PDF《第6章云计算 习题参考答案》

第6章云计算 习题参考答案 6-1 简述云和云计算的基本概念.

答:云也叫做资源池,是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源,通常是一些大型服 务器集群,包括计算服务器、存储服务器和宽带资源等. 云计算是一种基于互联网的、 大众参与的计算模式, 其计算资源 (计算能力、 存储能力、 交互能力)是动态、可伸缩、且被虚拟化的,以服务的方式提供. 6-2 简述私有云、公用云和混合云的基本概念. 答:私有云也叫做专用云,是由单个客户所拥有的按需提供基础设施,该客户控制哪些 应用程序在哪里运行, 拥有服务器、 网络和磁盘, 并且可以决定允许哪些用户使用基础设施. 公用云是由第三方运行的云,第三方可以把来自许多不同客户的作业在云内的服务器、 存储系统和其他基础设施上混合在一起. 最终用户不知道运行其作业的同一台服务器、 网络 或磁盘上还有哪些用户. 混合云把公用云模式与私有云模式结合在一起. 客户通过一种可控的方式对云部分拥有, 部分与他人共享. 6-3 简述云计算的四个本质特征. 答:云计算的本质包括: (1) 虚拟化,即把软件、硬件等 IT 资源进行虚拟化,抽象成标准化的虚拟资源,放在 云计算平台中统一管理,保证资源的无缝扩展;

(2) 多粒度和多尺度,即灵活的面对需求,提供不同的服务;

(3) 不确定性,因为云计算是一个人参与的计算,是群体智能的体现,表现出自然界不 确定性特征;

(4) 软计算,即如何让网络明白一些定量、定性的转换,如一些大约的量词等. 6-4 简述云计算与并行计算的关系. 答:并行计算式云计算的萌芽阶段. 在并行计算中, 为了获得高速的计算能力, 人们不惜采用昂贵的服务器和购买更多的服 务器.因此,强大的并行计算能力需要巨额的投资.并且,传统的并行计算机的使用是一个 相当专业的工作,需要使用者具有较高的专业素质. 而云计算将服务器等设施集中起来, 最大程度地做到资源共享, 能够动态地为用户提供 计算能力和存储能力,随时满足用户的需求. 6-5 简述分布式计算的基本原理,并指出云计算与分布式计算的关系. 答: 分布式计算研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的 部分, 然后把这些部分分配给许多计算机进行处理, 最后把这些计算结果综合起来得到最终 的结果. 分布式计算依赖于分布式系统. 分布式系统由通过网络连接的多台计算机组成. 网络把 大量分布在不同地理位置的计算机连接在一起, 每台计算机都拥有独立的处理器及内存. 这 些计算机互相协作,共同完成一个目标或者计算任务. 分布式计算是一个很大的范畴. 在当今的网络时代, 不是分布式计算的应用已经很少了. 云计算是分布式计算的一种. 6-6 简述云计算与网格计算的关系. 答:通常意义的网格是指云计算以前实现的以科学研究为主的网格.网格计算不仅要集 成异构资源,还要解决许多非技术的协调问题,非常重视标准规范,也非常复杂,但缺乏成 功的商业模式.云计算是网格计算的一种简化实用版本,有成功的商业模式推动.但如果没 有网格计算打下的基础, 云计算也不会这么快到来. 所以说, 云计算的成功也是网格的成功. 6-7 论述云计算与物联网的关系. 答:物联网的规模足够大之后,需要与云计算结合起来.云计算中心对接入网络终端的 普适性,最终解决了物联网中 M2M 应用的广泛性.物联网的行业应用,如智能电网、环境 检测网等等, 都需要借助云计算来解决海量信息和数据的管理问题. 具体包括以下几个方面: (1) 云计算解决了物联网中服务器节点的不可靠性问题, 最大限度地降低服务器的出错 率.物联网中的海量数据和信息需要巨大数目的服务器.随着服务器数目的增多,服务器节 点出错的概率也会随之变大.而利用云计算,云中有成千上万、甚至上百万台服务器,即使 某些服务器出错了, 也可以利用冗余备份等技术迅速恢复服务, 保障物联网真正实现无间断 的安全服务. (2) 云计算可以解决物联网中访问服务器资源受限的问题. 服务器相关硬件的资源的承 受能力是有限的,当访问超过服务器本身的限制时,服务器就会崩溃.物联网要求保障对服 务器有很高的访问需求,来满足数据和信息的爆炸性增长.但这种访问需求是不确定的,它 会随着时间而发生变化. 通过云计算技术, 可以动态地增加或减少云中服务器的数量和数目, 随时满足物联网中服务器的访问需求. (3) 云计算让物联网在更广泛的范围内进行信息资源共享. 物联网中的信息直接存放在 云中, 而每个云中的各个服务器分布在全国乃至全世界的各个角落. 物体只要具有传感功能, 就可以被感知到,云中的服务器就可以接收到它的信息,实现物体最新信息的共享. (4) 云计算增强了物联网中的数据处理能力, 并提高了智能化处理程度. 物联网应用的 不断扩大,产生了大量的业务数据.通过云计算技术,云中大规模的计算机集群提供了强大 的计算能力, 通过庞大的计算机处理程序自动将任务分解成若干个较小的子任务, 快速对海 量业务数据进行存储、处理、分析和挖掘,在短时间内提取出有价值的信息. 因为云计算的核心就是以虚拟化的方式提供各种服务,而物联网的应用本身就是以"云" 的方式存在的,从这个意义上说,物联网也是云计算的一个重要范畴.因此,物联网需要借 助于云计算技术解决某些问题,是云计算在现实中的一种应用形式. 6-8 简述云计算服务的三个层次. 答:云计算的服务层次是根据服务类型即服务集合来划分的.在计算机网络中每个层 次都实现一定的功能,层与层之间有一定关联.而云计算体系结构中的层次是可以分割的, 即某一层次可以单独完成一项用户的请求而不需要其他层次为其提供必要的服务和支持. IaaS (Infrastructure as a Service, 基础设施即服务)层位于云计算三层服务的最底端,提 供基本的计算和存储能力.以计算能力的提供为例,其提供的基本资源就是服务器,包括 CPU、内存、存储、操作系统及一些软件.IaaS 层通常按照所消耗资源的成本进行收费. PaaS (Platform as a Service, 平台即服务)层通常也称为"云计算操作系统".它提供给终 端用户基于网络的应用开发环境, 包括应用编程接口和运行平台等, 并且支持应用从创建到 运行整个生命周期所需的各种软硬件资源和工具.在PaaS 层面,服务提供商提供的是经过 封装的 IT 能力,如数据库、文件系统和应用运行环境等,通常按照用户登录情况计费. SaaS(Software as a Service,软件即服务)层提供最常见的云计算服务,如邮件服务等.用 户通过 Web 浏览器来使用网络上的软件,服务提供商负责维护和管理这些软件,并以免费 或按需租用方式向用户提供服务.SaaS 服务模式是未来管理软件的发展趋势,它不仅减少 甚至取消了传统的软件授权费用, 而且服务提供商将应用软件部署在统一的服务器上, 免除 了最终用户的服务器硬件、网络安全设备和软件升级维护的支出. 6-9 画出 MapReduce 编程思想的模型示意图. 答: 在MapReduce 模型中,程序员通过 Map 函数指定对各分块数据的处理过程,然后通过 Reduce 函数指定如何对分块数据处理的中间结果进行归约.这样,程序员只需要指定 map 和reduce 函数就可以编写分布式并行程序.当在机群上运行 MapReduce 程序时,程序员不 需要关心如何将输入的数据进行分块、 分配和调度, 系统还将自动处理机群内节点失败以及 节点间通信的管理等问题. 6-10 简述云存储的基本概念. 答:云存储(Cloud Storage)是在云计算概念上延伸和发展出来的一个新的概念,是指通 过集群应用、 网格技术或分布式文件系统等功能, 将网络中大量各种不同类型的存储设备通 过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统.