云计算综合知识点讲解

　　云计算（cloudcomputing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。因此，云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。 

　　对云计算的定义有多种说法。对于到底什么是云计算，至少可以找到100种解释。[3] 现阶段广为接受的是美国国家标准与技术研究院（NIST）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.云计算（cloudcomputing）是基于互联网的服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。云其实是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。

　　2.云计算是一种理想状态，它无需用户的电脑进行数据处理而是交给云端进行处理，因为云端处理数据能力更强一些

　　3.说道云计算的运用目前常分为四大类：云安全、云游戏、云储存、云物联

　　①你看现在杀毒软件都融入了云技术使得杀毒效果大大上升，金山毒霸就是个例子，他现在完全成为一款云杀毒，体积非常小，在联网的情况下与云端大量数据的紧密结合杀毒和防毒都变强了

　　②云游戏是以云计算为基础的游戏方式，在云游戏的运行模式下，所有游戏都在服务器端运行，并将渲染完毕后的游戏画面压缩后通过网络传送给用户。在客户端，用户的游戏设备不需要任何高端处理器和显卡，只需要基本的视频解压能力就可以了。

　　③云储存像金山T盘就是把自己的东西放在云端这样就不会容易丢失，而且还少占自己电脑的存储

　　④云还能应用在很多方面比如QQ音乐运用了云技术我们下载歌简直秒速瞬间完成

　　云计算服务形式

　　云计算可以认为包括以下几个层次的服务：基础设施即服务（IaaS），平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。这里所谓的层次，是分层体系架构意义上的“层次”。IaaS，PaaS，SaaS分别在基础设施层，软件开放运行平台层，应用软件层实现。

　　IaaS(Infrastructure-as-a-Service)：基础设施即服务。消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务。

　　Iaas通过网络向用户提供计算机（物理机和虚拟机）、存储空间、网络连接、负载均衡和防火墙等基本计算资源；用户在此基础上部署和运行各种软件，包括操作系统和应用程序。 

　　PaaS(Platform-as-a-Service)：平台即服务。PaaS实际上是指将软件研发的平台作为一种服务，以SaaS的模式提交给用户。因此，PaaS也是SaaS模式的一种应用。但是，PaaS的出现可以加快SaaS的发展，尤其是加快SaaS应用的开发速度。

　　平台通常包括操作系统、编程语言的运行环境、数据库和Web服务器，用户在此平台上部署和运行自己的应用。用户不能管理和控制底层的基础设施，只能控制自己部署的应用。

　　SaaS(Software-as-a-Service)：软件即服务。它是一种通过Internet提供软件的模式，用户无需购买软件，而是向提供商租用基于Web的软件，来管理企业经营活动。

　　云提供商在云端安装和运行应用软件，云用户通过云客户端（通常是Web浏览器）使用软件。云用户不能管理应用软件运行的基础设施和平台，只能做有限的应用程序设置。

　　ACaaS（AccesscontrolasaService）：门禁即服务，是基于云技术的门禁控制，当今市场有两种典型的门禁即服务：真正的云服务与机架服务器托管。真正的云服务是具备多租户、可扩展及冗余特点的服务，需要构建专用的数据中心，而提供多租户解决方案也是一项复杂工程，因此会导致高昂的成本，所以大部分的门禁级服务仍属于机架服务器托管，而非真正的云服务。想要在门禁级服务市场中寻找新机会的厂商首先需要确定提供哪一种主机解决方案、销售许可的方式以及收费模式。

　　云计算的分类

　　1、基础设施云（InfrastructureCloud）:为用户提供的是底层的、接近于直接操作硬件资源的服务接口，通过调用这些接口，用户可以直接获得计算和存储能力，而且相当灵活自如，几乎不受逻辑上的限制。用户需要进行大量工作来设计和实现自己的应用。因为基础设施云除了为用户提供计算和存储等基础功能外，不进一步做任何应用类型的假设。

　　2、平台云（PlatformCloud）:为用户提供一个托管平台，用户可以将他们开发和运营的应用托管到云平台中。但是，这个应用的开发部署必须遵守该平台特定的规则和限制。

　　3、应用云（ApplicationCloud）:为用户提供可以为其直接所有的应用,这些应用一般是基于浏览器的，针对某一一项特定的功能。但是，它们是灵活性最低的，因为一种应用云只针对一种特定的功能，无法提供其他功能的应用。

　　云计算的本质

　　云计算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集群中。这些计算机都是普通的工业标准服务器，由一个大型的数据处理中心管理。数据中心按客户的需求即时进行资源的聚合、重组和分配，达到与超级计算机同样的效果。

　　云计算的体系架构

　　云计算核心业务层通常可以分为：基础设施即服务（IaaS）,平台即服务（PaaS），软件即服务（SaaS）三个层次。

　　云计算的云存储技术：

　　云存储是指通过集群应用、网格技术、或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。

　　云存储系统的结构模型

　　云数据存储技术

　　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。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非开源的GFS（GoogleFileSystem）和Hadoop开发团队开发的开源的GFS——HDFS（HadoopDistributedFileSystem）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。

　　GFS是一个可扩展的分布式文件系统，用于大型的、分布式的、对大量数据进行访问的应用。GFS应用于廉价的普通硬件上，但可以提供容错功能，可以给大量用户提供总体性能较高的服务。一个GFS集群包含一个主服务器（master）和多个块服务器（chunkserver）被多个客户端（client）访问。

　　HDFSHadoop中的分布式文件系统HDFS由一个管理节点（Namenode）和四个数据节点（Datanode）组成。Namenode是整个HDFS的核心，管理文件系统的Namepace和客户端对文件的访问。

　　主要云计算平台

　　目前，Amazon、Google、IBM、Microsoft、Sun等公司提出的云计算基础或云计算平台虽然比较商业化，但对于研究云计算确实比较有参考价值的。当然针对目前商业云计算解决方案存在的种种问题，开源组织和学术界也纷纷提出了许多云计算系统或平台方案。

　　云计算的关键技术

　　1、快速部署（RapidDeployment）

　　自数据中心诞生以来，快速部署就是一项重要的功能需求。数据中心管理员和用户一直在追求更快、更高效、更灵活的部署方案。

　　首先，在云环境中资源和应用不仅变化范围大而且动态性高。用户所需的服务主要采用按需部署方式。其次，不同层次云计算环境中服务的部署模式是不一样的。另外，部署过程所支持的软件系统形式多样，形同结构各不相同，部署工具应能适应被部署对象的变化。

　　2、资源调度（ResourceDispatching）

　　资源调度是指在特定环境下根据一定的资源使用规则，在不同资源使用者之间进行资源调整的过程。这些资源使用者对应着不同的计算任务，每个计算任务在操作系统中对应着一个或多个进程。虚拟机的出现使得所有的使得所有的计算任务都被封装在一个虚拟机的内部。

　　3、大规模数据处理（MassiveDataProcessing）

　　以互联网为计算平台的云计算会广泛的涉及到大数据处理任务。由于大规模数据处理操作非常频繁，很多研究者在从事支持大规模数据处理的编程模型方面的研究。当今世界最流行的大规模数据处理的编程模型可以说是有google公司所设计的MapReduce编程模型。MapReduce编程模型将一个任务分成很多更细粒度的子任务，这些子任务能够在空闲的处理节点之间调度，使得处理速度越快的节点处理越多的任务，从而避免处理速度慢的节点延长整个任务的完成时间。

　　4、大规模消息通信（MassiveMessageCommunication）

　　云计算的一个核心理念就是资源和软件功能都是以服务的形式发布的，不同服务之间经常需要进行消息通信协作，因此，可靠、安全、高性能的通信基础设施对于云计算的成功至关重要。异步消息通信机制可以使得云计算每个层次中的内部组件之间及各个层次之间解耦合，并且保证云计算服务的高可用性。目前，云计算环境中的大规模数据通信技术仍旧处于发展阶段。

　　5、大规模分布式存储（MassiveDistributedStorage）

　　分布式存储要求存储资源能够被抽象表示和统一管理，并且能够保证数据读/写操作的安全性，可靠性、性能等各方面的要求。分布式文件系统允许用户像访问本地文件系统一样访问远程服务器的文件系统，用户可以将自己的数据存储在多个远程服务器上，分布式文件系统基本上都是冗余备份机制和容错机制。以保证数据读/写的正确性。云环境的存储服务基于分布式文件系统并根据云存储的特征做了相应的配置和改进。典型的分布式文件系统有Google公司设计的可伸缩的GoogleFileSystem（GFS）。目前，在云计算环境下的大规模分布式存储方面已经有了一些研究成果和应用。Google公司设计的用来存储大规模结构化数据的分布式存储系统BigTable用来将网页存储成分布式的、多维的、有序的图。

　　6、虚拟化技术(Virtualization)

　　虚拟化的核心理念是以透明的方式提供抽象的底层资源，这种抽象的底层资源，这种抽象的方法并不受地理位置或底层资源的物理位置所限。就技术本身而言，它并不是全新的事物，早在20世纪70年代就已经在IBM的虚拟计算系统中得以应用。随着云计算的兴起，虚拟化技术再次成为热点，究其原因主要在于：首先，计算机系统在功能变得日益强大的同时，本身也越来越难以管理；其次，当计算机系统发展到以用户为核心的阶段时，人们更关心的是如何通过接口和服务来满足更复杂多变的用户要求。由于虚拟化技术能够灵活组织多种计算机资源，解除上、下层资源的绑定和约束关系，提升资源使用率，发挥资源聚合效能。为用户提供个性化和普通话的资源使用环境,因而得到高度重视。利用虚拟化技术，能够有效整合数据中心所有的硬件资源、虚拟服务器和其他基础设施，并通过高效的管理和调度为上层应用提供动态、可伸缩、灵活的基础设施平台，从而满足云计算随需扩展、按需部署、即需即用的需求。不过，各种虚拟化技术各有优势和不足。例如目前主流的半虚拟化技术，其虚拟机管理带来的CPU额外开销较少，但内存性能开销较大，因此原有的CPU密集型应用能够较好地迁移到虚拟化平台上来，而内存或I/O密集型应用就会遇到较大的性能问题。因此，如何融合各种虚拟化方法的优势，按照应用任务的需求，将各种资源进行动态共享和灵活配置，使计算系统具备按需构建能力，都是云计算中需要深入研究的问题。

　　云计算是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与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。

　　好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。

　　被普遍接受的云计算特点如下：(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)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。(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。(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。(5)高可扩展性“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。(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。(7)极其廉价由于“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。

　　(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（特别像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。对于信息社会而言，“信息”是至关重要的。另一方面，云计算中的数据对于数据所有者以外的其他用户云计算用户是保密的，但是对于提供云计算的商业机构而言确实毫无秘密可言。所有这些潜在的危险，是商业机构和政府机构选择云计算服务、特别是国外机构提供的云计算服务时，不得不考虑的一个重要的前提。

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