探究新云電腦的定義與實(shí)現(xiàn)流程

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1.計(jì)算機(jī)

從信息的來(lái)源來(lái)看，既有由官方通過(guò)Web服務(wù)器正式的知識(shí)文獻(xiàn)，也有普通用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的知識(shí)信息。但是，無(wú)論知識(shí)的來(lái)源如何，目前的系統(tǒng)都是強(qiáng)調(diào)將信息存儲(chǔ)于服務(wù)器端，以服務(wù)器為中介來(lái)實(shí)現(xiàn)信息資源的貢獻(xiàn)。隨著信息資源的迅速增加和用戶訪問(wèn)量的不斷攀升，服務(wù)器端的負(fù)載沉重、用戶的響應(yīng)速度變慢甚至無(wú)法獲取服務(wù)，導(dǎo)致用戶的滿意度下降。為了解決這一問(wèn)題，目前通常的方法是不斷升級(jí)、更新、擴(kuò)容服務(wù)器端的計(jì)算和存儲(chǔ)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(lái)，關(guān)注的熱點(diǎn)在于采用云計(jì)算（CloudComputing）和云存儲(chǔ)等更為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算技術(shù)，以獲得較高的性價(jià)比。然而，這些措施并沒(méi)能解決根本問(wèn)題，其本質(zhì)原因在于：這類(lèi)系統(tǒng)所采用的仍然是傳統(tǒng)的C/S計(jì)算（Client/ServerComputing，客戶/服務(wù)器計(jì)算）或是B/S計(jì)算（Brower/ServerComputing，瀏覽器/服務(wù)器計(jì)算）架構(gòu)，特別是云計(jì)算與云存儲(chǔ)，提倡“瘦客戶機(jī)、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(jì)算環(huán)境中蘊(yùn)含的海量計(jì)算、存儲(chǔ)和信息資源被忽視與浪費(fèi)了。針對(duì)這種現(xiàn)狀，本文的貢獻(xiàn)在于：提出一種云計(jì)算與對(duì)等計(jì)算融合模型Cloud-P2P，在該平臺(tái)上構(gòu)建一種新穎的泛知識(shí)云系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)中的文獻(xiàn)、詞條等各類(lèi)知識(shí)信息有序的組織在一起；充分考慮網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)上可以利用的資源，在保障用戶使用體驗(yàn)的前提下，將用戶提交的知識(shí)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(jìn)一步改善用戶的使用體驗(yàn)，本文還提出一種動(dòng)態(tài)的復(fù)合自適應(yīng)QoS（QualityofService,服務(wù)質(zhì)量）保障機(jī)制，通過(guò)綜合區(qū)分用戶與資源類(lèi)型，并設(shè)定服務(wù)器負(fù)載閾值，將用戶提交的服務(wù)請(qǐng)求合理部署到服務(wù)器端和用戶端節(jié)點(diǎn)，從而有效解決傳統(tǒng)知識(shí)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(dá)到提高系統(tǒng)中用戶整體普遍滿意度的目標(biāo)。

2.Cloud-P2P融合模型

目前的云計(jì)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(jī)構(gòu)或是政府支持的科研機(jī)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)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(guò)網(wǎng)絡(luò)組成透明的資源池進(jìn)行可擴(kuò)展的、高可靠的、安全的協(xié)同計(jì)算，從而為用戶提供便捷的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。然而，按照云計(jì)算專家委員會(huì)的定義“云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)、大眾參與的計(jì)算模式，其計(jì)算資源包括計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力和交互能力是動(dòng)態(tài)、可伸縮、且被虛擬化的，以服務(wù)的方式提供”來(lái)看，廣義的云計(jì)算并沒(méi)有限定資源與服務(wù)必須由集群服務(wù)器來(lái)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(gè)由服務(wù)器集群和網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)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(jì)算與對(duì)等計(jì)算進(jìn)行有效的融合，這種融合體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

a、計(jì)算環(huán)境的融合。將原本相互隔離與獨(dú)立的環(huán)境和對(duì)等計(jì)算環(huán)境融合在一起，基于虛擬化機(jī)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(guò)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(lái)自于集群服務(wù)器（ServersofCluster）端和對(duì)等節(jié)點(diǎn)（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(jì)費(fèi)模塊（Accountmodule）、調(diào)度模塊（Schedulermodule）以及安全保障機(jī)制（Virtualizationmechanism）和虛擬化機(jī)制（Virtualizationmechanism）。技術(shù)的融合。將云計(jì)算和對(duì)等計(jì)算系統(tǒng)中的機(jī)制、算法和技術(shù)（如任務(wù)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹①Y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(jì)算/云存儲(chǔ)的服務(wù)器集群的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｆ渲泄芾砟K提供管理和服務(wù)，主要負(fù)責(zé)管理可用的計(jì)算、存儲(chǔ)和信息資源和服務(wù)，并配合安全機(jī)制對(duì)節(jié)點(diǎn)的身份和角色進(jìn)行認(rèn)證、授權(quán)和管理；調(diào)度模塊負(fù)責(zé)接收用戶提交的服務(wù)請(qǐng)求，根據(jù)用戶請(qǐng)求動(dòng)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(diǎn)上調(diào)度和部署資源和應(yīng)用。監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)監(jiān)視系統(tǒng)資源的使用情況，處理異常，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)配置、負(fù)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(guò)對(duì)底層的抽象屏蔽物理網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)細(xì)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(jìn)行有效的分離，通過(guò)不同虛擬實(shí)現(xiàn)間的動(dòng)態(tài)切換增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)持續(xù)提供服務(wù)的能力，從而增強(qiáng)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(jī)制通過(guò)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(jì)算機(jī)資源進(jìn)行管理并虛擬成虛擬主機(jī)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(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件資源的管理負(fù)擔(dān)中解放出來(lái)，從而不必關(guān)心真實(shí)主機(jī)的位置、維護(hù)和容錯(cuò)等問(wèn)題。

3泛知識(shí)云模型定義

泛知識(shí)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(chǔ)和簡(jiǎn)單的分布式計(jì)算平臺(tái)，將知識(shí)信息以文獻(xiàn)或詞條等方式存儲(chǔ)分布在大量高性價(jià)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(shí)彼此網(wǎng)狀互聯(lián)，體現(xiàn)出一種彌漫性、無(wú)所不在的分布性和社會(huì)交互性特征。通過(guò)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(shí)系統(tǒng)與文獻(xiàn)共享系統(tǒng)資源利用更廣泛、更靈活、更充分的信息平臺(tái)。因?yàn)閁KCM中的知識(shí)信息既來(lái)源于“官方”網(wǎng)站也來(lái)源于“民間”的普通用戶；既存儲(chǔ)于服務(wù)器端，也存儲(chǔ)于用戶終端；知識(shí)類(lèi)型既包括具有良好系統(tǒng)性、完整性的論文，也包含一個(gè)個(gè)獨(dú)立詞條。本文提出的泛知識(shí)云模型聚合了來(lái)自云計(jì)算集群服務(wù)器端和對(duì)等節(jié)點(diǎn)終端的計(jì)算、存儲(chǔ)和信息資源，信息資源存儲(chǔ)于文獻(xiàn)庫(kù)（DBofPaper）和知識(shí)詞條庫(kù)（DBofLemma）中；服務(wù)器顯然負(fù)責(zé)只負(fù)責(zé)提供服務(wù)，而每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)既獲取服務(wù)，也利用本身的資源來(lái)為其它節(jié)點(diǎn)提供信息服務(wù)。以文獻(xiàn)庫(kù)中的論文為例，一篇論文（Paper）可以用一個(gè)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(biāo)識(shí)，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(xiàn)集，UID是者的用戶唯一標(biāo)識(shí)，index是指論文存儲(chǔ)位置索引，date是論文的發(fā)表時(shí)間，value是指論文價(jià)值。

4工作流程

下面以節(jié)點(diǎn)通過(guò)該平臺(tái)共享一篇用戶撰寫(xiě)的論文為例來(lái)闡述系統(tǒng)的工作流程：

A.論文步驟

PeerA通過(guò)系統(tǒng)界面和通信模塊（Communicationmodule）與系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)（Masternode）進(jìn)行連接，管理模塊（Managementmodule）對(duì)該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份認(rèn)證后，允許節(jié)點(diǎn)加入到Cloud-P2P計(jì)算環(huán)境中，監(jiān)控模塊（Monitoringmodule）負(fù)責(zé)掌握該節(jié)點(diǎn)性能及其資源情況；用戶利用信息模塊（Informationadvertisingmodule）將自己撰寫(xiě)的論文信息在系統(tǒng)內(nèi)，并將論文除論文主體以外的說(shuō)明信息寫(xiě)入主節(jié)點(diǎn)上的論文目錄表（DirectoryofPaper）中，論文信息被系統(tǒng)通過(guò)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(guò)用戶節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器分別通過(guò)信息更新模塊（Informationupdatingmodule）將該文以規(guī)則的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)于服務(wù)器和用戶本地文獻(xiàn)庫(kù)（LocalDBofPaper）中；主節(jié)點(diǎn)更新其上的論文目錄表，特別是論文存儲(chǔ)位置索引信息。

B.論文獲取步驟

PeerB經(jīng)過(guò)身份認(rèn)證后，通過(guò)信息檢索模塊（Informationretrievalmodule）在系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)的論文目錄表中查詢所需的文獻(xiàn)；系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)根據(jù)節(jié)點(diǎn)身份、等級(jí)、論文的存儲(chǔ)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(diǎn)（用戶節(jié)點(diǎn)或集群服務(wù)器）；節(jié)點(diǎn)收到請(qǐng)求后，利用本地的信息供應(yīng)模塊和文獻(xiàn)庫(kù)將所需的文獻(xiàn)通過(guò)通信模塊不經(jīng)過(guò)主節(jié)點(diǎn)直接發(fā)送給PeerB；PeerB收到論文后通過(guò)信息更新模塊將論文存儲(chǔ)于本地文獻(xiàn)庫(kù)中；完成本次交互后，PeerB和服務(wù)提供節(jié)點(diǎn)分別向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)確認(rèn)信息；主節(jié)點(diǎn)的計(jì)費(fèi)模塊對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)費(fèi)，并更新其上的論文目錄表中與該論文有關(guān)的論文存儲(chǔ)位置索引和論文價(jià)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)