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云计算:系统实例与研究现状幸

陈康等:云计算:系统实例与研究现状

1343的一致性.Chubby的小型分布式文件系统的每一个单元都可以用来提供锁服务

3IBM“蓝云"计算平台

IBM的“蓝云”计算平台是一套软、硬件平台,将Internet上使用的技术扩展到企业平台上,使得数据中心使用类似于互联网的计算环境.“蓝云”大量使用了IBM先进的大规模计算技术,结合了IBM自身的软、硬件系统以及服务技术,支持开放标准与开放源代码软件.“蓝云”基于IBMAlmaden研究中心的云基础架构,采用了Xen[15,161和PowerVM[171虚拟化软件,Linux操作系统映像以及Hadoop[‘81软件(GoogleFileSystem以及MapReduce的开源实现).IBM已经正式推出了基于x86芯片服务器系统的“蓝云”产品.

Provisioningmanagementstack

Fig.7ArchitectureoflBM“BlueCloud'’

图7IBM“蓝云”产品架构

由图可知,“蓝云”计算平台由一个数据中心、IBMTivoli部署管理软件(Tivoliprovisioningmanager)、mMTivoli监控软件(IBMTivolimonitoring)、IBMWebSphere应用服务器、IBMDB2数据库以及一些开源信息处理软件和开源虚拟化软件共同组成.“蓝云”的硬件平台环境与一般的x86服务器集群类似,使用刀片的方式增加了计算密度.“蓝云”软件平台的特点主要体现在虚拟机以及对于大规模数据处理软件ApacheHadoop的使用上.Hadoop是开源版本的GoogleFileSystem软件和MapReduce编程规范.

?“蓝云”计算平台中的虚拟化技术

“蓝云”软件的一个重要特点是虚拟化技术的使用【19】.虚拟化的方式在“蓝云”中有两个级别,一个是在硬件级别上实现虚拟化,另一个是通过开源软件实现虚拟化.硬件级别的虚拟化可以使用IBMP系列的服务器,获得硬件的逻辑分区LPAR(iogicpartition).逻辑分区的CPU资源能够通过IBMEnterpriseWorkloadManager来管理.通过这样的方式加上在实际使用过程中的资源分配策略,能够使相应的资源合理地分配到各个逻辑分区.P系列系统的逻辑分区最小粒度是1/10颗中央处理器r(CPU).Xen则是软件级别上的虚拟化,能够在Linux基础上运行另外一个操作系统.

虚拟机是一类特殊的软件,能够完全模拟硬件的执行,运行不经修改的完整的操作系统,保留了一整套运行

陈康等:云计算:系统实例与研究现状1345为了弹性计算云的进一步发展,Amazon规划了如何在云计算平台基础上帮助用户开发网络化的应用程序.除了网络零售业务以外,云计算也是Amazon公司的核心价值所在,必然会在弹性计算云的平台上添加更多的网络服务组件模块,为用户构建云计算应用提供方便.

5云计算的学术研究

Fig.8UsagemodelofAmazonelasticcomputingcloud

图8Amazon弹性计算云使用模式

本节我们将丰要讨论与上述系统有关的文献资料以及分布式计算实际系统最新进展的论文.由于云计算技术在互联网应用上的重要性,有很多论文都出自各个大公司的研究院,这包括传统的软件和服务公司(如Microsoft,惠普)以及新兴的网络服务公司(如Yahoo,Google等).关于云计算技术上的研究主要包括两个方面,一个是如何构建分布式平台的基础设施,另一个是如何帮助开发人员在云计算的分布式平台上进行编程.

在分布式平台的基础设施研究上,主要包括微软的Dryad框架.Amazon公司的Dynamo框架,以及应用于Ask.corn公司的Neptune框架.微软公司为了方便应用程序开发人员进行分布式程序的开发,提供了一个平台Dryadi231,以支持有向无环图类型数据流的并行程序.Dryad是一个一般化的框架,能够支持MapReduce类型的应用程序以及关系代数的一些操作.而Dryad的整体框架则根据程序的要求完成调度工作。自动完成任务在各个节点上的运行.Amazon公司的研究人员研究了如何通过集群的技术快速存取大量的(键值,数据)对的问题(即Key,Value对),并建立Dynamo[24】系统来维护这些信息.由于Amazon公司的特殊性,其公司内部的应用程序在很多情况下需要处理(键值,数据)对,并且需要扩展到大规模集群上.在对于读写控制方面,传统的读写处理方式是尽量简化读的操作,而将复杂性放在写操作上,Dynamo系统则将复杂性放在读的方面,将整个系统设计成总是可以写入的,以提高网络用户购物的体验.Dynamo主要使用结构化的P2P结构一致性哈希算法来对数据进行划分与存储,使用向量时钟的方式帮助完成数据读取,并采用哈希树与Gossip协议等一些手段对错误进行处理.应用于Ask.com的Neptune[25l技术则针对大量数据进行归并.总体框架首先将数据分布到大规模集群网络上,每一个网络中的节点只需保存一部分数据即可.而后每一个节点在数据上做相应的操作,将操作输出的中间结果进行归并操作即可获得最终的结果.这种归并方式在网络数据处理的应用上非常广泛.

在帮助开发人员在云计算的分布式平台上进行编程的研究方面,有很多研究机构开发了新的编程模式,对MapReduce编程模式进行扩展或者更新.Yahoo公司扩展了MapReduce框架,在MapReduce步骤之后加入一个Merge的步骤,从而形成一个新的MapReduceMerge[26】框架.使用这样的框架应用程序开发人员可以自己提供Merge函数,做两个数据集合的合并操作.Stanford大学的研究人员将MapReduce的思想应用到多核处理器上【2

71,主要工作是在多核处理器的基础上构建了一套MapReduce的编程框架,并结合各种不同的应用程序在多

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陈康(1976一),男,浙江台州人,博士,讲师,主要研究领域为分布与并行计算,操作系统,虚拟化.郑纬民(1946--),男,教授,博士生导师,CCF高级会员,主要研究领域为分布与并行计

算。存储系统.

云计算:系统实例与研究现状

作者:陈康, 郑纬民, CHEN Kang, ZHENG Wei-Min

作者单位:清华大学清华信息科学与技术国家实验室(筹),北京,100084;清华大学计算机科学与技术系,北京,100084

刊名:

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英文刊名:JOURNAL OF SOFTWARE

年,卷(期):2009,20(5)

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107.张庆斌.田德柱基于ITIL的云计算实施策略[期刊论文]-计算机系统应用 2010(9)

109.拓守恒云计算与云数据存储技术研究[期刊论文]-电脑开发与应用 2010(9)

110.周平.张超云计算及云存储的管理技术[期刊论文]-上海电力学院学报 2010(5)

111.林立.邹昌伟基于Android平台的云计算研究[期刊论文]-软件导刊 2010(11)

112.齐虎春云计算从概念到应用的研究[期刊论文]-内蒙古科技与经济 2010(15)

113.曹彬.程久军.闫春钢基于云计算Live Mesh的流媒体应用研究[期刊论文]-计算机科学 2010(11)

114.张智勇.施游云计算技术下的高校信息化建设[期刊论文]-电脑知识与技术 2010(35)

115.赵肄江.胡蓉基于虚拟化的绿色云计算[期刊论文]-湖南科技大学学报(自然科学版) 2010(4)

116.解建仓.李建勋基于水利网格的资源整合与应用[期刊论文]-水利信息化 2010(2)

117.李煜民.章才能.谢杰云计算环境下的数据存储[期刊论文]-电脑知识与技术 2010(5)

118.刘晓乐计算机云计算及其实现技术分析[期刊论文]-电子科技 2009(12)

119.殷珏琼浅析云计算现状及其问题[期刊论文]-电脑知识与技术 2009(33)

120.邓朝晖.刘伟.吴锡兴.曾宇.谢智明基于云计算的智能磨削云平台的研究与应用[期刊论文]-中国机械工程2012(1)

121.杨星.马自堂.孙磊云环境下基于性能向量的虚拟机部署算法[期刊论文]-计算机应用 2012(1)

122.郭旭升.王磊云计算对医院信息安全及系统成本的影响研究[期刊论文]-中国数字医学 2012(9)

123.杨志豪.赵太银.姚兴苗.李磊一种适应数据与计算密集型任务的私有云系统实现研究[期刊论文]-计算机应用研究 2011(2)

124.王舒榕.宗平云内部安全通信模型研究[期刊论文]-计算机工程与应用 2011(10)

125.胡艺峰.张友华.李绍稳.朱麟.谢静基于RFID技术的农产品流通信息系统研究[期刊论文]-数字技术与应用2011(5)

126.刘平峰.张慧基于云计算的SAAS商业模式类比研究[期刊论文]-商业时代 2011(11)

127.徐小龙.熊婧夷.程春玲一种基于P2P 网络技术的复合知识云模型[期刊论文]-南京邮电大学学报(自然科学版) 2011(3)

128.孙香花云计算研究现状与发展趋势[期刊论文]-计算机测量与控制 2011(5)

129.王小龙.肖琚.刘光明GMA架构下监控信息工作流模型探讨[期刊论文]-甘肃科学学报 2011(2)

130.吴劲松.陈孚电信运营商云计算发展探讨[期刊论文]-广东通信技术 2011(4)

131.徐剑.周福才.陈旭.朱志良云计算中基于认证数据结构的数据外包认证模型[期刊论文]-通信学报 2011(7) 132.蒋胜利.智西湖高校云计算教学初探[期刊论文]-洛阳理工学院学报(自然科学版) 2011(3)

133.王晟.赵壁芳云计算中MapReduce技术研究[期刊论文]-通信技术 2011(12)

134.龙胤慧.廖梓龙基于云计算的牧区水利信息系统研究[期刊论文]-水科学与工程技术 2011(5)

135.刘骞.陈明基于改进的Map/Reduce及模式空间划分的数据挖掘[期刊论文]-微电子学与计算机 2011(8) 136.王闯.焦树国.管刚云计算下的信息教育[期刊论文]-电脑知识与技术 2010(3)

137.匡胜徽.李勃云计算体系结构及应用实例分析[期刊论文]-计算机与数字工程 2010(3)

138.孙健.贾晓菁Google云计算平台的技术架构及对其成本的影响研究[期刊论文]-电信科学 2010(1)

139.闫冀阳.韩凝云计算技术在电子商务信息安全中的应用[期刊论文]-北京电力高等专科学校学报(自然科学版) 2010(5)

140.王平基于云计算的信息资源增值利用模型构建[期刊论文]-情报杂志 2010(7)

142.于志良基于云计算的数字化校园的研究[期刊论文]-电脑知识与技术 2010(14)

143.倪靖云计算下电子商务的发展[期刊论文]-中国电子商务 2010(9)

144.马书惠向物联网和泛在网迈进的思考[期刊论文]-科学与财富 2010(12)

145.吕海东.葛日波.沈海龙.朱志刚云计算环境下CRM系统设计和实现[期刊论文]-电脑知识与技术 2010(28) 146.李冉基于中介的云计算[期刊论文]-武汉职业技术学院学报 2009(5)

147.史佩昌.王怀民.蒋杰.卢凯面向云计算的网络化平台研究与实现[期刊论文]-计算机工程与科学 2009(z1) 148.马书惠向物联网和泛在网迈进的思考[期刊论文]-科学与财富 2010(12)

149.徐岩.李强.秦岩.秦波.包柏峰基于云制造的模具协同设计与制造模式探析[期刊论文]-机械设计与制造

2012(2)

150.李平云环境下虚拟服务器的安全性研究[期刊论文]-中国科技信息 2012(14)

151.马晓亭.高军.魏婷面向云计算的数字图书馆虚拟资源管理机制和调度策略研究[期刊论文]-现代情报 2012(9) 152.林强.罗欢跨数据中心一体化协同分布式云管理平台建设[期刊论文]-广东电力 2012(8)

153.胡新平.董建成.张志美云计算环境下的医疗信息化研究[期刊论文]-中国数字医学 2011(2)

154.尹雪蓉.尹今扬云计算模式的医疗信息管理平台构想[期刊论文]-中国医疗设备 2012(6)

155.胡新平.董建成.张志美云计算环境下的医疗信息化研究[期刊论文]-中国数字医学 2011(2)

156.高祥高速公路新型数据处理结算中心云计算模式探讨[期刊论文]-中国交通信息化 2011(4)

157.李乔.郑啸云计算研究现状综述[期刊论文]-计算机科学 2011(4)

158.吴劲松.陈孚云计算发展及应用研究[期刊论文]-广西通信技术 2011(2)

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161.何汉青.李宁基于云计算的MCU应用开发平台[期刊论文]-武汉理工大学学报(信息与管理工程版) 2011(4) 162.马晓亭.陈臣基于成本收益分析的云计算环境下数字图书馆建设研究[期刊论文]-图书与情报 2011(6) 163.曹立明论基于云计算的会计信息化[期刊论文]-经济师 2011(7)

164.王立伟.徐一秋基于云计算的数据库管理系统在高校中的应用与实现[期刊论文]-农业网络信息 2011(7) 165.孙放.陈云芳.林杭锋适用于富客户端的云计算模型[期刊论文]-计算机技术与发展 2010(8)

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167.石麦利数字图书馆的多形态信息服务研究[期刊论文]-科技信息 2010(22)

168.文明波.丁治明适用于云计算的面向查询数据库数据分布策略[期刊论文]-计算机科学 2010(9)

169.薛若雯.刘千贺企业云计算的部署与思考[期刊论文]-计算机光盘软件与应用 2010(13)

170.赵薇.耿晴云计算在GIS系统模型中的应用[期刊论文]-地理空间信息 2010(6)

171.田素贞.翟玉梅.刘传领基于云计算的多目标服务调度算法的改进研究[期刊论文]-陕西理工学院学报(自然科学版) 2012(1)

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173.战德臣.赵曦滨.王顺强.程臻.周学权.聂兰顺.徐晓飞面向制造及管理的集团企业云制造服务平台[期刊论文]-计算机集成制造系统 2011(3)

174.张海望.杨波云计算在手机通信中的应用研究[期刊论文]-计算机安全 2011(1)

176.梁焱基于云计算的智慧黄山景区数据基础设施规划方案[期刊论文]-中国园林 2011(9)

177.章功干面向云计算的安全数掘关键技术研究[期刊论文]-科技信息 2011(30)

178.李玮莹云计算环境下的“多媒体技术”课程设计与实践[期刊论文]-价值工程 2011(25)

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181.朱翠苗一种改进的智能化SWJS云平台[期刊论文]-计算机与现代化 2011(12)

182.焦毅.李琳.王颖慧.叶南荣一种面向企业私有云的数据分布策略[期刊论文]-计算机研究与发展 2011(z2) 183.薛志强.刘鹏.文艾.周游.许闯分布式文件系统管理策略研究[期刊论文]-电脑知识与技术 2011(1)

184.俞华锋基于云计算的三维虚拟学习环境的设计与应用[期刊论文]-计算机仿真 2010(9)

185.陆小铭.曹维华.余勇昌电信运营商发展云存储业务的网络问题探讨[期刊论文]-电信科学 2010(6)

186.张振勇.文静华基于架构的关系数据库与云端数据库比较分析[期刊论文]-电脑知识与技术 2009(25) 187.白丽瑞.李彤.谢仲文.宋琛基于成本利润Petri网的应用云计费模式分析[期刊论文]-电信科学 2012(1) 188.钱网伟基于MapReduce的ID3决策树分类算法研究[期刊论文]-计算机与现代化 2012(2)

189.郭东.杜勇.胡亮基于HDFS的云数据备份系统[期刊论文]-吉林大学学报(理学版) 2012(1)

190.黄健基于云计算的高校机房管理方法[期刊论文]-电脑编程技巧与维护 2012(14)

191.马晓亭.韩金仓面向读者需求的数字图书馆云服务平台构建研究[期刊论文]-图书与情报 2012(4)

192.朱仕村.张宇峰.张立涛.朱晓文.胡云辉面向长大桥梁结构健康监测物联网的云计算[期刊论文]-现代交通技术 2011(1)

193.陶飞.张霖.郭华.罗永亮.任磊云制造特征及云服务组合关键问题研究[期刊论文]-计算机集成制造系统

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194.李芳芳云计算现状综述[期刊论文]-电脑知识与技术 2011(4)

195.徐小龙.熊婧夷.程春玲基于云端计算架构的恶意代码联合防御机制[期刊论文]-东南大学学报(自然科学版) 2011(2)

196.李强.秦波.包柏峰基于云制造的模具协同制造模式探讨[期刊论文]-锻压技术 2011(3)

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199.周畅基于云计算的电子商务探讨[期刊论文]-现代商贸工业 2011(16)

200.冼启源.李天豪.麦松涛.梁康楠.金连文基于云计算及3G网络的健康监护系统设计[期刊论文]-计算机应用2011(z2)

201.李伯虎.张霖.柴旭东云制造概论[期刊论文]-中兴通讯技术 2010(4)

202.Li Bohu.Zhang Lin.Chai Xudong Introduction to Cloud Manufacturing[期刊论文]-中兴通讯技术(英文版) 2010(4)

203.陶彩霞.陈康.郝颖云计算在电信支撑系统领域的应用分析[期刊论文]-电信科学 2010(10)

204.王德文.宋亚奇.朱永利基于云计算的智能电网信息平台[期刊论文]-电力系统自动化 2010(22)

205.孙传明.路红.廖龙龙基于云操作系统的网络互动学习平台开发研究[期刊论文]-中国远程教育(综合版)2012(6)

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