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云端技术:组建云计算中心需要用到哪些技术?

我们已经知道,一个完整的云系统包含 5 个角色,其中云服务提供商和云服务消费者是最主要的角色,这两个角色缺少任意一个都不能成为“云”。由这两者组成的“云”,算是最基本的“云”,如本地私有云就是只有供需双方的基本云。

本节开始重点介绍组建云端的技术、云端与终端的通信协议,末后顺带简单介绍一下云终端设备。

云端、通信协议(加上网络)和云终端简称为云计算的“云”、“管”、“端”。在建设具体的云端时到底采用什么技术,这与终端用户的类型密切相关,终端用户的类型间接决定了云服务的模式,以及需要在云端运行的软件种类。

总之,要根据云服务消费者的需求来选择技术并组建相应的云端,需求不同,组建云端的技术也不尽相同。

云端是云计算的核心,必须紧贴用户需求,同时应具备水平伸缩性——在需要的时候可随时增加服务器,从而扩充云端计算能力;在不需要的时候可自动让多余的机器睡眠,以达到节能减排的目的。

前面讲过,软件是让 CPU 来完成某项任务的步骤,云端是软件运行的场所,因此可以这样说:云端是运行各种软件来完成相应任务的地方。

云端采用的技术与任务的大小有关,大型任务(如核爆模拟、天气预报)和小型任务(如四则运算计算器、文字编辑等)采用的技术明显不同,前者很难用一台物理计算机按时完成任务,所以需要联合多台计算机(称为集群)共同完成任务;而后者占用一台物理计算机就浪费了资源,所以需要对单台物理计算机进行分割(称为虚拟化)。

将单台物理计算机分割成多台虚拟机,每台虚拟机完成一个任务,这意味着一台物理计算机并行执行多个任务。如果一个任务需要由一台物理计算机来完成,那么就直接分配一台物理计算机给此任务,这样的任务就是中型任务。用图 1 所示的坐标可以很好地表示这种关系。
技术与任务的关系
图 1  技术与任务的关系

对一台物理计算机做分割(虚拟出很多更小的计算机),然后给小型任务分配一台虚拟机,从而充分利用资源。虚拟机的大小是由 CPU 速度、内存大小、硬盘容量和每月的网络带宽定义的,当然虚拟机越大,租金就越高。

由一台物理计算机无法完成的大型任务,就要采用多台物理计算机集群在一起组成分布式系统。分布式系统还涉及任务划分与分配、多机协同工作的问题,后面会做进一步阐述。

由于在一篇文章中讲解会导致篇幅太长不利于读者学习,所以我们在后面教程中一一讲述组建云计算中心需要用到的技术:
这些云端技术不一定在所有云端都会采用,一些小型云端(如家庭云、小企业办公云等)根本不需要这么复杂的技术。

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