深入研究云计算模式

深入研究云计算模式

 

上次我写了篇《初识云操作系统》的文章。这次我将着重介绍如何进行云计算，以及云计算所涉及的方方面面的知识。当然，这都是我按我自己的了解到的知识再加上自己的创造而写的，并不算是什么权威的东西。可以认为是我自己的一些感想！

 

云计算，即分布式计算、网格计算的衍生物。在本地计算资源不足的情况下，将计算任务发送到网络服务器上，由网络服务器代为完成其计算任务。

 

云计算的模式主要有以下三个（参考了网络操作系统相关知识）：

一、线程迁移模式，这个是量级最小的一级迁移，再小就难以协同了（至少实现难度上会比这个难），有的时候需要将进程里的各个线程分到不同的服务器上运行，以期达到更好的计算性能。如矩阵计算需要特殊的CPU等，而非矩阵运算可以使用一般的CPU即可。

二、进程级任务迁移模式。一个进程可包括多个线程。因而是一个完整的计算任务的迁移。如：把在手机运行魔兽游戏的进程迁移到网络服务器上，只能输入输出进行传送及结果的回传（输入---键盘鼠标的输入，运行结果---动画结果）。又如运行别的大型的程序，如一个科学计算的大型算法程序。这些都可以将整个进程迁移到别的服务器上进行计算，得到结果再返回即可。

三、作业级作务迁移。作业即在某一段时间内计算机要完成的计算及逻辑处理任务。这是粒度最大的一类迁移。比如将手机作为一个大型门户网站的服务器，这是计算能力肯定是不够的，怎么办。可以使用云服务进行虚拟服务器的配置。将某一段时间内的服务任务都放到这些云服务器，让云服务代为处理所有的一切。当然，通过你的手机终端，你可以对这些作业进行实时的监控及管理。

 

对于上述过程是如何实现的呢。云操作系统可以采用隐式和显示调度两种方式。

一、隐式调度。对于线程等一级的调度可以采用隐式调度，当然，这隐式调度也是经过用户允许的隐式调度。如云计算服务费用太贵，用户可以不采用此种方式。但如果用户将模式设定为：在计算过程中，为了更高的性能，操作系统可以以最好的方式对线程进行“云调度”。那么云操作系统可以完全按照云计算任务所需的计算能力，进行动态的“云调度”。

二、显式调度。一旦需要进行“云调度”，则必先征求用户的同意（比如弹出对话框，以征求用户的意见）。这里的“云调度”涉及计算任务的调度及“云设备”的调度。（云设备---比如需要用到“云打印机”等）。

在具体的云计算的调度（即计算任务的迁移调度），可以采用两者的综合来平衡之。

 

云计算的底层实现

云计算要将一个计算作务迁移到别一台机器上，要涉及很多的问题。其中最为关键的问题是：

一、数据如何进行迁移及共享。这里的数据包括代码数据及程序运行所需的数据（堆、栈内存数据，文件数据，设备资源等）。

二、运行结果将如何返回给用户。是实时返回还是运行结束再一次性返回。运行结果是如何描述的，内容是什么----图形亦或仅仅是数据。这些数据将如何描述及再现。

三、如何迁移，应该迁移到什么样的机器上，这些机器是如何分配和调度的。各个服务器是相互间是平等的还是有主从关系的。这些协作的算法及服务器又得安装怎样的操作系统（管理软件）来完成这些任务的协作。

四、对于已经在云端注册云服务的用户，如何保证其计算任务的可持续性，以及完整性及安全性。可持续性指的是，如果用户的云端下线之后，服务该如何进行，现场该如何保存等。完整性是指，如何将这些运行结果反映到用户的云环境中。比如在云端对云存储的数据进行了动态的修改，那么这些数据的修改如何保证其能完整无缺的保存下来---将计算结果保存起来。安全性，云计算服务器出现异常，如何避免出现不可预料的结果。

五、云计算如何将本地资源与云服务器资源结合起来，以提供给用户最优质的云计算服务。如优先使用本地的云设备，把本地的云计算设备整合成一个局域的云网络。

 

虽然我提出了这些实现云计算所要解决问题，但是并不是说我就已经拥有了这些问题的答案。因为这些都是些很现实的问题，涉及到了具体的实现了。没有做就没有发言权，所以还是等我做了再说。

 

云计算的应用程序的编制及实现机制。这是极其关键的。是云应用的基础。没有云应用程序的编写，用户的云计算任务将无法得到满足，因而提供一种云编程模式是十分关键的。

参考微软的.net，可以设想的实施方案为：

一、将基本的类库及服务编写成通用的代码集（程序集），由本地编写程序时调用之。这点可以构造统一的应用程序编程模式。标准接口，标准类库，这将进一步降低云计算任务迁移的数据量。（只需将极少量的非标准化代码及程序所需数据进行迁移即可----当然，这里涉及了托管机制）。强大的类库及云计算例程（标准化的程序集）将为代码的迁移的方便提供最为优良的保障。

二、将代码编译成中间代码形式，采用托管的方法对代码进行动态的编译及执行。生成一些移植性其好的托管代码。有利于程序集的迁移。这就好比，如果你云行的一个程序。我在服务器端已经安装有的话，那么程序你就不需要从用户端迁移到服务器了，只需要将程序所需的数据迁移即可。这迁移所需的时空资源大为降低。

三、将云应用程序存储于云端，由云网络提供方便的迁移。比如你在家上传了一个应用程序。那么你这个程序将保存在离你家最近的云网络中，当你需要将云计算“托管”出去，那么直接从最近的服务器得到该云计算服务即可。当你离开注册地（云应用程序上传所在地）时，在外地运行你所需的程序，可以通过云网络进行快速的转移，近而解决了云共享的问题。当然，这在用户看来是不可见的。

 

从这点来说，微软的.net战略还是具有一定的优势的。商业云的发展值得我们继续关注。

 

文章结尾语：

随着云计算技术的不断发展，以上谈到的各种问题也将逐步的解决，云计算所涉及的各种计算模式也将渐渐清晰，唯一还值得我们警醒的是：我们自己的云又以哪里，难道云计算只能靠大型的IT厂商来支持发展吗？我想不是的，在上面我也谈到，如果一台主机断网了或者局域网里面亦有着很多功能强劲的主机，为什么我们不能把云操作系统弄好一点，让这些离散的“云设备”（脱离了互联网的计算设备）也具有云计算的能力了-------实现了这种功能的云操作系统也是我们所需要的。所以不管是大云还是小的云朵，只要是给这个世界带来了美丽的风景线，就值得我们去创造它。