探究新云電腦的定義與實現(xiàn)流程

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1.計算機

從信息的來源來看，既有由官方通過Web服務(wù)器正式的知識文獻，也有普通用戶通過網(wǎng)絡(luò)平臺的知識信息。但是，無論知識的來源如何，目前的系統(tǒng)都是強調(diào)將信息存儲于服務(wù)器端，以服務(wù)器為中介來實現(xiàn)信息資源的貢獻。隨著信息資源的迅速增加和用戶訪問量的不斷攀升，服務(wù)器端的負載沉重、用戶的響應(yīng)速度變慢甚至無法獲取服務(wù)，導(dǎo)致用戶的滿意度下降。為了解決這一問題，目前通常的方法是不斷升級、更新、擴容服務(wù)器端的計算和存儲能力；這種做法仍然需要各系統(tǒng)建設(shè)單位不斷的投入大量的資金。近年來，關(guān)注的熱點在于采用云計算（CloudComputing）和云存儲等更為先進的網(wǎng)絡(luò)計算技術(shù)，以獲得較高的性價比。然而，這些措施并沒能解決根本問題，其本質(zhì)原因在于：這類系統(tǒng)所采用的仍然是傳統(tǒng)的C/S計算（Client/ServerComputing，客戶/服務(wù)器計算）或是B/S計算（Brower/ServerComputing，瀏覽器/服務(wù)器計算）架構(gòu)，特別是云計算與云存儲，提倡“瘦客戶機、胖服務(wù)器”策略，這就導(dǎo)致由當(dāng)前大規(guī)模PC構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)邊緣計算環(huán)境中蘊含的海量計算、存儲和信息資源被忽視與浪費了。針對這種現(xiàn)狀，本文的貢獻在于：提出一種云計算與對等計算融合模型Cloud-P2P，在該平臺上構(gòu)建一種新穎的泛知識云系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)中的文獻、詞條等各類知識信息有序的組織在一起；充分考慮網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點上可以利用的資源，在保障用戶使用體驗的前提下，將用戶提交的知識索取任務(wù)從網(wǎng)絡(luò)中心的服務(wù)器端遷移到網(wǎng)絡(luò)邊緣的客戶端；為了進一步改善用戶的使用體驗，本文還提出一種動態(tài)的復(fù)合自適應(yīng)QoS（QualityofService,服務(wù)質(zhì)量）保障機制，通過綜合區(qū)分用戶與資源類型，并設(shè)定服務(wù)器負載閾值，將用戶提交的服務(wù)請求合理部署到服務(wù)器端和用戶端節(jié)點，從而有效解決傳統(tǒng)知識系統(tǒng)中存在的高峰階段服務(wù)器性能瓶頸的難題，從而達到提高系統(tǒng)中用戶整體普遍滿意度的目標。

2.Cloud-P2P融合模型

目前的云計算系統(tǒng)基本上都是基于集中管理的大型數(shù)據(jù)中心，如由IBM、Google、Amazon等商業(yè)機構(gòu)或是政府支持的科研機構(gòu)來設(shè)計與構(gòu)建，在高效的虛擬化技術(shù)基礎(chǔ)上，將大量的服務(wù)器集群通過網(wǎng)絡(luò)組成透明的資源池進行可擴展的、高可靠的、安全的協(xié)同計算，從而為用戶提供便捷的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。然而，按照云計算專家委員會的定義“云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)、大眾參與的計算模式，其計算資源包括計算能力、存儲能力和交互能力是動態(tài)、可伸縮、且被虛擬化的，以服務(wù)的方式提供”來看，廣義的云計算并沒有限定資源與服務(wù)必須由集群服務(wù)器來提供。本文提出的Cloud-P2P融合模型正是基于這種更具包容性的理念，試圖構(gòu)建一個由服務(wù)器集群和網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點聯(lián)合構(gòu)成的更廣泛的公用虛擬資源池。定義1Cloud-P2P融合模型是將云計算與對等計算進行有效的融合，這種融合體現(xiàn)在兩個方面：

a、計算環(huán)境的融合。將原本相互隔離與獨立的環(huán)境和對等計算環(huán)境融合在一起，基于虛擬化機制將環(huán)境中包含的軟、硬件融合到基于Internet的資源池中，統(tǒng)一接收任務(wù)的部署和資源的調(diào)度。

b、Cloud-P2P融合模型中，用戶（User）通過本地客戶端（Client）界面（或基于瀏覽器）接入到基于Cloud-P2P的應(yīng)用系統(tǒng)中，系統(tǒng)提供的資源來自于集群服務(wù)器（ServersofCluster）端和對等節(jié)點（Peer）端。Cloud-P2P融合模型中包含服務(wù)與資源目錄（Directoryofservices&resources）、管理模塊（Managementmodule）、監(jiān)控模塊（Monitoringmodule）、計費模塊（Accountmodule）、調(diào)度模塊（Schedulermodule）以及安全保障機制（Virtualizationmechanism）和虛擬化機制（Virtualizationmechanism）。技術(shù)的融合。將云計算和對等計算系統(tǒng)中的機制、算法和技術(shù)（如任務(wù)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)拓撲、資源管理、性能監(jiān)控等）相互融合與滲透。如將適用于P2P網(wǎng)絡(luò)的DHT技術(shù)應(yīng)用于云計算/云存儲的服務(wù)器集群的網(wǎng)絡(luò)拓撲。其中管理模塊提供管理和服務(wù)，主要負責(zé)管理可用的計算、存儲和信息資源和服務(wù)，并配合安全機制對節(jié)點的身份和角色進行認證、授權(quán)和管理；調(diào)度模塊負責(zé)接收用戶提交的服務(wù)請求，根據(jù)用戶請求動態(tài)地部署、配置和回收資源，已經(jīng)在服務(wù)器端和Peer節(jié)點上調(diào)度和部署資源和應(yīng)用。監(jiān)控模塊負責(zé)監(jiān)視系統(tǒng)資源的使用情況，處理異常，實現(xiàn)節(jié)點配置、負載均衡和資源監(jiān)控，確保能將服務(wù)順利提供給的用戶。虛擬化技術(shù)的核心思想是通過對底層的抽象屏蔽物理網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)細節(jié)，將網(wǎng)絡(luò)的控制管理與數(shù)據(jù)平面的轉(zhuǎn)發(fā)與交換、進行有效的分離，通過不同虛擬實現(xiàn)間的動態(tài)切換增強網(wǎng)絡(luò)持續(xù)提供服務(wù)的能力，從而增強系統(tǒng)的可信性、穩(wěn)定性和易用性。Cloud-P2P融合模型中虛擬化機制通過系統(tǒng)虛擬化、資源虛擬化與網(wǎng)絡(luò)虛擬化等技術(shù)將分散在服務(wù)器端和Peer端的計算機資源進行管理并虛擬成虛擬主機等資源池以供統(tǒng)一管理與分配，這樣就有效地將用戶從對計算機軟硬件資源的管理負擔(dān)中解放出來，從而不必關(guān)心真實主機的位置、維護和容錯等問題。

3泛知識云模型定義

泛知識云模型（Ubiquitousknowledgecloudmodel，UKCM），借用了量子物理中的“電子云”（ElectronCloud）的概念，基于海量的分布式存儲和簡單的分布式計算平臺，將知識信息以文獻或詞條等方式存儲分布在大量高性價比的集群服務(wù)器與海量終端設(shè)備上，具有關(guān)聯(lián)性的知識彼此網(wǎng)狀互聯(lián)，體現(xiàn)出一種彌漫性、無所不在的分布性和社會交互性特征。通過該定義可以看出，本文提出的UKCM是一種比當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)知識系統(tǒng)與文獻共享系統(tǒng)資源利用更廣泛、更靈活、更充分的信息平臺。因為UKCM中的知識信息既來源于“官方”網(wǎng)站也來源于“民間”的普通用戶；既存儲于服務(wù)器端，也存儲于用戶終端；知識類型既包括具有良好系統(tǒng)性、完整性的論文，也包含一個個獨立詞條。本文提出的泛知識云模型聚合了來自云計算集群服務(wù)器端和對等節(jié)點終端的計算、存儲和信息資源，信息資源存儲于文獻庫（DBofPaper）和知識詞條庫（DBofLemma）中；服務(wù)器顯然負責(zé)只負責(zé)提供服務(wù)，而每個終端節(jié)點既獲取服務(wù)，也利用本身的資源來為其它節(jié)點提供信息服務(wù)。以文獻庫中的論文為例，一篇論文（Paper）可以用一個8元組描述：Paper(PID,name,keywords,abstract,body,ref,UID,index,date,value)式中，PID是該文在系統(tǒng)中的唯一標識，name是論文名稱，keywords是論文關(guān)鍵詞集合，body是論文的正文主體，ref是論文的引用文獻集，UID是者的用戶唯一標識，index是指論文存儲位置索引，date是論文的發(fā)表時間，value是指論文價值。

4工作流程

下面以節(jié)點通過該平臺共享一篇用戶撰寫的論文為例來闡述系統(tǒng)的工作流程：

A.論文步驟

PeerA通過系統(tǒng)界面和通信模塊（Communicationmodule）與系統(tǒng)主節(jié)點（Masternode）進行連接，管理模塊（Managementmodule）對該節(jié)點進行身份認證后，允許節(jié)點加入到Cloud-P2P計算環(huán)境中，監(jiān)控模塊（Monitoringmodule）負責(zé)掌握該節(jié)點性能及其資源情況；用戶利用信息模塊（Informationadvertisingmodule）將自己撰寫的論文信息在系統(tǒng)內(nèi)，并將論文除論文主體以外的說明信息寫入主節(jié)點上的論文目錄表（DirectoryofPaper）中，論文信息被系統(tǒng)通過信息供應(yīng)模塊（Informationprovidingmodule）將論文推送到合適的服務(wù)器上，并通過用戶節(jié)點和服務(wù)器分別通過信息更新模塊（Informationupdatingmodule）將該文以規(guī)則的結(jié)構(gòu)存儲于服務(wù)器和用戶本地文獻庫（LocalDBofPaper）中；主節(jié)點更新其上的論文目錄表，特別是論文存儲位置索引信息。

B.論文獲取步驟

PeerB經(jīng)過身份認證后，通過信息檢索模塊（Informationretrievalmodule）在系統(tǒng)主節(jié)點的論文目錄表中查詢所需的文獻；系統(tǒng)主節(jié)點根據(jù)節(jié)點身份、等級、論文的存儲位置、當(dāng)前服務(wù)器的性能狀況以及系統(tǒng)設(shè)定的調(diào)度策略將信息索取的任務(wù)部署到合適的節(jié)點（用戶節(jié)點或集群服務(wù)器）；節(jié)點收到請求后，利用本地的信息供應(yīng)模塊和文獻庫將所需的文獻通過通信模塊不經(jīng)過主節(jié)點直接發(fā)送給PeerB；PeerB收到論文后通過信息更新模塊將論文存儲于本地文獻庫中；完成本次交互后，PeerB和服務(wù)提供節(jié)點分別向主節(jié)點發(fā)送一個確認信息；主節(jié)點的計費模塊對節(jié)點進行計費，并更新其上的論文目錄表中與該論文有關(guān)的論文存儲位置索引和論文價值等信息。

作者：徐小龍 李碩 顧厲淼 王新珩 單位：京郵電大學(xué)