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《伟大的计算原理》一云计算

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本节书摘来华章计算机《伟大的计算原理》一书中的第2章 ,[美]彼得 J. 丹宁(Peter J. Denning)
克雷格 H. 马特尔(Craig H. Martell)著 罗英伟 高良才 张 伟 熊瑞勤 译 更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

云计算

云计算是一个现代的时髦概念,其背后隐藏了关于信息共享和分布式计算的丰富含义。大量计算设备的互联产生了一种规模经济:在其中,人们不再关注服务和数据存放的物理位置。“云”这个术语出现在20世纪90年代后期,可能是在相关的技术或市场研讨中,人们使用云来比喻由计算机构成的网络。
早在20世纪60年代中期,MIT的MAC项目已经体现出了类似的想法,即:构建一种能够向众多用户提供计算资源共享的系统。MAC是词组“Multiple-Access Computer”中单词的首字母缩写,有时也代表“Man And Computer”。该项目产生了Multics系统,一个强大的可以对内存、外存、CPU等昂贵的计算资源进行分时复用的多道程序系统(每个用户使用这些资源的成本得到了极大的降低)。J. C. R. Licklider是这种思想灵感的提出者。他认为,计算资源应该成为一种基础设施,任何人都应该可以很方便地接入其中(Licklider 1960)。
在1969年底开始运作的计算机网络ARPANET使得“计算成为基础设施”的宏伟设想得以成真。ARPANET的设计目标就是资源共享:接入网络的任何用户都可以与网络中的其他计算节点互联并使用其上提供的服务。因此,没有必要去复制一个已经共享的服务(在服务质量能够得到保障的前提下)。ARPANET的设计者很快意识到,共享服务应该通过名称而不是物理位置来进行访问,因此,开发一种位置无关的寻址系统对于屏蔽网络通信的底层细节至关重要。Vint Cerf和Bob Kahn发明了TCP/IP通信协议(1974),能够支持互联网上的任何两台计算机在仅知晓对方IP地址(一种逻辑地址)而无需知晓物理地址的情况下进行信息传递。1983年,ARPANET开始正式使用TCP/IP协议。
1984年,ARPANET开始使用域名系统,一种将特定的字符串映射到IP地址的在线数据库(例如,将字符串“gmu.edu”映射为IP地址“129.174.1.38”)。域名系统带来了另一个层次上的位置无关性:用户现在只需要记住一些具有语音信息的字符串,就能够访问对应的互联网服务。
到20世纪90年代,万维网(World Wide Web)的出现使得任何信息对象都可以在互联网上进行共享。信息对象使用URL(Uniform Resource Locator,统一资源定位符)进行命名。URL的基本格式是“主机名/路径名”,其中路径名指出了一个信息对象在给定主机上的目录位置。20世纪90年代中期,Robert Kahn设计了一个互联网服务handle.net。该服务可以把一个具有唯一性的标识符映射为一个信息对象的URL。基于此,他还为美国国会图书馆和大多数的出版商设计了DOI(Digital Object Identif?ier,数字对象标识符)系统(Kahn and Wilensky 2006)。DOI提供了更高层级的透明性:一旦为一个数字对象赋予一个DOI之后,这个DOI将永久指向该数字对象,无论该对象存放在何处或何时被创建(Denning and Kahn 2010)。
面向终端用户的分布式计算服务的技术架构在近年来持续发展。Multics系统使得一个大型计算机系统可以在其用户间分享计算资源。20世纪70年代,施乐Palo Alto研究中心(PARC)构造了Alto系统,一个由连接至以太网的一组图形工作站形成的网络(Metcalfe and Boggs 1983)。施乐将该系统的体系结构命名为“客户端-服务器”架构,因为用户总是通过一个本地的接口(客户端)来访问网络上的服务。X-Window系统(1984年源于MIT)是一个通用的客户端-服务器系统:它支持一个新的服务提供者将其硬件和用户接口接入网络,而无需设计相应的客户端-服务器通信协议。今天,大多数的web服务都使用了客户端-服务器架构:服务提供者通过展现在标准web浏览器上的界面为用户提供服务。大多数云中的服务也采用客户端-服务器架构,其中URL系统对服务器的物理位置进行了完全的屏蔽。
表2.3给出了云计算领域涉及的人、问题以及计算基本原理。
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