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摘要：本文主要对云计算体系架构、关键技术及发展前景进行分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：云计算体系架构；关键技术；发展前景
一、前言
云计算首先提供的是一种“服务”，用户能够快速的获取自身所需；其次是保证了数据冗余和分布式存储的数据的准确性；再则则是通过云计算系统来提高整个编程模型。云计算能够根据工作负荷的大小来动态的分配资源，通过大规模资源池的共享，来提高资源的利用率，保证了运行成本的下降。本文主要对云计算体系架构、关键技术及发展前景进行分析与探讨，以供同仁参考。
二、云计算体系架构
云计算可以按需提供弹性资源，它的表现形式是一系列服务的集合。结合当前云计算的应用与研究，其体系架构可分为核心服务、服务管理、用户访问接口3层，如图1所示。
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图1、云计算体系架构
（1）核心服务层。1）基础设施服务层。基础服务层为云计算提供硬件基础设施的部署服务。根据用户的需要来提供虚拟或者实体的存储、计算和网络等资源。用户在使用基础设施服务层时需要向服务提供商提供基础设施的配置信息、相关的用户数据以及运行于基础设施的程序代码。基础服务层通过引入虚拟化技术，极大的提高了服务的规模和可靠性；2）平台服务层。平台服务层为云计算提供管理和部署服务。应用程序开发人员利用开发语言和相应软件，不用管底层系统的管理问题，直接通过上传程序代码及相关数据就可以使用相应的服务。平台服务层是云计算应用程序的运行环境，具有对海量数据的处理和存储能力，通过全面的资源管理和调度策略大大提高了数据的处理效率；3）软件服务层。软件服务层是在云计算基础平台的基础上开发的应用程序。企业用户可以采用租用软件服务的形式来解决企业信息化问题。软件服务层可以实现应用程序的互联网转移，从而实现应用程序的泛在接入。
（2）服务管理层。服务管理层是为云计算的核心服务层的可用性、可靠性和安全性提供保障的。它主要包括对服务质量保证和安全管理等。云计算平台规模庞大且结构复杂，而云计算需要提供高可靠、高可用及低成本的全方位服务，所以很难完全满足用户要求的服务质量。所以，云计算服务提供商和用户进行协商，制定服务水平协议，让服务提供商和用户所的要求服务质量达成共识。此外，用户对数据的安全问题十分关心，云计算服务管理层采用资源集中的管理方式使得云计算平台存在单点失效问题，保存在云端的关键数据会因为突发事件、黑客人侵等多种原因发生丢失和泄漏的隐患。
（3）用户访问接口层。用户访问接口层实现了云计算的泛在访问。Web的服务访问模式为终端设备提供应用程序开发接口，也实现了多种服务的组合应用。Web门户形式是用户访问接口层的一种，它可以实现桌面程序网和互联网的迁移。使得用户能随时随地通过浏览器来访问数据和程序，大大提高了用户的工作效率。
三、云计算的关键技术
云计算作为一种新型的计算方式，给互联网技术领域的发展提供了强大的基础。云计算极大降低了互联网建设及其运用维护成本，降低了资源的浪费，推动了各个行业信息化的发展建设。云计算为了实现其功能，在数据中心、数据存储、云安全上拥有其关键的核心技术。
（1）虚拟技术。虚拟技术即服务器虚拟化，是云计算底层架构的重要基石。在服务器虚拟化中，虚拟化软件需要实现对硬件的抽象，资源的分配、调度和管理，虚拟机与宿主操作系统及多个虚拟机间的隔离等功能。
（2）数据中心节能技术。云计算中的资源数量庞大，消耗电能的数量据不完全统计50000个计算节点每年的耗电量大约在1亿千瓦时。为了响应绿色节能号召，解决能耗利用率问题，实施绿色环保节能技术。云计算数据中心的能耗主要在设备和冷却装置中，针对这一想象，计算机设备可以通过数据中心虚拟化的自适应能耗管理系统来解决能耗的管理能力，另外也可以提高和控制CPU的频率来达到；冷却装置则可以通过建立多层次的数据中心来实现冷却装置的设计，考虑到空气流、空间大小、热交换等因素，提高数据中心布局的合理性。
（3）数据存储技术。云计算是一种采用分布式、并行和网格是来存储数的一种计算方式，同一份数据通过多个副本的方式进行存储。云计算能够满足大量用户需要，同时向用户提供服务。云计算的数据存储技术基本上都是以HDFS的数据存储技术，其中GFS是比较经典的数据存储技术。GFS采用分布式数据密集型计算来形成文件系统，通过冗余存储的方式，确保数据的准确性，运用数据的多个副本，保证数据的一致性，从而达到高性能服务。
（4）分布式编程与计算。为了使用户能更轻松的享受云计算带来的服务，让用户能利用该编程模型编写简单的程序来实现特定的目的，云计算上的编程模型必须十分简单。必须保证后台复杂的并行执行和任务调度向用户和编程人员透明。当前各IT厂商提出的“云”计划的编程工具均基于Map—Reduce的编程模型。
（5）云安全技术。云安全融合了网格计算、并行技术、未知病毒判别等最新的信息安全概念和技术，成为了信息安全的全新体现。一是多安全域防护。云计算与传统的计算模式不同，其主要采用多层次的安全域设置，这就需要对不同的安全域进行必要的隔离；二是可靠的接入认证。如今，云计算用户不断的增长用户的身份验证以及维护显的更加重要，如今很流行的认证方式是手机认证或者证件认证，还有一些认证方式比如密码认证、生物认证等，这些认证都很方便快捷，安全性基本差不多；三是安全的数据维护。云计算服务商必须保证用户数据的安全，必须有能力保证用户数据的完成和保密，除此之外还要能够提供一些验证功能；四是高效的服务。云计算服务商不仅要提供安全可靠的服务还要提供实时的服务，避免由于自身服务器的原因使得服务延迟，使用户能够迅速的获取自己的数据，提高办事效率；五是可信的审计监管。云计算中心如果只有服务商和用户是远不够的，必须有相关的机构提供相关的认证，或者政府出台相关的政策和法律法规来约束云计算服务，使其能够受到用户的满意，从而更好的发展。
四、云计算的发展前景
云计算作为互联网变革的核心组成部分，对于整个产业的发展起到了至关重要的作用。云计算的推广普及已逐渐形成规模，尤其是其关键技术所促进的虚拟化、存储和安全，促进了云计算的更加成熟与广泛应用。云计算不仅对企业、个人，甚至对于社会都造成了巨大的影响。云计算把互联网公司的商业模式逐渐变为软件的服务型服务，带动了商业理念的改变。同时为个人的应用提供了较多的便利，多人协作办公、任何地点随时访问、访问网络条件的PC等都可以通过云计算实现。但若干对于整个社会来说，云计算促进了整个信息化时代的到来，为提供企业信息化，推动信息系统向高效低能的绿色环保方向发展。
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）：3-21.
[2]虞慧群，范贵生.云计算发展分析与展望[J].软件产业与工程，2011（5）：15-21.
论文作者:张贤时
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/15
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