基于云计算的数字图书馆的设计与实现.doc

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1、 基于云计算的数字图书馆的设计与实现第一章绪论11.1课题的研究背景与意义11.1.1 选题的背景11.1.2 选题的意义21.2国内外研究现状21.2.1 国外研究现状21.2.2 国内研究现状41.3论文的研究内容和结构安排5第二章基于云计算的数字图书馆理论概述72.1云计算72.1.1 云计算的历史72.1.2 云计算的概念72.1.2 云计算的特点和优势92.2云计算的交付模式和部署方式102.3云计算的关键技术122.3.1 文件系统技术122.3.2 并行数据处理技术122.3.3 虚拟化技术132.4数字图书馆132.4.1 数字图书馆的内涵132.4.2 数字图书馆基本模式13

2、2.4.3 数字图书馆云服务平台理论142.5数字图书馆云服务平台的应用162.6云计算在数字图书馆中的应用前景17第三章基于云计算的数字图书馆的架构研究203.1基于云计算的数字图书馆逻辑架构203.2数字图书馆云服务平台的架构模型213.2.1应用层213.2.2平台服务层223.2.3基础设施服务层223.2.4云客户端223.3数字图书馆实践云计算的策略223.3.1云计算数字图书馆的信息规划策略233.3.2云计算数字图书馆的资源整合策略233.3.3云计算数字图书馆的安全策略233.4数字图书馆向云演进的路线图243.5数字图书馆云服务平台的运行流程263.5.1 信息资源描述26

3、3.5.2 信息资源匹配263.5.3 信息资源调度273.5.4 信息资源发布27第四章基于云计算的数字图书馆的设计与实现284.1系统整体设计方案284.1.1图书管理资源池和个人信息资源管理资源池284.1.2 总体架构描述294.2云服务平台数据库服务器架构设计304.2.1 数据库服务器总体方案设计304.2.2数据库的访问314.3云服务平台应用服务器架构设计314.3.1 虚拟化服务器集群平台设计314.3.2虚拟化服务器的选择324.3.3 VMware虚拟化管理工具324.4云服务平台网络架构的设计334.5云服云服务平台集中存储架构设计344.6云服务平台实现流程354.6

4、.1基于Google APP Engine的实现流程354.6.2基于亚马逊AWS的实现流程36结束语37表目录图目录图1云计算与电力系统类比图. 9图2 基于云计算数字图书馆逻辑图.20图3 基于云计算数字图书馆参考架构图.21图4 数字图书馆云演进示意图.25图5 系统总体架构.29图6 业务体系架构图.30图7 虚拟化管理工具工作示意图.32图8 网络架构图.34图9 云服务平台实现流程图.35摘要随着信息技术的发展，图书馆也发生了巨大的变化，实现文献信息资源的集约化这一目标也受到了严重挑战，信息资源的存在方式也逐渐由模拟状态越来越向数字状态转变，数字图书馆开始进入云计算时代。云计算作为

5、一种适合图书馆应用的架构模式，可以将分散的数字信息资源整合在一起，实现数字图书馆的集约化，为数字资源的共建共享提供了新的解决办法。本文首先分析了云计算的概念及有关技术，然后介绍数字图书馆建设的需求，最后给出云计算在数字图书馆建设中的应用前景。其次从架构体系方面探讨了如何利用云计算技术设计数字图书馆的架构。分别从数字图书馆逻辑架构，数字图书馆云服务平台架构，数字图书馆实现策略以及数字图书馆的云服务平台的运行流程等方面进行了详细阐述。最后设计了一个集信息资源管理系统、平台服务系统、信息检索系统、信息规划系统、信息发布系统和信息加工系统构成的数字图书馆的设计与实现方案。并给出使用Google 和亚马

6、逊云服务平台的实现流程。关键词：云计算数字图书馆云服务平台虚拟化技术ABSTRACTKey Words:第一章绪论1.1课题的研究背景与意义1.1.1 选题的背景互联网的相关技术不断向前发展，人们日益习惯于经由互联网查阅和获得信息资源，传统图书馆的业务范畴是以纸质资源为基础的，这就造成了它们的危机，而且是前所未有的。数字图书馆是全新的媒介，这种可以提供海量的信息媒介应运而生。在数字图书馆领域中，信息有着林林总总的表现形式：图像、文档、音频、视频等等，在数字图书馆中，此类多媒体信息是不可缺少的。因此数字图书馆要管理的数据量越来越大，加之网络技术获得了前所未有的高速发展，再加上移动宽带网络走进人们

7、的视野，移动智能终端得到了广泛的普及，与互联网相连接的移动设备也越来越多。对互联网而言，它的系统负载也越来越大，这就要求它务必拥有大量地消化和整理数据的超强能力。在此情形下，传统的数字图书馆服务构建模式已显得力不从心1，从数字图书馆的发展来讲，读者遭遇了从第一代互联网到第二代互联网之间的变换，眼下，第三代的互联网技术已经悄悄地走到人们的生活中来。同样地，传统意义的数字图书馆也有着美好的机遇，但也面临巨大挑战。在包括了谷歌、亚马逊、微软等信息技术领导力量的持续努力下，第三代互联网的标志技术，即“云计算”，已经成为新兴的网络技术。基于分布式计算的新型服务计算模式云计算，可以更加安全有效的利用和管理

8、互联网数据，完全可以满足未来数字图书馆建设的需要，将会成为数字图书馆发展的新趋势2。云计算是计算模型的一种3，是由并行处理（Parallel Computing）、网格计算（Grid Computing）、分布式处理（Distributed Computing）等发展而来的。也可以说，此类计算机科学概念的商业发展结果就是云计算。从云计算的本质上来讲，大部分的计算任务被分布在由计算机组成的资源池之上，这样一来，客户就可以用户根据自己的需要得到相关的服务，这包括了计算能力、信息服务和存储空间等。因为云计算的成熟度非常高，它是由多类混合技术的演进成果，而亚马逊、雅虎与微软等这些规模较大的公司成为了云

9、计算的引导者。据此，有学者把云计算服务模式比喻为电厂发电的模式，意味着计算资源可以和水、电、煤气等资源一样由服务商提供，不需要每个用户自产自建，用户按量或按时付费，计算能力通过互联网传输极大地节约了开发成本。云计算作为一种IT基础设施与服务的交付和使用模式，将会深刻地影响未来互联网的运作和服务模式，同时为传统图书馆和数字图书馆未来的发展，提供了全方位的指导和启发，也为传统图书馆提供了一种新的运营模式，图书馆的云时代即将到来。在我国，云计算发展也非常迅猛。图书馆界也在此背景下逐渐关注云计算技术与图书馆的发展。中国图书馆学会学术委员会于2009年9月在上海举办了“云计算与图书馆”专题研讨会，意味着

10、云计算服务真正地进入图书馆界。在此以后，来自图书馆界的各位博学之士和专家通过讨论和分析，研究了下列内容：云计算对图书馆所带来的各类影响、云计算如何与将来的图书馆共同享有信息资源、数字图书馆中的云计算存储事宜以及在图书馆中运用云计算的困难等此类问题。自此之后，图书馆界中，云计算的相关研究已经成为了炙手可热的理论点。1.1.2 选题的意义云计算己经成为一种不可忽视的网络计算模型和商业计算环境。云计算的快速发展及其巨大进步，使得我们务必研究其对它对中国的图书馆领域的发展将带来何种影响，所以，就基于云计算的数字图书馆来讲，它的服务模式是什么样的、如何建构个人数字图书馆、如何提高图书馆网络的服务水平和效

11、率、设计出新型的服务模型以及系统等此类问题，已是急需解决的问题。现在，社会的发展已经进入到了第三代互联网时代，在这种背景下，对数字图书馆而言，整合信息资源的途径、存储数字资源的手段、数字图书馆自身的服务理念、内容以及方法都将会有着巨大而深远的变化。对数字图书馆领域来讲，应该紧紧抓住云计算技术所带给本行业的技术革新和前所未有的发展机遇，详尽地部署和规划数字图书馆事业在未来的发展，使得我国的云计算数字图书馆在自身的发展策略方面能够和本国的具体国情相结合，与信息技术发展趋势相符。我国数字图书馆行业需要积极努力，占据第三代互联网在信息服务领域的领先位置，使得长久以来外国在该行业的垄断地位和优势。这就要

12、求中国在数字图书馆事业的科学工作者持续地进行自主创新，不断地拥有本国的核心技术。对数字图书馆来讲，这才是在今后行业发展的精准导向。此类图书馆的核心竞争力，不仅仅是拥有几何数量级的数字资源，而且还能够把杂乱无章的信息资源进行系统化的分类整理，不断地对信息进行组织和优化，这是数字图书馆在今后必须具备的能力4。动态地来讲，数字图书馆在服务模式的方面已经显得心有余而力不足。在云计算技术的基础上，数字图书馆自身的服务模式将会被注入全新的活力，搭建符与眼下社会发展相适应的云服务模式，致力于完善和提高数字图书馆的服务内容和质量。从技术方法以及运行模式来讲，云计算和数字图书馆在今后的发展要求相适应，本文致力于

13、找到某类数字图书馆的云服务模式，它不仅能够极大地延伸原有图书馆的蕴涵和特征，而且又能够运用比较发达的信息技术，这也是非常好的尝试。从云计算的角度来讲，发展此类的数字图书馆将具有十分深远的现实意义以及理论蕴涵。数字图书馆正在经历翻天覆地的互联网时代，加快引入新技术提高自身服务水平，加速尝试新的服务模式应用，才能在日新月异的高科技革命中立于不败之地。云计算已经对互联网世界产生深刻影响，图书馆行业需要对其发展高度关注。因此在第三代互联网日益发展的今天，研究探讨构建基于云计算技术的新型数字图书馆相关理论和技术，具有重要的理论和现实意义。1.2国内外研究现状数字图书馆是随着图书情报学、网络技术、存储技术

14、、多媒体处理技术和数据挖掘技术等发展而出现的产物, 数字图书馆是对以数字化形式存在的信息进行收集、整理、保存、发布和利用的实体，数字图书馆概念一经提出, 就得到了广泛关注。我国于1996 年正式提出数字图书馆的概念, 并开始数字图书馆的研究和建设, 现在已经初具规模。随着信息技术的发展, 尤其是云计算的出现, 为数字图书馆带来很大的变革。云计算一经提出便受到了产业界和学术界的广泛关注，都争先恐后地推出自己的云概念和云产品。长期来讲，由于新兴的云计算服务不仅能够最基本的基础设施领域破解诸多使图书馆网络信息管理和服务长期存在困惑和迷茫的相关事宜，所以，图书馆开始尝试运用云计算图书馆模式来解决此类问

15、题。云计算来不但可以提升图书馆在管理网络信息与提供相关服务方面的水平和标准，这就使得管理与服务的费用大大降低。因此，在数字图书馆中运用云计算来推动自身的发展已成为了势在必行的出路，国内外图书馆将对此进行持续不断地实践和研究。1.2.1 国外研究现状眼下，全球范围内，包括了谷歌、微软、雅虎以及亚马逊在内的大部分规模很大的公司都投入了巨额资金，来研究和开发基于云计算的云计算服务5。比如，微软公司就展示了它的云计算服务平台Windows Azure，这种类型属于PaaS云计算类型。通常情况下，此类软件的目标对象是软件开发商。开发和运用本企业和自身的相关运用程序时，他们主要采用了两种方式来开发和部署此

16、类技术。第一就是要采购以及对自己在基础方面的设施，如服务器以及林林总总的桌面软件等。这就使得企业不得不话费巨额的资金以及精力。还有一种情况是，通过租用相关的服务器或有关的虚拟主机，这些都可以极大地减少人力和物力的消耗低了。不过，此种方式也在很大程度上减少了对后台服务器的控制。从开发结果来看，基于云计算技术的微软技术有科学高效地采用了上述两种方式的特点。云计算平台还支持用户通过互联网访问相关的基础设施，包括处理器、存储设配、服务等，用户和企业也可以将它们的应用程序和数据部署在微软云计算平台上运行。同样可以任意选择服务组合，藕合程度低，采用一虚拟技术，运行环境是云端或本地支持多种编程语言，使用的数

17、据库是改进的，使用限制较少而实现功能很多，需要手动或通过编程自动地增加所需要的虚拟机数量，当不同的应用运行在不同的虚拟机，以实现隔离。在2007年10月谷歌公司宣布实施覆盖全球的云计算计划，目前己经建成的云服务有Google Maps、Google Reader、Google Documents、Google Calender、Gmail等。Google在整个地球上设立了数量巨大的搜索引擎，分布在200多个地点、有100万台服务器支持这些引擎。如今，此类设施的数量急剧地增加。Google App Engine是一个数据平台，包含着Bigtable数据库、Python应用服务器群和GFS数据存储

18、服务等，此平台可以支持开发者自动升级那些在线的应用服务内容，而且是一体化的。提供PaaS服务类型的系统是Google App Engine，它捆绑了全部的服务，在很大的程度上结合在一起，然而，并未运用虚拟化的云计算技术。IBM于2007年8月宣布推出“蓝云”计划，亚马逊也已经提供弹性计算的云服务（Elastic Compute Cloud ,EC2）、所提供的存储服务也是非常简单的，这些都是类似的云服务。众所周知，亚马逊的发展基础是电子商务，依靠亚马逊在电子商务领域所拥有的众多基础设施、非常良好的分布式计算技术以及数量众多的用户群，早在很久之前，亚马逊就已经涉入到云计算领域，而且亚马逊一直都在

19、云计算和存储等领域有着快人一步的优势。亚马逊实行的是弹性的云计算服务，这是由亚马逊所谓用户提供的云计算环境，也是其基本平台。服务的类型主要类型是PaaS、SaaS以及IaaS。用户能够决定挑选任何类型的服务组合，在藕合度方面并不高。亚马逊运用了Xen虚拟技术，将亚马逊平台作为自己的运行环境，处于云端的位置。很多类型的编程语言都是适用的，用户能够按照自己的需要将Oracle、SQL Server等运行在EC2上等。或者，用户也能够运用SimpleDB（亚马逊自身的数据库），在使用时受到的限制是非常少，但却能够实现诸多功能。这就要增加所需要的虚拟机数量，需要手动或通过编程自动增加此类虚拟机。随应用

20、的不同，虚拟机的种类也不同，这就能够进行隔离。在亚马逊网站中的云计算服务平台范围内，基于Windows的应用程序获得了EC2允许，并且能够运行。它可能包括了任何的Web站点以及服务托管、高性能的计算能力、进行相关的数据处理、转换有关的媒体代码、ASP.NET应用程序，抑或其他任何需要Windows软件的应用程序。2009年，外国的图书馆界尝试着在图书馆领域内研究应用云计算。联机计算机图书馆中心（全英语是Online ComputerLibrary Center，简称为OCLC）宣布了如下内容：在云计算环境下，可以为用户提供Web规模的图书馆管理服务，这也可以共享，而且还将此类服务提供给成员图书

21、馆使用。Web级的协作型可以提供相关的图书馆管理服务，它是建立在云计算技术的Word Cat书目数据之上的。在图书馆领域内，这是第一个货真价实的可以提供云计算服务的数字图书馆，在当时的情况下，这也标志着云计算在图书馆领域内得到了全新的应用。大部分基于OCLC的云服务都可以动态地搜索相关数据，所以，这属于搜索动态数据范围的云服务。在相当大的程度上，在图书馆服务领域，这就标志着云计算得到了更为广泛和真实的运用。在2009年的7月份，DuraSpace公司与美国的国会图书馆进行了DuraCloud项目的合作事宜。自从上述合作项目推出之后，国外在图书馆领域真正地进入了云计算应用的阶段6。为了增强服务水

22、平，提高自身的工作效率，在全球范围内的部分非常有名气的图书馆也已经开始应用“云服务”。比如，俄亥俄州的州立图书馆以及信息合作网已经开始采用亚马逊所推出的云计算服务，他们主要是运用云计算服务对部分的公共数字信息和资源进行管理。亚马逊所提供的云计算服务主要包括以下四类：存储的服务类型比较简单、云计算服务是弹性的、可以扩展开来、信息队列以及数据库的管理等都是非常简单的。匹兹堡大学图书馆运用了该公司的弹性计算云服务对本校的网站进行了托管。与此同时，还采用了亚马逊所拥有的的图书馆集成系统对图书进行了备份，因为它的存储服务特别简单。除此之外，该校还打算运用亚马逊的弹性计算云服务，这样一来，就能够对学校在将

23、来所拥有的数字馆藏资源进行管理。与Google以及IBM所开发的云计算服务平台相比，亚马逊所研发的弹性计算云服务还是有所不同的。它没有租售实体的云计算平台，自己的产品和类似“蓝云”也不相同。它的计算云是弹性的，位于机构的内部，属于规模较大的集群平台。在云计算的平台上，经由弹性计算云的操作界面，用户可以运用各个服务项目。在付费方式方面，可以根据使用者的具体情况来决定。例如，在加州理工学院图书馆，使用了Google公司的Google Documents服务。这项服务可以集中图书馆以及用户互动的相关信息，Google Calendar被用作参考表，用在培训用户和安排相关会议方面。为了得到别校的图书馆

24、的目录以及有关网站的数据以及信息，该图书馆还运用了Google Analytics。在另外一所大学，即美国东部州立大学，运用了Google App Engine服务，这样一来，该数字图书馆就大大地提高了自己的工作效率。该图书馆的工作人员将图书馆搬到了Google App Engine上面。在运行Google的操作环境中，该应用可以让用户运用互联网领域的相关服务以及应用，用户也能够支持相关的服务程序，服务器也能够正常地运转。1.2.2 国内研究现状从2008年开始，中国的相关科研机构陆陆续续地将云计算介绍到国内，就在三年时间内，在林林总总的领域开始了云计算技术的研究、开发和运用。作为国内第一所参

25、与到Google在中国进行云计算的高校，清华大学和Google进行了合作，设置了“大规模数据处理”的相关课程。在这个领域，Google为清华大学的老师提供了相关的课程资料，予以整理、使用、为清华大学在实验器材方面进行了支持。在学校既有的计算资源和设备基础上，Google还帮助该校搭建了可以进行云计算技术的实验室和实验环境。该项合作开始于2008年3月底。在此之后，Google也向另外的高校推广了云计算课程。IBM在2008年初和无锡市政府进行了相关合作，成立了无锡市软件园，并成立了云计算中心。这是中国开始在云计算领域进行商业应用的标志。瑞星公司在08年的7月份向社会推出了自己的“云安全”规划。

26、VMware于2009年在中国举办了Vforum的用户会议，首次将开放云计算的理念介绍到中国。在北京，清华园研发中心正在努力地研发着云计算的相关核心技术，并进行了应用试验。我国在10年的10月18号颁布了国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定。在此决定中，云计算被列入其中，并被作为“十二五”战略性中的新兴起的一项产业。在同一日，工信部、发改委等部门联合印发了关于做好云计算服务创新发展试点示范工作的通知。通知说，北京、上海、深圳、杭州、无锡这城市要首先进行云计算服务的试点示范，并且说这是创新的、发展的工作。这就说明，中国政府在关注和支持中国的云计算应用。在国内，图书馆领域内首先将云计算运用

27、到行业内的领导力量是中国高等教育文献保障系统（CALIS）。这就是中国高等教育数字图书馆，是开放式的。这就成为了发展经济和社会和谐的关键措施，是必不可少的。按照前面阶段的研究成果和在未来阶段的发展目标，中国高等教育文献保障系统进行了定位，并且还提出了要基于云计算规划中国的数字图书馆服务战略。这就是说，中国高等教育文献保障系统要建立基于云服务平台的数字化图书馆。还要在全国范围内、各个区地，各个高校都建立中国高等教育文献保障系统的数字图书馆云服务中心。这样一来，高校用户就能够获得丰富多彩的此类服务。与此同时，中国高等教育文献保障系统还能够向本地数字图书馆在构建云服务平台时提出卓有成效的解决方案。构

28、建中国高等教育文献保障系统的云计算平台，将会在很大程度上提高图书馆在软件应用领域的效能。这就为进一步完善数字图书馆的服务架构模式提供了很大也很丰富的可能性。中国高等教育文献保障系统云计算平台可以将分布式数字图书馆服务进一步地实现虚拟化，在更高的程度上，共建和共享图书馆的信息资源能够给图书馆的发展带来很大的机遇。自此，中国的数字图书馆应用也就步入到云计算时期。除此之外，广州图创开发有限公司是一家以开发计算机软件的公司，该公司发布了自己的图书馆自动化管理托系统平台，并且也将云计算技术运用到该系统平台中。如该公司所研发的Interlib，这是一种新的图书馆自动化管理系统。经由互联网或者城域的相关网络

29、，整个区域内的每一个图书馆都被联合起来，这就成为了区域性的图书馆群，而且是虚拟的。这样，一个虚拟的信息服务平台就被建立起来，它是基于区域内电子化、数字化、网络化的图书馆群而建立的，对终端用户来讲，任何软件也不需要按照，就能实现和获得全部图书馆的所有业务，与此同时，这个体系结构是开放的，通过它就可以共建共享国内外的其它任何图书馆中的所有资源的目标就能实现了。盛大文学在10年的7月分开始使用基于电子书交互平台，这个交互平台的软件和硬件都是一体化的，这个解决方案的名字就叫作“云中图书馆”。它以内容作为“云中图书馆”载体、具有可读写的功能，还具备了互动的功能，这是建立在云计算技术的基础之上，是数字图书

30、馆的智能化和电子化。在中国，图书情报领域内在2007年才开始研究图书馆与云计算领域。李永先是辽宁师范大学的副教授，他和其他学者作了论文云计算技术在图书馆中的应用探讨，这成为云计算和图书馆领域的领先研究者。这篇论文对云计算的概念进行了介绍、归纳了云计算的技术特征。不仅分析了在图书馆中的云计算技术应用，还概述了在企业中应用云计算技术可能会碰到的问题，对图书馆领域在应用云计算技术时所遇到的问题等，提出了应该特别注意的若干事项。在中国的图书情报界，在2010年研究图书馆以及云计算的内容取得了非常大的成绩。在研究内容方面，云计算的定义、特征、设计原理等进行了概述，界定了云计算的基础理论，在图书馆领域中发

31、展和应用云计算的态势进行了分析、以及在图书馆中应用云计算和云计算研究等。1.3论文的研究内容和结构安排全文共分四章：第一章，介绍本文进行研究的背景，目的和意义。本文首先阐述了国内外关于云计算领域的现状，并提纲挈领地介绍了本文的整体结构。第二章，从总体上论述了与本文相关的理论，界定了云计算的定义、云环境特征、云计算的整个体系与结构、与其他运算的关系以及云计算的实现机制等。第三章，在阐述搭建数字图书馆云服务平台的有关原理和内容时，对建立在云计算基础之上的技术数字图书馆来讲，介绍了它的体系架构；文章还提出了组建数字类型的云服务平台的相关设想及其组成。这一来，数字图书馆就建立在云计算技术之上，它的云服

32、务平台模型也就应运而出，文章还分析了该服务平台在运行流程方面的相关内容。第四章，针对这个模型，考虑到数字图书馆在运行机制方面的相关特征，文章提出：在该云服务平台的数字资源采集机制、组织机制、用户服务机制、管理机制以及运行机制间进行互动的机理进行了研究。文章秉持从实证研究开始，对基于云计算而组建的数字图书馆来讲，设计了它的虚拟资源池配置、它在数据库服务器方面的架构、访问机制、在应用服务器方面的架构和网络平台的相关架构等。这样一来，就可操作性与可行性方面来讲，云计算数字图书馆的实施就有非常现实的意义。第二章基于云计算的数字图书馆理论概述云计算给现有计算资源和使用模式带来的巨大变化。一切皆服务的理念

33、也将使数字图书馆的方方面面受益。毫无疑问，云计算将会在数字图书馆的发展建设中产生深远的影响, 云计算技术应用在数字图书馆建设中也具有广阔的前景。本章首先分析云计算的概念及有关技术，然后介绍数字图书馆建设的需求，最后给出云计算在数字图书馆建设中的应用前景。2.1云计算2.1.1 云计算的历史著名的美国计算机科学家、图灵奖得主麦卡锡?(John?McCarthy)?在半个世纪前就曾思考过这个问题。1961?年，他在麻省理工学院?(MIT)?的百年纪念活动中做了一个演讲。?在那次演讲中，?他提出了象使用其它资源一样使用计算资源的想法，这就是时下?IT?界的时髦术语“云计算”?的核心想法7。云计算中的

34、这个?“云”?字虽然是后人所用的词汇，?但却颇有历史渊源。?早年的电信技术人员在画电话网络的示意图时，?一涉及到不必交待细节的部分，?就会画一团?“云”?来搪塞。?计算机网络的技术人员将这一偷懒的传统发扬光大，?就成为了云计算中的这个?“云”?字，?它泛指互联网上的某些?“云深不知处”?的部分，?是云计算中?“计算”?的实现场所。?而云计算中的这个?“计算”?也是泛指，它几乎涵盖了计算机所能提供的一切资源。麦卡锡的这种想法在提出之初曾经风靡过一阵，?但真正的实现却是在互联网日益普及的上世纪末。?这其中一家具有先驱意义的公司是甲骨文?(Oracle)?前执行官贝尼奥夫?(Marc?Benioff

35、)?创立的?Salesforce?公司。1999?年，这家公司开始将一种客户关系管理软件作为服务提供给用户，?很多用户在使用这项服务后提出了购买软件的意向，该公司却死活不干，坚持只作为服务提供，这是云计算的一种典型模式，叫做“软件即服务”?(Software?as?a?Service，?SaaS)。?除了“软件即服务”?外，?云计算还有其它几种典型模式，比如向用户提供开发平台的?“平台即服务”?(Platform?as?a?Service，PaaS)，其典型例子是谷歌公司?(Google)?的应用程序引擎?(Google?App?Engine)，它能让用户创建自己的网络程序。还有一种模式更彻底

36、，干脆向用户提供虚拟硬件，叫做?“基础设施即服务”?(Infrastructure?as?a?Service，IaaS)，?其典型例子是亚马逊公司的弹性计算云?EC2，?它向用户提供虚拟主机，?用户具有管理员权限。2.1.2 云计算的概念云计算的理念是信息技术不断发展的产物，具体地讲就是发展到现阶段的产物，而不是凭空出现的。云计算的定义由Google界定的，它认为云计算是网络应用的模式之一。狭义的云计算指的是8计算机在基础设施方面的交付以及运用的模式，这就是说，根据需、易不断地进行扩展等方法，网络可以获取自己所查找的种种资源（这包括了计算机的平台、硬件以及软件）。“云”指的是资源的网络。从使用

37、者的角度来看，“晕”中的资源是无限的，可以随意扩展、随时随地进行读取和获得，根据自己的需要来运用这些资源，随时地扩展这些资源，按使用资源多少进行付费。从广义上来讲，云计算8指的是网络如何提供服务以及如何使用的模式，经由网络，按照用户的需要和易，用户就能够获取自己想要的服务。此类服务可能和软件、互联网以及计算机等有很大关系，也可能是另外类型的服务。云计算由分布式计算(Distributed Computing)、网格计算(Grid Computing)、并行计算(Parallel Computing)等发展而来，换句话说，云计算技术就是此类计算机科学定义的商业实现形式。云计算是IaaS(基础设施

38、即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)、虚拟化(Virtualization)、效用计算(Utility Computing)等定义的混合物和演进物，而且进行了跃升，这就出现了云计算的定义。尽管云计算理念得到了越来越多的关注，然而，关于云计算的定义，却是有很大的区别，不完全相同。涉及到的研究者站在自己的角度，对云计算进行定义。因为存在着不同的学科门类，人们的理解能力也是千差万别的，所以，迄今为止，云计算的定义并没有获得广泛的认可。维基百科关于云计算的定义是，这是以互联网为基础的新的计算方式，经由互联网的异构、自治服务等，为企业和个人提供根据需要获得服务的计算方法。云计算集成了

39、动态资源、是易扩展的、虚拟化的，可以由互联网来提供，终端用户没有必要知晓云中关于基础设施等方面的详细内容，也无需拥有相关的专业技术知识，也不需要直接对资源进行控制，只要知道自己需要的资源是什么样的、再就是如何通过网络技术如何才能获得相关的服务。最近，加州大学的伯克利分校出版了一份有关云计算方面的报告，在该报告中，云计算指的是在Internet（互联网）上林林总总的服务形式，也包括了在数据中心中所支持的服务硬件以及软件。就这些数据中心而言，它们内部的硬、软件被叫做“云”。在商业周刊所刊登的文章中，有人甚至认为“云”就是指的那些廉价的计算机，它们由网络连接起来，数量达到了几十万乃至百万。这些计算机

40、集群的规模非常庞大，日复一日对来自互联网另外一端的无穷无尽地进行数据检测以及搜索请求进行处理。还有人认为，云计算是计算风格的一种，它是建立在共有或私有网络基础之上的，可以交付软件、服务和数据处理的能力。作为一种手段，云计算还可以共享有关的基础设施。就云服务的用户而言，他们只关注服务本身，而不必关注基础设施如何实现的具体步骤。刘鹏教授9就云计算的定义作出长、短两类定义。长定义的含义是：云计算是商业计算的一种模型。它把计算任务分配给资源池上，资源池是由数量众多的计算机构成的，按照自身的需要，各类不同的应用系统就可以获得信息服务、存储空间、计算力等。短定义指的是，云计算可以经由网络按照自己的需要提供

41、廉价的计算服务，这些还可以进行动态的伸缩。通过图1的相似比较，人们就能够深层次地把握云计算的理念。在这其中，“服务器群”被视为“发电器”提供“电力”，资源虚拟化技术被视为“变压器装置”，它能够让电压增加或降低幅度达到数倍。这样一来，由硬、软件资源组成的虚拟化资源调度器就可以被看做是“整流装置”，它能够协调“发电站”的电力，向服务管理器进行集中供电，并且进行云服务的传递工作，这和“电力传输设备”很类似。这就能够提供和管理完全一致的基础设施服务、软件服务、平台服务等，该系列云服务安全监控系统和“保险装置”非常相似，能够确保传输过来的“电”是安全的、可靠的。通常情况下，不会对电力装置、人身安全、云电

42、脑、云手机等此类终端设备造成危害，这些终端设备和家电非常相似，也能够通过他们获得对应的云资源。在用户看来，“云”中的资源是无穷无尽的，能够无穷尽地扩展开来的，还能够随时获得，根据需要进行使用，随时都可以扩展开来，根据自己的使用情况进行付费。眼下看来，平台服务、软件服务、“云安全”、基础设施服务、数据存储服务以及虚拟化应用等内容都包括在云计算中。在云计算的定义中，非常重要的要素在于：硬件、服务、平台、软件都被看做资源，用户可以通过互联网以服务的方式获得这些“云”。在云计算范围内，资源的定义以及超出了比如处理器、网络带宽等物理范畴，已经扩到了软件范畴，这也包括了软件平台、应用程序和服务等等。在传统

43、的模式下，信息资源运用模式是自给自足的；但是在云计算环境中，运用模式已经是分工专业、协同配合；这是有明显区别的。对机构和企业来讲，他们无需策划本身的数据中心，也无需将诸多精力付诸于于事业无补的管理上面。由于云服务已经为用户提供了他们所要的功能。用户能够按照自己的需要，可以动态地扩展、动态地配置云中的资源。对云计算来讲，能够按照访问用户的数量，增减与之对应的资源，这些资源涵盖了中间件应用、存储、带宽和等。这就可以动态地对资源规模进行压缩，满足应用的需要，满足因用户规模变化而导致的各类需要。就云计算来讲，模式的灵活性非常大，可以对每一个开发及部署时期的每种类型以及规模的应用程序作出调整，能够按照用

44、户的需要，提供者可以及时地对资源进行布置，终端用户也能够根据需要进行挑选。在物理上以分布式的共享方式存在，但是这些资源从最终逻辑上来看，都呈现出了单一整体的类型。可以从两个角度来看待分布式。第一方面就是，可以通过计算并行计算来计算密集型应用的相关需要。通常情况下，此类分布式系统都是在同一数据中心中来实现的，尽管规模比较大，通常都包括了几千乃至上万台计算机。然而，从地域上讲，此类分布相对比较集中。从另一方面来讲，属于地域分布式。比如，一款商用服务器可以设置在上海的金融街，然而，北京的数据中心却完成了此商用服务器的数据备份。图1云计算与电力系统类比图根据自己的需要，用户可以运用云中的资源，并根据实际使用的数据量进行付费，也不需要对它们进行管理。在存储以及网络带宽中，即付即用的付款方式已经获得了普及。因为云计算的虚拟化程度有所不同，这就造成了计算能力也有所区别。比如，根据负荷的增加或减少，云计算的可伸缩性能就得到了实现。在用户根据使用周期而进行付费。对亚马逊系统来讲，根据用户所使用的虚拟机节点的时间长短来付费，按照用户既定的策略，能够按照负载情况，系统系统就能够惊醒快速缩减或扩张，这样一来，就能确保使用者使用自己所想要的资源，进而为用户节约费用。2.1.2 云