙、公用和私有的硬件设施等构成[24]。朱悦华、何丽萍等提出构建“云档案”资源共享系统，其系统理论模型由资源层、管理中间件层和服务层等三层构成[25]。

2.7 云计算应用的安全性。徐华、薛四新等提出云数字档案馆安全保障体系应包括防御系统、监控系统、容灾备份系统、应急响应系统和技术支撑系统，通过安全法规体系、安全组织体系、安全管理制度体系、安全人员培养和培训体系来保证[26]。崔海莉、张惠达提出将档案信息管理系统推入云的基础设施上，服务中断、数据失真、敏感信息泄露是可能遭遇的技术风险，组织策略、准入退出机制是可能遭遇的管理风险[27]。

3 问题与展望

3.1 问题。首先，研究内容重理论轻技术。当前对于云计算基础理论的研究较多，关于如何运用技术手段实现其具体应用的研究较少。78篇论文中只有5篇从技术角度阐释了云计算应用于档案领域的具体实现方式。应用设想相关论文仅仅止步于“设想”，对具体应用及如何实现其应用轻描淡写，缺乏技术因素。

其次，研究缺乏实践基础。相对于云技术在其他领域的快速实现，传说中的云档案馆、档案云尚未付诸实施，对于云技术的应用需求也没有实际调研，因此，大多数研究缺乏一定的实践基础。

3.2 展望

云计算技术体系例10

中图分类号：TN 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0272-01

一、引言

信息时代的到来和深入，使网络服务需求与日俱增，但海量的数据资源难免会影响到其服务的效率和质量。虚拟化技术为云计算的一项核心技术，通过对物理设备、逻辑业务层进行解绑定来实现对软件驱动资源的配置。既满足了网络服务需求，也有着较高的可靠性、经济性和通用性，故被视为升级版网络计算。该技术概念体现在计算、网络、桌面、存储、应用等诸多方面，基于提供IT基础能力的角度可将之分为计算虚拟化、网络虚拟化与存储虚拟化等，云计算的应用与发展为虚拟化技术的发展与应用提供了新契机，并逐渐推广应用于不同的领域。随着科学技术的发展，云计算与虚拟化已发展成现代信息产业领域极受关注的新兴概念，而虚拟化技术作为信息资源方式先进使用技术也愈发得到相关部门的重视。云计算也逐渐从新兴事物渗透至信息产业各领域，产业界各大公司正投入大量资源对云计算产品进行研究与开发。

二、云计算虚拟化技术的基本原理

1、相关性

虚拟化计算模型为云计算技术的实质，是通过将计算任务分布于大量计算机所组成的资源池，以使各应用系统可根据自身需要来获取相应的计算力、信息服务与存储空间。通过网络通信技术，云计算技术可根据需求提供动态可伸缩廉价计算服务，以创新计算模式确保用户经由互联网随时获取大量计算能力与多样化信息服务。

2、云计算服务层次

根据云计算服务集合提供的服务类型可将其服务划分为四个层次，即：平台层、虚拟化层、应用层与基础设施层，这四个层次的每一层均有着一个子服务集合与之对应。应用层主要任务为软件实时服务；基础设施层其主要任务为软硬件环境基础设施服务的实现；平台层的主要任务则是以网络通信为基础的平台构架的实现；虚拟化层的主要任务是为了提供强大“云”网络，通过连接并发网络设备来完成实时计算与服务。

三、云计算虚拟化技术的应用

随着信息技术的发展，虚拟化技术与云计算技术的发展速度也在逐步加快。在此期间，不断涌现出新技术、新产品和新概念。目前，云计算虚拟化技术已经被广泛应用。

1、虚拟化平台

以互联网为基础，形成虚拟化的运行平台，通过此平台虚拟化网络来实现将计算资源转化为远程资源的输送，这个过程是具有实时交互性的。而事实上，这种运行的虚拟化平台在数据共享与数据实时运用中具有非常重要的意义。

2、多层模式的在线业务系统

以多层模式为基础的在线业务系统是利用数据虚拟化技术，并结合着现代化的通信技术，进而成功完成对信息资源的统一部署、、继承与共享，还可以同时为不同用户提供在线服务与信息资源的开发。这种在线业务系统，可实现分布式资源数据的整合，促使各项资源能够达到互联互通。该业务系统对多组用户模式在线服务及开发予以支持，可以对资源进行高效整合，并按需分配资源，促进分布式资源数据间整合的有效实现。同时，利用在线业务系统，还可以提高资源利用率，根据用户的不同需要分配与之相匹配的资源，有效避免产生数据孤岛。

3、云存储服务

云存储指的是通过网络技术、集群应用、分布式文件系统等相关功能，利用软件将存储在网络系统中的不同类型设备集合起来保持协同性，同时对外提供必要的数据存储与业务访问。这一系列过程其实已经形成了一个系统，在该系统内，云存储就是将数据存储与管理作为中心内容的云计算服务系统。在分析云存储服务系统时，发现该系统的由存储层、基础管理层、访问层以及应用接口层组成。在资源共享与信息服务中，云存储服务发挥着非常重要的作用。利用云存储服务系统，既能保证系统信息存储的有效性，也能提高信息的存储率。与此同时，在云计算虚拟化技术应用的过程中，云存储服务始终是占据着非常重要的作用。

4、云通信服务

云通信是以云计算模式的应用为基础的通信平台服务，在分析云通信原理时，发现不同的通信平台软件均集中于云端且能兼容互通。用户在使用时，只需登陆云通信平台，不需要再单独登陆其他软件。从当前的应用情况看，云通信具有的灵活部署促使人们可以根据自己的需要来进行通信分配与消费，已逐渐成为时代的主流。总之，云通信服务在信息提供中所发挥的作用是不可忽视的。

四、云计算虚拟化技术的发展趋势

1、平台开放化

作为基础平台，封闭架构带来不兼容性，无法支持异构虚拟机系统，也难以支撑开放合作的产业链需求。随着云计算时代的来临，虚拟化管理平台向开放平台架构转变，多种厂家的虚拟机可以在开放的平台架构下共存，不同的应用厂商可以基于开放平台架构使其应用不断的丰富。

2、连接协议标准化

目前有VMware的PCoIP，Citrix的ICA，微软的RDP等桌面虚拟化连接协议，而最值得一提的是国内虚拟化软件公司―方物软件的FAP。多种连接协议在公有桌面云情况下，将带来终端兼容性的复杂化，终端将需要支持多种虚拟化客户端软件，对于嵌入式的云终端来说，限制了客户采购的选择性和替代性。未来桌面连接协议标准化之后，终端和云平台之间的广泛兼容性将会解决，从而形成良性的产业链结构。

3、公有云私有化

在公有云场景，政府/企业整体IT架构构建在公有云上，对数据的安全性要求非常高，也可以说，公有云的安全性没有得到解决，就无法推进企业IT架构转变为公有云模式。在公有云场景，需要提供类似于VPN的技术，把企业的IT架构变成叠加在公有云上的“私有云”，这样既享受了公有云的服务便利性，也使私有数据的安全性得当了保证。

4、虚拟化客户端硬件化

当前的桌面虚拟化和应用虚拟化技术对于富媒体的客户体验和传统的PC终端相比还是有一定的差距的，其原因是对于富媒体，如：2D/3D/视频/Flash等都缺少硬件辅助虚拟化支持。随着虚拟化技术的逐渐成熟及广泛应用，终端芯片将会逐步加强对虚拟化的支持，从而通过硬件辅助处理来提升富媒体的用户体验。特别是对于PAD、智能手机等移动终端设备，如果对虚拟化指令有较好的硬件辅助支持，将促使虚拟化技术在移动终端的落地。

五、结束语

总之，在信息技术逐步发展与应用的过程中，云计算虚拟化技术的应用也在逐步深入。云计算时代是开放、共赢的时代，作为云计算基础架构的虚拟化技术，将会不断的有新的技术变革，逐步的增强开放性、安全性、兼容性以及用户体验。