云计算和虚拟化选修课程报告

声明：本报告是云计算和虚拟化选修课的课程报告，老师要求比较低，只需要谈谈自己对云计算相关的见解。所以本报告确实写得比较简陋，仅做参考哈！

概要：

云计算作为当前IT行业的热门技术，它一直是社会里的热点问题，而如今得到不断发展和广泛应用。本文基于云计算定义和原理、特点、服务模式和核心技术，并且围绕云计算的应用和安全、云计算的发展趋势来探讨一下这个云计算。

关键词：

云计算，虚拟化，服务模式，核心技术，云应用，云安全。

1 云计算概述

1.1 云计算定义

1.2 云计算基本特征

2 云服务模式

2.1 云服务概念

2.2 云服务部署的主要形式

2.3 云服务架构层次

3 云计算的核心技术

3.1 虚拟化技术

3.2 云计算的数据存储

3.3 云平台管理技术

4 云计算的应用和安全

4.1 云计算的应用

4.2 云计算的安全

5 云计算发展趋势

结束语

1 云计算概述

1.1 云计算定义

维基百科中给出定义：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求提供给计算机各种终端和其他设备，使用服务商提供的电脑基建作计算和资源。根据我的理解就是将诸多的计算机资源和应用服务（application，例如浏览网页，下载电影）集中在一起，而这些计算机资源可能由多个无数个数据中心通过互联网相连形成的，从而形成了所谓的云计算。

云计算的原理是简单的，简单来说就是把计算机资源集中起来，放在网络上。但是云计算的实现方式就比较复杂了。比如淘宝双十一的背后需要一个强大的云计算系统支撑，这个云计算系统实现相对复杂，不是简单的扩充几台服务器就能解决的。

1.2 云计算基本特征

云计算具体基本特征可大致如图1所示：

图1 云计算基本特征

2 云服务模式

2.1 云服务概念

我们把所提供的软件服务称为“云服务”，云服务是指可以在互联网上使用一种标准接口来访问一个或多个软件功能。它指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务，这种服务可以是IT、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。

2.2 云服务部署的主要形式

云计算按照部署可分为公有云、私有云、社区云和混合云四种云服务部署模型，不同的部署模型对基础架构也有着不同的技术要求，所有很有必要了解这几种云计算部署模式之间的不同。具体的这四种云计算部署模式如图2所示：

图2 云计算部署模式

2.3 云服务架构层次

云服务架构各个层次为用户提供各种级别的服务，即业界普遍认同的典型云计算服务体系——基础设施服务（IaaS）、平台及服务（PaaS）和软件及服务（SaaS）。具体的云架构层次示意图如图3所示：

图3 云计算架构层次图

我们可以这么理解这三种层次：IaaS层是最底层的硬件资源，主要包括CPU（计算资源），硬盘（存储资源），还有网卡（网络资源）等；PaaS层稍微高级点，相当于客户不打算直接使用CPU、硬盘和网卡，希望服务提供商把操作系统（例如Windows、Linux）装好，把数据库系统软件也装好之后提供给客户使用；最后的SaaS层可以这样理解，服务提供商要在装好操作系统等基本软件的前提下，并把具体的应用软件（例如ftp客户端、视频软件）装好，最后在提供给客户使用。

3 云计算的核心技术

3.1 虚拟化技术

虚拟化是广义上的术语，是指计算元件在虚拟化的基础上而不是在真实的基础上运行，是一个为了简化管理，优化资源的解决方案。说的通俗点，我们使用虚拟化技术对物理资源进行统一管理。虚拟化是云计算的基础。

实际上，虚拟化就是在一台物理服务器上运行多台“虚拟服务器”，就是所谓的虚拟机。表面上看，虚拟机都是独立的服务器，但实际上它们共享物理服务器的CPU、内存、硬盘、网卡等资源。物理机作为宿主机（host），虚拟机作为客户机，而它们中间则需要一个“监督者”——Hypervisor来完成物理资源虚拟化的工作。常见的Hypervisor如VMware、KVM、Xen、Virtual Box。

谈到虚拟化技术中的虚拟机，就不得不提及docker容器了。容器就是将软件打包成标准化单元，以用于开发、交付和部署。对比一下docker和虚拟机的相同点和不同点。

相同：

容器和虚拟机具有相似的资源隔离和分配优势

不同：

容器虚拟化的是操作系统，虚拟机虚拟化的是硬件。
传统虚拟机可以运行不同的操作系统，容器只能运行同一类型操作系统

3.2 云计算的数据存储

谈到云计算，那么一定会提及大数据，云计算和大数据是息息相关的。

云计算作为一种新型的计算模式，它的主要特征是系统拥有大规模数据集并且基于数据集向用户提供服务。为了保证高可用、高可靠和经济性，它采用了分布式存储的方式来存储数据，这种数据存储可冗余可为同一份数据存储多个副本。

因而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。例如典型的云计算数据存储技术有谷歌非开源的GFS（Google File System）及Hadoop的HDFS（Hadoop Distributed File System）

3.3 云平台管理技术

云平台管理是运行在云计算服务的控制台，是云计算服务监控、管理、分析和优化云计算服务的重要工具，是支撑和保障云计算服务的信息化架构。

简单来说，我们通过Hypervisor软件提供了虚拟化的能力，模拟CPU的运行，但是它的用户交互性并不友好，于是为了更加方便有效的管理虚拟机资源，就需要类似于OpenStack这样的云管理平台。这种云管理平台可以基于web向用户提供图形化界面操作，既方便又形象的给用户提供服务。常见的云平台提供商还有阿里云、腾讯云等。

4 云计算的应用和安全

4.1 云计算的应用

云应用是云计算的子集，是云计算技术在应用层的体现。云应用的工作原理是把传统软件“本地安装”的使用方式变为“即取即用”的服务，通过互联网或者局域网连接并操控远程服务器集群以完成业务和运算。云应用可以降低IT成本和提高工作效率，典型的云应用如云物联、云教育、云游戏和云社交等。

4.2 云计算的安全

云计算的市场对云安全的积极的促进作用，哪里有云计算，哪里就有云安全。庞大的云计算使用客户对云安全的要求也特别高，所以云计算首先要解决可信问题，依靠可信技术来解决数据存储的可靠性；依据服务QoS保障技术，解决服务质量；综合利用加密、数字签名、认证、授权等安全技术，构建完整的云安全体系。

5 云计算发展趋势

自2006年8月9号，Google的CEO埃里克施密特在搜索引擎大会上首次提出云计算的概念，到现在它发展已经差不多十几年的时间了，它的技术其实已经趋近成熟了。而在实际生活中，云计算确实给我们的生活带来了极大的便利，它推动了整个信息产业的发展及进步。当今的教育行业、通信行业、医疗行业等都开始有了云计算的具体应用，并且开始慢慢普及。中国政府也对云计算的发展非常重视，并且各大型企业对云计算的认知也在不断的提高，很多公司如华为、阿里巴巴和腾讯也各自提供他们的云解决方案。而且根据近几年云计算的市场行情调查显示，云计算发展还在处于一个增长的趋势。所以我相信云计算的未来还会在连续发展着，它的技术会越来越成熟，像水一样渗入人们的日常生活当中去。

结束语

随着全球信息化的不断发展，云计算是整个IT产业发展的趋势。当代IT行业的数据发展方向趋向于海量化、多元化、集中化。而且云计算是当前大数据、物联网、区块链和人工智能等新兴技术中不可或缺的一门技术，它们之间存在着紧密的联系，可以说云计算是基础。所以说云计算，它顺应了时代的发展，它使未来发展的脚步更快，使资源得到更加充分的使用和共享。我们也将迎来一个更加透明的，信息获取更加便捷充足的云时代！