云计算的基本原理篇(1)

关键词：云计算；发展

1 引言

如今，云计算技术打破了高端技术“独享”的局面，让每个普通用户和中小企业都能以极低的成本享有原先只有大型企业才能享有的高端技术服务。云计算彻底改变了我们的工作方式和商业模式，云计算已经走入我们的生活。

2 云计算的概念及其基本原理

狭义的云计算指的是厂商通过分布式计算和虚拟化技术搭建数据中心或超级计算机，以免费或按需租用方式向技术开发者或者企业客户提供数据存储、分析以及科学计算等服务。

广义的云计算指的是厂商通过建立网络服务器集群，向各种不同类型的客户提供在线软件服务、硬件租借、数据存储、计算分析等不同类型的服务。广义的云计算包括了更多的厂商和服务类型。

通俗地讲，云计算是一种基于Internet的超级计算模式，在远程的数据中心里，成千上万台电脑和服务器连接成一片电脑云。因此，云计算甚至可以让你体验超乎想像的运算能力，用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。

云计算的基本原理是，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。

3 云计算的特点及其关键技术

基于云计算概念及原理，云计算应至少具备如下特点：一是以网络为中心，云计算的整体架构是建立在由多台计算机或其他硬件设备构成的网络环境中；二是以服务为提供方式，以按需服务的方式根据不同用户的个性化需求推出多层次的服务；三是高扩展性和高可靠性，基于网络构建的云计算可以快速灵活地适应用户不断变化的需要，同时通过网络冗余机制实现高可靠性；四是资源透明化，底层资源（计算、存储、网络资源等）对用户透明，用户无需了解资源具体实现和地理分布等细节。

为了实现上述特点，云计算采用了如下关键技术：一是数据分布存储技术，通过采用分布式存储的方式存储数据，采用冗余存储的方式保证存储数据的可靠性，提高软件可靠性弥补硬件的不可靠，从而提供廉价可靠的系统；二是并行计算编程模型，将任务自动分解成多个子任务，通过Map和Reduce两个步骤实现任务在大规模计算节点中的调度和分配；三是高效数据管理，通过采用列存储的数据管理模式实现在规模巨大的数据中高效地找到特定数据；四是分布资源管理，云计算系统在多节点并发执行环境中可以保障关键节点出现故障时的自动迁移及其状态的同步。

4 云计算的服务方式

云计算已在日常网络中随处可见，以各种形式提供服务，云计算的主要服务方式有：IaaS（Infrastructure as a Service，基础设施即服务）、PaaS（Platform as a Service，平台即服务）和SaaS（Software as a Service，软件即服务）三种形式，其中IaaS是把计算、存储、网络及搭建应用环境所需的一些工具当成服务提供给用户，使得用户能够按需获取IT基础设施。它由计算机硬件、网络、平台虚拟化环境、效用计算计费方法、服务级别协议等组成，其表现形式是为用户提供按需付费的资源服务，例如虚拟服务器、存储等；PaaS是把分布式软件的开发、测试和部署环境当作服务，通过互联网提供给用户，其表现形式是为用户提供基于可扩展的大规模基础设施的平台能力与资源服务，例如云应用开发与运行环境、用户数据、信息资源、公共服务能力；SaaS是一种基于互联网来提供软件服务的应用模式，它通过浏览器把服务器端的程序软件传给千万用户，供用户在线使用，其表现形式是为用户提供基于云基础架构的应用软件服务，例如CRM、文档编辑，典型的商用代表是Google公司基于云计算平台提供的Google办公套件，只用浏览器即可访问使用。

5 云计算的发展现状及前景

随着网络技术的不断完善和成熟，以及云计算应用的不断深入，越来越多的人开始重视云计算，不仅仅大中小企业广泛应用云计算，人们的日常生活也会像离不开煤气、水电那样，离不开云计算。

云计算已经从前期的起步阶段开始进入实质性发展的阶段。互联网公司、基础运营商、软硬件IT企业及各地政府等多方力量都在积极推动云计算发展。我国已将云计算列为新一代信息技术产业的重点领域，“十二五”将给予大力扶持。与此同时，运营商在主管部门的大力支持下，已经开始大规模部署云计算解决方案来加速云实施。云计算在企业中正变得无处不在，大多数公司正在尝试云计算。目前，已经有相当一部分大中型企业开始应用私有云及混合云，而针对小型企业的公有云项目也开始启动。“十二五”期间我国云计算将步入高速发展期。

参考文献

[1]中国云计算网..

云计算的基本原理篇(2)

关键词：云计算；云用户；SOA；应用层；设计；实现

中图分类号：TP31 文献标识码：A

随着信息时代的到来，各个计算领域都需要处理大规模、海量的数据，而目前的孤身奋战的台式计算机远远不能满足当今对计算能力的需求，在这种情况下，云计算的概念被提了出来。云计算是一种在大范围共享资源的新型服务计算模式，是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，使得用户能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。而SOA面向服务体系结构框架下的云计算框架模型是一个优势互补的系统。下面，就谈谈面向服务的云计算框架模型的设计与实现。

1 云计算概述

1.1 云计算概念

云是由一系列相互联系并且虚拟化的计算机组成的并行和分布式系统模式，这些虚拟化的计算机动态地提供一种或多种统一化的计算和存储资源，这些资源通过服务提供者和服务消费者之间的协商来流通，基于这样云的计算称为云计算。简单地说，云计算即指基于互联网络的超级计算模式，即把存储于个人电脑、服务器和其他设备上的大量存储器容量和处理器资源集中在一起，统一管理并且协同工作。

1.2 基于服务的架构

面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样系统中的服务可以一种统一和通用的方式进行交互。

SOA设计原则，SOA也是一门方法论，类似于面向对象的设计，它也有自己的一些原则，SOA的服务设计原则有：规范化的服务契约，松散耦合性，服务抽象性，服务重用性，服务自治性。这些原则是不可或缺的，自治性、松散耦合、抽象以及规范化的契约视为形成SOA根本基础的核心原则。

云计算的各部分与企业数据中心的各部分一样，同样包括诸多编程语言、操作系统、数据库、Web服务器、协议和应用编程接口（API）。关键就是确认哪些云服务真正适合自己内部的系统、应用程序和专长技能。而云计算得以推广的根本是必须确保云服务与本企业的基础架构相互集成。这就需要一种易扩展、二次开发费用低的基础架构能够结合两者，而SOA架构刚好弥补了云计算在这些方面的缺点，可以将二者有机的结合起来，从而形成一种更有竞争力的框架模型。

2 基于服务的云计算框架模型设计

基于服务的云计算结构可以分为四层：云计算服务应用层、云计算服务调度层、云计算服务虚拟机层和云计算服务物理层。云计算服务应用层是云计算和终端用户的接口层，云计算服务实现的最终目的是通过云计算服务应用层给用户提供其所需的云计算服务，云计算服务物理层是云计算服务结构模型的最底层，是云计算结构的核心层，是给上层提供云计算服务的基础设施层。本文考虑到QoS需求，基于SOA的云计算框架模型主要包括云用户、云供应商、云服务市场三种角色，如图1所示，且模型中引入了QoS管理机制。

（1）云计算服务应用层

云计算服务应用层的作用是为终端用户消费云计算服务提供统一规范的接口。终端用户通过专用入口通道进入云计算服务中心，订制和消费其所需的服务。

通过云计算服务应用层，终端用户可以在不投入大量资金来改善本地机器性能的情况下，进行远远超过其机器性能上限的高强度计算和大存储容量的工作。

（2）云计算服务调度层

云计算服务调度层是云计算服务请求和响应层。云计算服务调度层也可称为云计算服务决策层，其作用是检测和响应云计算服务应用层提交过来的云计算服务消费请求。

云计算服务调度层一个最重要的特征是实时更新可用资源库，以便不会错误地处理终端用户的云计算服务请求。当接收到云计算服务应用层提交过来的云计算服务消费请求时，云计算服务调度层先检测此请求是否合法，如果不合法，则直接拒绝此请求；如果合法，则再在其资源库中查询是否还有满足此QoS请求所要消费的资源，若不满足，则继续拒绝此请求；若满足，但已分配完毕，则仍拒绝此请求；如还有此资源，则将此请求转交到云计算服务虚拟机层。

（3）云计算服务虚拟机层

该层管理实例和核心实体（VMs、主机、数据中心和应用程序）的执行，这一层能够同时执行和透明的管理数以千计的大规模云基础设施，为基于用户需求、管理应用程序执行和动态监测的主机提供虚拟机也在这层被处理。该层中也定义了关于主机如何在云中分配不同的竞争虚拟机有清晰的界限。

（4）云计算服务物理层

云计算服务物理层是云计算服务的基础设施层，是云计算服务结构的骨干层。其作用是为上层提供可供终端用户消费的云计算资源。云计算服务物理层提供的基本云计算资源包括：CPU资源，数据存储器资源，宽带等资源。该层可以同时共享大量的能够满足用户定义服务质量的应用程序虚拟机。

云用户：云用户向云服务市场提出自己的要求，包括所需完成任务的描述、服务质量要求QoS。用户应用的QoS参数包括时间、成本、可靠性和信任系数等。

云服务市场：云服务市场提供云环境中云用户和云供应商的交易场所，是进行资源管理和交易的基础设施。云服务市场可以联接不同的云，具有服务信息目录、服务发现、服务管理、注册、撤销、订阅、服务交易等管理功能。

云供应商：云供应商可以集成各种资源提供特定的服务，也可以是一个具体的资源。云供应商将资源包装为服务，通过注册，进入云服务市场，退出时从市场撤消注册。

3 面向服务的云计算框架模型的实现

基于以上分析，本文提出了一种面向服务的云计算框架模型的实现模式。

云用户1首先向云服务市场提交服务请求，服务市场在自己的服务范围内查找是否存在该项服务，如果不存在，直接拒绝此项服务申请；如果存在，则需要通过QoS模块，进一步检查是否满足用户QoS需求，若不满足，则继续拒绝此项服务，若满足，则回复消息通知云用户1具体的访问位置。云用户1访问该位置上的服务接口程序，并通过接口调用云服务调度层。云服务调度层接到调用后，查找云资源服务器中的虚拟机，根据用户1提出的资源请求，分配其具体的服务器资源，从而用户1可以使用该云中的服务器资源。云用户2、云用户3……云用户n的服务过程类似。

模型中引入QoS模块在模型中实现管理QoS管理机制。云市场要实现资源监测、存储、网络、虚拟机、服务迁移和容错性等功能，必然面临QoS问题。服务质量QoS提供了服务性能保证、可用性保证，以及安全性、可靠性等其他方面的服务质量。通过查询QoS模块，实现了资源的最优分配，保证了云服务质量，满足了用户的需求。

结语

云计算提供了一种基于互联网的全新计算模式，受到学术界高度关注。目前云计算框架模型的设计与实现处于起步的阶段，而面向服务的云计算框架模型能使用户从云市场获取所需服务，通过QoS约束保证云服务质量，实现了资源的优化调度，充分体现了云计算与面向服务架构的优势，以此，为将来的企业化应用奠定基础。

参考文献

云计算的基本原理篇(3)

 

0引言

 

随着大规模精细三维模型获取技术的不断发展，三维激光扫描技术凭借其数据获取速度快、精度高、覆盖广的特点，成为高精度三维模型数据获取的主流方式之一，获取的点云数据量也呈几何级数增长，因此，如何对海量散乱点云数据进行简化已成为计算机图形学、快速成型、三维测绘、地理信息系统、数字城市、军事仿真、游戏娱乐等点云模型应用领域的重要研究课题之一。

 

传统的点云简化方法主要分为两个大类：第一类是顾及特征的简化[1-3]，此类算法需要依据单点的K邻近点集拟合曲面，并构建曲面的法向量和曲率等相关特征度量因子判定单点是否为特征点，从而实现点云简化。这些算法能够保持模型特征，但是涉及K邻近点集等复杂计算操作，耗时多，仅适用于小数据量的点云简化。第二类是规则采样简化算法[4-6]，此类算法依据一定规则对原始点云进行采样，然后以采样点作为特征点保留，剔除其他点实现点云简化。这类算法简化效率高，但是不能有效地保持模型特征，由于采样标准单一，在特征变化明显的尖锐弯曲处会导致局部细节过度光顺丢失细节。由此可见，传统算法的主要问题是点云简化过程中计算复杂与模型特征保持不能兼顾。

 

近年来通用计算图形处理器(General Purpose Graphics Processing Unit， GPGPU)的快速兴起，尤其是NVIDIA公司2006年推出的图形处理器(Graphics Processing Unit， GPU)并行计算框架——统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture， CUDA)[7]凭借其高性价比、低通信开销、卓越的并行计算能力，让海量化或者计算复杂度高的三维点云模型数据快速处理成为可能。文献[8]使用GPGPU实现基于边缘点的激光雷达(Light Detection And Ranging， LiDAR)点云滤波算法，文献[9]提出一种基于CUDA的双边滤波的点云滤波算法。两者都将K邻近点、曲面拟合、法向量以及曲率等计算复杂度高的步骤，利用CUDA编写不同的kernel并行化，从而加速点云简化，但是，由于在单个线程中完成类似求解单点K邻近点的计算需要消耗太多的全局内存等GPU资源，这严重制约此类算法处理点云的规模，仅适用于数十万级的小规模点云处理。

 

本文借助众核GPU通用计算高性能并行的特点，结合快速成型领域切片点云简化算法[10-12]顾及特征的优势，实现了基于CUDA的顾及模型特征且适合千万级点云的并行简化算法，并从该算法的时间效率方面的优势阐述了CUDA用于海量数据处理的优势和潜力。

 

1切片点云算法原理

 

基于CUDA的切片算法实现原理如下：首先，在CPU端根据点云的几何分布特征对点云进行分层并降维投影至相应的投影平面上;然后，依次对不同投影面上单层点云中的每一点和相应投影平面坐标原点所连直线与投影面某一坐标轴固定方向的夹角大小进行升序排序;最后，使用本文提出的利用CUDA在GPU端对每层排序后的切片点云依据弦高差法并行计算各点的弦高差值和各层切片的弦高差均值作为阈值，通过比较各点弦高差与阈值的关系，确定该点是否为特征点从而完成该层切片简化。

 

1.1特征点的提取原理

 

利用弦高差法来确定切片中各点是否为特征点，原理详见文献[13]，其中弦高距离由式(1)求得：

 

di=|Axi+Byi+C|/A2i+B2i+C2i(1)

 

如图1所示，pi为目标待判定点，直线pi-1pi+1所构成直线方程为l：Ax+By+C=0，由计算几何的原理可求得pi到直线l的垂直距离为di。

 

其中：mj表示第j层点云的总数;di表示第j层点云中的第i个点的弦高差值。

 

1.2基于CUDA的切片算法实现

 

由上述原理可以看出：依次计算单点的弦高差、单层切片的阈值σ以及单点弦高与阈值的比较等操作均是计算密集的操作，不涉及对原始切片数据的写操作，不会因为数据的复写而引发数据的二义性，具备良好的数据独立性，因此本文借助NVIDIA推出的GPGPU平台CUDA的单程序多数据(Single Program Multiple Data， SPMD)特性[7]，利用GPU中大规模并行处理器的并行计算能力，使用相互独立的线程并发执行这些计算，实现基于数据并行性的点云简化，具体算法如下。

 

步骤1将依据角度排序后的单层点云切片从CPU的cpuvector中传入至GPU的gpuvector中。

 

步骤2结合CUDA，设定核函数的线程块数量blockDim.x和线程块中线程数量threadDim.x，启动核函数BowstringCaculate_kernel并行计算出每一点的弦高差值并存入GPU显存的数组Height中。

 

步骤3在GPU中用并行归约算法求出该层切片的弦高差均值σ，作为该层切片的特征判定阈值。

 

步骤4启动核函数isFeaturePoint_kernel，根据BowstringCaculate_kernel返回的各点弦高Height与阈值σ，确定该层切片中的特征点，并将计算结果存入数组isFearturePoint中。

 

步骤5将isFearturePoint数组中的元素利用CUDA的核函数cudaMempy传回至CPU端，在CPU端根据对应索引位置的值决定cpuvector相应位置上的点保留与否，从而得到简化后的点云SimplyfiedVector。

 

步骤6回到步骤1继续对其他切片层的点云简化。算法中的流程如图2所示。

 

其中，执行单层切片点云弦高差计算的核函数BowstringCaculate_kernel的伪代码如下。

 

算法BowstringCaculate_kernel。

 

有序号的程序——————————Shift+Alt+Y

 

程序前

 

输入：LayerPoints为排序后的单层切片点云的坐标数组;Size表示该层切片的点云数量。

 

输出：Height为用于保存每个线程计算的弦高差值的数组。

 

1)

 

Dim index threadInx.x+blockIdx.x*blockDim.x;

 

2)

 

Dim *leftPoint，*rightPoin;

 

3)

 

if(index

4)

 

Loop index from 0 to Size Do

 

5)

 

leftPoint LayerPoints+index-1;

 

6)

 

rightPoint LayerPoints+index-1;

 

7)

 

if(index==0)Then

 

8)

 

leftPoint LayerPoints+Size-1;

 

9)

 

End if

 

10)

 

if(index==Size-1)

 

11)

 

rightPoint LayerPoints+index-(Size-1);

 

12)

 

End if

 

13)

 

Height[index] calculateHeight(leftPoint;

 

14)

 

LayerPoint[index]，rightPoint);

 

15)

 

index index+blockDim.x*GridDim.x;

 

16)

 

End Loop

 

17)

 

End if

 

程序后

 

其中，calculateHeight为计算单点的弦高函数，其实现原理如式(1)和图1所示。

 

2实验分析

 

实验平台配置如下：Windows 7操作系统，CPU为Intel Core i53470 @ 3.20GHz 3.60GHz，内存为4.0GB(3.28GB可用)，显卡为NVIDIA GeForce GT 640。在该平台下使用C++语言结合Visual Studio2010和NVIDIA的CUDA6.0框架实现本文算法。

 

算法实验的模型数据如图3所示：龙模型共437645个点，大佛模型共有1753052个点，高观音模型共11807207个点。

 

本文使用上述3个不同数量级的点云模型，对本文提出的基于CUDA的切片点云简化算法(简称GPU切片算法)与基于CPU的切片点云简化算法[13](以下简称CPU切片法)进行对比实验。

 

其中：弦高差阈值由式(1)求出，切片方向均为z轴，依次选取切片数量laynum为10，25，50，75，100作5组对比实验，结果如表1所示。

 

通过表1，可依次求得上述3个不同数量级模型的算法耗时与切片层数的关系曲线如图4所示。

 

其中图4中的折线图(a)、(b)、(c)依次表示龙模型、观音模型以及高观音模型的算法耗时与切片层数的对应关系，(d)表示龙模型、观音模型以及高观音模型对应的CPU切片法与GPU切片法的加速比(其中加速比等于CPU算法执行时间除以GPU算法执行时间)与切片层数的对应关系。

 

从表1呈现的数据以及图4的折线图(a)、(b)、(c)呈现的线条走势可以看出：在两种算法对应的压缩率基本一致基础上，本文提出的GPU切片算法的效率比传统CPU算法高出10～30倍，约1～2个量级;但是，随着切片层数的增加，本文提出的GPU算法耗时有一定程度的增加。因为在CUDA架构的切片算法中(流程如图2所示)，随着切片层数的增加，CPU和GPU之间进行I/O交互的次数也随之增加，最终导致算法的执行时间有一定程度的增加。从图4(d)可以看出：龙模型和观音模型的加速比，均随着切片层数增加有一定程度的减小。而数据量多达千万个点的高观音模型，其加速比曲线变化相对平稳。这是由于GPU更适合于密集型的计算，当数据量(计算量)较小时，算法在GPU上的执行时间无法隐藏访问和数据传输的延迟，而随着数据量的增大，这些延迟逐渐被隐藏，因此加速比逐渐增大。而当数据量增大一定的程度，GPU近乎满负荷的工作，所有的访问和数据传输的延迟都已被很好地隐藏，加速比也趋于稳定如高观音模型的加速比曲线所示。

 

此外，以模型特征最为明显的观音模型为例，依次选取该模型切片数为25，50，75的底座前侧简化局部视图，如图5所示。发现当切片层数为25时，由于压缩率粒度太大导致底座衣服褶皱与莲花形等多处被过度平滑，特征丢失太严重;切片层数为75时，由于压缩粒度太小导致残留的冗余点较多;而切片层数为50时，底座衣服褶皱与莲花形的特征细节完整保持，而且冗余的点较少，简化效果是较为理想，因此，对不同的模型选取合适的切片层数对模型简化至关重要。

 

3结语

 

本文利用CUDA的高性能并行计算优势，对传统基于CPU的串行切片点云简化算法进行了改进，将传统算法的核心步骤：单点的弦高差计算与特征点判定算法逻辑并行化，通过对不同数量级的3个点云模型的简化实验，得出以下结论：

 

1)对于同一模型，GPU算法尽管随着切片层数的增加，耗时由于数据交互次数增加有一定程度的小幅震荡，但均远少于传统CPU算法。

 

2)对于不同数量级的模型，加速比曲线随着点云数量的增加而逐渐稳定，且加速效果更优，验证了本文算法应对海量点云简化的优势和潜力。

 

3)模型的特征保留完整性与切片层数无直接关系，仅仅与模型表面特征有关。

 

下一步主要工作是在CPU端使用多线程并行技术，提高点云切片分层排序的速度;应用GPU架构中不同访问性能的内存模型和基于任务并行性的流水线模型对算法进行优化。

云计算的基本原理篇(4)

【关键词】云计算 综合电子 信息系统

随着我国科技的快速发展，我国已经将云计算产业作为我国重点培育、并重点发展的战略性新兴产业，从而使得我国的云计算产业逐步实现从概念走向具体的实践应用，并且产业规模也日渐扩大，并且还给我国综合电子信息系统带来了崭新的机会，不断促进我国综合电子信息系统的发展。

1 云计算的概念及其工作原理

所谓的云计算就是指一种分布式计算技术，它不断透过网络将那些庞大的计算处理程序自动分拆成无数个比较较小的子程序，然后再让多部服务器所组成的庞大系统进行搜寻，进行相应的计算分析，最后再将处理的具体的结果回传给计算机用户，并且透过这项比较先进的计算机技术，使得广大网络服务提供者可以在短短的数秒之内，处理数以千万计的信息，从而实现高效能的网络服务。

而且云计算它是一种新兴的方法，同时也是一种共享基础架构的方法，因为它可以将很大的系统池也连接在一起，从而快速提供各种IT服务，并且它的数字元器件性能的提升也使广大IT的环境规模不断地得到提高，从而不断地加强了对一个由统一的云计算进行管理的需求。

一个软件要正常工作，就离不开它所具有的基本原理，而云计算当然也不例外，它的的基本原理是将计算分布在大量的分布式计算机上，而不是通过采用本地计算机或远程服务器，并且它的企业数据中心的运行和互联网比较相似，正是因为云计算的这些原理才使得各种所需的资源切换到需要的应用上，并且还可以根据实际的需求访问计算机和存储系统。

2 基于云计算的综合电子信息系统的具体分析

作为业内人士，我们都知道基于云计算的综合电子信息系统由于因为云计算的应用，所以使得系统具有比较高效的虚拟计算资源和比较高效的应用程序，从而使得综合电子信息系统可以以比较灵活安全的方式达到快速扩展的效果，达到快速缩减的效果，从而可以为不同的用户提供高品质的服务。而且不同的业务或客户服务都可以以相对简化的方式进行交付，而这可以不断推进我国基于云计算的综合电子信息系统的创新，不断实现高效决策。

2.1 基于云计算的综合电子信息系统的系统主要功能分析

基于云计算的综合电子信息系统由于因为云计算的应用，所以它可以更好地服务各级管理规划，实现服务各级管理维护，实现服务各级管理的优化，也可以帮助综合电子信息系统分析人员更好地了解综合电子信息系统的市场相关人员，从而更好地实现综合电子信息系统资源与业务的和谐发展， 从而不断优化客户感知，不断提升综合电子信息系统运行维护效率的目标，为综合电子信息系统相关企业的运营决策和维护优化提供比较完整，比较及时准确的科学信息支撑，从而保障综合电子信息系统收益的最大化，进而更好地保持综合电子信息系统在市场中的竞争优势。

2.2 基于云计算的综合电子信息系统的业务能力分析

为了更好地促进基于云计算的综合电子信息系统的发展，就必须不断的加强对基于云计算的综合电子信息系统业务能力的分析，不断实现面向业务的综合电子信息系统分析，实现基于云计算的综合电子信息系统业务的端到端管理，并且要不断的支持业务整体质量和业务价值的提升，从而不断提升综合电子信息系统的质量和效益，而基于云计算的综合电子信息系统的业务能力分析主要包括用户量的分析、业务运营的分析、业务量的分析以及业务质量分析等。并且通过基于云计算的综合电子信息系统的业务能力分析，可以帮助电子企业更好地掌握电子信息系统的业务发展和具体趋势变化情况，了解电子信息系统的容量与业务发展是否相匹配，从而更好地达到合理规划资源，提高综合电子信息系统的利用率。

2.3 基于云计算的综合电子信息系统的运行分析

基于云计算的综合电子信息系统的运行分析，可以更好地预测和发现综合电子信息系统的性能问题和瓶颈，定位问题发生的具体原因，发现综合电子信息系统的恶化趋势并进行预防，这样就可以更好地及时排查隐患；为综合电子信息系统的管理层和规划等部门提供综合电子信息系统的运行的质量现状、综合电子信息系统的负荷情况和分布规律、综合电子信息系统络资源利用效率和均衡性等方面提供评估依据。

2.4 基于云计算的综合电子信息系统的客户全向分析

通过基于云计算的综合电子信息系统的客户全向分析，可以更好地对客户进行全方位和多纬度的分析，通过具体的用户数量的分析不断发现用户的发展趋势，同时还可以更好地了解用户的使用习惯，进而为综合电子信息系统的业务发展提供依据；并且还可以从用户感知的角度，根据客户投诉数据和客户感知指标多维度的进行问题挖掘和问题分析，同时还可以通过分析客服转派的相应的投诉工单，从三个不同的角度进行统计和分析，从而更好地发现综合电子信息系统的薄弱环节和隐患，为综合电子信息系统的更好优化提供方向。

3 结语

在计算机快速发展的信息现代化水平的时代，我国努力分析基于云计算的综合电子信息系统，有利于更好地适应日趋激烈的市场竞争环境，不断全面提高我国的电子信息服务能力，提高我国网络服务能力，从而有助于更好地提高客户的满意度，进而提升我国电子企业核心在市场中的竞争力；更有利于为我国电子产品生产行业、通讯服务行业、网络相关的各个行业创造一个面向维护、面向质量、面向经营、面向客户的综合电子信息分析系统，更有利于促进我国综合电子信息系统又好又快的发展。

参考文献

[1]程志强.云计算技术的应用及展望[J].中国新通信，2013（03）.

[2]张秋江，王澎.云计算的安全问题探讨[J].信息安全与通信保密，2011（05）.

云计算的基本原理篇(5)

关键词：云计算；网络学习平台；信息技术

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）09-0094-03

一、引言

随着计算机技术和互联网技术的飞速发展，网络信息资源急剧增长，互联网正以它无限的容量、广阔的覆盖面、交互性和定制化特色迅速地改变我们的工作、生活和学习。网络学习这种全新的学习方式应运而生，它充分利用现代信息技术所提供的、具有全新沟通机制与丰富资源的学习环境，实现全新的学习方式。[1][2]从我国网络学习的发展现状看，网络学习平台建设中主要存在资源分布不均、共享程度低以及网络计算方式落后等问题。云计算的出现为有效解决网络学习平台的上述问题提供了技术基础。基于云计算技术构建一个统一、开放、灵活的网络学习平台不仅能改变传统的分散式教育信息化模式，还使软、硬件资源能得到最大程度、最大范围的共享，教育信息化成本得到降低。[3-6]基于云计算的网络学习平台建设，存在着诸多关键问题亟待解决，本文将从平台建设的指导思想和原则、平台的架构设计和实现、平台的信息安全问题等三个方面进行深入分析和探讨。

二、基于云计算的网络学习平台的建设指导思想和原则

大量的成败案例告诉我们，不论是哪种平台的建设，都必须有着明确、正确的建设指导思想，指导思想几乎决定着整个平台系统的建设成败。[7-11]建设基于云计算的网络学习平台，首先要研究清楚其所服务的对象、服务对象的特点、服务对象的需求，从而更好地指导平台建设和规划设计。

学习平台的服务对象首先是学习者，由于教与学的相互关系，也需要能够很好地服务于教育者，但是重点是学习者。如何满足学习者的学习需求就是指导建设平台建设和规划设计的首要原则。因此，在研究基于云计算的网络学习平台建设问题前，首先要研究学习领域的先进理论思想，平台建设的指导思想也必然要依据教育理论和学习理论来制定。

基于云计算的网络学习平台是一种网络环境下基于多媒体资源的服务于学习需求的平台，学习性和网络性是其基本属性。利用网络学习平台的目的是为了更好地提高素质教育质量，培养学生的学习兴趣和学习能力，解决在课堂学习中存在的疑惑和问题，培养其创造力和自主学习能力。因此，用于指导基于云计算的多媒体学习平台的学习理论应该是多元化的，传统学习理论和网络环境下的新兴学习理论对基于云计算的网络学习平台的建设都具有非常重要的指导意义，诸如行为主义学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论、教育传播理论、联通学习理论和微学习理论等教育学习理论都对基于云计算的网络学习平_建设有指导性作用。[12-14]

其次，对于一个在具体领域中有针对性的专有应用平台而言，需要对其服务群体进行深入细致的研究，用其受众的特点和需求来具体指导和规范平台的构建。在此基础上，才能进一步运用网络技术和计算机技术等具体手段来实现。

基于云计算的网络学习平台是一种网络平台，它具有网络的虚拟性、开放性、自主性，学习者的学习动机也具有不同于传统课堂学习中所测量到的特点，和传统学习者相比，网络学习者更具有差异性、个体性、自主性和互动性，同时要求学习者有一定的知识储备、积极的学习动机和正确的学习策略。

总体上看，云计算学习平台的服务对象的特点包括时空分离、自主性学习、交互性等特点。此外不同年龄段的学习者所呈现出的不同群体特征对平台建设具有很大的影响。例如，如果建设的网络学习平台针对的是中小学生，那么其学习平台建设必然与面向成人用户的学习平台在功能和内容上有本质的不同，因为中小学生这类群体思维活跃、反应敏捷，依赖性和模仿性强，注意力不稳定、易分散，他们自主性和自控性弱，但是认知和理解能力活跃，因此这时平台建设就必须要充分考虑到学生的心理发展特点，既要考虑学生的智力因素，也要充分考虑到学生的非智力因素，如考虑其对新的学习方式的接受程度和对新教学媒体的适应性等。因此，面向不同受众的云计算学习平台同样需要对不同受众的实际情况进行分析，用研究分析的结果对平台建设进行指导和规范。

三、基于云计算的网络学习平台的架构设计和实现

云计算的基本原理篇(6)

【关键词】云计算；企业IT架构；搭建

0 引言

正如知名调研公司Gartner的分析师所说：“云服务是多种多样的，每种类型的云服务都有不同的发展前景。有些云服务注重的是企业的业务方面，具有很强的适应性，多样化是其显著特点。”在诸多云服务中，云计算的发展前途巨大，特别是在企业的IT架构构建上。云计算带给企业的不仅仅是技术上的变革，更是企业内相应的IT构架流程以及与之相应的业务的一场革命。毫无疑问，云计算将会成为未来企业IT架构搭建的主要模式。接下来本文将对基于云计算的企业IT架构搭建做出浅显的分析及探讨。

1 云计算概述

所谓云计算，其基本原理就是通过互联网和远程数据中心，把无数的服务器相连接，使得计算机的运算能力得到了极大的提高（甚至达到10万亿次每秒），从而实现很多传统计算机无法实现的事情。之所以称之为云，是因为云计算中的资源较传统IT资源有很大不同，其具有“云”的特性，使用者可以随用随取，具有极大的方便性。对于一般用户来说，云计算可以看成一种通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的IT服务。对于专业人员来说，云计算是一种基于互联网的，融合了分布式、并行计算等IT技术，具备大规模、低成本、高度弹性、自动管理等特征的互联网和计算机技术的商业实现。

通常比较常用的云计算服务模式有以下几种：首先是基础设施即服务（IaaS，Infrastructure as a Services），即提供按需付费的弹性资源服务，例如弹性计算、存储资源。其次是平台即服务（PaaS， Platform as a Service），即提供基于可扩展云基础设施的按需付费平台服务，例如运行环境、用户数据服务、应用开发环境等。然后是软件即服务（SaaS，Software as a Service），即一种以互联网为载体，以浏览器为交互方式，把服务器端的程序软件传给远程用户来提供软件服务的应用模式，提供基于可扩展云架构的按需付费应用软件服务。

2 传统的企业IT架构的基本以及面临的核心问题

由于企业的特殊性，使得企业内部使用的软件和一般大众使用的软件有着极大的不同，最核心的差异在于企业为了保证正常的经营活动，最基本的应用必须有极高的稳定性，而且还必须保证一定的使用周期。通常来说企业内部传统的IT架构搭建主要存在着以下问题。首先企业IT建构所需的一些基础设备不具有实用性，每次构建一个新的IT架构时，很多基础设施都必须重新建设，这样不仅使得搭建周期长，同时还浪费资源，使得资源利用率极低，使得IT架构的搭建成本大大提高。其次是传统的IT架构适用范围比较窄且没有很好的延展性，没有制定统一的标准，使得后期的维护比较困难，维护成本也比较高。

传统的企业IT架构的基本组成为：1）IT构架内的各种管理应用系统，比较常用的有CRM、OA、ERP等；2）IT架构内的其它软件和基础的设施，例如机房、服务器、存储设备、网络设备、数据库软件、操作系统等；3）其他一些保证IT架构正常运行的软件和设备，例如网络安全工具、杀毒软件、安保措施、供电保障、IT组织与IT管控体系等。

3 企业传统IT架构与基于云计算的企业IT架构的比较

云计算的划分有很多种，通常比较常用的是以服务和部署为依据来划分，目前在实际应用中比较成熟的有公有云、私有云和融合云三种模式。目前来说企业传统的IT架构中有着数量庞大的服务器，虽然在庞大的服务器的作用下，使得企业内的计算机具有很高的运算能力，但是这样会带来一个弊端，那就是随着企业IT架构中服务器数量的增加，IT架构中数据中心就越难管理，同时IT架构的成本也会大幅度的提高。同时企业传统IT架构的稳定性和可靠性也不尽人意，比如每个服务器的不稳定性为0.01%，但是成千上万个服务器叠加使用时，服务器的整体稳定性则会大大降低。虽然可以通过改变硬件的设计来提高IT架构数据中心的稳定性，但这种方法仅适用于服务器数量不多的时候，当服务器数量急剧增多时这种方法的效果就大大降低。

如果把云计算技术运用到企业IT架构的搭建中则可以极大的提高IT架构的稳定性，通过云计算技术使IT架构中的服务器构建成一台逻辑上的计算机，实现资源的共享和按需分配。这样不仅从根本上提高了服务器的稳定性，同时也使IT架构数据中心的计算能力得到了保证。目前很多规模庞大的互联网公司在搭建企业IT构架时都采用了这种做法，如微软公司，谷歌公司，百度公司等。

4 云计算出现后，企业实现IT架构的思路

随着云计算的出现，企业在IT架构搭建时应该从以下方面着手。首先从IT架构的基础设备层进行着手，从传统的烟囱式的建设模式转变为集约化的建设模式，要充分运用IaaS，将众多服务器资源池化，为应用系统的承载提供所需的计算资源，快速提供计算资源以满足用户突发资源需求。其次，要充分发挥PaaS的关键作用，注重能力汇聚、能力开放和统一应用开发环境的建设，通过分布式并行计算算法，充分聚合服务器的计算和存储能力，为特定应用提供海量数据处理能力，形成高效的软件应用开发和托管平台，聚合第三方软件开发者和终端用户演进。另外，在应用层面，要从实际的建设、运营、维护角度出发，优先选择SaaS应用。因为SaaS提供商为用户搭建信息化所需要的所有网络基础设施及软硬件运作平台，负责所有前期的实施、后期的维护等一系列工作，作为客户的企业则只需根据自己的需要，向SaaS提供商租赁软件服务，无需购买软硬件、建设机房、招聘IT人员，更重要的是在企业IT架构中采用云计算技术还会增加企业的自主性，企业在设计之前可以根据自己的实际需求来向软件商购买或定制所需要的服务，同时通过互联网完成软件的使用，一方面使计算工作从终端侧转移至数据中心侧，降低对终端设备的计算能力要求，另一方面也减少了企业IT架构构建的成本，也极大的方便了企业对经营活动的管理，而且离线数据的使用还使得企业在使用这些软件服务时，不受时间和地点的限制，使企业办公更加便捷安全可靠。

5 结束语

总而言之，企业在IT架构构建方面，应该充分利用云计算的优势和优点，从而使企业IT架构更加科学化，更加稳定可靠，在保证企业正常运营的基础上，进一步提升运营价值。同时由于云计算在我国还处于起步阶段，为了使云计算能更好的在企业IT架构中发挥作用，仍需要大家的不断探索和努力。

【参考文献】

[1]张东.大话存储 网络存储系统原理精解与最佳实践[J].清华大学出版社，2008，11.

云计算的基本原理篇(7)

关键词：云计算 特点 安全

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）08-0001-01

一、引言

云计算（Cloud Computing）是一项正在兴起中的技术。它的出现，有可能完全改变用户现有的以桌面为核心的使用习惯而转移到以Web 为核心，使用 Web 上的存储与服务。云计算绝不仅仅是一个计算的问题，它需要融合许许多多的技术与成果。现有的许多研究问题将来必然是云计算的一部分，例如Web 数据集成、个人数据空间管理、数据外包服务、移动网络上的研究以及隐私问题的研究，都会成为未来云计算的重要组成部分。

二、云计算的基本概念及原理

云计算是在分布式处理、并行处理和网格计算发展的基础上提出的一种新型计算模型，是一种新兴的共享基础架构的方法，它面对的是超大规模的分布式环境，核心是提供数据存储和网络服务。目前所开发的云计算主要是基于计算机基础设施的租用和网络资源的共享模式；未来真正意义上的云计算主要指基于网络的IT服务的交付和使用模式。云计算的基本原理是 ： 用户所需的应用程序或者硬件设施并不需要用户自行购买或者安装于用户的终端设备上，而是由专业的云计算公司提供，用户的数据也不是存储于用户本地，而是存储于硬件和软件的云计算服务提供商；并由他们来维护和管理这些数据中心正常运转并保证足够强的计算能力和足够大的存储空间来供用户使用。用户只需要支付相应的租金或使用费就可以在任何时间和任何地点，连接至互联网的终端设备，实现随需随用。

三、云计算的特点

1.云计算提供了最安全可靠的数据存储中心

云计算向用户提供可靠的服务，保证用户能够随时随地地访问所需要的服务和数据，并且用户的系统规模变化时，云计算系统能够根据用户的需求自由伸缩。

2.云计算对用户终端的设备要求低，使用方便

在云计算时代，用户只需在浏览器中键入提供云计算的网络服务公司的地址，并找到提供相应服务的功能菜单，就可以体验全新的操作系统，最新的流行软件，以及用相应的软件来打开未知格式的文档，客户端的操作系统没有任何限制，唯一的条件就是能够上网。

3.云计算可以轻松实现不同设备间的数据共享

在云计算的网络应用模式中，数据只有一份，保存在“云”的另一端，所有电子设备只需要连接互联网，就可以同时访问和使用同一份数据。

4.云计算可以提供无限多的空间，无限强大的计算

利用云计算，无论你身在何处，只需拥有一台终端，接入Internet，就可以得到所有你想得到的服务。比如：订酒店、查地图、开发应用程序等等。

四、云计算安全架构的建设

1.终端用户安全

用户作为云计算的终端，首先应当保证自身计算机或移动设备的安全。由于大多数用户并非计算机专业人员，因此用户应该在计算机或移动设备上部署安全软件，包括反恶意软件、杀毒软件、防火墙以及 IPS 类型的软件。注重自身账号密码的安全保护，尽量不在陌生的设备上使用云服务。采取必要措施保护浏览器免受攻击，阻止各类插件和应用的强制或隐蔽安装，从而在云环境中实现端到端的安全保障。

2.用户数据与应用安全

数据和应用是云计算的一个主要组成部分，无论是何种云计算服务，用户最终的数据依然存储在云端，目前主要通过对用户数据的加密来保障数据的安全，通过对应用的权限控制、安全检测实现应用的安全。

2.1数据加密。数据加密是保障数据安全的一个重要方式，目前对大规模云计算来说主要采用同态加密技术，同态加密是现代较流行的一种加密技术，主要对经过同态加密的数据进行处理得到一个输出，将这一输出进行解密，进而验证其结果与用同一方法处理未加密的原始数据得到的输出结果是否一样。

2.2应用安全。云计算用户使用服务提供商提供的应用来处理、保存自身的数据，所以服务提供商必须保证应用安全。可以利用用户名、密码及动态验证码进行统一用户身份鉴别；通过权限设置、操作审计及管理对用户级的访问权限、数据权限、安全审计等权限进行控制。除此之外，在应用前必须进行安全扫描，以保证应用没有已发现漏洞存在。目前主流的应用安全扫描工具是IBM Rational AppScan，该工具能够有效地检测开放Web应用安全组织（OWASP，Open Web Application Security Project）以及CVE（Common Vulnerabilities & Exposures）、CWE（Common Weakness Enumeration）中的安全漏洞。笔者参与的企业信用项目中的应用均已通过该安全工具的扫描，有效保障了应用系统的安全。值得注意的是，在后续的项目维护中，应定期更新安全扫描工具的规则库，并扫描已部署应用，才能及时修补新发现的漏洞，持续保障应用安全。

3.虚拟化技术的安全保障

虚拟化和虚拟机技术是云计算概念的一个基础组成部分，目前虚拟化技术在云计算当中普遍采用，这也带来了虚拟化技术的安全问题，主要体现在两个方面：虚拟化软件安全和虚拟化硬件安全。目前虚拟化技术安全主要由云计算服务提供商负责。

在虚拟化软件方面，虚拟化软件主要提供虚拟服务器的构建功能，包括服务器的创建、运行和销毁操作，所以必须严格限制任何未经授权的用户访问虚拟化软件层。云服务提供商应建立必要的安全控制措施，限制对虚拟化软件的物理和逻辑访问控制。

在虚拟化硬件方面，必须建立基于主机的专业的防火墙系统、杀毒软件、日志系统和恢复系统，并雇用专业人员进行日常的更新和维护，同时并且对于每台虚拟化服务器设置独立的硬盘分区，用以系统和日常数据的备份。笔者目前参与的个人信用项目是按照等保三级进行的物理安全设计，通过操作系统、数据库认证，访问控制，审计日志等手段，对系统的主数据库服务器、应用服务器提供安全保障。