云计算工作原理探析

刘　伟

（山东理工大学计算机科学与技术学院，山东 淄博 255049）

【摘　要】在云计算环境下，计算机软硬技术、架构都发生了显著变化，人们的对计算机应用的需求也发生了变化。本文采用浅显易懂的方式对云计算的定义、云计算的架构模式以及云计算的应用和其安全性进行了简要的论述。

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关键词 云计算；中间件；“云端”服务器；互联网

1　云计算的定义

云计算是在通信和互联网的发展比计算机的发展速度更快的大背景下的必然产物[1]。假如你是一家大公司的经理，你的职责是为你所有的员工提供工作中必需的计算机硬件和软件，光提供计算机硬件是不够的，还需要购买相关的系统软件和应用软件以及相关软件的许可证。

随着公司的壮大员工不断增加，你必须为他们提供足够的工作所需的一切应用软件，为他们提供一些专业软件的许可证。如果只需要加载一个应用程序，该应用程序将允许员工登录到一个基于Web服务的主机上，远程主机上拥有这家公司所需的包括电子邮件、文字处理和复杂的数据分析程序等应用程序，不需要再为每个员工单个安装相关的程序了，这就是所谓的云计算。公司员工只需要关注自己的核心业务，不需要成为一个“业余的计算机工程师”。本地计算机对硬件和软件的需求降低，只要能够满足云计算系统的接口软件运行即可[2]。

2　云计算系统的架构组成

云计算系统总体分为两部分：前端和后端。这两部分彼此通过网络连接，这个网络就是互联网。前端就是计算机用户或者客户，后端系统就是所说的“云端”服务器[3]。

前端是客户通过自己计算机网络访问云计算系统上自己所需的应用程序，根据客户的需求云计算系统为其提供相应的用户界面。例如基于Web的电子邮件系统，主要利用现有的Web浏览器如Internet Explorer或Foxmail等来访问“云端”服务器上邮件系统。其他独特的应用都可以通过特定客户端应用程序从“云端”服务器上获得专业级的服务。

后端是基于互联网的各种计算机服务器系统和数据云存储系统，为客户提供“云端”的各种服务。理论上一个云计算系统可以包括几乎所有的计算机程序，从数据处理到视频游戏等，每个应用程序都有自己的专用服务器，都有专业的团队对其进行相关的维护和管理[4]。

所有“云端”服务器服从中央服务器管理，中央服务器根据客户和网络的通畅情况确定客户使用哪个“云端”服务器的服务，确保客户使用的顺利，它遵循一套规则即协议，采用一种特殊的软件称为中间件。中间件根据许可允许联网计算机互相沟通，通过专业软件，在一个物理服务器上运行多个虚拟服务器，每个虚拟服务器运行其自己独立的操作系统，是一套在云计算环境中的开放式基础架构虚拟化平台，服务器的虚拟化减少了更多的物理机器的需要[5]。

如果一个云计算的公司有很多客户，可能就会需要大量的存储空间，客户把大量的数据存储在“云端”服务器上，云计算系统所需的存储设备至少是两倍的存储容量，需要把客户的存储的数据保留至少两份或更多。这样就可以防止一旦某个存储服务器瘫痪，别的服务器还可以继续提供服务，对客户没有任何影响。

3　云计算的应用

云计算的应用是很广泛的，通过正确的中间件，云计算系统可以在客户端执行所有的应用程序。从一般的字处理软件到一些专业级软件的应用，还可以为特定的公司定制在云计算系统运行的应用计算机程序。

云计算系统可以说无处不在，客户可以在任何时间任何地点访问他们的应用程序和数据，可以使用任何连接互联网的计算机访问云计算系统。数据不会被限制在一个硬盘上、某个用户的计算机上或一个公司的内部网中。

云计算系统的应用带来硬件成本的下降，减少在客户端先进的硬件需求。在客户端不需要最快的计算机设备，云计算系统为你提供更先进的计算机设备。你可以买价格比较合理、处理能力够用的计算机终端连接到“云端”服务器的中间件，不需要足够大的硬盘，因为你的数据存储到远程计算机的云存储上[6]。

一个公司或某一个客户可以同拥有向云计算系统的公司购买他们所需要的应用软件的服务，本公司不要购买相关软件或为每一个员工购买软件许可证，只需要根据本公司的应用要求向云计算服务公司支付计量收费来使用云计算系统即可。

云计算系统的后端如果是网格计算机系统，那么客户端用户可以利用整个网络的处理能力。通常情况下，科学家或研究人员工作和计算都跟复杂，通过他们的个人电脑需要几年的时间才能完成他们的计算任务。在网格计算系统中，客户可以通过客户端把需要的计算任务通过云计算来处理，云计算系统利用本网络内的所有可用的闲置计算机的处理能力来参与计算，这样就大大提高了计算速度[7]。

4　云计算存在的问题

云计算最大的问题是云计算系统安全和隐私的保护。

如果一个公司把本公司的与业务相关的一些核心数据存放到不是本公司的设备上，而是存放到公共网络的某个地方，的确让公司高管们担心。它们在使用云计算系统前会仔细考虑这些关乎公司命运的核心数据存放的安全性。因此，提供云计算服务的公司必须具有良好的声誉，具有可靠地安全措施，具有严格的管理规章制度，具有法律的约束力，拥有专业级的管理团队和最先进的技术来维护客户的所有信息数据[8]。

隐私的安全性也是客户考量使用云计算系统的关键因素。一个客户可以从任何地点任何时间登录云计算系统访问数据和使用应用程序，他可能就会影响客户的隐私安全问题。云计算公司就需要提供保护客户隐私的安全措施，一种方法使用认证技术，每个用户提供独立的用户名和密码，而且具有严格的用户名和密码申请程序以及用户名密码找回的安全评估；另一种采用授权格式，每个用户只能访问和他或她工作关的数据和相关应用[9]。

5　结束语

云计算的发展前景广阔，它应用广泛为人们的学习生活以及工作带来了快捷和便利，同时云计算还存在着技术、管理与法律风险，需要进一步加强技术优势、加强法律对云计算的约束力，让人们越来越放心的使用云计算系统。

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参考文献

［１］曲伟平,黄小龙,潘大胜.网格计算的优势及安全技术[J].电信快报,2009,9.

［２］黎春兰,邓仲华.论云计算的价值[J].图书与情报,2009,4.

［３］宋丽华,姜家轩,张建成,等.黄河三角洲云计算平台关键技术的研究[J].计算机技术与发展,2011.

［４］戴新发,袁由光.一种嵌入式实时分布系统的安全策略设计[J].计算机工程与科学,2001,5.

［５］发改办高技.关于下一代互联网“十二五”发展建设的意见[J].信息化技术与信息化,2012.

［６］李（Li,M.），贝克（Baker,M.）.网格计算核心技术[M].王相林,译.清华大学出版社,2006.

［７］许晓冯.浅谈云计算及应用[J].信息化研究,2010,11.

［８］肖征,郭风雷.典型分布式计算技术的分析和比较[OL].中国论文下载中心,2009,2.

［９］胡云.云计算技术及应用的研究[J].开电脑开发与应用,2011.

［责任编辑：汤静］