云计算技术基础大全11篇
时间：2023-08-29 16:35:20
云计算技术基础篇（1）
中图分类号：TP3-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 15-0000-02
1 引言
大学计算机基础课程是各高校为非计算专业的学生开设的一门公共基础课程，其目标是为学生提供计算机基础知识的能力与素质方面的教育，使学生掌握计算机操作，网络及其它相关信息技术的基础知识，培养高校学生利用计算机处理事务的能力，使学生具有对基本应用软件的操作能力、应用能力以及掌握简单的软件开发技术，提高学生的计算机素质，为将来应用计算机知识与技术解决相关专业的实际问题打下良好的基础[1]。
目前，由于我国高校在信息技术教育方面的基础还较为薄弱，同时信息技术具有显著的发展迅速和更新速度快的特征，致使国内的大学计算机基础教学面临一些问题的挑战，如：教学难以兼顾不同层次的学生、学生信息技术的掌握程度参差不齐[2]、教学难以跟上最新的信息技术发展和教学方式过于单一等问题。
最近兴起的云技术正对信息技术产业产生前所未有的冲击，并将在近几年内成为信息技术教育中的主流技术，从而引起教学方式及学习方式的重大变革。为了促进大学计算基础课程教学中以上存在问题的解决，将云计算技术引入到大学计算机基础课程中是一个非常有价值的研究领域，论文首先对云计算技术进行介绍，然后论述将云计算技术引入大学计算机基础课程中的优势，最后给出相应的教学案例。
2 云计算技术
云计算（Cloud Computing）是并行计算（Parallel Computing）、网格计算（Grid Computing）和效用计算（Utility Computing）等分布式计算技术发展和融合的产物。我们认为云计算是指利用高速的互联网传输能力，将数据的处理过程从个人计算机或服务器转移到互联网上的计算机集群中（由云计算服务提供商拥有的大型数据中心或服务器农场），用户只需要提出服务请求就可以得到根据需要可动态伸缩的计算资源，而用户只为所使用的计算资源付费。
从云计算基础设施的隶属关系来看，可以将云计算平台分为公共云（为广泛的普通用户提供云计算服务的公共云计算设施，如Google和Amazon）、私有云（属于某一个机构的专用云计算服务设施，不对外提供服务）和混合云（将公共云和私有云结合来共同为用户提供服务）。目前，云计算已经被广泛应用于互联网应用、科研、天文信息计算处理、医学、网络安全、教育和电子商务等众多领域[4]。
3 将云计算技术引入大学计算机基础课程的优势
根据The New Media Consortium与EDUCAUSE Learning Initiative联合发表的2009年Horizon Report 分析和预测，云计算将在近几年里成为学校应用的主流技术，它将影响教师的教学方式和学生的学习方式，在报告中提到，云计算技术对教育的影响日趋明显。在国内，上海师范大学的黎加厚教授首先提出云计算辅助教学（Cloud Computing Assisted Instructions，简称CCAI）的概念，其含义是指在云计算环境下，利用云计算服务平台构建个性化的信息化教学环境，以辅助教师的教学，促进教师和学生之间的交流，促进学生协作学习的教学方式，是计算机辅助教学的延伸和新的发展[5]。
自2007年Google与IBM合作将云计算带入到全球多所大学后，云计算与大学的关系日益密切，众多云计算巨头与国内外的多所大学展开了云计算合作，为这些大学的计算机专业学生和研究人员提供硬件、软件和服务支持，推动新的软件开发方法，帮助高校学生获得相关云应用编程方面的技能，帮助他们应对未来大规模互联网应用的挑战。如美国亚利桑那州立大学与Google的云计算合作项目和戴尔与广州大学的云计算合作项目。
我们认为将云计算技术引入大学计算机基础课程教学有以下优势：
（1）不受时空限制的学习方式。教师可以将学习内容（课件、学习材料、教学案例和学习视频材料放在云计算平台中，由于大多数学生都有自己的台式电脑、笔记本电脑或智能手机等上网设备，因此可以在任何时间、任何地点访问所需要学习的内容，从而打破了时间和空间的限制，不再将学生的学习限制在机房和上课时段，学生可以任意的存取学习资料和实验中产生的文件，而不需要再进行数据同步。
（2）自主和互动式学习。在大学学习环境中，学生的学习安排较为宽松，可以较为自由的安排自己的学习时间，但在学习中还是需要有教师及时的辅导，以提高学习效率和学习效果。在以往的教学模式中，学生只能根据教师的教学安排来进行学习，教师也不可能做到及时的对所有学生进行辅导。在云计算平台中，学生可以根据自己的基础和学习情况自主的选择相应的教学模块进行学习，还可以和教师进行文字、视频互动，或对学生进行远程协作，能比较及时帮助学生解决学习中遇到的困难。通过建立虚拟学习社区，还可以增强学生和学生之间的互动。互动式学习有助于师生和生生之间和谐关系的建立，提高学生对课程学习的积极性。
（3）增强学生在云计算技术方面的知识和能力。由于云计算技术应用范围越来越广泛，使学生了解和掌握云计算知识，能增强学生的就业能力和为社会服务的能力。
（4）增加学生对计算机课程的学习兴趣。将云计算这一全新和前沿的技术引入到教学中，增加了学生对大学计算机基础课程中计算机网络和网页设计等章节的学习热情，以及对后续程序设计课程的兴趣。
4 教学案例
目前在国内的高校中，还没有规模较大和较为成熟的私有云计算平台，因此在我们的教学中，我们主要采用了公共云计算平台作为教学中的云计算技术实验平台，同时利用校内的Elearning学习平台作为教学中的师生讨论平台。主要进行的云计算应用有以下几项：
（1）结合大学计算机基础课程中的计算机网络和网页设计章节，对学生进行云计算知识的介绍，并讲解常见免费云计算服务的应用方法。由于国内对于Google云计算平台的访问不太稳定，因此主要采用了国内的“千脑云电脑”平台作为教学资料的共享以及学生在线编辑和存储文档的平台，云计算中的软件应用以金蝶的云计算软件“随手记”作为实例。
（2）在线资料共享和在线文档编辑。教师将课件、学习材料、教学案例存放在千脑云电脑平台中，学生可以随时进行下载，并根据自己的学科基础和学习进度来进行学习。在课程学习中，学生将教师布置的Word、Excel和PowerPoint作业的文件在线地的存储在云计算平台中，学生可以在机房完成作业，或将部分作业放在宿舍或家中的电脑上完成，由于文档存储于云计算平台中，学生在不同的计算机上访问的是同一个云计算平台中的文件，因此不存在学生需要用优盘来进行文件拷贝和数据同步的问题，这也解决了学生经常出现的优盘损坏、感染计算机病毒和遗失所带来的作业不能按时正常提交的问题。
（3）使用云计算软件实现个人理财记帐。利用金蝶云计算软件“随手记”让每个学生将自己生活中所有的财务收支情况进行记录，随手记是金蝶理财网推出的个人理财记账软件，可以通过浏览器以B/S方式进行访问和使用，手机版则分为iPhone版本，Andriod版本，其中iPhone版本分为标准版和专业版。由于学生的财务数据存储在云计算平台内，因此不会产生手持设备（如手机和PDA）中的记帐软件存在的设备损坏或遗失所带来的数据丢失问题，而且“随手记”所提供的提醒功能和动态图文报表功能让学生很好地对自己的各项支出有详细的了解，有助于学生养成良好的消费习惯，培养学生的理财能力。
5 总结
云技术正对信息技术产业产生前所未有的冲击，其应用将日益深入和广泛，云计算技术也将在近几年内成为信息技术教育中的主流技术，从而引起教学方式及学习方式的重大变革。将云计算技术引入大学计算机基础课程教学中是必然的趋势。论文对云计算技术进行介绍，阐述了将云计算技术引入大学计算机基础课程的优势，并给出了相应的教学案例。论文在将云计算技术引入大学计算机基础课程教学中作出了有益的探索。
参考文献：
[1]付涛.大学计算机基础课程分层次教学研究[J].电脑学习，2011（2）：60-61.
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[3]Twenty-One Experts Define Cloud Computing[EB/OL]. http：// /node/612375，2010.
云计算技术基础篇（2）
1.引言
自新千年IT业引入云计算概念以来，通过广大的市场需求及雄厚的技术支持，大规模云计算系统已成为当今IT业发展的主流。实现云计算的基础是实现云计算系统基础架构。一个云计算系统的优秀与否，关键在于其基础架构是否能够稳定、高效地完成各项任务。本文试图结合相关资料，对云基础架构及其效能进行分析、定义及具体阐述，为下一步研究提供有力参考。
2.云计算简介
云计算的迅猛发展与广大的市场需求和强大的技术支撑密切相关。首先，随着IT业的迅猛发展，各IT运营商都形成了各自庞大的服务器集群。如何实现现有集群的重新整合以降低运维成本，提高效率成为运营商考虑的首要问题；另外，IT市场的迅猛发展也要求各运营商提供更加稳定、快捷的服务。其次，分布式系统、虚拟化技术的不断发展完善，使得服务集群性能的快速提升成为可能。所以，在上述两方面原因的相互作用下，云计算得到了前所未有的发展。
目前，不同公司对云计算有着不同的理解和实现方式。通过对现有云计算系统的分析及对相关资料的研究[1—5]，本文认为云计算是以商业需要为出发点，将数量庞大的服务器集群整合成为分布式的资源池，通过虚拟化技术、Web2.0技术将资源池强大的计算能力、存储能力和构建在其基础之上的各类应用以按需计费的形式从不同的层次（Infrastructure、Platform、Application）租赁给用户的一种新型网络运营模式。
由上述定义可得到云计算体系结构如图1。
由图可知，云计算基础架构位于云计算系统的底层，它为云计算系统的出色运营提供了有力的支持。
3.云计算基础架构
3.1 云计算基础架构的定义
目前，业界及学术界对云计算基础架构还没有一个统一的定义利标准。各IT运营商均根据自身的实际情况，以各自的理解定义和实现云计算基础架构的部署。理工大学教授刘鹏在其著作《云计算》中提出：云基础架构及管理层由数据中心与云基础架构、安全产品、基础架构和运营管理三大部分组成[3]。作为虚拟化技术的龙头，Vmware公司在谈到其云基础架构层产品时说道：云计算基础架构是指通过虚拟化技术将传统数据中心转变为云基础架构并在其之上创建云，将IT基础架构作为服务交付给客户使用[6]。Lenk等人在其文章谈及云计算基础设施层时也指出：云基础架构可划分为基础设施服务和资源集两大部分，其中资源集可分为虚拟资源集和物力资源集；而基础设施服务又分为高级基础设施服务、基本基础设施服务、计算服务、存储服务和网络服务[7]。
通过对现有云基础架构以及对相关文献资料的研究，本文认为云计算基础架构是指由硬件资源（PC服务器、磁盘阵列、路由器、交换机及相关配套设备）组成，通过虚拟化技术、分布式并行技术整合形成的用以直接对外提供存储、计算服务或作为基础设施为上层云计算应用提供存储、计算能力支撑的一种高效、可靠并且具有良好扩展性的底层分布式系统。
3.2 云计算基础架构的分类
通过分析研究现有云计算系统及相关[8—12]，本文认为云基础架构按照服务的对象可分为基础型云基础架构和外向型云基础架构：基础型云基础架构指主要向运系统上层提供计算、存储资源服务的云基础架构，基础型云基础架构的代表系统有：TFS、GFS、Cassandra、KIDC；外向型云基础架构指直接向用户提供计算、存储资源服务的云基础架构，外向型云基础架构的代表系统有：IBM Ensembles、Amazon EC2、Amazon S3、HyperCloud、Megastore。
3.3 云基础架构的结构体系
通过对当前业界主流云基础架构系统的分析和对相关学术成果的研究，可以看出云基础架构的作用是通过将物理资源转化为虚拟资源池，实现对资源的监控、调度和管理以达到为上层应用和用户提供弹性的计算和存储资源的目的。云基础架构结构框架如图2。
由此本文将云基础架构分为以下五个层次：
1）物理层是指搭建、部署云基础架构所需的物理设备和配套环境。起作用时为云基础架构提供基本的物力资源，并保持物理设备的可靠性。
2）虚拟层是指通过虚拟化技术解除实现方式、地理位置或底层物理配置对计算机资源的限制，打破上层与物力资源之间的耦合关系，形成统一的虚拟资源。虚拟层的作用是为上层提供可靠且能够灵活按需分配的虚拟资源。虚拟层由虚拟计算资源、虚拟存储资源和虚拟网络资源组成。
3）数据层是指对云基础架构内运行的客户数据进行基本操作和管理的层次。数据层主要包含两个部分，既数据处理与数据管理。
4）管理层是整个云基础架构中的一个抽象层次。它对云基础架构的各类资源进行监控，根据实际负载状况对资源进行管理和调度并且根据上层需求对资源进行快速部署，以保证云基础架构高效运行。云基础架构管理层主要由资源监控、负载管理、资源部署和安全管理四个部分组成。
5）服务层是指为上层云计算应用调用云基础架构计算、存储资源预留的接口和对用户使用云基础架构计算、存储资源提供的交互界面。服务层对云基础架构效能的影响体现在服务层各类接口的通用性上。因为服务层接口与上层的松耦合性能够减小底层云基础架构对上层应用的限制，从而提高云基础架构自身的可用性。
3.4 云基础架构实现的主要技术
3.4.1 虚拟化技术
虚拟化是表示计算机资源的一种抽象方法。通过虚拟化，可以简化基础设施、系统和软件等计算机资源的表示、访问和管理，并为这些资源提供标准的接口来接受输入和提供输出[2]。通过虚拟化技术，可以实现在一台服务器上运行多个虚拟机，从而提供服务器的效率。由于绝大部分PC产品均属于X86架构，所以本文论述的虚拟化技术主要指X86架构的虚拟化技术。当前X86虚拟化技术的主流产品是VMware的VMware vSphere。
vSphere主要用于服务器的虚拟化，即在一台物理服务器上运行多台虚拟机，以次达到服务器整合和优化的目的。vSphere的核心是ESX架构，它可分为两部分：Service Console和VMKernel。其中前者提供管理服务，后者提供虚拟化能力。
随着虚拟化技术在云计算中发展中的作用越来越重要，对虚拟化技术的研究也成为热点。对虚拟资源的管理便是热点之一，[13]提出将VM模型集成到资源管理框架里，利用两极调度将VM的管理集成至批调度器里，以次为用户提供调度服务。
当前如Amazon EC2等云计算产品大多是以虚拟机的形式为用户提供计算能力，但对于虚拟机的具体配置，需要用户手动完成，因此虚拟化技术在自适应方面还需要进一步研究。
3.4.2 分布式存储系统
随着IT业的发展，网上交易、网上检索等系统所要处理的数据量越来越大。如何利用最低的资源成本创造最高的运行效率成为各大运营商考虑的首要问题。因此研发人员开发完成了一系列分布式存储系统，为云计算提供了强有力的后盾。
分布式存储系统研发目的是为云基础架构提供高效、海量的数据存储能力。各大运营商在搭建自己的云基础架构前都会开发自己的分布式存储系统如Google的GFS分布式文件系统。Google的GFS（Google File System）[14]是Google研发完成的作用于底层的分布式文件系统。GFS的作用是为大规模分布式应用系统提供强大的数据存储服务。GFS的核心设计思路是将系统故障当作一种常态来处理，实现这一思路的技术主要是提供多个副本进行操作。在接口方面GFS除提供基本的Creat、Delete、Open、Close、Read、Write外还提供Snapshot和记录追加两项操作。Snapshot以最低的开销创建一个文件或目录副本，记录追加则保证多客户同时对文件进行数据追加时的原子性和正确性。
GFS含有一个主控服务器（Master）和多个块服务器（Chunk Server）。一份文件由设备经接口，会被分为有限个数据块（每个数据块64MB）。此外，每个数据块都会产生一个元数据（
当前分布式存储系统已成为云基础架构重要组成之一。在学术界，对分布式存储系统的研究逐渐成为热点。[11]提出并实现了一种对等结构分布式存储系统NDSS，该系统取消了类似GFS中主控服务器的中心节点，而是利用分布式共享内存（DSM，Distributed Shared Memory）实现了数据一致性模块，利用分布式共享位图（DSB，Distributed Shared Bitmap）限制了多个节点对信息的同时访问，解决了同步访问控制问题。以此在对等节点中完成了中心节点的主要功能。从测试结果看，NDSS系统的整体性能优于有中心节点的YNS系统[10]。
目前，云基础架构中著名的分布式存储系统还有Google的Bigtable分布式存储系统和Amazon的Dynamo分布式数据存储中心[11]等。它们虽然为云基础架构提供了强大的动力，但仍有改进之处。
3.4.3 并行编程模型
并行编程模型是云计算中的一个重要概念。它是指系统为高效并行处理海量数据而设定的一组数据处理规则。研发人员为了解决输入数据的并行计算、分发数据等问题提出了并行编程模型的概念。
MapReduce是Google公司开发的一种新的抽象模型，也是当前起主导作用的编程模型。它的设计思路来源于函数式编程语言的映射和简化操作[1]。MapReduce的核心思想是将数据逻辑列表通过Map函数处理成为键值对集（），经过排序将具有相同Key值的键值对放在一起后通过Reduce函数将具有相同Key值的键值对的Value值进行合并。
当前对并行编程模型的研究大多以在MapReduce的基础上提出改进方案为主。在文献[15]中。Zaharia等人根据MapReduce建立在系统同构的假设基础上，提出了LATE（Longest Approximate Time to End）调度算法。通过新型调度算法的改进使得MapReduce在异构环境下运行。
虽然现行并行编程模型为云计算提供了强大的技术支持，在某些具体情况的适用性上还需进一步的完善。
4.结论与展望
当前对云基础架构的研究主要集中在业界IT运营商，在学术界对云计算基础架构的研究主要集中在单个技术性能的改进与提高上，明确提出云计算基础架构概念，并进行整体性理论分析研究相对较少。本文通过分析研究现有云计算基础架构实例及相关文献资料，提出了云计算基础架构定义，指出：云计算基础架构是指由硬件资源（PC服务器、磁盘阵列、路由器、交换机及相关配套设备）组成，通过虚拟化技术、分布式并行技术整合形成的用以直接对外提供存储、计算服务或作为基础设施为上层云计算应用提供存储、计算能力支撑的一种高效、可靠并且具有良好扩展性的底层分布式系统。根据云计算基础架构定义，预计在今后的一段时间内，对云计算基础架构的研究会朝着以下几个方面进行：
1）更加高效的数据交互体验。云计算基础架构为上层应用提供存储与计算能力，在此过程中必然会存在基于请求的数据交互过程。而数据交互的速度会直接影响用户对云计算应用的操作体验。所以对高效的数据交互地研究会成为未来云计算基础架构的研究重点。
2）更稳定的系统运行过程。云计算基础架构位于云计算系统的底层，其运行的稳定与否直接关系到整个云计算系统的运作。尽管当前已有多种技术手段（资源监控技术、同步复制技术，心跳检测技术等）来确保云计算基础架构的稳定性。但是这些技术手段任然存在自身消耗资源过大、检测周期与负载变化不适应等问题。而这些问题也会在今后的云计算基础架构的研究中得到解决。所以系统的稳定性也将是云计算基础架构研究的重点之一。
3）更灵活的系统扩展。随着数据量的增加，云计算基础架构不得不面临系统扩展的问题。而实时变化的数据交互量，使得云计算基础架构在扩展的同时更加注重扩展的灵活性。系统的扩展意味着资源的扩充，而系统扩展后的资源合理分配是体现灵活系统扩展的重要部分。当前尽管各类云基础架构都在努力统一和规范各自系统扩展接口并改进资源分配方式，但资源分配是否能够与负载变化同步依然是问题的实质和仍未解决的问题。而这也是云计算发展的基本出发点和立足点。所以，灵活的系统扩展能力是云计算基础架构未来的重要研究方向。
综上所述，云计算基础架构是一个具有现实意义并充满挑战的新兴领域，它的发展将对云计算发展产生巨大的推进作用，而云计算基础架构也会在未来的发展中扮演越来越重要的角色。
参考文献
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云计算技术基础篇（3）
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.24.037
[中图分类号]TP3 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）24-00-02
0 引 言
近年来，云计算这种新型的信息技术正在飞速的发展，它的出现导致了IT深层次的变革，并将引领IT领域未来发展的方向和潮流，因此，我国企业为了跟上时代信息技术发展的步伐，在国际化的竞争中获得优势，必须要尽快普及云计算的应用，推动企业信息化的升级。
2010年10月，作为创新生产方式的重要保障之一，云计算被纳入国家“十二五”规划，并被认定为我国未来的重点产业之一。这也预示着国家发展云计算，推进企业信息化升级，进而与世界接轨的决心。就目前我国企业云计算应用情况来看，采用云计算的企业比例约为企业总数的18.6%，而49%的企业对云计算的应用根本没有考虑，这充分表现了企业对云计算的认识还不够，对云计算的应用没有信心，小心谨慎，信息化停滞不前。虽然我国的云计算还处于起步阶段，但在国家的高度重视和政策扶持下，相信云计算技术将会被企业广泛的接受，逐步进入云计算的发展和成熟阶段。
云计算是一种新型的IT技术，它采用信息技术整合的方式为需要IT资源的用户提供服务，这种服务是基于互联网的，与其他IT技术不同，云计算不仅仅提供了技术支持，更是为用户提供所需IT的解决方案。虽然云计算自身的可扩展性、弹性、配置动态性等技术特性能够升级企业的信息化，可众多企业出于对新兴技术未知性的恐惧和对云计算应用效果的怀疑而不敢尝试，进而容易造成云计算推广进度的缓慢，丧失企业信息化升级的良机。为了促进云计算在企业中的应用，专家和学者纷纷开始基于企业的视角研究云计算。目前，对企业云计算的研究主要是围绕企业应用云计算的优劣势和采纳的动阻力等方面进行研究，而对如何保证企业云计算应用的成功率从而提升企业云计算的采用率等现实问题还没有进行深入研究。因此，对企业云计算应用绩效的影响因素进行研究是十分必要的，且具有理论和现实意义。
本文对企业云计算应用绩效的影响因素进行分析，得出结论并进行探讨与总结。本文的研究成果将会从研究对象和研究方法方面丰富企业视角下云计算研究的内容；在深化云计算技术给企业带来影响的同时，找出影响企业云计算应用绩效的影响因素，让企业可以通过控制这些因素来提升云计算的应用绩效，为企业实施云计算战略和推进其信息化发展提供建议。
1 云计算应用绩效的影响因素
陈升等研究了信息技术应用绩效的影响因素，认为采用动因、层次、先天条件和实施过程等是信息技术应用绩效的主要影响因素。Iyer和Henderson在研究中基于企业自身条件的角度对企业业务与云计算应用匹配进行了研究，其结论表明：二者匹配程度越高，企业应用云计算的成功率就越高。Garrision 等在其研究中指出，技术能力和管理能力有助于组织对云计算的应用与吸收。Zissis和Lekkas认为，可靠的云计算供应商能够帮助企业解决云计算应用过程中所遇到的技术、安全和隐私风险等问题。基于以上的研究结论，本文把企业云计算应用绩效的影响因素归纳为：企业的自身基础、云计算供应商的可靠性和实施管理3个方面。
2.1 企业自身基础
企业自身基础是指企业在应用云计算时就已经具备的资源条件，它是动态变化的，是企业产生应用云计算需求的源动力，并会影响企业应用云计算的最终效果，具体包括企业管理基础、企业投资基础和企业成员素质基础。
企业的管理基础会影响云计算的应用效果。姜岳新基于实证在其研究中指出，企业的流程、组织、文化和制度等都会影响企业信息化实施的结果。而企业的信息化不仅涉及单纯的信息技术的应用，更要建立与之相匹配的管理体制，从企业的组织战略管理、组织结构管理和业务流程管理等方面着手，最大程度提升企业信息化给企业带来的红利。由此可见，企业的管理基础越好，越能够保障云计算实施的成功率，云计算的应用绩效也越高。
云计算的应用是个系统工程，需要企业为之投入相应的资源。投资的资源应包括相应的财务、时间、人力和物力，投资过程就是企业资源分配的实施。企业的管理层会根据自身投资的基础对云计算项目的实施做出评估，投资基础越好，云计算的应用过程就越能够得到保障，其应用绩效也就越好。
企业的成员包括企业的中、高层的管理人员和基层的工作人员，其素质也会影响云计算在企业中的应用效果。云计算作为一种新兴的信息技术，企业成员对云计算技术的认知和接受能力及对应用云计算重要性的认可度都需要以其自身的素质为基础。无论是管理人员的战略决策，还是基础员工的终端使用，他们对云计算技术及相关信息技术的知识越丰富，越能拓展企业应用云计算的深度和广度，进而提升云计算的应用绩效。
云计算技术基础篇（4）
随着信息技术的进步与发展，中国云计算技术更是为各大高校的计算机基础教学提供更为广阔的教学模式与教学理念。然而在实际的教学过程中，同样存在着教学内容单一、学生动手与实践水平薄弱、教学内容与教学知识乏味、枯燥、考核手段不科学、学习资源共享瓶颈等问题。下面就来结合实际的高校计算机基础教学现状，对云计算技术的应用展开分析，希望本文的发表能够为广大同行业从业教师带来一定的帮助，同时也能够为新形势、新背景下的高校计算机基础教学提供更为广阔、丰富的教学资源。
一、云计算技术的主要内容
作为计算机处理、存储、运算技术中的重要构成部分，云计算技术主要是借助网络平台的强大来将巨大的处理程序划分为若干个子程序进行运行，同时借助多个服务器来构建出更为高效、便捷的处理体系。可以说云计算技术不仅能够充分的借助数据采集的力量实现收集和分析，同时也能够将最终的结果回传到用户。这种快捷的信息处理却仅仅需要几秒钟的时间，可以说不仅全方位提升了用户的需求，同时也尊重了不同用户之间的个体差异。一般而言，现阶段的云计算技术主要包括如下几大类：第一、公共云。这种技术类型的目的主要是为了广大公众提供各类的云服务，主要被广泛的应用于各大互联网公司中。第二、私有云。私有云主要面对个体用户以及单个机构，利用内部的往来来获取更多的云服务内容，通常而言这种私有云并不具有盈利的需求。第三、混合云。混合云主要是将公共云与私有云进行高度融合，面向更多用户来提供更为宽泛的网络数据服务，它不仅能够为公众提供各个领域的云共享，同时也能够确保一些个体用户、单个机构在段时间内获取自身所需材料。
二、现阶段的高校计算机基础教学与云计算应用现状
（一）学生自身对云计算与计算机技术兴趣较弱
作为中国高校教育过程中的一门重要的公共课程，计算机技术教学不仅担负着为中国计算机领域发展培养出更多、更好的专业性技术人才重任，同时也为广大高校大学生未来走进社会提供了计算机应用实践的理论支撑。所以作为高校的必修课之一，计算机基础教学不仅能够帮助更多的理科生获取更多的知识，同时也能够带领一些非理科专业学生利用计算机等级考试来验证自身的学习成果，为日后步入社会参与人才竞争提供更多支撑和优势。然而在实际的教学推广过程中，很多高校大学生对计算机基础、云计算技术等并没有较为浓厚的兴趣，最终也导致了云计算在计算机基础教学中没有发挥其自身的优势。
（二）软硬件设备配置薄弱
但在实际的高校计算机基础教学现状来看，目前的教育依旧存在一些迫在眉睫需要解决的问题，例如理论与实践融合程度不足、教师教学手段、教学内容单一等瓶颈，都不同程度的制约了整体学科的教学质量与教学效率。为了扭转这种现状，很多高校计算机基础教学都开设了专业的综合机房、配备的比较先进的电脑设备，但也有一些高等院校由于资金不足、重视程度不够而导致了其设备的陈旧与老化，在这种环境下云计算技术更是不可能充分的将自身优势展现在广大的高校学生面前。
（三）计算机基础教学中存在一定的师资薄弱现象
即便有一些高校在新课改的影响下，采取了一些诸如任务驱动法、项目小组讨论法等教学手段，但往往都会由于各种各样的原因而导致无法实现既定的教学目标。究其原因主要是在进行云计算技术的推广过程中，教师并没有充分的考虑到学生之间的个体差异以及不同专业之间的自身需求。甚至还有一部分高校对于计算机基础教学并不重视，仅仅配置几名非计算机专业的教师来为广大的高校学生传授计算机基础理论与实践。由于这些教师都是身兼数职，所以他们也很难在短时间内将全部精力都集中在计算机基础教学当中，久而久之便会导致整个教学效率低下、教学质量薄弱等问题出现。
三、云计算技术在高校计算机基础教学应用的策略研究
（一）通过云计算技术构建协作平台激发学生的学习兴趣
在这个充满个性化发展的时代中，广大高校学生对于计算机基础学习领域而言同样也需要有的放矢的进行。而高校计算机基础教学的过程中，很多教师依旧延续传统的教学理念，在有限的45分钟课堂实践中主要是以讲解为主，而忽略了学生的主体地位与兴趣，长此以往学生只能听教师讲什么就学什么、不仅不利于自身数字思维逻辑的提升，同时也影响到了整个主观能动性的发挥和兴趣提升。而在新时期下的素质教育、云计算技术的作用下，高校计算教师可以借助有效的教学手段，通过关注学生的主体性来展开教学推进与学生学习兴趣的激发。在这个过程中，教师可以借助云计算技术来构建一个晚上你的师生协作平台，在整个学习推进的过程中结合学生个体差异和计算机基础水平来展开整体衡量，通过对适合学生自身的学习方式、学习模式进行整合，最终实现计算机能力的整体提升和兴趣上的深度挖掘。除此以外，在云计算的帮助下，学生们还可以将个人相对零散的时间进行整合，通过云计算技术来对一些毫无价值的学习资源进行删选和摒弃，以此确保广大的高校大学生能够充分的利用个人的业余时间、通过笔记本、电脑、平板甚至手机来随时随地了解个人感兴趣的计算机基础理论与操作，在不断提升个人认知水平、操作能力的同时激发他们主动探索知识的能力。除此以外，在日常的高校计算机基础课程教学的过程中，很多学生、特别是一些偏远山区的学生，由于平日里接触的事物有限导致了他们在升入高等学府后，由于基础薄弱而导致了他们面对错综复杂的计算机课程往往都会感觉到手足无措，为了弥补这个瓶颈教师不妨通过云计算技术来帮助这部分学生实现计算机知识与实践操作能力的提升。例如在计算机基础课堂学习过程中，对于一些基础薄弱的学生很难跟上教师以及其他学生的步伐，教师不妨将这部分内容转变为一种云端下载的方式，让学生有时间、有机会进行继续处理和深入研究，在掌握相关基础操作的同时也能够提升学生的整体操作能力。而在计算机的基础教学过程中，教师更是可以借助学生一一对应的云处理日志库，来对学生的学习时间、学习效果、学习效率进行把控，以此制定出适合学生发展的教学目标、教学手段，为整体提升学生的计算机操作能力保驾护航。
（二）通过云计算技术打造虚拟实验室、弥补软硬件不足
在高校的计算机基础教学过程中，很多高校将简单的计算机操作技巧与基础理论知识放在了整个教学目标的首位，然而随着中国高校的不断扩招，很多计算机实训室无论规模上还是软硬件等方面都无法满足广大学生的需求，在这种状态下便可以通过引入云计算技术来进行疏导。在云计算技术的作用下，每一名学生都可以结合自身需求以及教师的进度来构建出属于自己的虚拟实验室，学生不仅可以通过客户端来发出请求，同时也可以借助个人信息的录入来实现数据中心对于学生需求情况的研究与处理，而在正式登陆后，相关的云处理窗口便可以展开相关的具体实验操作，为整个实训室的拓展与内容延伸带来了更多可能。
（三）通过云计算技术提升丰富的教学资源
云计算技术基础篇（5）
云计算诞生于二零零六年，二零零八年云计算得到大面积推广，云计算的诞生立即引起全球信息行业的广泛关注，云计算的出现给IT行业发展带来了新的改革浪潮，云计算的特征是：按需服务、共享资源、按需付费、网络面广。云计算作为二十一世纪新兴的技术，彻底改变了传统软件工程。云计算现如今已经被应用到了各个领域。云计算的核心技术有海量数据存储与计算、虚拟化技术、分布式存储技术、并行编程模式技术。云计算实现了将庞大数据拆分成若干子程序进行分布处理，处理后发送给服务器群计算，最后将分析处理结果统一融合后回传给用户。狭义上来说云计算是通过计算机和各类用户终端实现信息交互和应用。广义上讲云计算是一种强大的网络服务模式。云计算的虚拟化技术将一台计算机虚拟化成多台计算机，使资源利用率提高，从而降低成本。云计算的分布式计算技术，实现了根据使用需求情况分布资源。另外，云计算相比传统硬件平台相比，维护费用低廉，管理方便易操作，无需大量的资金支持。
2 物联网概念
物联网是互联网的重要组成部分，物联网是物物相联的互联网，物联网的基础仍然是互联网，物联网是以互联网为基础发展和延伸出来的网络。物联网最早提出于一九九零年。一九九一年麻省理工学院开始对物联网进行研究，一九九九年麻省理工学院对物联网做了实验。物联网底层数据的感知是物联网技术的基础，在物联网感知层中，呈现出的特点是数据量大、种类多。物联网感知采用了信息后，通过传输层实现数据与传递。物联网按照功能分为三层：应用服务层、网络传输层、感知控制层。物联网应用十分广泛，现如今几乎已经渗入到人类生活的各个方面。例如：智能交通、智能家居、资源管理、科研实验、医疗领域、军事领域。物联网的发展和推广受到了国家的重视。但就目前来看，物联网技术不论是技术上，还是理论上仍然处于发展阶段，距离物联网普及和大面积应用仍然有着一定的距离。
3 基于云计算的物联网系统架构
从物联网技术的特征来看，未来物联网技术更新和改革离不开对云计算的应用，云计算的优势是物联网技术所需要的，物联网的推广和应用必然不能缺少云计算，物联网数据产生和收集过程具有实时性和不间断性，处理时间的延迟必然会导致数据量的扩大。但由于数据量大、节点有限、存储点等技术限制，必然影响物联网性能。云计算的分布式技术，便可很好的解决这些问题，使物联网实现有效的控制多源、多位置的不同数据处理。云计算和物联网的融合，使物联网获得了强大的计算能力和存储能力，云计算搭建了一个辅助物联网的平台。
基于云计算的物联网系统架构主要包括了三个层次：物联网中间件层、物联网基础设施层、物联网应用层。这三层相互协调融合构成了物联网系统，向人们提供服务。
3.1 物联网应用层
物联网应用层是整个物联网系统架构的核心内容，应用层通过应用管理中提供管理工具，其中包括：用户管理、资源管理、安全管理、影像管理。每一个管理工具能够为用户提供不同的服务，用户管理包括：用户账户管理、计费管理等等。安全管理包括：用户身份验证、用户资料保护等等。资源管理包括：资源恢复、故障检测等等。影像管理包括：应用生命周期管理、影像部署等等。
3.2 物联网中间件
物联网中间件层是整个物联网的连接媒介，包含着整个物联网的所有中间件产品。所包括的功能有：感应设备管理、智能终端接入等等，除此之外，还具有面向服务的物联网应用的功能。
3.3 物联网基础设施层
云计算技术基础篇（6）
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0058-01
近年来，云计算（Cloud Computing）异军突起，已经发展成为新一代信息技术革命的基础产业。尤其在软件应用领域，无论是软件工具开发，还是开发环境和工作模式，可以说云计算深刻影响了传统软件产品的供应和消费模式，这些也势必将改变软件测试的技术，方法和工具。在云计算环境下，软件的测试活动被拓展到云环境条件下进行，充分调用了云环境条件下提供的各种计算和资源平台。
1 云计算体系的结构组成
云计算是计算机技术发展到一定程度，基于软件和硬件互动而产生的创新模式：一方面需要它借助互连网络获得服务支持，因而具有鲜明的互连网特征；另一方面云计算搭建基于众多主机或服务器构成的资源集群，其需要对这些集群进行协同化的统一管理。
从其系统构成来看，云计算主要包括物理基础设施、云计算服务以及云计算运营等三个组成部分。物理基础设施是承载云计算的物质基础，包括服务器，存储，网络及其相关的管理技术；云计算服务是云计算的核心和中枢神经，包括基础设施即服务（IaaS），平台即服务（PaaS）以及软件即服务（SaaS）三个层次；而云计算运营则是提供云计算服务运营的各项关键技术的总括，包含认证，监控，计费等各个环节。
2 云计算技术在软件测试中的应用
伴随着云计算技术的蓬勃发展，尤其是基于互联网分布式和协同计算技术的不断成熟，软件测试也发生了深刻变革，一种基于云计算环境下的软件测试技术，即云测试也应运而生。云测试的诞生离不开云计算技术的发展与创新，离不开云计算技术在软件测试领域渗透和应用。在云测试中应用的主要云计算核心技术包括如下几点。
1）分布式存储技术。云计算的海量数据运用分布式存储技术存储在多个设备上，借助互联网络可以方便地实现系统的拓展，显著提供云计算系统的利用效率和可靠性能，为云测试提供强大的物理基础设施。
2）数据管理技术。 在云计算中，涉及到大量的复杂的海量数据，这些天文量级的海量数据对传统数据管理提出了挑战。如何有效管理这些海量数据并应用于分布式存储设备，是云计算发展的核心技术。
3）平台管理技术。 云计算的数据存储在多个设备上且这些设备分布各处，因而如果保证这些设备能够统一步伐，实现云计算或者云测试结果的有效输出就显得尤为关键。对于云计算而言，高效的平台管理技术是其核心保证，也是目前云计算领域的重点研究课题。
3 基于云计算环境下的软件测试特征及优点
依托于云计算的软件测试与传统的基于本地环境的软件测试有诸多不同。笔者认为可以从性价比这个角度切入，将基于云计算环境下的云测试简要归结为技术、服务质量以及价格三个方面的特征进行阐述。
1）测试技术平台化。基于云计算环境的软件测试可以由云测试平台提供测试的基础设施和各方面的资源支持，无需本地化的软硬件投资，并通过众包模式获取专业测试领域专家型人才。从本质说，由于云计算实现了平台化，将众多的测试技术要求从本地移植到云计算平台，让测试更容易实现，因而降低了测试的门槛以及资源需求。
2）统一可控的质量保证。相比传统软件测试模式的分散式管理容易导致参差不齐的软件质量，基于云计算环境的软件测试借助强大的云平台，实现了统一管理，可有效实现软件测试的标准化和规范化，保障软件质量的完整性与统一性。
3）有效降低测试成本。传统的软件测试模式需要大量的基础设施投资以及人力投资，尤其是对一些特殊性的项目，可能造成脉冲性浪费。云计算测试通过云平台的协同效应，可有效降低测试的基础设施以及人力资源投资，降低测试的复杂度，有效降低测试成本。
4 基于云计算环境的软件测试应用现状及平台研究进展
云测试平台综合了复杂的软硬件和服务，是云测试领域的核心技术，因而也备受学界和工业界的高度重视。日本筑波大学，瑞士洛桑理工大学，英国约克大学等诸多知名学府的专家和学者或搭建自己的云测试平台模型，或是对云测试核心技术进行阐述研究。筑波大学开发了一款基于云计算的可靠并行分布式测试平台，支持虚拟故障插入技术。而洛桑理工大学则通过研究云测试和预期软件质量直接的关系，提出测试即服务，试图降低软件测试成本。
与此同时，在工业界多家知名计算机服务商业提供了商业化的云测试平台服务，有力地推动云测试从理论研究到商业化转变进程。从平台类型上，这些众多商业化的云测试平台主要分为私有云、公共云以及混合云三种平台类型；在业务模式上，各家既有提供测试外包服务，也有专注于客户自行测试。IBM推出了一款名叫Smart Business Test Cloud的私有云，提供自行测试和测试外包两种模式的服务，帮助企业建立虚拟，安全，动态可拓展的测试环境，因而其测试环境位于公司防火墙之后，所以其是公司私有云的一部分。专业云测试公司CloudTesting推出的cloud testing平台，提供多种浏览器平台。用户只需要编写测试脚本并上传到其网站，就可以借助cloud testing平台运行测试脚本，在商业模式上，cloud testing 平台也进行了探索，提出按需付款的商业模式。另一件专业化公司UTest推出的Utest测试平台，通过云计算，众包等方式帮助开发者进行软件测试，查找错误和解决问题，提供测试外包服务，Utest还针对不同的软件测试特点和需求将测试分为五种方式：功能测试，负载测试，安全测试，本地化测试以及可用测试。
参考文献
[1]李乔，郑啸.云计算研究现状综述[J].计算机科学，2011，38（4）.
云计算技术基础篇（7）
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）83-0180-02
在2007年年末，万国商业机器公司提出了它云计算的计划，进而云计算的概念被人们知道。万国商业机器公司提出了云计算之后，很多大型的、具有雄厚实力的信息公司都想争相开发云计算，比如万国商业机器推出的“蓝云”计算平台、亚马逊公司推出的弹性云计算、谷歌公司提出的云计算平台等。于2008年10月，微软公司也推出了自己的云计算平台计划。在2010年1月的时候，微软公司正式推出了自己的云计算机平台―Windows Azure Platform，在2008年2月的时候，Windows Azure Platform 收取使用费用，这意味着微软云计算平台已经正式地使用。微软公司中大部分员工的工作都与云技术有关，这意味着微软云技术平台的发展前景是很大的。
1 微软云计算平台的技术介绍
云计算是把软件和应用平台以及基础设施编排统一于一个系统中，然后经过信息技术根据需要的形式提供服务。云计算是容多种计算机技术以及网络技术于一体的产物，主要有网格计算和分布式计算以及网络存储等技术。云计算把全部的信息资源容起来，并且不用人参加管理，而是由软件自动管理。云计算提供的数据库是保险的、可靠的，使用者不必再担心出现数据丢失或者是有病毒入侵的问题；云计算还可以实现资源共同利用。而且它具有使用性高，根据需要进行服务等的特点。
在2009年3月的时候，把“云”产品分成三种：第一是云计算基本设施，第二是云计算平台，第三是云计算等式：云计算等于（数据软件+云计算平台+基本设施）×服务。通过这个等式可以看，对于出云计算来讲最重要的就是服务，根据云计算的运算模式，微软云计算运用“软件加服务”和“云加端”的对策。Windows Azure Platform深刻地体现了微软云计算的对策：第一为用户供应了一个可靠安全的平台；第二是提供服务。
云计算分为私有云和公共云以及混合云三类。就云计算提供的服务角度来讲，云计算又可以分为：基础设施，平台和软件服务三类。
2 云计算平台的构成
微软公司的数据分布于世界的各个角落，而凡是有微软数据的地方就有云计算平台的运行，为云计算提供了一定的设施以及一些服务，而提供的服务既可以单独使用，也可以把它们组合起来使用，以为应用程序供应较多的特性与较安全和较高效的运行氛围。微软云计算平台主要由“云计算服务操作系统”、“云数据库”、“云计算的基础架构”三个组件构成。
1）“云计算服务系统”：在云计算系统中运行，对于云计算机系统的使用户而言是虚拟的而且是透明的，云计算系统主要保障了计算，保存，和管理三个尤为重要的功能以及它的基层服务Fabric，它们为云计算应用程序供应了运行和存储服务，Fabric不仅管理与监控云应用程序，还监控和管理“微软和服务”平台的运行环境。“云计算服务操作系统”中可以运行很多种种类的应用程序。但是“云计算服务系统”主要还是支持具有众多并发访问云计算使用者的应用程序。为了实现这个目的，“微软和服务”的允许一个“微软和服务”程序同时运行几个实例，各个实例在一个虚拟机上运行。假如有很多的并发访问用户，程序的设计者可以通过增多实例的个数来提高应用程序的使用效率。程序的设计者可以通过一定的手段为应用程序建设一个主机的号码，而且还要为数据库建立存储号码。完成这些程序之后，程序设计者就可以把应用程序传上来，表明程序所需要的实例个数，在此之后，“微软和服务”就可以为程序建立与之相适应的虚拟机，与此同时运行该程序。
2）SQLAZURE组件。很多用户都比较喜欢使用高效的、安全的而且容易管理的数据库系统的，云应用程序也是如此。云的数据库无论在什么时间都可以为客户提供服务。云数据库希望给用户提供依云为依托的数据运行服务，可以提供数据分析和数据转换等服务。云数据库是以“SQL服务”技术为基础进行建构的，但它并不是把它装在数据库中，是运用了更优秀的设计，由微软以云为基础，可提供的数据库服务是具有多用户和高使用的特点。云数据库的使用很简单，不用设计人员进行安装和安置数据库软件，更不需要为其打补丁等；它也不需要使用者进行管理。但是到目前为止，只开发出了“SQL Azure 数据库“,其它的软件正在研发和检测中，云数据库是在“SQL 服务”数据库管理系统基础之上进行服务的，它也可以支持索引和视图等功能；
3）云计算的基础架构：它是一种以互联网为基础的服务，它也能够把现在应用的程序和云计算平台的连接等变得更加的简单方便，为计算机软件的本地应用与云应用提供了服务。对于云计算来讲，存储数据和运行是很重要的，但我们仍需要一个以云为基础的架构服务。他不仅能够被使用者原有的软件进行应用，还可以为云服务使用，云计算的基础架构就可以实现这一目的。它用来提供交互的服务系统，它主要是用来把基础基础程连接于云应用程序当中，主要提的服务是访问控制以及服务总线的服务。
3结论
微软云计算平台是计算机技术与互联网技术发展的融合。一个优秀的云计算平台可以为用户提供良好的应用体验。微软具有先进的云计算技术和产品，以及以良好的软件平台，丰富的经验和众多的运行方式等为云计算提供解决方案。在不远的将来，会有越来越多的用户参与到云计算中。
参考文献
云计算技术基础篇（8）
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）33-0035-02
云计算相关概念早在1961年就有一定的思想雏形，人们预言计算资源可以发展为一种公共设施被人们使用，随后出现的效用计算、服务计算以及网格计算等技术，均是云计算的发展基础。就一般情况而言，云计算习惯利用计算机集群构成相应的数据中心，用户通过付费获得相应的服务，具体模式与用水、用电类似。云计算对于服务弹性具有一定的要求，还需综合考虑经济性、可用性、运行可靠性等内容。
1 云计算基本特征分析
云计算具体特征与其实际使用要求关系紧密，具体包含弹、资源池化、可计费服务、按需服务、泛在接入等。
1）弹特征分析
云计算相关服务可依据业务负载实际变化，自动完成相应的快速伸缩变化，具有良好的服务弹性。这种弹可有效增强用户使用与业务需求的一致性，从而避免因服务器性能冗余或过载，造成的资源浪费或服务质量下降问题。
2）资源池化特征分析
云计算所有资源均通过共享资源池模式进行管理，以保障管理的系统性和统一性。这种管理模式借助虚拟化技术，实现不同用户的资源分享，并保障资源的管理、放置以及分配对用户完全透明。
3）可计费服务特征分析
云计算可自动完成用户实际资源使用量的监控，并依据相应的收费标准，对用户使用的服务进行计费。
4）按需服务特征分析
云计算系统可依据用户的实际需求，完成资源的自动分配，以资源服务的形式，为不同用户提供基础设施、应用程序以及数据储存等资源。云计算相关服务不需要系统管理员进行干预。
5）泛在接入
云计算系统对于终端设备并无具体要求，在互联网条件允许情况下，用户可使用笔记本电脑、智能手机以及PC电脑等设备访问云计算服务。
2 云计算体系架构分析
云计算以一系列的服务集合为主要表现形式，从而满足弹性资源、按需服务的实际需求，结合当前云计算相关研究、应用分析，其体系架构主要分为三层，具体包括服务管理、核心服务以及用户访问接口三部分内容，如图1所示。核心服务层主要负责间应用程序、硬件基础设施以及软件运行环境抽象为可用性高、可靠性高且规模可伸缩的服务，以充分满足云计算的应用需求；服务管理层负责给予核心服务层相应的支持，以提高服务的安全性、可用性及可靠性；用户访问接口主要负责实现用户端到云的有效访问。
1）核心服务层
就一般情况而言，核心服务层具有三个子层，分别是平台即服务层（PaaS，platform as a service）、软件即服务层（SaaS，software as a service）、以及基础设施即服务层（IaaS，infrastructure as a service）。
基础设施即服务层主要负责提供硬件基础设施相关的部署服务，根据不同用户的实际需求，为其提供虚拟或实体的网络、储存、计算等相关资源。用户在实际使用基础设施即服务层过程中，需将基础设施相应的配置信息提交给IaaS层的提供商，同时包含基础设施运行的程序代码及其他数据。就基础设施即服务层而言，数据中心是基础，其优化及管理问题一向是该部分的研究重c。随着云计算研究不断深入，IaaS层应用了虚拟化技术，以进一步提高硬件资源分配的科学性，同时为用户提供规模可扩展、可靠性更高的优质服务。
平台即服务层是指应用程序的具体运行环境，主要负责相关管理服务及程序部署服务的提供。借助平台即服务层的开发语言和相应的软件工具，应用程序开发者通过上传具体数据和程序代码即可获得相应的服务，有效避免了底层操作系统、存储以及网络的管理问题。
软件即服务层是一种在云计算基础平台基础上，开发的应用程序，主要用于解决企业的信息化问题。企业主要通过租赁的形式实现该平台的使用，以GMail为例，企业并不需要对服务器相关的维护、管理问题分心，均有Google数据中心负责。
2）服务管理层
服务管理层主要负责保障核心服务层的安全性、可靠性、及可用性，具体分为安全管理和服务质量保障两部分内容。
云计算用户客观要求其实现高可用性、高可靠性，且成本低廉的个性化服务。但云计算本身结构复杂且规模庞大的系统平台，提高了这些要求实现的难度。因袭，云计算服务提供商常需围绕服务质量与用户进行有效的协商，并通过服务水平协议的形式，名列双方的服务需求，以控制双方需求的一致性。如提供商未能遵照协议提供相应质量的服务，用户可依据协议内容获得赔偿。
安全性也是用户重点关注的问题。采用资源集中式管理模式会导致云计算平台出现单点失效问题，即发生停电、地震等突发事故时，可能导致数据中心的数据丢失问题。因此，云计算平台还需加强个性化安全管理相关探索，利用隐私保护、数据隔离等技术，提高平台使用的安全性。
3）用户访问接口层
用户访问接口层是云计算平台实现泛在接入功能的基础，具体包含Web门户、Web服务以及命令行等形式。其中Web服务和命令行模式，既可作为应用程序的开发接口，又具备多种服务组合的能力。Web门户则是另一种访问接口形式，借助Web门户，云计算可实现用户桌面至互联网的迁移，完成这种迁移之后，用户可借助浏览器完成相关程序及数据的访问，不受时间和空间的影响，从而极大地提高用户的实际工作效率。随着云计算的发展，其计算接口逐渐趋向统一化标准发展，从而实现了不同企业间的无缝合作。
3 云计算关键技术
云计算平台的最终目标就是低成本条件下为用户提供可靠、安全、弹性的个性化服务。为全面满足不同用户的使用需求，云计算广泛应用了虚拟化技术、数据中心管理技术、QoS保障技术等关键技术。
3.1 基础设施即服务层关键技术分析
IaaS层是整合云计算平台的基础，承担着海量硬件资源提供、按需配置硬件资源以及个性化基础设施服务的重要职能。该层应用的关键技术，主要包含以下几点内容。
1）数据中心关键技术分析
数据中心作为云计算的绝对核心，其运行可靠性及资源规模，关乎于云计算服务的整体质量。该部分内容的技术应用要点主要分为两点，其一数据中心网络拓扑应满足成本经济性、运行可靠性要求，其二加强节能技术研究，以减少环境污染。
就现阶段云计算数据中心而言，通常由近万个计算节点组成，且随着云计算平台不断发展，节点数量有进一步上涨的趋势。在这种背景下，传统的树形网络拓扑结构具有较大的应用局限性，包括可靠性地、可扩展性差以及网络宽带有限等。为解决数据中心网络拓扑问题，相关研究人员相继提出了PortLand、BCube、VL2等网络拓扑结构。这些创新性网络拓扑结构，通过类似mesh构造的融入，相同提高了节点间的容错能力和连通性，增强了节点负载的均衡性。此外，这种形式的拓扑结构通过小型交换机即可完成，进一步降低了建设成本。
云计算平台数据中心普遍规模较大，在实际运行过程中，涉及计算机设备、制冷装置、通风系统、不间断电源等多项耗电单元，会消耗大量的电力能源。因此，加强绿色节能技术的研究，具有重要的现实意义。
2）虚拟化技术分析
数据中心作为大规模资源的提供基础，需满足平台资源按需分配的实际需求，即虚拟化技术的应用，包括虚拟机快速部署以及在线迁移两部分技术内容。虚拟机模板技术的应用，极大地简化了其部署过程、缩短了部署时间；在线迁移技术具体是指保持虚拟机运行状态下，实现不同物理机转移的技术，其应用意义主要包括以下几点：（1）增强系统运行可靠性；（2）促进负载均衡；（3）便于节能方案设计。
3.2 平台即服务层关键技术分析
平台即服务层在核心服务层中处于中间位置，需同时满足上层分布式编程框架和下层复杂数据调度管理的双重需求，该层的技术重点在于数据的储存与处理。
1）数据存储技术分析
就云计算平台实际需求而言，其数据存储需综合考虑文件的可用性、可靠性要求，和系统I/O性能要求。以Google公司的数据存储技术GFS（google file system）为例，在其实际运行过程中，大文件被有效分为若干数量的数据块，每块数据块具有统一的标准大小，分布存储于节点对应的本地硬盘中，且每一块数据块均具有多个副本，以确保数据存储的可靠性。这种技术的优势在于：一，数据存储能力强，通过文件分块，GFS可满足PB级的存储要求；二，并行读取模式；三，可有效解决数据块副本同步的简化问题；四，数据存储可靠性提升。
2）数据处理技术分析
除数据存储外，平台即服务层还包括相应的数据处理功能，由于该平台建立在大规模硬件资源上，故而其数据处理要求相应的抽象处理过程，同时要求规模扩展功能。
以Google公司的数据处理技术MapReduce槔，是一种建立在GFS之上运行的数据处理技术。在实际运行阶段，可将完整的作业分解为多个Map任务及Reduce任务，从而通过两个阶段的数据处理过程完整相应的数据处理工作。第一阶段为Map阶段，该阶段主要读取Map任务，并完成相应的处理，其中间结果通常保存在对于的Map节点中；第二阶段为Reduce阶段，读取Reduce任务的同时，完成Map中间结果的合并。
3.3 SaaS层关键技术分析
SaaS层主要面向用户终端服务，负责互联网软件应用服务的提供，在Web服务、Mashup、Ajax等技术飞速发展的背景下，带动了SaaS应用的迅猛发展。
4 结语
综上所述，云计算是一种新型的信息技术，具有弹、资源池化、可计费服务、按需服务、泛在接入等特性。云计算体系架构主要分为三层，具体包括服务管理、核心服务以及用户访问接口三部分内容，分别对应不同的服务功能。同时为进一步满足不同用户的实际使用需求，云计算广泛应用了虚拟化技术、数据中心管理技术、QoS保障技术等关键技术。目前，云计算还处于研究发展阶段，针对其运行可靠性、可用性、成本经济性要求，仍需相关人员不断进行探究，以促进云计算的进一步发展。
参考文献：
[1] 罗军舟，金嘉晖，宋爱波等.云计算：体系架构与关键技术[J].通信学报，2011（7）.
[2] 黄晓雯.云计算体系架构与关键技术[J].中国新通信，2014（13）.
云计算技术基础篇（9）
1.研究背景
云计算[1]是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡、等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。借助SaaS、PaaS、IaaS、MSP等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。云计算的核心思想[2]，是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。
随着云计算逐渐成为未来发展的趋势，得到了当前业界乃至全社会的关注，被广泛认为是新一代信息技术变革和业务应用模式变革的核心。作为IT基础设施、信息服务的交付和使用模式及基于互联网的新型计算模式，云计算使信息技术更加简单、易用，使知识普及成本大幅下降，使人们能够更好地获取和使用知识，能够更好地支撑工作、生活。云计算的出现是传统IT 领域和通信领域技术进步、需求推动和商业模式变化共同促进的结果，具有以网络为中心、以服务为提供方式、高扩展性和高可靠性以及资源使用虚拟化、透明化等重要特征。随着云计算技术及理念的深入应用，利用云计算强大的服务能力提供安全服务（即云安全）[3]越来越成为安全业界关注的重点，同时云计算技术及理念也对传统安全技术及应用产生了深远的影响。
2.云安全服务的关键技术
当前云计算在资源共享和分配上体现的是一个整体的独立系统， 是以固定数量的资源或既定的解决方案为用户提供服务， 其业务流程相对比较固定[4]。随着网络技术的发展， 以及基于服务架构（ServiceOriented Architecture， SOA） 思想的提出， 网络安全设备的共享和应用过程应该是基于服务而形成的， 对如何资源以及如何搜索资源开展了大量的工作， 但是如何实现资源和任务在接口、功能、流程、语义、服务质量等方面的智能匹配、寻租、动态组合等， 则缺乏有效的解决手段。正因为目前的安全云技术没有很好地解决网络安全设备的动态共享与智能分配、终端物理设备智能嵌入式接入等问题， 使其推广应用和发展受到了限制。
安全云涉及的关键技术大致可以分为： 模式、体系架构、标准和规范；云端化技术；云服务的综合管理技术；安全云业务管理模式与技术。
（1） 安全云模式、体系架构、相关标准及规范
主要是从系统的角度出发， 研究安全云平台的结构、组织与运行模式等方面的技术， 同时研究支持实施安全云的相关标准和规范。包括： 支持多用户的、商业运行的、面向服务的安全体系架构；安全云应用模式下设备的交互、共享、互操作模式；安全云平台的相关标准、协议、规范等， 如云服务接入标准、云服务描述规范、云服务访问协议等。
（2） 云端化技术
主要研究安全云服务提供端各类安全设备的嵌入式云终端封装、接入、调用等技术， 并研究安全服务请求端接入安全云平台、访问和调用安全云平台中服务的技术， 包括： 支持参与安全云的底层终端物理设备智能嵌入式接入技术、云计算互接入技术等；云终端设备服务定义封装、、虚拟化技术及相应工具的开发；云请求端接入和访问云制造平台技术，以及支持平台用户使用安全云平台的技术；物联网实现技术等。
（3） 云服务综合管理技术
主要研究和支持云服务运营商对云端服务进行接入、、组织与聚合、管理与调度等综合管理操作， 包括： 云提供端资源和服务的接入管理， 如统一接口定义与管理、认证管理等；高效、动态的云服务组建、聚合、存储方法；高效能、智能化安全云服务搜索与动态匹配技术；安全云任务动态构建与部署、分解、资源服务协同调度优化配置方法；安全云服务提供模式及推广， 云用户（包括云提供端和云请求端） 管理、授权机制等。
3.系统实现
本文的主要研究内容包括如何利用蓝盾网络安全云防护平台基于利用云计算平台，在蓝盾现有的综合网络安全设备和系统的基础上，实现统一威胁管理云服务、统一终端管理云服务、以及统一策略管理云服务，体现云计算环境在网络安全，特别是在外网防御方面的优势。同时，本文利用了基于同态hash（homomorphic hashing）的数据持有性证明方法、虚拟网络随动审计、基于通用的认证和密钥管理框架、可证明安全的高效认证密钥协商协议、自主可控的细粒度云数据共享访问控制等手段来保护用户的隐私和数据安全，消除用户对于云计算的疑虑，保障云平台的稳定运行。
蓝盾网络安全云防护平台架构包括有网络安全基础设施层IaaS （Security Infrastructure as a Service）、网络安全应用平台层PaaS （Security Platform as a Service），以及网络安全服务层SaaS （Security Software as a Service）。其中：
网络安全基础设施层IaaS提供基础的存储资源和计算资源，通过开源Xen云计算虚拟基础设施系统构造云基础设施层，实现硬件资源的虚拟化，并且以虚拟机为基础单位对资源进行分配、调度和管理等。Xen虚拟化了基础设施资源，实现了基础设施资源的网络化交付。
在IaaS的基础上，通过设计相应的服务接口，实现基础和共，构造网络安全应用平台层PaaS。PaaS基于开源的Hadoop云计算应用平台，分别提供HDFS分布式存储以及Map/Reduce并行计算的支持，为各个创新软件/服务的共性需求提供支持，包括海量数据存储和备份、海量安全信息的采集、分析和监控、协同防御的基本实现。
在PaaS的基础上，通过Web Service接口，以网络服务的形式提供各类直接面向应用的软件服务，包括云网站防护、云风险评估、云审计和云防火墙等等软件服务。
图1 蓝盾云安全平台架构
（1）网络安全基础设施层
网络安全基础设施层IaaS提供基础的存储资源和计算资源，通过Xen云计算虚拟基础设施系统构造云基础设施层，实现硬件资源的虚拟化，并且以虚拟机为基础单位对资源进行分配、调度和管理等。Xen虚拟化了基础设施资源，实现了基础设施资源的网络化交付。
Xen是云虚拟化基础设施平台，该云虚拟化基础设施平成对硬件资源的虚拟化以及提供统一的平台对资源进行管理和访问。在设备中引入虚拟化的概念，使得一个物理设备可以虚拟化为多个设备。同时各个虚拟设备之间的环境有严格的隔离；本项目支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。用户请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，用户无需了解应用运行的具置。只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络来实现安全云服务。
图2 Xen应用体系
Xen实现了下列主要功能：①硬件资源的虚拟化。通过对硬件资源进行虚拟化， Xen能够在不同的硬件环境中虚拟出一致的环境和平台，以简化软件的研发和管理。②硬件资源的多租户共享和服务的安全隔离。Xen通过虚拟化，对硬件资源进行分割、隔离和共享，可以实现单一硬件上的多组用户共享，提升硬件资源的利用率。同时，虚拟化过程形成的严格隔离区域，为各个服务提供安全的运行区域。③资源的池化集约式管理。Xen对把硬件资源虚拟化后，形成一个统一的大资源池。Xen集中管理和分配硬件资源，最大化资源的利用率。④实现了集约式产品研发模式。传统的烟囱式研发需要从硬件平台开始进行产品研发。在整合Xen平台后，产品研发可以直接从产品的应用模块开始，而无需在考虑软硬件平台等问题。
（2）网络安全应用平台层
在网络安全应用平台层，通过Hadoop平台，为网络安全服务层提供多种共，例如网站安全云防护、云防火墙、云安全风险评估，云安全策略管理，云安全协同防御，云安全流量管理等。
4.结论
本文主要探索了云安全服务所需要的关键技术，在蓝盾现有的综合网络安全设备和系统的基础上，设计了三层云安全服务架构，实现统一威胁管理云服务、统一终端管理云服务、以及统一策略管理云服务，体现云计算环境在网络安全，特别是在外网防御方面的优势。
参考文献：
[1] 陈全，邓倩妮. 云计算及其关键技术[J].计算机应用，2009， 29（9）： 2562 -2567
云计算技术基础篇（10）
云计算技术是近年来的一种新型技术，其在网络技术的应用下，实现了硬件系统整合为分布系统，使其应用价值得到提升，以此为实现数据可靠存储及高效处理奠定良好基础。当前我国社会迅速发展，对云计算技术的应用提出更高的要求。本文主要分析了云计算技术发展及其应用。
1云计算的定义及特点
从计算机商业的实现的角度来看，人们认为分布式处理、并行处理及网络计算机发展的产物就是云计算。对于云计算的定义，当前较多的软件开发人员及相关的专家对于云计算的定义的各有说法。那些开发云计算技术的人员认为，对于拓展云计算机服务器能力存在一定难度。云计算平台为用户提供了不同的服务类型及目标。但是任何种类的服务目标，云计算平台均具有以下特点：（1）云计算平台需要依赖数据中心，同时具备良好的计算服务十分有必要，这样才能使用户在应用云计算平台时，能获得更多的资源。（2）用户通过云平台，网络中的用户与底层物理实现不具又直接联系。用户在使用其他平台及软件十分便捷，不需要进行详细组成结构，也不需要进行相关内容的理解，同时用户能在便捷的在自己平台上进行工作，为广大群众的生活与工作提供方便。（3）云计算机平台受到广大用户的青睐，在实际中取得良好的应用效果，用户在应用过程中，可以根据自己的需求来调整规模。将计算机引入到云平台中，使两者相互结合，能有效减少整个系统的运行成本，另外还能满足广大群众的应用需求。
2云计算的发展背景
云计算与网络有着密切的联系，两者的结合为促进云计算的发展奠定良好基础。当前Web2.0相关理论与以往相比成熟许多，同时相关技术在实际中的应用效果良好，云计算的发展也有了一些变化，以往是商业化的网站，先今发展为校园网站。从实际情况来看，网络的商业化模式有了很大改变。比如，普通的商业化网站，尤其对于一个获得较大商业利益的网站来说，其涉及的内容十分广泛。其中系统硬件的维护、市场调研的分析是最重要的两个部分，其需要依靠一个良好的工作团队才能处理好相关的工作。网站最终所获得的利益只占据团队的很少部分，这给网站带来不平等的发展影响。而且从实际来看，当前传统的计算模型还存在着以下问题：（1）平台规模存在的可伸缩性问题，其无法满足广大群众的应用需求。而且，服务业务需求规模的改变下，计算机模型无法进行适当的调整。（2）大型底层基础设施的建设是建立在较大资金的基础上，而对于一般商业企业来说，资金筹备成为一项难题。（3）服务商需要对定型服务进行长期的维护，因此，面对资源的有限性，新业务的开发存在较大难度。云计算平台具有的良好的灵活性以及可靠性，网络用户能根据实际情况在较短的时间内建立系统。同时，对于基础设施的维护任务来说，还能实现让计算机提供商的操作。因此，用户将云计算平台应用实际中，进行相关工作的处理。云计算具有良好的可伸缩性，能够适当调整实际发生的状况，以此更好的降低服务的总成本。（4）网络底层设施开发需要耗费较大的资金，在建设过程中，硬件的基础是网络提供商的基础设施的重要部分，而且需要花费较长的时间以及较多的资金。
3云计算的应用
由于云计算机技术具有较大的复杂性，所以我国在云计算的应用方面还存在不足，对于云计算的应用并没有大范围的应用，但从实际情况来看，电子商务行业、教育行业等行业中，对云计算的大数据处理能力、大储存能力的应用取得良好效果，为实现信息的共享奠定良好基础。云计算是计算机行业中的热门信息产业，将云计算与教育行业相结合，教育教学的整个效果将得到大大提升。同时，云计算技术应用于教育行业中能发挥其优势，具体表现在这几个方面：（1）使学校教育资源建设所花费的资金得到减少；（2）能够随时随地展开教学，有助于打破传统的教学方式，对促进移动教学发挥重要作用。（3）使学校相关数据得到更好的保障；（4）为实现教育信息资源的共享提供良好的保障。因此，将云计算应用教育行业能够促进其更好的发展。但是在实际应用中，云计算还存在这几个方面的问题：（1）缺乏统一的标准，其对数据的兼容带来不良影响；（2）较差的资源共享性，所以要想使云计算的得到更好的应用，建立统一的标准十分重要。基于计算机的一种教育方法称之为教育云，其对教育信息化资源的整合起着重要作用，通过统一部署与管理云平台，将互联网引入其中，建立起优质的服务系统。教育云平台的服务主要有：、基础设施服务、软件服务及平台服务。教育云最重要的部分就是软件服务，其为广大用户提供软件应用服务奠定基础。
4结语
总而言之，云计算具有的优势为人们的生活与工作带来便捷，同时，云计算对促进信息技术的发展奠定良好基础。云计算技术的产生与运用给互联网技术的发展带来巨大机遇的同时，也带来一定的挑战，因此，需要不断完善相关程序，对其中存在的问题采取有效措施。随着当前我国信息技术、互联网技术的快速发展，云计算技术的发展前景十分可观。
参考文献
[1]张亚丽.云计算技术发展分析及其应用探讨[J].硅谷,2014(13):132+152.[2]吴华仕.云计算技术的发展及其在企业中的应用[J].技术与市场,2016(07):189.
云计算技术基础篇（11）
据介绍，云计算系统通常包含IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务）三层架构，其中，IaaS层是通过虚拟化技术将原本在物理上分散的服务器、存储等设备高度集中，以资源池的形式为PaaS平台和SaaS应用的高效运行提供支撑。从这个角度看,保障IaaS层基础平台的安全是整个云计算信息系统安全的关键所在。而在云计算基础架构中，操作系统作为虚拟化的基石，承载着大量重要的数据信息，也是调度计算、存储资源以处理业务及对外服务的重要平台，其安全性问题尤为重要。而目前，国内在大型服务器操作系统安全防护方面仍然停留在打补丁、配置简单策略等手工加固阶段，缺少专业的安全操作系统产品，尤其像主流的大型商用服务器操作系统（如AIX、HP-UX、SOLARIS等）普遍为来自海外的不开源产品，这给国内云计算发展埋下了巨大的安全隐患。
JHSE安全云解决方案正是解决IaaS层面的基础安全问题，即操作系统安全。作为安全云解决方案的核心，JHSE产品拥有多项国家发明专利和200多项全新技术，通过增强型RBAC、BLP、DTE三种安全模型的联动运作，对操作系统的安全子系统（SSOOS）进行重构和扩充，打造自主可控的安全操作系统，夯实云计算系统可靠运行的基础。同时，JHSE安全云解决方案采用了N+2层拓扑结构，可对物理上分散的各级系统进行集中管控，为云计算环境提供体系化的安全防护。此外，JHSE安全云解决方案还具有网络拓扑自动生成、异构网络集中管理等功能，从而提升云计算系统的运维效率，帮助用户快速融入云计算时代。
