云计算技术的探讨与研究

摘要：进入21世纪以来，随着计算机技术应用的不断普及与推广，计算机技术与人类生活愈来愈紧密的结合在一起，无论军事应用还是民用科技都离不开技术的发展，诸如云计算、大数据挖掘等都是其新时期发展的成就和结果，大家平时看到的Google眼镜、Sony头戴式显示器、智能手环、手表等无一不是其发展应用的体现。

关键词：计算机技术；云计算；大数据挖掘

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）36-8607-02

1 何为云计算

云计算，CC即Cloud Computing，她是基于Internet的一种计算模式，按照这一模式，可对网络的软硬件资源及信息以共享性的、按需供给电脑与其它相关设备。她是继上世纪80S大型机到客-服模式的转变之后的又一电脑发展潮流与趋势。终端客户不再需要掌握“云”计算网里基础设施的详情，也不要掌握其应对的专业知识及对其的直接控制[1]。她描绘了基于Internet的一类新信息技术服务的增加、应用与交付方式，一般只涉及经由互联网络来提供动态易扩展并且通常是虚拟化的资源[2][3]。云计算概念图如下图1所示：

图1 云计算应用概念图

用户通过Internet、桌面应用程序或是移动应用程序来访问云的服务，她使得企业能够更迅速的部署应用程序，并降低管理的复杂度及维护成本，及允许IT资源的迅速重新分配以因应企业需求的快速改变。

云计算依赖资源的共享以达成规模经济，比如一些基础的设施（如通信网）。服务供应商集合了众多的软硬件资源来供给多个不同用户去使用，用户们能够轻易的请求（租借）更多的资源，同时根据客户即时动态需要随时进行使用量的调整，将不使用的网络资源释放回系统，所以终端用户无需因为一时高峰的需求就买入很多的资源，而只需提升其租借的设备数量，等一旦使用需求不足时便退回租赁的相关设备。服务供应商能够将目前没有人租借使用的资源按照需求重新租用给其它客户，甚至依照整体的需求量调整租金。

2 云计算的基本特征

云计算的服务特性与Nature中的云和水的循环具有一定的相似性，所以，给予云的计算方式称呼是一种非常贴切的比方。目前业界公认的特征是由ANSLTRI（即美国家标准与技术研究院）下的概念，她的服务具有下列5点特征：[4]1） 根据需要进行相应变化的自助服务；2） 按需进行网络中任何设备的访问；3） 多用户对资源池进行共享；4） 具有较好的灵活度对网络进行重新、快速的部署；5） 能够进行被监控和量测的服务。

3 云计算的服务模式

云计算定义中明确了三种服务模式，软件即服务、平台即服务以及基础架构即服务，其具体解释如下[4]：

1） 软件即服务（SaaS）：Consumer使用APP，但并不能够掌控OS、Hardware或运作的网络基础架构。基于服务观念的概念，ASP通过租赁方式向客户提供相关服务，而不是购买，通常的方式是提供给用户一组账号与密码。比如：微软客户关系模式与Salesforce.com。

2） 平台即服务（PaaS）：Consumer应用Host操作APP。Consumer掌控运作APP的环境，但并不掌控OS、Hardware或运作的网络基础架构。平台通常是APP基础架构。比如：谷歌的应用程序引擎。

3） 基础架构即服务（IaaS）：Consumer硬用“基础计算资源”，如处理能力、存储空间、网络组件或中间件。Consumer能掌控OS、Memory、已部署的APP及网络组件等，但并不能掌握云基础架构。例如：Amazon AWS、Rackspace。

4 云计算的核心特性

云计算的核心特性主要包含敏捷性、应用程序界面可达性等几个方面，其云计算核心应用图解如图2所示：

图2 云计算核心应用图

1） 敏捷（Agility）能让用户按比较快速并且教低的价格得到技术的架构资源。

2） 应用程序界面（API）的可达性是指能够让Software和Cloud以类似“Human-computer Interaction这种UI交互接口一致的方式”来进行交互。云计算系统典型的运用基于REST表述性状态转移型网络架构的客户应用程序。

3） 在公共云网络里的传输模式支撑现已变成了其运营成本的一部分，因此维持费大幅降低。很明显拉低了进入门槛，此因为其体系架构是根据第三方提供，并不需要一次性购买，且大量集中计算任务压力的也消失了。

4） 设备和本地依赖允许用户通过网页浏览器来获取资源，而无需关注用户自身是通过何种设备，或在何地介入资源（如PC、移动设备等）。通常设施是在非本地的（典型的是由第三方提供的），并且通过因特网获取，用户可以从任何地方来连接。

5） 一种称为多租户的软件架构技术允许在多用户池下共享资源与消耗。

6） 中央化处理的体系结构使本地的能量消耗变少了（比如通信基础设施、电力等等）。

7） 峰值的载荷处理能力提升。

8） 提升了原有10-20%的系统利用率。

9） 若运用多个冗余的站点，则可提升其安全可靠性，这使得设计云计算的人们可以按符合商业的一致性并同时进行备份。

10） 可扩展性经由在合理粒度上按需的服务开通资源，接近实时的自服[5]，不需要客户对峰值的相应负载进行工程结构的改造。

11） 系统的安全性能接受监控，与此同时一致性与松散耦合架构经由网页服务作为系统接口被构建起来。

12） 数据更为集中所以安全性也得以提升，增添了对安全资源等的关注，但对特定敏感数据的失控将是持续关注的，不过对于内核存储的安全性仍然是缺乏管理。相对于以前的系统来说，对于安全性要求将更高。其原因是供应商可专心于终端客户所不能提供的资源的安全性。不过当“数据分布在更大范围及更多数量的终端设施上”时，还有在由“不相关的多个用户使用的多终端系统“时，相关安全的复杂度将大大提高。客户获得安全审计日志就不太可能了。私有云的发展动力部分是根据用户对于设备的把握及安全信息的保障。

13） 维护其运行相对比较容易，因为终端客户不需要在本地机器上再安装。因此只进行客户端的改变，可以更加容易的支持与改进。

5 云计算的应用

云计算的应用范围非常广泛，包括教育、物联、社交、安全、政务、存储等多个方面，下面就简单介绍下各个方面的基本应用情况：

1） 云教育：教育在云技术平台上的开发和应用，被称为“教育云”。云教育从信息技术的应用方面打破了传统教育的垄断和固有边界。通过教育走向信息化，使教育的不同参与者——教师、学生、家长、教育部门等在云技术平台上进行教育、教学、娱乐、沟通等功能。同时可以通过视频云计算的应用对学校特色教育课程进行直播和录播，并将信息储存至流存储服务器上，便于长时间和多渠道享受教育成果。

2） 云物联：物联网是新一代信息技术浪潮的生力军。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算广泛应用于互联网各方面。其作为互联网的业务和应用，随着其深入的发展和流量的增加，对数据储存和计算量的要求将带来对云计算的需求增加。并且在其高级阶段，必将需要虚拟云计算技术的进一步应用。

3） 云社交：云社交是一种虚拟社交应用。它以资源分享作为主要目标，将物联网、云计算和移动互联网相结合，通过其交互作用创造新型社交方式。云社交把社会资源进行测试、分类和集成，并向有需求的用户提供相应的服务。用户流量越大，资源集成越多，云社交的价值就越大。目前云社交已经具备了初步模型。

4） 云安全：云安全是云计算在互联网安全领域的应用。云安全融合了并行处理、网络技术、未知病毒等新兴技术，通过分布在各领域的客户端对互联网中存在异常的情况进行监测，获取最新病毒程序信息，将信息发送至服务端进行处理并推送最便捷的解决建议。通过云计算技术使整个互联网变成了终极安全卫士。

5） 云政务：云计算应用于政府部门中，为政府部门降低成本提高效率做出贡献。由于云计算具有集约、共享、高效的特点，所以其应用将为政府部门降低20%至80%的成本。所以在电子商务延伸至电子政务的背景下，各国政府部门都在着力进行电子政务改革，研究云计算普遍应用的可能性。伴随政府改革的进行，政府部门也开始从自建平台到购买电信运营商的服务，这将为促进云计算的进一步发展并为电信运营商带来商机。

6） 云存储：云存储是云计算的一个新的发展浪潮。云存储不是某一个具体的存储设备，而是互联网中大量的存储设备通过应用软件共同作用协同发展，进而带来的数据访问服务。云计算系统要运算和处理海量数据，为支持云计算系统需要配置大量的存储设备，这样云技术系统就自动转化为云存储系统。故而，云存储是在云计算的概念的延伸。

参考文献：

[1] Danielson， Krissi. Distinguishing Cloud Computing from Utility Computing. Ebizq.net. 2008-03-26 [2010-08-22].

[2] Gartner Says Cloud Computing Will Be As Influential As E-business. Gartner.com. [2010-08-22].

[3] Gruman， Galen. What cloud computing really means. InfoWorld. 2008-04-07 [2009-06-02].

[4] NIST.美国国家标准与技术研究院对云计算的定义.美国国家标准和技术研究院.2011年9月 [2013年1月12日].

[5] Mao， Ming； M. Humphrey. A Performance Study on the VM Startup Time in the Cloud. Proceedings of 2012 IEEE 5th International Conference on Cloud Computing （Cloud2012）. 2012： 423. doi：10.1109/CLOUD.2012.103. ISBN 978-1-4673-2892-0.endprint

11） 系统的安全性能接受监控，与此同时一致性与松散耦合架构经由网页服务作为系统接口被构建起来。

12） 数据更为集中所以安全性也得以提升，增添了对安全资源等的关注，但对特定敏感数据的失控将是持续关注的，不过对于内核存储的安全性仍然是缺乏管理。相对于以前的系统来说，对于安全性要求将更高。其原因是供应商可专心于终端客户所不能提供的资源的安全性。不过当“数据分布在更大范围及更多数量的终端设施上”时，还有在由“不相关的多个用户使用的多终端系统“时，相关安全的复杂度将大大提高。客户获得安全审计日志就不太可能了。私有云的发展动力部分是根据用户对于设备的把握及安全信息的保障。

13） 维护其运行相对比较容易，因为终端客户不需要在本地机器上再安装。因此只进行客户端的改变，可以更加容易的支持与改进。

5 云计算的应用

云计算的应用范围非常广泛，包括教育、物联、社交、安全、政务、存储等多个方面，下面就简单介绍下各个方面的基本应用情况：

1） 云教育：教育在云技术平台上的开发和应用，被称为“教育云”。云教育从信息技术的应用方面打破了传统教育的垄断和固有边界。通过教育走向信息化，使教育的不同参与者——教师、学生、家长、教育部门等在云技术平台上进行教育、教学、娱乐、沟通等功能。同时可以通过视频云计算的应用对学校特色教育课程进行直播和录播，并将信息储存至流存储服务器上，便于长时间和多渠道享受教育成果。

2） 云物联：物联网是新一代信息技术浪潮的生力军。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算广泛应用于互联网各方面。其作为互联网的业务和应用，随着其深入的发展和流量的增加，对数据储存和计算量的要求将带来对云计算的需求增加。并且在其高级阶段，必将需要虚拟云计算技术的进一步应用。

3） 云社交：云社交是一种虚拟社交应用。它以资源分享作为主要目标，将物联网、云计算和移动互联网相结合，通过其交互作用创造新型社交方式。云社交把社会资源进行测试、分类和集成，并向有需求的用户提供相应的服务。用户流量越大，资源集成越多，云社交的价值就越大。目前云社交已经具备了初步模型。

4） 云安全：云安全是云计算在互联网安全领域的应用。云安全融合了并行处理、网络技术、未知病毒等新兴技术，通过分布在各领域的客户端对互联网中存在异常的情况进行监测，获取最新病毒程序信息，将信息发送至服务端进行处理并推送最便捷的解决建议。通过云计算技术使整个互联网变成了终极安全卫士。

5） 云政务：云计算应用于政府部门中，为政府部门降低成本提高效率做出贡献。由于云计算具有集约、共享、高效的特点，所以其应用将为政府部门降低20%至80%的成本。所以在电子商务延伸至电子政务的背景下，各国政府部门都在着力进行电子政务改革，研究云计算普遍应用的可能性。伴随政府改革的进行，政府部门也开始从自建平台到购买电信运营商的服务，这将为促进云计算的进一步发展并为电信运营商带来商机。

6） 云存储：云存储是云计算的一个新的发展浪潮。云存储不是某一个具体的存储设备，而是互联网中大量的存储设备通过应用软件共同作用协同发展，进而带来的数据访问服务。云计算系统要运算和处理海量数据，为支持云计算系统需要配置大量的存储设备，这样云技术系统就自动转化为云存储系统。故而，云存储是在云计算的概念的延伸。

参考文献：

[1] Danielson， Krissi. Distinguishing Cloud Computing from Utility Computing. Ebizq.net. 2008-03-26 [2010-08-22].

[2] Gartner Says Cloud Computing Will Be As Influential As E-business. Gartner.com. [2010-08-22].

[3] Gruman， Galen. What cloud computing really means. InfoWorld. 2008-04-07 [2009-06-02].

[4] NIST.美国国家标准与技术研究院对云计算的定义.美国国家标准和技术研究院.2011年9月 [2013年1月12日].

[5] Mao， Ming； M. Humphrey. A Performance Study on the VM Startup Time in the Cloud. Proceedings of 2012 IEEE 5th International Conference on Cloud Computing （Cloud2012）. 2012： 423. doi：10.1109/CLOUD.2012.103. ISBN 978-1-4673-2892-0.endprint

11） 系统的安全性能接受监控，与此同时一致性与松散耦合架构经由网页服务作为系统接口被构建起来。

12） 数据更为集中所以安全性也得以提升，增添了对安全资源等的关注，但对特定敏感数据的失控将是持续关注的，不过对于内核存储的安全性仍然是缺乏管理。相对于以前的系统来说，对于安全性要求将更高。其原因是供应商可专心于终端客户所不能提供的资源的安全性。不过当“数据分布在更大范围及更多数量的终端设施上”时，还有在由“不相关的多个用户使用的多终端系统“时，相关安全的复杂度将大大提高。客户获得安全审计日志就不太可能了。私有云的发展动力部分是根据用户对于设备的把握及安全信息的保障。

13） 维护其运行相对比较容易，因为终端客户不需要在本地机器上再安装。因此只进行客户端的改变，可以更加容易的支持与改进。

5 云计算的应用

云计算的应用范围非常广泛，包括教育、物联、社交、安全、政务、存储等多个方面，下面就简单介绍下各个方面的基本应用情况：

1） 云教育：教育在云技术平台上的开发和应用，被称为“教育云”。云教育从信息技术的应用方面打破了传统教育的垄断和固有边界。通过教育走向信息化，使教育的不同参与者——教师、学生、家长、教育部门等在云技术平台上进行教育、教学、娱乐、沟通等功能。同时可以通过视频云计算的应用对学校特色教育课程进行直播和录播，并将信息储存至流存储服务器上，便于长时间和多渠道享受教育成果。

2） 云物联：物联网是新一代信息技术浪潮的生力军。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算广泛应用于互联网各方面。其作为互联网的业务和应用，随着其深入的发展和流量的增加，对数据储存和计算量的要求将带来对云计算的需求增加。并且在其高级阶段，必将需要虚拟云计算技术的进一步应用。

3） 云社交：云社交是一种虚拟社交应用。它以资源分享作为主要目标，将物联网、云计算和移动互联网相结合，通过其交互作用创造新型社交方式。云社交把社会资源进行测试、分类和集成，并向有需求的用户提供相应的服务。用户流量越大，资源集成越多，云社交的价值就越大。目前云社交已经具备了初步模型。

4） 云安全：云安全是云计算在互联网安全领域的应用。云安全融合了并行处理、网络技术、未知病毒等新兴技术，通过分布在各领域的客户端对互联网中存在异常的情况进行监测，获取最新病毒程序信息，将信息发送至服务端进行处理并推送最便捷的解决建议。通过云计算技术使整个互联网变成了终极安全卫士。

5） 云政务：云计算应用于政府部门中，为政府部门降低成本提高效率做出贡献。由于云计算具有集约、共享、高效的特点，所以其应用将为政府部门降低20%至80%的成本。所以在电子商务延伸至电子政务的背景下，各国政府部门都在着力进行电子政务改革，研究云计算普遍应用的可能性。伴随政府改革的进行，政府部门也开始从自建平台到购买电信运营商的服务，这将为促进云计算的进一步发展并为电信运营商带来商机。

6） 云存储：云存储是云计算的一个新的发展浪潮。云存储不是某一个具体的存储设备，而是互联网中大量的存储设备通过应用软件共同作用协同发展，进而带来的数据访问服务。云计算系统要运算和处理海量数据，为支持云计算系统需要配置大量的存储设备，这样云技术系统就自动转化为云存储系统。故而，云存储是在云计算的概念的延伸。

参考文献：

[1] Danielson， Krissi. Distinguishing Cloud Computing from Utility Computing. Ebizq.net. 2008-03-26 [2010-08-22].

[2] Gartner Says Cloud Computing Will Be As Influential As E-business. Gartner.com. [2010-08-22].

[3] Gruman， Galen. What cloud computing really means. InfoWorld. 2008-04-07 [2009-06-02].

[4] NIST.美国国家标准与技术研究院对云计算的定义.美国国家标准和技术研究院.2011年9月 [2013年1月12日].

[5] Mao， Ming； M. Humphrey. A Performance Study on the VM Startup Time in the Cloud. Proceedings of 2012 IEEE 5th International Conference on Cloud Computing （Cloud2012）. 2012： 423. doi：10.1109/CLOUD.2012.103. ISBN 978-1-4673-2892-0.endprint