專家解讀云計算系統的各個方面

　　狹義云計算是指IT基礎設施的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源;廣義云計算是指服務的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關的，也可以是任意其他的服務，它具有超大規模、虛擬化、可靠安全等獨特功效;

　　將靜態、固定的硬件資源進行調度，形成資源池，是云計算的第一步，該功能就是云計算中心操作系統實現的，但是操作系統的重要作用遠不止于此。

　　云計算中心操作系統，是構架于服務器、存儲、網絡等基礎硬件資源和單機操作系統、中間件、數據庫等基礎軟件資源之上的云平臺綜合管理系統，云操作系統既可以管理海量的基礎硬件、軟件資源，又可以對海量用戶提交的任務進行管理，實現按需分配資源，并且對用戶消耗資源量和時間量進行統計分析，按量計費。

　　1)安全控制管理

　　一個產業、一個國家的競爭力可以有很多，而在信息時代下，數據已成為產業、國家的核心競爭力。云計算，實現了計算與存儲的分離，實現了眾多用戶對同一基礎資源的共享使用。但同時，眾多用戶共享同一資源，也對數據安全提出了更高的挑戰。

　　在云計算環境下，基礎資源的集中規模化管理，使得客戶端的安全問題更多的轉移到數據中心。從專業化角度，最終用戶可以借助云數據中心的安全機制實現業務的安全性，而不用為此耗費自己過多的資源和精力。但同時，對云計算中心而言，需要直接對更多用戶的安全負責，也帶來更多的安全壓力。而網絡化的數據存取模式，帶來了許多安全和隱私的問題，不僅影響到風險管理做法，而且還影響到法規、審計和電子憑證等法律問題的評估。具體而言，云計算安全涉及以下幾個主要方面：數據訪問風險、數據存放地風險、信息管理風險、數據隔離風險、法律調查支持風險、持續發展和遷移風險等等。

　　云計算數據中心的安全控制，需要從基礎軟硬件安全設計、云計算中心操作系統架構、策略、認證、加密等多方面進行綜合防控，這樣才能保證云計算數據中心的信息安全。

　　2)大規模基礎軟硬件管理

　　基礎軟硬件管理，主要負責大規模基礎軟件、硬件資源的監控和管理，為云計算中心操作系統的資源調度等高級應用提供了決策信息，是云計算中心操作系統的資源管理的基礎。基礎軟件資源，包括單機操作系統、中間件、數據庫等。基礎硬件資源，則包括網絡環境下的三大主要設備，即：計算(服務器)、存儲(存儲設備)和網絡(交換機、路由器等設備)。基礎軟硬件管理中心，可以對基礎軟件、硬件資源進行資產管理，監控基礎硬件的狀態和性能，能夠對異常情況觸發報警，提醒用戶及時維護問題設備;能夠對基礎軟硬件資源進行長期的統計分析，為高層次的資源調度提供決策依據。

　　3)虛擬計算管理

　　虛擬化的本質在于從邏輯角度而不是物理角度來對資源進行分配和使用，即從單一的邏輯角度來看待不同的物理資源。虛擬化技術有三種主要應用形態，即虛擬分拆、虛擬整合和虛擬遷移。

　　云計算數據中心較為普遍的應用了虛擬化技術的三種應用模式，其中尤以虛擬分拆技術應用最為廣泛。云計算數據中心即需要兼容同一時期不同廠商的不同軟件、硬件資源，還需要兼容不同時期采購的異構軟件、硬件資源，因而需要著重解決異構軟硬件資源的同構化問題。異構資源同構化，可以將異構的資源轉換為相同顆粒度的可度量的同構資源節點，是按需分配和按量計費的基礎。而資源節點同構化，也為分布式和并行性計算提供了良好的運行環境。

　　4)分布式文件系統

　　傳統基于虛擬化技術的“云計算”平臺，可以實現虛擬機的遷移、容錯等功能，但普遍依賴于共享存儲。這樣，就存在一個致命的隱患，即：共享存儲一旦宕機，所有構建于共享存儲之上的虛擬機都會宕機。為了解決這一問題，需要將云計算平臺建構于分布式存儲系統之上，實現數據的冗余。而基于塊設備的分布式文件系統，也就成為構建云計算中心操作系統的基礎。

　　基于塊設備的分布式文件系統，適用于大型的、海量數據吞吐的云計算平臺。它將客戶數據冗余部署在大量廉價的普通存儲上，通過并行和分布式計算技術，可以提供優秀的數據冗余功能。且由于采用了分布式并發數據處理技術，眾多存儲節點可以同時向用戶提供高性能的數據存取服務，也保證數據傳輸的高效性。

　　5)業務/資源調度管理

　　云計算包含三種服務模式，即云SaaS、云PaaS、云IaaS，這三種服務模式，雖然面向客戶提供的服務形態不同，但后臺都具備資源多租戶技術這一共同特征。即，基礎資源的共享和流轉，是不同應用模式下云計算特征的核心體現。

　　云計算數據中心的突出特點，是具備大量的基礎軟硬件資源，實現了基礎資源的規模化。但同時，如何提高這些資源的利用率，降低單位資源的成本，也是云計算平臺供應商必須解決的問題。業務/資源調度中心可以實現資源的多用戶共享，有效提高資源的利用率。且可以根據業務的負載情況，自動將資源調度到需要的地方。

　　業務/資源調度中心是云計算中心操作系統的高級應用模式，也是云計算數據中心低碳、綠色的開展業務的必然要求。

　　6)能耗綠色管理

　　建設節約型社會，是經濟社會可持續發展的物質基礎，是保障經濟安全和國家安全的重要舉措。對于云計算數據中心，面對規模巨大的基礎軟、硬件資源，實現這些基礎資源的綠色、節能運維管理，是資源供應商業務的必然需求，也是云計算發展的初衷之一。

　　當前，業界普遍的情況，設備采購是以保證各項業務峰值需要為依據的。為此，用戶往往采購了大量的設備。但實際運行過程中，設備負載普遍較低，通常僅在20%左右。特別在低負載時段，服務器的利用率更為低下。長期的低利用率，造成了大量資源的浪費和能源的無謂損耗。

　　云計算數據中心，實現了資源的多租戶應用。通過業務的歷史統計信息，配合業務/資源調度管理，可以有效提高資源的利用率。在典型應用中，采用節能技術的云計算數據中心，可以將資源負載提高到80%，除去資源調度過程中的損耗，可以將資源的有效負載提高2倍。當前中國服務器保有量在200余萬臺，如果能夠較為普遍的采用云計算節能技術，則可以降低65%左右的能源損耗。以服務器平均能耗200瓦/小時計，全年可節約160億千瓦時的電能，相當于葛洲壩電站2009年全年的發電量。而在夜間，數據中心整體負載降低情況下，則可將空閑資源轉入休眠模式，從而在最大程度上實現數據中心綠色、低碳的節能運營。

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