WIKI:云计算技术与应用及相关概念解读

谈到云计算(cloud computing),我们先来说说“云计算“中的“云(cloud)”是什么。

云的概念:

“云”实质上就是指的一片网络,通过这片网络,用户可以实现在电脑、手机、电视、平板、智能手表、智能家居设备、智能办公设备等各种可以联网的终端设备之间互联互通,实现诸如——备份手机照片到云空间、远程控制家中台灯、疾病诊疗线上联合会诊、异地医疗报销、移动办公、云端巨量数据运算处理等用云场景。用户享受的所有资源、所有应用程序全部都由一个存储和运算能力超强的云端后台来提供,这个云端后台,可能是由一个或多个超级计算机组成,也可能是分布在各地的具有不同运算性能的普通计算机集群组成。

云计算 —— 网格计算的概念:

所谓云计算(cloud computing),是一种分布式计算,是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序,然后,通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。云计算早期,简单地说,就是简单的分布式计算,解决任务分发,并进行计算结果的合并。因而,云计算又称为网格计算。通过这项技术,可以在很短的时间内(几秒种)完成对数以万计的数据的处理,从而达到强大的网络服务。--概念引自【百度百科

从狭义上讲,云计算就是一种提供资源的网络,使用者可以随时获取云端资源,按需使用,并且可以看成是无限扩展的,只要按用量付费就可以。这种付费模式,有点类似于自来水厂通过水表,来评估每家每户的用水量,然后根据用水量给我们结算水费,我们付费即可享用。

从广义上说,云计算是与信息技术、软件、互联网相关的一种服务,这种将分布在各地的资源汇集到一个平台的方式,我们称之为计算资源共享池,也叫“云”,云计算就是把许多计算资源集合起来,通过软件实现自动化管理,只需要很少的人参与,就能让资源被快速提供。也就是说,计算能力,或称作“算力“可以作为一种商品来售卖,可以在互联网上流通。

云计算技术与应用:

云计算是继互联网、计算机之后,在信息时代的又一革新,云计算是信息时代的一个大的飞跃,未来的时代可能是云计算的时代。云计算具有很强的扩展性和需要性,可以为用户提供一种全新的体验,云计算的核心就是将无数配置不同、计算能力不同的计算机资源通过统一的平台联系在一起,实现计算资源的统一调度和按需获取。无论何时何地,用户都可以通过网络获取到无限的计算资源。

云计算技术,也简称云技术(cloud technology),是基于云计算商业模式应用的网络技术、信息技术、整合技术、管理平台技术、应用技术等的总称。云技术可以组成资源池,按需所用,灵活便利。云计算技术将变成重要支撑。技术网络系统的后台服务需要大量的计算、存储资源,如视频网站、图片类网站和更多的门户网站。云计算一般都是通过分布式储存的手段来进行数据储存,同时在冗余式储存的支持下,能够提高数据保存的可靠性,这样就能让数据同时存在多个储存副本,更加提高了数据的安全性。

概括来说,云技术有以下几个优势:

  1. 虚拟化技术。虚拟化技术。虚拟化突破了时间、空间的界限,是云计算最为显著的特点,虚拟化技术包括应用虚拟和资源虚拟两种。
  2. 动态可扩展。云计算平台可以帮助本地服务器增加计算能力,使计算速度大幅提高,在本地计算需求高峰期,通过本地计算任务溢出到云,可以让排队中的计算任务快速跑完,提高整体计算效率,在本地计算需求低谷期,通过减少云端计算需求,可以充分节省计算成本。典型的动态可扩展功能,可以参考fastone autoscale技术。通过fastone云计算平台的autoscale技术,用户可以按照计算需求量的大小,随时随地增减云端高性能计算集群。
  3. 按需部署。计算机包含了许多应用、程序软件等,不同的应用对应的数据资源库不同,所以用户运行不同的应用需要较强的计算能力对资源进行部署,而云计算平台能够根据用户的需求快速配备计算能力及资源。
  4. 灵活性高。云计算平台能够根据用户的需求,从统一的云端资源池中快速帮助用户配备计算能力及资源。
  5. 可靠性高。倘若服务器故障也不影响计算与应用的正常运行。因为单点服务器出现故障可以通过虚拟化技术将分布在不同物理服务器上面的应用进行恢复或利用动态扩展功能部署新的服务器进行计算。
  6. 性价比高。将资源放在虚拟资源池中统一管理在一定程度上优化了物理资源,用户不再需要昂贵、存储空间大的主机,可以选择相对廉价的PC组成云,一方面减少费用,另一方面计算性能不逊于大型主机。

云技术根据其用途可以分为以下几大类:

  1. 分布式数据储存技术:在现有的云计算数据存储技术中,关键技术主要有两种:Google File system(非开源的GFS)和Had00p Distributed File System(开源的HDFS)。
  2. 云计算的数据管理技术:代表性技术为Big Table数据管理技术,通过列存储的方式来对用户数据进行管理。
  3. 云计算的并行编程模式:主要是通过Map-Reduce编程模式来进行编程。Map-Reduce编程模式编写出来的程序具有很好的兼容性同时也具备很强的容错性。

云计算的服务类型:

通过云服务,手机、电脑、平板、电视机、投影仪、智能家居及办公设备可以实现各种终端设备之间的互联互通。像我们现在经常使用的在线杀毒、网络硬盘、云空间、在线音乐、远程视频等都属于云服务的范畴。

现阶段所说的云服务已经不单单是一种分布式计算,而是分布式计算、效用计算、负载均衡、并行计算、网络存储、热备份冗杂和虚拟化等计算机技术混合演进并跃升的结果。

云计算的服务类型包括三种:

  1. 基础设施即服务(IaaS):位于云服务的最底层,是物理层;IaaS提供虚拟化计算资源,如虚拟机、存储、网络和操作系统。
  2. 平台即服务(PaaS):位于云服务的中间层,是传输技术层; Paas为开发、测试和管理软件应用程序提供按需开发的环境,这是一种可定制的云计算解决方案。
  3. 软件即服务(SaaS):位于云服务的中间层,是应用层;SaaS服务商通过互联网向终端用户提供按需软件付费应用程序。

这三种云计算服务也可称为云计算堆栈,因为它们彼此叠放,构建了堆栈。

云平台的架构:

云计算平台,简称云平台,主要由用户界面、服务目录、管理系统、部署工具、监控和服务器集群组成:

  • 用户界面。用户可以在此界面向彼此传递信息,进行互动。
  • 服务目录。为用户提供各种服务的选项列表。
  • 管理系统。对云端资源进行管理。
  • 部署工具。可以根据用户的计算请求,对云端的计算资源进行有效部署与匹配。
  • 监控。对云上的正在运行的计算任务进行管控并制定措施。
  • 服务器集群。服务器集群包括虚拟服务器与物理服务器,隶属管理系统。

上述云平台的结构与功能,可以通过试用 速石科技SaaS计算云在线体验版来了解。

云平台服务有以下几个特征:

  • 其一为【虚拟资源池化】,由于池子大, 所以可以轻松找到上千台的计算机;
  • 其二为【按需分配】,无需走冗长的申请流程,直接从云平台申请资源;
  • 其三为【即用即得】,当你使用完毕的时候,马上释放;

云计算的日常应用场景举例:

  1. 存储云,又称 云存储,是在云计算技术上发展起来的一个新的存储技术。典型的场景就是通过个人云盘,随时随地把文件、照片、音频、视频等资料上传到云盘,并分享给别人。
  2. 医疗云,又称 数字医疗,是指在云计算、移动技术、多媒体、4G通信、大数据、以及物联网等新技术基础上,结合医疗技术,使用“云计算”来创建医疗健康服务云平台,实现了医疗资源的共享和医疗范围的扩大。像现在医院的预约挂号、电子病历、医保等等都是云计算与医疗领域结合的产物,医疗云还具有数据安全、信息共享、动态扩展、布局全国的优势。
  3. 教育云,为学校、培训机构提供了无线的可能。尤其是19年底到20年初的新型冠状病毒肆虐期间,通过教育云平台和各大直播平台,学校和培训机构可以实现远程授课和线上学习,通过在线发布和批改作业系统,提高了教学效率。

云计算在企业和科研单位的应用场景:

云计算在企业级HPC场景下还有很大的潜力可挖,很多企业还没有或者只是模糊地意识到云计算可能带来的变革。事实上通过对药物研发/基因分析/CAE/EDA/AI等行业应用进行分析与加速,并基于本地+公有混合云环境的灵活部署及交付,往往可以帮助企业提升10-20倍业务运算效率,降低成本达到75%以上,加快市场响应速度。

  1. 在EDA芯片设计IC仿真验证领域,云计算+HPC,为EDA上云带来更大惊喜,参考案例:
    EDA云实证Vol.1:从30天到17小时,如何让HSPICE仿真效率提升42倍?
  2. 制造行业的CAE上云,参考案例:
    CAE云实证Vol.2:从4天到1.75小时,如何让Bladed仿真效率提升55倍?
  3. CRO药企,在CADD计算机辅助新药研发领域,参考案例:
    生信云实证Vol.3:提速2920倍!用AutoDock Vina对接2800万个分子
    15小时虚拟筛选10亿分子,《Nature》+HMS验证云端新药研发未来

总结:云计算+高性能计算,双剑合璧,所向披靡。

-END-

关于超算 VS 高性能计算云,可以参考下文:

关于高性能计算云平台,更多内容请参考:

《速石百科》编撰机构简介:
速石科技致力于为 生命科学、 半导体汽车/智能制造高校科研人工智能互联网金融 等领域的企业提供定制化的企业上云、云迁移、算力补充等高性能计算云解决方案 。

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