云計(jì)算(Cloud computing)是最近幾年提出來的一個(gè)信息科技領(lǐng)域的概念，是由Google提出的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式。狹義云計(jì)算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式， 指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的IT基礎(chǔ)設(shè)施。廣義云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其他的服務(wù)，它具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等特性。

　　云計(jì)算是網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算、并行計(jì)算、效用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負(fù)載均衡等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。它通過網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的完美系統(tǒng)，并借助SaaS、PaaS、IaaS、NSF等先進(jìn)的商業(yè)模式把這強(qiáng)大的計(jì)算能力分布到終端用戶手中。

　　1、什么是虛擬化技術(shù)

　　虛擬化(Virtualization)技術(shù)是云計(jì)算系統(tǒng)的核心組成部分之一，是將各種計(jì)算及存儲資源充分整合和高效利用的關(guān)鍵技術(shù)。虛擬化的定義：虛擬化是為某些對象創(chuàng)造的虛擬(相對于真實(shí))版本，比如操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源等。它是表示計(jì)算機(jī)資源的抽象方法，通過虛擬化可以用與訪問抽象前資源一致的方法訪問抽象后的資源，可以為一組類似資源提供一個(gè)通用的抽象接口集，從而隱藏屬性和操作之間的差異，并允許通過一種通用的方式來查看和維護(hù)資源。

　　1.1服務(wù)器虛擬化

　　服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以使一個(gè)物理服務(wù)器虛擬成若干個(gè)服務(wù)器使用。服務(wù)器虛擬化是基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure as a Service，laaS)的基礎(chǔ)。

　　服務(wù)器虛擬化需要具備以下功能和技術(shù)：

　　(1)多實(shí)例：在一個(gè)物理服務(wù)器上可以運(yùn)行多個(gè)虛擬服務(wù)器。

　　(2)隔離性：在多實(shí)例的服務(wù)器虛擬化中，一個(gè)虛擬機(jī)與其他虛擬機(jī)完全隔離，以保證良好的可靠性及安全性。

　　(3)CPU虛擬化：把物理CPU抽象成虛擬CPU，無論任何時(shí)間一個(gè)物理CPU只能運(yùn)行一個(gè)虛擬CPU的指令。而多個(gè)虛擬機(jī)同時(shí)提供服務(wù)將會大大提高物理CPU的利用率。

　　(4)內(nèi)存虛擬化：統(tǒng)一管理物理內(nèi)存，將其包裝成多個(gè)虛擬的物理內(nèi)存分別供給若干個(gè)虛擬機(jī)使用，使得每個(gè)虛擬機(jī)擁有各自獨(dú)立的內(nèi)存空間，互不干擾。

　　(5)設(shè)備與I/O虛擬化：統(tǒng)一管理物理機(jī)的真實(shí)設(shè)備，將其包裝成多個(gè)虛擬設(shè)備給若干個(gè)虛擬機(jī)使用，響應(yīng)每個(gè)虛擬機(jī)的設(shè)備訪問請求和I/O請求。

　　(6)無知覺故障恢復(fù)：運(yùn)用虛擬機(jī)之間的快速熱遷移技術(shù)(Live Migration)，可以使一個(gè)故障虛擬機(jī)上的用戶在沒有明顯感覺的情況下迅速轉(zhuǎn)移到另一個(gè)新開的正常虛擬機(jī)上。

　　(7)負(fù)載均衡：利用調(diào)度和分配技術(shù)，平衡各個(gè)虛擬機(jī)和物理機(jī)之間的利用率。

　　(8)統(tǒng)一管理： 由多個(gè)物理服務(wù)器支持的多個(gè)虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)生成、啟動(dòng)、停止、遷移、調(diào)度、負(fù)荷、監(jiān)控等應(yīng)當(dāng)有一個(gè)方便易用的統(tǒng)一管理界面。

　　(9)快速部署：整個(gè)系統(tǒng)要有一套快速部署機(jī)制，對多個(gè)虛擬機(jī)及上面的不同操作系統(tǒng)和應(yīng)用進(jìn)行高效部署、更新和升級。

　　1.2存儲虛擬化

　　存儲虛擬化的方式是將整個(gè)云系統(tǒng)的存儲資源進(jìn)行統(tǒng)一整合管理，為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的存儲空間，存儲虛擬化具有以下功能和特點(diǎn)：

　　(1)集中存儲：存儲資源統(tǒng)一整合管理，集中存儲，形成數(shù)據(jù)中心模式。

　　(2)分布式擴(kuò)展：存儲介質(zhì)易于擴(kuò)展， 由多個(gè)異構(gòu)存儲服務(wù)器實(shí)現(xiàn)分布式存儲， 以統(tǒng)一模式訪問虛擬化后的用戶接口。

　　(3)節(jié)能減排：服務(wù)器和硬盤的耗電量巨大，為提供全時(shí)段數(shù)據(jù)訪問，存儲服務(wù)器及硬盤不可以停機(jī)。但為了節(jié)能減排，需要利用更合理的協(xié)議和存儲模式，盡可能減少開啟服務(wù)器和硬盤的次數(shù)。

　　(4)虛擬本地硬盤：存儲虛擬化應(yīng)當(dāng)便于用戶使用，最方便的形式是將云存儲系統(tǒng)虛擬成用戶本地硬盤，使用方法與本地硬盤相同。

　　(5)安全認(rèn)證：新建用戶加入云存儲系統(tǒng)前，必須經(jīng)過安全認(rèn)證并獲得證書。

　　(6)數(shù)據(jù)加密：為保證用戶數(shù)據(jù)的私密性，將數(shù)據(jù)存到云存儲系統(tǒng)時(shí)必須加密。加密后的數(shù)據(jù)除被授權(quán)的特殊用戶，其他人一概無法解密。

　　(7)級層管理：支持級層管理模式，即上級可以監(jiān)控下級的存儲數(shù)據(jù)，而下級無法查看上級或平級的數(shù)據(jù)。

　　1.3應(yīng)用虛擬化

　　應(yīng)用虛擬化是把應(yīng)用對底層系統(tǒng)和硬件的依賴抽象出來，從而解除應(yīng)用與操作系統(tǒng)和硬件的耦合關(guān)系。應(yīng)用程序運(yùn)行在本地應(yīng)用虛擬化環(huán)境中時(shí)，這個(gè)環(huán)境為應(yīng)用程序屏蔽了底層可能與其他應(yīng)用產(chǎn)生沖突的內(nèi)容。應(yīng)用虛擬化是SaaS的基礎(chǔ)。應(yīng)用虛擬化需要具備以下功能和特點(diǎn)：

　　(1)解耦合：利用屏蔽底層異構(gòu)性的技術(shù)解除虛擬應(yīng)用與操作系統(tǒng)和硬件的耦合關(guān)系。

　　(2)共享性：應(yīng)用虛擬化可以使一個(gè)真實(shí)應(yīng)用運(yùn)行在任何共享的計(jì)算資源上。

　　(3)虛擬環(huán)境：應(yīng)用虛擬化為應(yīng)用程序提供了一個(gè)虛擬的運(yùn)行環(huán)境，不僅擁有應(yīng)用程序的可執(zhí)行文件，還包括所需的運(yùn)行環(huán)境。

　　(4)兼容性：虛擬應(yīng)用應(yīng)屏蔽底層可能與其他應(yīng)用產(chǎn)生沖突的內(nèi)容，從而使其具有良好的兼容性。

　　(5)快速升級更新：真實(shí)應(yīng)用可以快速升級更新，通過流的方式將相對應(yīng)的虛擬應(yīng)用及環(huán)境快速發(fā)布到客戶端。

　　(6)用戶自定義：用戶可以選擇自己喜歡的虛擬應(yīng)用的特點(diǎn)以及所支持的虛擬環(huán)境。

　　1.4平臺虛擬化

　　平臺虛擬化是集成各種開發(fā)資源虛擬出的一個(gè)面向開發(fā)人員的統(tǒng)一接口，軟件開發(fā)人員可以方便地在這個(gè)虛擬平臺中開發(fā)各種應(yīng)用并嵌入到云計(jì)算系統(tǒng)中，使其成為新的云服務(wù)供用戶使用，平臺虛擬化具備以下功能和特點(diǎn)：

　　(1)通用接口：支持各種通用的開發(fā)工具和由其開發(fā)的軟件，包括C、C++、Java、C#、Delphi、Basic等。

　　(2)內(nèi)容審核：各種開發(fā)軟件(服務(wù))在接入平臺前都將被嚴(yán)格審核，包括上傳人的身份認(rèn)證，以保證軟件及服務(wù)非盜版、無病毒及合法性。

　　(3)測試環(huán)境：一項(xiàng)服務(wù)在正式推出之前必須在一定的測試環(huán)境中經(jīng)過完整的測試才行

　　(4)服務(wù)計(jì)費(fèi)：完整合理的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可以保證服務(wù)提供人獲得準(zhǔn)確的收入，而虛擬平臺也可以得到一定比例的管理費(fèi)。

　　(5)排名打分：有一整套完整合理的打分機(jī)制對各種服務(wù)進(jìn)行排名打分。排名需要給用戶客觀的指導(dǎo)性意見，嚴(yán)禁有誤導(dǎo)用戶的行為。

　　(6)升級更新：允許服務(wù)提供者不斷完善自己的服務(wù)，平臺要提供完善的升級更新機(jī)制。

　　(7)管理監(jiān)控：整個(gè)平臺需要有一個(gè)完善的管理監(jiān)控體系以防出現(xiàn)非法行為。

　　1.5桌面虛擬化

　　桌面虛擬化將用戶的桌面環(huán)境與其使用的終端設(shè)備解耦。服務(wù)器上存放的是每個(gè)用戶的完整桌面環(huán)境。用戶可以使用具有足夠處理和顯示功能的不同終端設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)訪問該桌面環(huán)境，桌面虛擬化具有如下功能和接入標(biāo)準(zhǔn)：

　　(1)集中管理維護(hù)：集中在服務(wù)器端管理和配置PC環(huán)境及其他客戶端需要的軟件可以對企業(yè)數(shù)據(jù)、應(yīng)用和系統(tǒng)進(jìn)行集中管理、維護(hù)和控制，以減少現(xiàn)場支持工作量。

　　(2)使用連續(xù)性：確保終端用戶下次在另一個(gè)虛擬機(jī)上登錄時(shí)，依然可以繼續(xù)以前的配置和存儲文件內(nèi)容，讓使用具有連續(xù)性。

　　(3)故障恢復(fù)：桌面虛擬化是用戶的桌面環(huán)境被保存為一個(gè)個(gè)虛擬機(jī)，通過對虛擬機(jī)進(jìn)行快照和備份，就可以快速恢復(fù)用戶的故障桌面，并實(shí)時(shí)遷移到另一個(gè)虛擬機(jī)上繼續(xù)進(jìn)行工作。

　　(4)用戶自定義：用戶可以選擇自己喜歡的桌面操作系統(tǒng)、顯示風(fēng)格、默認(rèn)環(huán)境，以及其他各種自定義功能。

　　本質(zhì)上講云計(jì)算帶來的是虛擬化服務(wù)。從虛擬化到云計(jì)算的過程，實(shí)現(xiàn)了跨系統(tǒng)的資源動(dòng)態(tài)調(diào)度，將大量的計(jì)算資源組成IT資源池，用于動(dòng)態(tài)創(chuàng)建高度虛擬化的資源供用戶使用，從而最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用、數(shù)據(jù)和IT資源以服務(wù)的方式通過網(wǎng)絡(luò)提供給用戶， 以前所未有的速度和更加彈性的模式完成任務(wù)。

　　云計(jì)算是一種思想，一種大規(guī)模資源整合的思想，是IT界未來發(fā)展的必然趨勢。云計(jì)算包括信息基礎(chǔ)設(shè)施(硬件、平臺、軟件)以及建立在基礎(chǔ)設(shè)施上的信息服務(wù)。提供各類資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”， 在使用者看來， “云” 中的資源是可以無限擴(kuò)展的，并且可以隨時(shí)獲取、按需使用、彈性擴(kuò)展和按使用付費(fèi)。“云”服務(wù)就好比單臺發(fā)電機(jī)模式轉(zhuǎn)向電網(wǎng)集中供電的模式，它意味著計(jì)算能力也可以作為一種商品進(jìn)行流通，就像煤氣、水電一樣，取用方便，費(fèi)用低廉。云計(jì)算是并行計(jì)算、分布式計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，或是這些計(jì)算科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。云計(jì)算也是虛擬化、效用計(jì)算、服務(wù)計(jì)算等概念混合演進(jìn)并躍升的結(jié)果。