云计算的可靠性篇(1)

关键词：云计算；工作流；可靠性；任务分配；调度策略

中图分类号： TP301.6

文献标志码：A

Abstract： SHEFTEXThrough the analysis and research of reliability problems in the existing workflow scheduling algorithm， the paper proposed a reliabilitybased workflow strategy concerning the problems in improving the reliability of the entire workflow by sacrificing efficiency or money in some algorithms. Combining the reliability of tasks in workflow and duplication ideology， and taking full consideration of priorities among tasks， this strategy lessened failure rate in transmitting procedure and meantime shortened transmit time， so it not only enhanced overall reliability but also reduced makespan. Through the experiment and analysis， the reliability of cloud workflow in this strategy， tested by different numbers of tasks and different Communication to Computation Ratios （CCR）， was proved to be better than the Heterogeneous EarliestFinishTime （HEFT） algorithm and its improved algorithm named SHEFTEX， including the superiority of the proposed algorithm over the HEFT in the completion time.

Key words： cloud computing； workflow； reliability； task allocation； scheduling strategy

0引言

云计算是由并行计算、网格计算、分布式计算发展而来的[1]，它通过不同的方式提供多种多样的服务，从具体应用角度分为3个层次[2]，即软件即服务（SoftwareasaService， SaaS）、平台即服务（PlatformasaService， PaaS）和基础设施即服务（InfrastructureasaService， IaaS）。虽然云服务比传统的系统可靠，但它仍存在一些可靠性的问题。因此，保证系统的可靠性是设计云架构的一个重要问题[3]。伴随着云计算的发展，一系列的技术问题也随之产生，其中最突出的问题之一是如何在保持甚至提供服务质量（Quality of Service， QoS）的前提下，压缩运行成本以达到收益最大化，一种解决方案是面向云计算的工作流，即云工作流。云工作流正作为云计算的优化解决方案得到越来越广泛的关注[4]。调度是云计算的关键技术所在，云工作流调度问题是云工作流中关键问题之一，直接影响云工作流执行成功与否和效率的高低。

随着云计算技术的不断发展，它的灵活、弹性、可定制的特点为解决云工作流运行过程中遇到的问题提供了新的想法。在云计算中任务的调度对云计算的整体性能和运营发展至关重要。工作流调度执行效率的高低，会受到来自多方面的影响，如完成时间的多少、费用的高低、硬件的性能及工作流任务调度的可靠性等。针对时间和费用的问题都有相对较多的研究，但对云工作流调度可靠性研究现存的方法较少，而在云计算环境下任何的失败对工作流的执行又有着重要影响，因此，在云环境下对工作流任务调度可靠性的研究至关重要。目前，已有的方法多考虑的是无先后制约关系的工作流，在提高系统可靠性的同时增加了任务的完成时间或其他开销。

为解决上述问题，本文提出一种基于可靠性的云工作流调度策略。该策略结合云工作流中任务的可靠性并充分考虑工作流中任务的优先顺序，在提高任务执行可靠性的同时，通过复制策略增加任务传输可靠性，减少传输时间，进而提高整体可靠性，降低整体完成时间。

1相关工作

调度策略可以分为性能驱动、经济驱动和可靠驱动。性能驱动策略旨在优化系统性能，包括最小任务完成时间和最大系统吞吐量。经济驱动策略在满足用户服务质量前提下，选择收费最低的资源节点进行任务调度。上述调度策略都未考虑资源节点的可靠性，因此不能保证任务的可靠运行。近年来，一些研究工作开始将可靠性作为任务调度的重要因素，传统的提高可靠性的方式多采用硬件冗余，其复杂性和费用高的特性，使其实用性降低，而采用软件技术提高系统容错能力是一种合适的选择，该机制在满足用户服务质量请求前提下，把任务分配给可靠性高的资源节点执行。

文献中很多调度算法都是基于同构系统的，随着云计算技术的不断发展，异构系统的调度算法被提出，如映射启发式（Mapping Heuristic， MH）算法[5]、动态级调度（DynamicLevel Scheduling， DLS）算法[6]、逐级降低最小时间（LevelizedMin Time， LMT）算法[7]、关键路径（CriticalPathonaMachine， CPOP）算法和异构最早完成时间（Heterogeneous EarliestFinishTime， HEFT）算法[8-9]。HEFT算法的性能优于DLS、MH、LMT算法。HEFT改进的算法――SHEFTEX（ScalableHeterogeneousEarliestFinishTimeExtension）算法[10]，在完成时间和资源利用率方面又优于HEFT算法。但这些算法都没有考虑可靠性，都是基于任务执行、传输过程没有中断，不会失败的基础上，但在实际的系统中，资源和任务传输过程中网络的不可用都会对工作流的整体造成负面影响。文献[11]的实验说明系统的可靠性对调度的精确性和有效性有着至关重要的作用。

提高系统可靠性的一种常用方式是容错技术[12-15]，通过调度多个任务备份到不同的资源上，如HCPFD（Heterogeneous Critical Parents with Fast Duplicator）[16]、HLD（Heterogeneous Limited Duplication）[17]，实验结果表明它们的性能高于DLS、HEFT算法。但这些算法旨在降低调度的长度，并没有考虑任务的可靠性。近几年，工作流的调度问题逐渐开始关注可靠性问题，但相关的研究还是相对较少，如迭代贪心（Iterated Greedy， IG）算法[18]，提高了系统可靠性，但没有充分考虑任务的先后顺序。

本文提出了一种基于可靠性的工作流调度策略。该策略结合云工作流中任务的可靠性并充分考虑工作流中任务的优先顺序，结合复制的思想，在降低工作流完成时间的同时，提高工作流整体可靠性。

2问题和任务调度策略描述

2.1符号定义

一些工作通常由多个活动相互协作完成，活动及活动间的约束关系可模型化为一个工作流，可用有向无环图（Directed Acyclic Graph， DAG）来描述。任务由DAG的节点表示，任务间的约束关系由DAG的边来表示。子任务开始执行的条件是其所有父节点任务执行完毕。

由于资源的异构性，不同资源执行一个任务的时间是不同的。根据工作流任务之间的制约关系，在不同的资源上任务之间的传输开销也是不同的，而在同一资源上的任务之间的传输开销可忽略不计。云工作流的任务在资源上执行的过程中，不同任务可并行执行，但同一个任务不能再不同的资源上分片同时执行。

本文提出的调度策略，其中符号定义说明如表1所列。

2.4任务调度策略的任务分配阶段

本文提出调度策略在异构环境下对资源选择过程加入了复制的思想。将工作流的任务分为3种情况来考虑：没有父节点（即入口任务）、有一个父节点、有多个父节点，难度和复杂度也递增。在资源选择过程中，选取可靠性大的资源来执行任务。在选取过程中的复制思想：首先判断复制后的时间是否会减小，满足时间的条件下，判断任务是否有父节点若有且该任务与父节点不在同一资源上，则将该任务传输过程的可靠性和父节点复制到子节点资源的执行可靠性进行对比。若传输可靠性小，则将该子节点的父节点复制到子节点的资源上以增加工作流的可靠性，减少传输时间。

从以上实验结果反映出，本文算法结合了工作流中任务的可靠性，充分考虑任务的优先顺序并结合复制的思想，使得本文算法在可靠性和完成效率两个性能上有了提高。

4结语

本文针对已有调度算法中对提高工作流可靠性方面存在的问题，提出了一种基于可靠性的工作流调度策略。该策略结合了工作流中任务的可靠性，充分考虑任务的优先顺序并结合复制的思想，在减少传输过程的失败率的同时降低传输时间，使整个工作流在降低完成时间的同时，提高整体可靠性。仿真实验结果表明，本文提出算法在工作流可靠性比HEFT和SHEFTEX算法有所提升，在完成时间上也比HEFT算法减少了，总体上提高了云工作流调度的成功率，进而提高云工作流的执行效率。

需要说明的是，本文算法是基于将工作流转换为DAG来实现的，DAG中没有循环结构的节点，这与实际情况不一致，未来工作将对这个因素加以考虑和转换，为本文算法的实际应用起到促进作用。

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云计算的可靠性篇(2)

关键词：云计算；电力系统；信息；数据

中图分类号：F407文献标识码： A

前言：

随着科技的不断进步，网络在全球范围内日益普及，IT技术也得到和迅猛的发展，人们的工作和生活中逐渐渗入了网络存储和网络计算等服务。近年来，国内外互联网界研究的重要课题之一就是互联网资源和计算能力的分布式共享。计算资源的利用率在互联网上一直是不平衡的。资源的有限性提升了电力成本、各种设施的维护成本等，从而也直接提升了数据中心的运营成本。因此，如何使最少的资源得到最大程度的利用成为我们需面对的重要问题。

一、未来电力系统的特点和应用云计算技术的重要作用

1、未来电力系统的特点

随着社会经济的不断发展，工业生产和日常生活对电力能源的依赖会越来越强，对电力稳定性、可靠性和电力的服务的水准要求也会越来越强。因此，未来的电力运行系统必须具备如下特征：高效、清洁、安全、可靠、交互等特征。同时满足客户的如下要求：网络快速自愈、抗扰动能力强、提供优质电力、与用户互动等。因此未来的电力网络将是智能电网的时代，只有智能电网才能实现以上特征和满足客户较高水平的要求。

2、智能电网中运用云计算的重要作用

智能电网的运行数据相当庞大，因此必须要利用云计算技术实现智能电网对电力数据的准确分析作用。其中包括整合系统资源、降低维护运营成本；提高系统的计算能力和存储能力；提升电力网络系统预警快速反应能力等三方面。

二、云计算在电力系统中的构架组成

电力系统云计算的系统架构主要由物理计算设备层、物理存储设备层、计算逻辑层、数据管理层、负荷分配层和Web层组成。其中，物理计算设备层和物理存储设备层构成了云平台的硬件部分，而计算逻辑层、数据管理层、负荷分配层和Web层等组成了云计算平台的软件部分。云计算平台的核心部件是负荷分配层，其主要的4个功能：①将需存储的数据分为多个部分，并分配相应的存储设备；②将用户的任务分成多个部分确定各分任务的执行设备；③依据数据读取请求，调用数据管理层读取数据，然后整合反馈给用户；④将计算逻辑层得出的计算结果整合后，再输出。

三、云计算技术在电力系统中的服务模式及技术应用

1、云计算技术在电力系统中的服务模式

云计算在电力系统中的服务模式包含模型云、数据云、计算云、搜索云、计划云、调度云。其中模型云是涵盖调度各业务电网模型信息的一体化云服务；数据云结合不同类型的数据库提供数据服务；协同各种计算服务构成了计算云；基于模型云和数据云及搜索引擎构成搜索云服务；调度所需的参数准备、数据准备、状态通知及安全校核等服务由计划云提供；上述所有云构成了调度云，将各类资源统一整合成一个可以按需管理的资源池，提供存储计算等各项服务。

2、云计算技术在电力系统中的应用

①云计算在电力调度和监控系统中的应用

随着分布式电源不断引入电力系统和电力市场深化改革，未来电力系统可能从集中式控制向分布式控制逐渐转变。通过统一的电力系统云计算平台可以促进各分布式控制中心的信息共享和协作。对大量的小容量分布式电源的监视和控制将成为未来电力系统面临的一个难题。由于未来电力系统中分布式电源的数量可能很大，系统调度和运行控制的计算量将会明显增加。电力调度系统是电网组成的核心部分，必须不断改进技术设备并且探索更加优化的技术思路。利用云计算强大的数据分析能力可以有效的保障电力调度系统运行的稳定性。云计算很强的可扩展性也有利于随时根据电力系统的规模动态增强计算能力。此外，目前已经提出了基于网格计算的大规模电力监控系统。利用云计算的信息处理能力有助于实现包括配电系统在内的大范围实时监控和信息采集。

②在电力运行可靠性评估中的应用

传统的电力系统可靠性评估一般采用确定性方法，且通常考虑系统最坏的情况，这就导致较为保守的评估结果和偏高的运行成本。为了计算电力系统运行中的不确定性，到目前为止已经提出了多种概率可靠性分析方法。然而，与概率稳定性分析类似，计算效率也是制约概率可靠性分析的瓶颈。提出了基于网格计算的概率可靠性分析方法，其实验结果表明分布式计算方法可以大大提高Monte Carlo 仿真过程的计算速度。利用云计算可望进一步提高概率可靠性分析的计算速度，以适应系统规模不断扩大所带来的挑战。

③在突发事故后电力系统恢复中的应用

大停电后的电力系统恢复是一个很复杂的非线性优化问题。电力工业的市场化运营、远距离互联电力系统的发展、大量分布式电源接入电力系统，这些都在某种意义上给电力系统恢复问题带来了新的挑战。文献[18]提出了基于网格的电力系统恢复方法，可以在电力系统恢复过程中促进不同参与者之间的信息共享和协作，并利用分布式计算提高计算效率。云计算作为电力系统所有成员共享的计算平台，可以更好地促进信息共享和协作，其计算能力也有助于找到复杂互联系统的最优恢复方案。

四、电力系统中云计算应用的安全问题及其预防方案

1、云计算利用网络技术将计算资源互联，并通过标准化接口进一步弱化了硬件与操作系统对软件的约束。这虽然为软件开发和使用提供了便利，却也造成了数据在Internet上的频繁流动，进而对数据的安全性造成了一定影响。云计算的主要安全风险源自云计算具有快速计算和存储能力、高可靠性、动态可扩展性等特点，其也包含由于信息网络系统高度集成等容易导致用户私人信息泄露和第三方监管不力等。

2、电力系统中云计算应用的安全问题预防方案

①建立多数据副本机制确保用户数据的可靠性

云计算服务商通过建立多数据副本机制来保证用户存储数据的高可靠性,同时建立快速的数据迁移机制,使得发生数据容灾时,能够快速把用户迁移到备份数据源上.还可以根据不同用户的服务质量要求,对于数据存放机密性、完整性提供不同保护,同时提高可用性。

②加强第三方监管确保电网信息系统运行的稳定性

建立高级别的第三方监管机构,防止关键业务信息系统数据或信息被窃取或篡改,防止网络被恶意渗透或监听,以确保智能电网业务系统安全稳定运行和业务数据安全。

③建立用户数据加密机制，确保数据的保密性

由于云计算平台数据共享的特点,无法把每一个企业数据隔离开,可以通过设置相应的域,来管理属于同一个域的数据源,对于不属于此域的用户不可以查看此域中的所有数据源,同一个域中的数据在实行数据加密的同时,还使用强身份认证的方式来使用数据

结束语：

云计算具有显著优点，电力系统云计算的建立将对电力系统产生广泛而深刻的影响。其将对整个电力系统信息交互、计算和储存带来巨大的影响，最大限度挖掘系统现有计算和储存资源能力，提高当前系统的整体性能。通过云计算在电力系统中的应用，可以为虚拟变电站的实现提供新方法，减少了电网扩建的大量投资，这极大地推动电力系统事业的发展。电力企业应该加快云计算技术在电力网络系统中的应用。

参考文献：

[1] 张吉生. 云计算技术在电力系统中的应用[J].现代建筑电气 . 2011(04)

[2] 刘椿枫. 云计算在电力系统中的应用前景分析[J].科技风. 2014(07)

云计算的可靠性篇(3)

当云计算成为业内趋势和厂商竞相追逐对象的时候，近日，相关报道披露了2008年10个最糟糕Web2.0网络故障事件。从这10个网络故障中，笔者发现其中至少有多项就是当今的云计算应用或者与云计算有关。例如亚马逊S3服务的中断、GoogleApps(在线办公应用软件)的中断服务、Gmail服务的中断等。这让那些还处在“云雾”中的多数业内人士和用户对于云计算的可靠性和安全性再度产生了忧虑和怀疑。

因此，尽管云计算的概念因各公司的定义而有所不同，但其实质都是利用网络为企业和用户提供服务或应用。这些应用中既有软件的，也有硬件的。例如亚马逊的S3服务就是通过网络为用户提供服务器存储的服务，采用每个计算小时收取10美分、每个存储单元15美分的标准费用。而Google提供的GoogleApps则是类似微软的Office的软件应用。但就是这两个应该说是云计算最早的倡导者和提供者则无一例外地在今年发生了因网络而导致服务中断的问题。这里先不说它们提供的服务如何，单就网络这一提供服务的途径就明显缺乏可控性(网络依赖于电信运营商)和可靠性(网络中断导致服务的不可用)。而这种可控性和可靠性的缺乏往往会给用户，尤其是大的企业用户造成不可估量的损失，这也就很好地解释了，为何云计算发展到今天，其用户多是开始创业的Web2.0公司或是中小企业。

现如今，云计算的安全性至今仍被多数的企业和用户所质疑。日前，研究机构Gartner特为此发布了一份名为《云计算安全风险评估》的报告，列出了云计算技术存在的七大风险:

第一大风险——特权用户的接入

第二大风险——可审查性

第三大风险——数据位置

第四大风险——数据隔离

第五大风险——数据恢复

第六大风险——调查支持

第七大风险——长期生存性

其实在Gartner列出的七大风险中，有的已经发生了。例如对于第三大风险———数据位置，Gartner认为，在使用云计算服务时，用户并不清楚自己的数据储存在哪里，用户甚至都不知道数据位于哪个国家。用户应当询问服务提供商数据是否存储在专门管辖的位置，以及他们是否遵循当地的隐私协议。可就在去年，法国政府颁布法令禁止政府官员使用黑莓手机，因为保存黑莓信息的服务器位于美国、英国和加拿大，在某些情况下，那可能会给法国政府造成威胁，比如国家安全署或者联邦调查局可能会窃取其中的数据。所以小国家和公司在将敏感数据储存到那些服务器和应用之前，应认真考虑好其中的问题。

美国军事安全专家格雷格·康蒂(GregConti)特别针对有关隐私安全相关的第四、五大风险数据隔离和数据恢复于近日表示，云计算在给人们带来巨大便利的同时，该服务中所存在的不足也将危及企业用户和普通网民的隐私安全。众所周知，目前网上最流行的基于网络的商业应用是工资和客户账户管理，这是最敏感的商业信息之一。此类信息泄露事件已经发生了不止一起，并且每次都是大规模的数据外泄。例如去年，美国零售商TJX约有4500万份用户信用卡号被黑客盗取;英国政府丢失2500万人的社会保障号码等资料;在线软件公司salesforce.com也丢失了100万份用户的Email和电话号码。

而在第七大风险长期生存性方面，Gartner认为，理想情况下，云计算提供商将不会破产或是被大公司收购。但是用户仍需要确认，在发生这类问题的情况下，自己的数据会不会受到影响。用户需要询问服务提供商如何拿回自己的数据，以及拿回的数据是否能够被导入到替代的应用程序中。这里笔者认为，互联网应用的发展速度和竞争的残酷性，至少会使小规模的提供云计算服务的公司或企业在未来存在着被整合或自灭的可能，Gartner担心的问题一旦出现，届时该如何解决对于目前的云计算提供者提出了挑战。也许未来真的像托马斯沃森所预测的：这个世界只需5台电脑———它们分别是Google、Yahoo、微软、IBM和亚马逊。如果真是这样的话，目前依靠其他云计算提供商提供服务的用户应该有所警惕和准备了。

云计算的可靠性篇(4)

关键词：计算机网络；云计算技术；技术保密；安全管理

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）31-0010-02

计算机网络的普及和推广应用，大大便利了人们的日常联系，也方便资源共享和信息利用。随着人们需要获取和使用的信息资源不断增多，计算机网络出现的海量信息，越来越需要采取有效措施进行存储。而云计算技术的出现正好适应这种需要，为信息获取和存储创造便利，得到人们的普遍关注和重视。在云计算技术的支持下，网络信息存储数量不断增多，总量在大幅度增加，并且还能确保信息的安全可靠，更好适应用户的需求。但不能否定的是，云计算技术出现的时间较短，目前仍然处在初步发展阶段，其发展和应用中存在缺陷，需要对该项技术进行改进和完善，使其更为有效地发挥作用。

1 计算机网络云计算技术的概念与特征

云计算实现网络、软件、设备的有效融合，其出现和应用对人们日常生活和工作具有重要作用。同时，该技术具有自身显著特征，其推广和应用也受到人们的普遍关注。

1）概念。作为一项新的技术措施，其应用越来越广泛，云计算是一种基于Web的服务，整合、管理、调配分布在网络各处的资源，以统一的界面同时为大量用户提供服务。进而有效满足用户需要，方便对信息资源的获取，促进资源共享，为工作和学习提供便利。它包括云平台和云服务两个主要构成内容，云平台提供资源，方便对资源的获取和应用，有效满足用户对资源的需要，具有动态扩展性特征，能结合新形势和新情况对资源进行扩充，从而满足实际工作需要。[1]云服务指的是底层基础设施，也可以弹性扩展，根据工作需要完善基础设施，合理设置各项内容，为用户提供更为便捷的服务。

2）特征。云计算融合了多项技术措施，包括并行计算、分布式计算、网格计算技术等，这些技术通过优化整合，相互结合在一起，各自发挥其应有的功能，也为云计算作用的充分发挥奠定基础。具体来说，云计算技术的显著特点包括虚拟化、通用性、规模超大、高度可靠、按需服务、高度可扩展性、成本低廉等。由于具备这些特点，云计算能有效扩展，并且工作性能稳定可靠，能根据需要扩充所需要的资源，同时节约成本，为用户提供高效便捷的服务。[2]

2 计算机网络云计算技术的分类与实现

云计算技术具有多种不同类型，它的实现和作用的有效发挥，离不开相关技术措施的支持，这是使用过程中需要关注的内容。

1）分类。为了更为全面有效的认识云计算，根据不同标准对其进行分类是十分必要的。目前关于云计算有不同的分类方法，采用的方法不同，得出的分类结果也不完全一样。其中，最为常见的分类方法是根据服务性质不同，将其分为公有云和私有云，这也是目前最为认同，应用最为广泛的分类方法。公有云指的是使用其他运营单位的云平台服务，私有云指的是为客户单独使用而构建的服务平台。在私有云的支持下，能确保数据信息安全可靠，促进服务质量提升，同时使用私有云的单位和企业往往注重加强基础设施建设，完善各项内容设置，满足私有云有效运营的需要，促进其作用有效发挥。在选择不同种类云的时候，为更好满足用户需要，应该综合考虑多种因素。包括数据的安全性、服务的连续性、监控能力、综合使用成本等，以确保云计算数据安全可靠，能为用户提供连续可靠的服务。并且实现对整个服务过程的有效监控，节约使用成本，促进不同种类云计算作用的最佳发挥。

2）实现。计算机系统当中，为促进其作用的最佳发挥，应该结合需要将其划分为功能实现过程及预处理过程，虽然采用的方法、处理过程、处理结果不一样，但对系统有效运行都能产生积极作用，有利于保障计算机系统作用的充分发挥。同时，通过完成这两项工作，能促进计算机系统简洁化，提高整个计算机系统的综合效益，推动运营效率提升。随着信息技术的发展，云计算技术出现并在具体工作中得到应用，不仅便利人们的日常生活，也为云计算的实现创造良好条件。就目前计算机网络的实际情况来看，云计算技术的实现包括以下几种方式：应用软件程序，在网络浏览器的支持下，传递用户所需要的信息资源，便利人们获取信息资源，丰富信息资源种类，有利于节约用户成本，降低不必要的开支。[3]还可以通过网络服务实现云计算的功能，利用软件程序，调动研发人员的积极性，提高研发工作的技术水平，取得更好的效果，满足计算机网络服务和云计算技术运行发展需要。此外，管理服务提供商也是实现的路径之一，主要目的是为信息技术行业提供专业服务，促进云计算作用的充分发挥，更为有效的为各行各业服务，让用户享受其带来的便捷服务。

3 计算机网络云计算技术应用存在的不足

云计算技术仍然处在初步发展阶段，尽管已经在人们工作和学习中逐渐得到广泛应用。但技术上仍存在缺陷，相关制度不健全，存在以下方面的问题。

1）访问的权限问题。用户将数据资料存储于云计算服务提供商，而不是在自己的计算机或硬盘上，需要使用资料的时候通过账号和密码获取资源。虽然能有效满足需要，提取自己所需要的资源，但用户无法直接控制数据资源，服务商可以控制资源，有可能存在越权访问现象，影响信息资料的安全，制约其作用有效发挥。

2）技术保密性问题。云计算技术保密也是不容忽视的内容，但目前这项工作存在不足。例如，一些企业或者个人将用户的资源进行共享。在网络环境下，让人们自由获取相关的信息资源，但也可能导致信息资源泄露，保密工作不到位，甚至给用户带来不必要的损失。

3）数据完整性问题。用户数据没有被有效存储于某一个系统当中，而是被离散分布于云计算数据中心的不同位置，影响数据资源的整体性，制约其作用有效发挥。或者服务商未能对数据信息进行有效管理，数据存储不完整，难以有效发挥作用。

4）法律法规不完善。要想促进云计技术有效发挥作用，完善相关法律法规，推动管理和技术创新发展的规范化和制度化建设是十分必要的。但目前相关法律法规不完善，制约云计算技术作用的充分发挥。例如，云计算的安全性标准缺乏，服务等级协议管理标准不完善，安全问题的法律责任不明确，有关云计算安全管理的责任评估和损失计算制度不完善，缺乏完善的法律规范，制约这些活动顺利开展，难以为确保计算机网络云计算安全提供保障。[4]

4 计算机网络云计算技术的完善对策

为促进云计算技术更好发展，满足人们获取信息资源的需要，推动资源共享。结合时展和技术进步的要求，笔者认为应该从以下方面入手，采取有效对策推动云计算技术的发展和完善。

1）合理设置访问权限。用户在利用云计算存储资源时，应该合理设置访问权限，只有在具备相应的权限要求后，才能有效获取所需要的资源。采取有效措施约束服务提供商的行为，使他们不得获取相应的资源，避免修改、泄露相关信息，遵守计算机信息保密要求，为他们更为有效的获取和使用资源创造便利。定期和不定期对云计算的资源进行检查，预防存在的不足，达到确保数据资源安全可靠的目的，也方便用户直接获取。

2）注重相关技术保密。用户和服务提供商应该提高思想认识，注重对云计算技术的保密工作，为信息资源获取创造良好条件，实现对资源的有效利用。采取相应的加密技术措施，用户和服务提供商都采用加密技术，让这些技术措施更为有效地发挥作用，避免信息资源任意泄露。[5]设定密码之后要认真记录，使用时顺利采用即可，从而满足需要，防止因密码忘记而影响对信息资源的获取。

3）确保数据完整可靠。做好数据存储工作，让数据有效存储于云计算系统当中，避免因分散在不同存储单元而影响信息资源的完整性。完成数据信息存储后，日常工作中应该加强管理和维护，做好安全检查工作，避免受到不利影响，实现对云计算技术的有效掌握和灵活应用。服务商还要加强信息资源管理，对信息资源开展有效维护，保障信息安全和完整，有效满足实际工作需要。

4）完善相关法律法规。根据云计算技术发展和资源管理需要，完善法律法规，使各项工作开展有制度约束和法律保障。明确云计算安全性标准、服务等级协议管理标准，明确安全问题责任，完善安全责任评估机制，制定相应的工作明细，为各项活动顺利开展奠定基础。[6]另外还要严格遵守相关的法律法规，有效落实这些规定措施，结合云计算技术发展不断修改和完善规定，促进这些规定作用的充分发挥，为云计算技术运行和资源获取、管理提供保障。

5）加强技术安全管理。采取有效措施，确保云计算安全稳定运行，使其更好发挥作用。例如，建立有效的监控手段，对云计算实行分级、分类管理，推动技术创新发展，健全完善安全管理措施，加强安全技术研究和创新。通过采取这些措施，实现对计算机安全技术的有效应用，促进云计算更好发挥作用。

5 结束语

云计算技术的出现为信息资料的存储创造良好条件，让人们获取信息和使用相关资源变得更加便捷。但目前云计算技术仍然处在初步阶段，存在不健全的地方，需要加强安全管理，完善法律法规，注重技术保密。从而推动云计算技术取得更好发展，为人们日常生活和工作创造便利。

参考文献：

[1] 王启东.计算机网络的云计算技术[J].网络安全技求与应用，2015（5）：120-121.

[2] 慈健，黄强.计算机网络云计算技术研究[J].科技创新与应用，2015（32）：88.

[3] 曹彩凤.浅谈计算机网络云计算技术[J].甘肃广播电视大学学报，2010（3）：63-65.

[4] （美）埃尔云计算：概念、技术与架构[M]. 龚奕利，贺莲，胡创，译.北京：机械工业出版社，2014：99-110.

云计算的可靠性篇(5)

同时惠普中国、借贷宝、阳光保险、中国联通集团广西分公司、九恒投资、神州数码融信、九鼎集团银行部门、方正国际等众多合作伙伴参与和见证了会，并在会后举行了象云签约仪式。

会现场，展示了象云2.0的独特功能和优势。包括通过纳管物理服务器快速搭建私有云、基于VPC专有网络和物理“SDN”构建路由器、打通虚实通道实现负载均衡等。“象云2.0”产品作为一个企业级信息平台，不仅提供了更高级别的企业级稳定性，更灵活深入的商业智能，同时还能提供多种功能，以满足公有云和私有云环境下应用的实现与运行，帮助企业级用户无缝透明地从现有的传统应用迁移到私有云和公有云之上。

如今云计算在国内外备受关注，云计算技术也在逐渐升级，人们希望实现稳定可靠的企业级云服务。如今“象云2.0”在1.0的基础上，更加全面、稳定、可靠。这种稳定可靠的企业级云服务是由北京网络技术有限公司、企商在线等在云计算领域有着深厚积淀和独特公司发起成立。象云在全球范围内率先采用OpenpOWER+X86双基础架构，搭建了企业级的公有云，可信安全技术和企业级云应用，专注于提供企业级的公有云和混合云服务。

云计算的可靠性篇(6)

关键词：云计算；软件架构；数据管理

中图分类号：TP371.11

互联网的快速发展使人们的生活更加便利，传统门户网已经无法满足人们的需求，而对高业务量的互联网服务需求与日俱增。随着计算机存储信息及硬件设备、数据库建设及维护等方面的相对成本逐渐上升，利用新的平台及调度机制以进行高效的数据处理显得尤为重要。近多年来，云计算成为国际上业界学者进行相关研究的热潮，是信息产业较大的一项创新。云计算是基于互联网的一种动态的能够伸缩虚拟化的新型计算模式，为用户提供了包括计算能力、存储能力、交互能力等多种计算资源的服务。云计算不同于传统方式下采用桌面计算资源的模式，其新型的资源管理模式使计算资源成为提供大众服务的一项社会基础设施。随着云计算的不断发展和深入，更多的应用逐步迁移到云计算。不过，云计算在发展过程中也存在着一些非常关键的问题，最突出的莫过于数据的安全性问题，这也是限制云计算发展的首要因素。只有对云计算所存在的众多问题进行全面正确的分析，才能够使其在众多组织、企业中被普遍的应用，将自身的数据资源安心的存放到云计算所提供的服务中以便进行企业的管理。因此，提出一种能够安全可靠的进行数据访问的方案对用户来说至关重要。

1 云计算的基本概念

云计算逐渐的被大众认可，其概念与相关技术也被普遍的提及并得到大量的研究，但是并没有出台世界范围内认可的标准。根据我国云计算网所给出的定义，云计算在分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）及网格计算（Grid Comouting）的基础上发展而来，是较为新型的一种商业性计算模型。云计算的基本特性有分布式计算、存储特性、较高的扩展性以及良好的管理等。该技术的特征：云计算系统提供服务的实现机制是透明的，不需要用户作具体的了解便可方便的获取所需服务；云计算系统利用软件即数据冗余及分布式存储的方式降低系统的出错率，确保数据可靠；云计算具有海量存储及高效的计算性能而为用户提供更好的服务，具有较高的可用性；云计算系统采用高层次的编程模型方便用户根据自身的数据特点编写满足自身需求的云计算程序；服务多样且具有良好的经济性。

2 基于云计算平台的软件架构

2.1 云计算的软件架构层

通过对现有的关于云计算产品及其系统架构的分析和总结，可以将云计算的架构分为三层，它们分别是核心服务层、服务管理层和用户访问接口层。核心服务层作为架构层的主体，其主要作用是将系统的硬件基础设施、软件运行环境及应用程序整合成面向用户的，具有高可靠性、多样化及适应能力强的应用服务。而服务管理层则主要是对核心服务层的活动进行管理和控制，以确保其始终安全稳定的提供面向用户的服务。用户访问接口层的作用是为用户端与云系统之间提供访问和交流的通道。

2.1.1 核心服务层

一般来说，云计算的核心服务层又可以分为3个子层：基础设施即服务层（IaaS）、平台即服务层（PaaS）和软件即服务层（SaaS）。其中IaaS主要是为用户按需提供实体或虚拟的计算、存储和网络资源等基础设施部署服务。在这个过程中，用户需要向供应商提供相关的配置信息及个人数据。而PaaS是为云计算应用程序部署及其管理提供服务。通过基于该层的软件工具和开发语言，软件开发者可以绕过底层网络、系统和存储的限制，很方便的使用云计算平台进行软件架构。SaaS是一种基于云计算基础平台所开发的应用程序。对于企业来说，通过该层可以建立自己的电子邮件服务系统。而对于普通用户来说，SaaS可以实现对云系统应用程序的泛在访问。

2.1.2 服务管理层

服务管理层主要是面向核心服务层，它能为核心服务层的安全稳定及可靠运行提供保障。其服务内容包括服务质量保障和安全管理等。由于云计算系统结构庞大、服务繁杂，用户很难直接找到自己所需的资源。因此，通过服务质量保障协议，云计算服务提供商就能根据用户的具体需求，提供相应的服务，保障其面向每一个用户的服务质量。而用户在获取云数据和云服务时，确保信息交流的安全性是非常重要的。通过安全管理协议，可以对云系统采取数据隔离、隐私保护和访问控制等安全保护措施，确保核心服务层的安全稳定运行。

2.1.3 用户访问接口层

用户访问接口层能够实现用户对云系统程序的泛在访问。其表现形式一般包括命令行、Web服务和Web门户等。其中命令行和Web服务作为一种直接的访问云系统的工具，能够实现多种服务方式的组合。而Web门户则是将用户端与云系统连接起来的通道和平台。通过它，用户可以将本地的应用程序转移到云系统中。这样用户只要能连接到云系统服务器，就可以随时随地的访问其本地的数据和程序。这显然可以极大的释放本地服务器的压力，提高用户的办公效率。

2.2 云计算软件架构关键技术

云计算是以数据为中心的一种数据密集型的超级计算方式。在数据的存储、管理及编程模式方面都采用特有的多种先进技术，其中主要的关键性技术包括海量数据存储与处理、编程模型及虚拟化技术。

2.2.1 海量数据存储与处理技术

云计算系统以数据冗余和分布式方式进行大数据集的分析、处理以保证高可用性和经济性。为及时满足海量用户的不同需求，并行提供各种服务，云计算所采用的数据存储技术必然具备高传输率、高吞吐率的能力。未来的发展方向会集中于高效的数据定位及超大规模的数据存储、加密、安全可靠性和持续提高I/O速率等方面。

2.2.2 编程模型

为了让用户可以利用编程模型根据自身需要编写简单的程序而更加轻松的获得云计算带来的服务，所采用的编程模型须非常简单。同时要保证后台的并行执行及任务调度对用户及编程人员的透明化。改进现有的编程模式以便程序员可以方便的进行紧耦合程序的编写，实现运行过程中的高效调度和任务的执行，是将来MapReduce发展的主要方向。

2.2.3 虚拟化技术

虚拟化的实质是将整合之后的资源用和物理量没有关联的方式进行调用，是一种由物理资源转变为服务形态的过程。虚拟化的应用使硬件的容量增大同时使软件的管理维护过程得到简化，提高了资源的灵活性和使用率，实现了物理资源的复用，是未来实现资源的自动协调和配置的基础。虚拟化技术把操作系统和物理硬件相隔离，允许多个操作系统不相同的虚拟机在一个物理机上独立运行。不管所采用的物理硬件是否相同，操作系统均把它们看作是一致的标准化硬件。

2.3 云计算的软件架构应用

软件系统框架有架构元件、联结器及任务流三个元素，为提高软件的安全可靠性及扩展能力需要对软件架构进行设计。三层架构设计是软件框架设计的一种重要结构，它将系统在应用逻辑上分成数据服务层、业务逻辑层及表示层。表示层主要用于用户与系统的交互，通常指的是系统的操作界面。业务逻辑层的功能是数据的格式及其是否有效进行验证，用户的合法性验证等以保证系统能够健壮的运行。数据服务层专用于数据库的交互并执行数据的修改、增删、显示等操作。目前的软件系统大都采用基于C/S技术的三层架构，数据的存储一般采用DBMS或者XML文档的方式易使服务器发生不可修复的错误后产生数据丢失的可能。

软件的设计开发随着云计算技术的迅猛发展而面临挑战，三层架构模式能够完全迁移至云计算中的SaaS服务模式中。不过SaaS服务模式也存在一些较为突出的问题，包括与云计算服务供应商之间的信任，以及软件对云计算服务过于依赖的问题。此外，在云计算服务正常时，网络状况也会对软件的使用产生影响。基于云计算技术目前的发展情况，为降低软件对云计算和网络性能的依赖程度，下面提出一种较为可行的基于云计算平台的软件架构模式

与传统的三层架构模式相比，基于云计算平台的软件架构在表示层及业务逻辑层并不发生变化，只是在数据服务层提供包括本地数据及云数据的两种数据服务。本地数据服务不需安装DBMS软件而只采用XML文档存储数据，从而使服务器的性能得到提升。不论是选择本地服务器的XML文档或是云计算服务中的数据服务，软件均能够一次读取数据到内存中，在完成数据处理以后再把数据处理结果传回数据服务并长久储存，有效的提高了系统的工作效率。

基于云计算平台的软件架构新增了同步服务层，它不仅使本地服务器XML文档与云计算服务中的数据实现同步，也能够监测数据服务的运行状态。在软件系统将数据信息一次读入内存之后，用户在内存中进行各种数据操作。数据同步服务可以利用时间控件在用户不使用软件系统的时间终止业务逻辑层的相关服务，同时把放入内存的数据更新到本地服务器的XML文档及云计算服务中，完成同步操作以后就可以重新进行业务逻辑层的服务，提高了网络宽带的使用率。同步服务监测软件可以保证在发现数据服务问题后立刻启动新的数据服务，使其不再依赖云计算。

在基于云计算平台的软件架构中，系统中的数据同时备份在本地服务器的XML文档及云计算服务中的数据服务中。即使出现云计算服务障碍，软件依旧保存相对应的数据备份。在本地服务器发生故障而导致数据的丢失时，云计算服务保留数据备份，从而使软件系统中的数据具有双重备份而得到保障。此外，这种软件架构模式具有不产生孤岛信息、不需涉及数据迁移等优点。

从软件架构的数据流图中能够看到本地数据及云数据是通过数据缓存实现同步的。在用户需要获取系统中的数据信息时，会把被访问的数据表存入到缓存区域以方便用户能够进行再次访问。用户进行数据的再次访问时不需反复的读取数据库而只是从内存中对系统的数据进行操作。这样就在很大程度上缩短了系统响应的时间，从而有效的提升了运行的效率。

3 结束语

上述基于云计算平台的软件架构模型提高了云计算条件下数据的安全可靠性。随着云计算的广泛应用，为提高系统的运行效率，系统架构的升级有待进一步的研究。

参考文献：

[1]李刚健.基于虚拟化技术的云计算平台架构研究[J].吉林建筑工程学院学报，2011（01）.

[2]程国江.云计算简介及应用前景[J].中国新技术新产品，2011（08）.

[3]李晓辉.云计算技术研究与应用综述[J].电子测量技术，2011（07）.

[4]韩金华.云计算综述[J].企业技术开发，2010（15）.

云计算的可靠性篇(7)

瑞斯康达ANSU Cloud是一个高可靠性云平台，可以满足运营商和数据中心对计算、网络和存储的需求，并且通过整合网络加速、专用硬件虚拟化、HA等技术为IT与CT的融合性接入提供了平台技术保障。

瑞斯康达ANSU Cloud基于开源OpenStack研发，支持主流x86平台，并且采用开放性、模块化的标准，将计算、存储、网络资源屏蔽底层硬件差异后，以虚拟化资源的方式向用户提供服务。瑞斯康达ANSU Cloud同时提供了云管理软件，对底层硬件资源和虚拟化资源提供统一的管理和监控，并提供虚拟机管理功能。

瑞斯康达ANSU Cloud可以满足企业对数据中心私有云的需求和电信运营商对电信级云平台的需求，并且通过持续优化，打造一个灵活、可靠、高性能的云平台，紧跟客户的ICT需求。

ANSU云平台架构

瑞斯康达ANSU Cloud系统架构如图所示：

硬件层

ANSU Cloud的计算和存储设备采用通用x86服务器，网络设备采用标准化的以太网交换机和接入设备。

业务支撑层

业务支撑层为瑞斯康达ANSU Cloud，基于开源OpenStack，并且使用DPDK、SR-IOV等技术进行了性能优化，同时增加了HA、安全等功能，提供安全、可靠、高性能的虚拟化平台。

管理层

管理层对云平台资源提供统一的管理和监控，并提供虚拟机管理功能，同时可以根据需要动态调整资源的配置。

ANSU云平台特性

基于Carrier Class Cloud System的商用openstack

ANSU Cloud是一组集成化、支持NFV基础设施达到电信网络所要求的Carrier Class高可靠性软件，支持自研VNF及第三方厂商开发的VNF。

高可靠性

ANSU Cloud网络接入云平台在实现应用虚拟化的同时，满足苛刻的电信级需求，实现6个9 的可靠性。

安全特性

ANSU Cloud基于Carrier Class Cloud System的安全体系、认证体系、保护体系、隔离体系，保证服务提供商虚拟网络的安全。

支持200个以上目标节点

ANSU Cloud支持200个以上目标节点。

四级HA保护

ANSU Cloud支持对硬件服务器、虚拟机、虚拟机的内核进程调度、基于heartbeat注册机制的虚拟机应用程序的四级HA保护机制。

动态资源调整

ANSU Cloud支持虚拟机级别的动态资源调整，当一台虚拟机负载较大，且对CPU、内存等资源的占用率超过了预设阈值时，虚拟化平台可以动态调整虚拟机资源以保证虚拟机的正常运行。

Overlay网络

ANSU Cloud支持基于VxLan的overlay网络，屏蔽了物理网络的模型与拓扑差异，简化网络的管理和运行，更便于云服务的提供和迁移。

基于DPDK的高性能转发平面

ANSU Cloud通过DPDK技术，使OVS运行在用户空间，并且利用CPU affinity、轮询、报文零内存拷贝等机制实现一个高速的虚拟交换机。ANSU Cloud通过在OVS中创建带有DPDK vhost-user 端口的OVS vSwitch 桥，对虚拟机提供高达10Gbps线速转发能力的虚拟网卡。

专用硬件虚拟化

ANSU Clould通过SR-IOV技术把物理PCIe设备的PF（Physical Function）总线、设备和功能编号映射到各个VF（Virtual Function）的PCIe配置空间，而且每个VF都有独立的PCIe内存空间。虚拟机通过VF驱动对虚拟PCIe设备进行管理和操作，由于SR-IOV不需要Hypervisor的协调干预，从而大幅提升PCIe的吞吐性能。

企业私有云方案

瑞斯康达ANSU Cloud私有云可以为企业提供IT计算、私有云盘、云桌面机服务，方案如图所示。

计算

ANSU Cloud可以承载企业原有的Mail Server、WEB Server等办公应用，同时提供灵活扩展、备份等功能。ANSU Cloud针对企业IT有限的硬件资源利用进行优化，可以根据虚拟服务器的负载动态分配资源，将企业IT硬件资源价值最大化。

私有云盘

ANSU Cloud结合Openstack的SWIFT对象存储模块，为企业提供私有云盘服务。私有云盘可以提供办公资源存储、共享、备份、访问控制功能。

虚拟化桌面应用

云桌面机可以提供远程办公、安全控制、资源共享等功能，ANSU Cloud支持标准的RDP访问方式，对于云中的桌面机，用户可以使用RDP客户端在网络可达范围内远程访问，实现操作系统访问、资源拷贝等功能。RDP访问方式如图所示。

电信基础云方案