云计算如何工作

假设您是一家大型企业的高管。您的职责之一是确保所有员工都拥有完成工作所需的正确硬件和软件。仅仅为每个人购买计算机是不够的——您还必须购买软件或**软件许可证**，为员工提供他们所需的工具。每当有新员工入职时，您都必须购买更多软件，或者确保您当前的软件许可证允许另一位用户使用。这让您夜不能寐，即使躺在堆积如山的金钱上也很难入睡。

很快，像您这样的高管可能会有另一种选择。您不必为每台计算机安装一套软件，而只需加载一个应用程序。该应用程序将允许员工登录一个基于网络的服务，该服务托管了用户工作所需的所有程序。由另一家公司拥有的远程机器将运行从电子邮件到文字处理，再到复杂数据分析程序的一切。这被称为**云计算**，它可能会改变整个计算机行业。

在云计算系统中，工作负载发生了显著变化。本地计算机不再需要承担运行应用程序的所有繁重工作。构成云的计算机网络将处理这些工作。用户端的硬件和软件需求降低了。用户的计算机唯一需要运行的是云计算系统的**接口软件**，它可以像网页浏览器一样简单，而云网络则负责其余部分。

您很有可能已经使用过某种形式的云计算。如果您拥有Hotmail、Yahoo! Mail或Gmail等基于网络的电子邮件服务帐户，那么您就已经体验过云计算。您不必在计算机上运行电子邮件程序，而是远程登录Web电子邮件帐户。您的帐户软件和存储不在您的计算机上——它们位于该服务的计算机云中。

云计算系统由什么组成？请在下一节中找到答案。

云计算架构

谈论云计算系统时，将其分为两个部分会很有帮助：**前端**和**后端**。它们通过网络（通常是互联网）相互连接。前端是计算机用户或客户端所看到的部分。后端是系统的“云”部分。

前端包括客户端的计算机（或计算机网络）以及访问云计算系统所需的应用程序。并非所有云计算系统都具有相同的用户界面。像基于网络的电子邮件程序这样的服务利用现有的网页浏览器，如Internet Explorer或Firefox。其他系统则拥有独特的应用程序，为客户端提供网络访问。

在系统的后端，是各种计算机、服务器和数据存储系统，它们共同构成了计算服务的“云”。理论上，云计算系统可以包含您能想象到的几乎任何计算机程序，从数据处理到视频游戏。通常，每个应用程序都会有自己的专用服务器。

一个中央服务器管理着系统，监控流量和客户端需求，以确保一切顺利运行。它遵循一套称为**协议**的规则，并使用一种特殊的软件，称为**中间件**。中间件允许联网计算机之间相互通信。大多数时候，服务器并没有满负荷运行。这意味着存在未被利用的计算能力。可以将一台物理服务器伪装成多台服务器，每台服务器都运行独立的操作系统。这种技术称为服务器虚拟化。通过最大限度地提高单个服务器的输出，服务器虚拟化减少了对更多物理机器的需求。

如果一家云计算公司拥有大量客户，那么对存储空间的需求可能会很高。一些公司需要数百个数字存储设备。云计算系统所需的存储设备数量至少是其存储所有客户信息所需设备的两倍。这是因为这些设备，像所有计算机一样，偶尔会发生故障。云计算系统必须对其所有客户的信息进行复制，并将其存储在其他设备上。这些副本使中央服务器能够访问备用机器，以检索原本无法访问的数据。将数据复制作为备份称为**冗余**。

云计算有哪些应用？请继续阅读以了解详情。

云计算应用

云计算的应用几乎是无限的。有了合适的中间件，云计算系统可以执行普通计算机能够运行的所有程序。理论上，从通用文字处理软件到为特定公司设计的定制计算机程序，都可以在云计算系统上运行。

为什么会有人想要依赖另一个计算机系统来运行程序和存储数据呢？以下是几个原因：

客户端将能够随时随地访问其应用程序和数据。他们可以使用任何连接到互联网的计算机访问云计算系统。数据将不再局限于单个用户计算机的硬盘驱动器，甚至不再局限于公司的内部网络。
它可以降低硬件成本。云计算系统将减少客户端对高级硬件的需求。您不需要购买速度最快、内存最大的计算机，因为云系统会为您处理这些需求。相反，您可以购买一台便宜的计算机终端。该终端可以包括显示器、键盘和鼠标等输入设备，以及运行连接到云系统所需的中间件的足够处理能力。您不需要大容量硬盘，因为您会将所有信息存储在远程计算机上。
依赖计算机的公司必须确保其拥有正确的软件来达到目标。云计算系统为这些组织提供对计算机应用程序的全公司范围访问。公司不必为每位员工购买一套软件或软件许可证。相反，公司可以向云计算公司支付按使用量计费的费用。
服务器和数字存储设备会占用空间。一些公司租用物理空间来存储服务器和数据库，因为他们没有现场可用的空间。云计算使这些公司可以选择将数据存储在其他人的硬件上，从而消除了前端对物理空间的需求。
企业可能会在IT支持方面节省开支。理论上，精简的硬件比由**异构**机器和操作系统组成的网络问题更少。
如果云计算系统的后端是一个网格计算系统，那么客户端就可以利用整个网络的处理能力。通常，科学家和研究人员处理的计算非常复杂，单个计算机需要数年才能完成。在网格计算系统中，客户端可以将计算发送到云端进行处理。云系统将利用后端所有可用计算机的处理能力，显著加快计算速度。

尽管云计算的优势看起来很有说服力，但是否存在潜在问题呢？请在下一节中找到答案。

云计算的担忧

也许云计算最大的担忧是**安全性**和**隐私性**。将重要数据交给另一家公司的想法让一些人感到担忧。企业高管可能会犹豫是否利用云计算系统，因为他们无法将公司的信息严密保管。

对此立场的反驳是，提供云计算服务的公司是靠其声誉生存和发展的。拥有可靠的安全措施对这些公司有利。否则，该服务将失去所有客户。为了保护客户数据，他们有兴趣采用最先进的技术。

隐私是另一个问题。如果客户可以从任何地点登录以访问数据和应用程序，则客户的隐私可能会受到损害。云计算公司需要找到保护客户隐私的方法。一种方法是使用用户名和密码等**身份验证**技术。另一种方法是采用**授权**格式——每个用户只能访问与其工作相关的数据和应用程序。

关于云计算的一些问题更具哲学性。订阅云计算服务的用户或公司拥有数据吗？提供实际存储空间的云计算系统拥有它吗？云计算公司是否有可能拒绝客户访问其数据？几家公司、律师事务所和大学正在辩论这些以及其他关于云计算本质的问题。

云计算将如何影响其他行业？IT行业越来越关注云计算可能对计算机维护和维修业务产生的影响。如果公司转向使用精简的计算机系统，他们对IT的需求将减少。一些行业专家认为，对IT职位的需求将转移到云计算系统的后端。

计算机科学界的另一个研究领域是**自治计算**。自治计算系统是自我管理的，这意味着系统会自行监控并采取措施预防或修复问题。目前，自治计算大多处于理论阶段。但是，如果自治计算成为现实，它可能会消除对许多IT维护工作的需求。

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