关于云计算的无线接入毕业设计论文

大学本科生毕业设计（论文）摘要随着互联网时代信息与数据的快速增长,科学、工程和商业计算领域需要处理大规模、海量的数据,对计算能力的需求远远超出自身IT架构的计算能力,这时就需要不断加大系统硬件投入来实现系统的可扩展性。另外,由于传统并行编程模型应用的局限性,客观上要求一种容易学习、使用、部署的新的并行编程框架。在这种情况下,为了节省成本和实现系统的可扩放性,云计算的概念被提了出来。云计算是一种新兴的计算模型，它是在网格计算的基础上发展而来的。同时云计算也是一种新的资源交付方式，一种新的商业模式。在计算理念上，将计算通过Internet 交给云平台来处理；在资源交付上，将IT 资源、系统资源和应用等整合为服务提供给用户； 在商业模式上，实现了资源的按需定制、按量付费。本文研究了云计算的发展历史和应用场景，比较了现有的云计算的定义。云计算是分布式计算、并行处理和网格计算的进一步发展,它是基于互联网的计算,能够向各种互联网应用提供硬件服务、基础架构服务、平台服务、软件服务、存储服务的系统。通常云系统由第三方拥有的机制提供服务,用户只关心云所提供的服务。结合当今3G移动通信网络和无线通信的主流技术WIFI进行研究，对以几个企业的典型云计算技术模型为例，总结了云计算的关键技术：虚拟化技术、Web服务技术、编程模型和任务调度模型等，分析了云计算结合移动通信和无线通信技术的主要应用模式SaaS，即软件及服务模式，结合现在的运营通信指出云计算的广阔发展前景。关键词：云计算；虚拟化技术；Web服务；编程模型Research of wireless Network Access Based on Cloud ComputingAbstract In the Internet age, With the a rapid growth of information and data, Science, engineering and business need to address large-scale computing, massive data. Demanding for computing power far beyond its own IT infrastructure computing power, Then on the need to constantly increase the hardware inputs to achieve system scalability. In addition, because the application of the traditional limitations of parallel programming models, objectively requires an easy to learn, use and deployment of new parallel programming framework. In this case, in order to cut costs and implementing a system Scalability, cloud computing concept is put forward. Cloud computing is an emerging computing model, which is in the grid computing based on evolved, also cloud computing is a new resource delivery, a new business model. Concept in the calculation will be calculated through the Internet to the cloud platform to deal with; the resources to deliver on the IT resources, system resources and application integration for service providers to users; the business model, the realization of the resources on-demand, according to the amount paid.This article describes the history and development of cloud computing scenarios, comparing the existing definition of cloud computing. Cloud computing is distributed computing, parallel processing and the further development of grid computing, which is Internet-based computing, to provide hardware to a variety of Internet applications services, infrastructure services, platform services, software services, storage services system. Cloud systems are usually owned by a third party mechanism to provide service users care only about the cloud services provided. Combined with todays 3G mobile communication network and WIFI wireless communications technology to study the mainstream, with several companies on the cloud computing model of a typical example, summarizes the key technology of cloud computing: virtualization, Web services technology, programming model and task scheduling models, Analyzed the combination of cloud computing and wireless communication mobile communications technology, the main application mode SaaS, the software and service model, combined with the current operating communication pointed out the broad development prospects of cloud computing.Key Words：Cloud computing；Virtualization；Web service；Programming model- 5 -大学本科生毕业设计（论文）目录摘要1Abstract2引 言11绪论31.1课题研究的背景和意义31.2本课题国外研究进展51.3本课题国内研究进展71.4课题研究的内容、方法和目的101.4.1研究内容101.4.2研究方法101.4.3研究目的102云计算与无线通信技术的结合122.1云计算应用的原理及技术122.1.1 云计算的基本原理122.1.2云计算的关键技术132.1.3云计算的技术特点182.2 云计算平台架构192.2.1云计算基础架够面临的挑战192.2.2无线云计算基础架够的应用场景192.2.3无线通信领域云计算的基础架构202.3云计算的服务平台架构222.3.1云计算平台的服务层222.3.2无线通信云计算的开放体系结构252.3.3云平台的服务架构优势262.3.4云应用程序设计接口273云计算下的无线网络接入方法283.1基于3G和无线wifi接入的云计算技术283.1.1 实现云下无线通信的技术构想283.1.2无线通信领域的云计算技术发展方向293.2无线通信技术与云计算结合的关键313.2.1移动通信网络和WIFI的高速带宽为云计算搭建平台313.2.2云计算平台对未来无线通信网络的要求323.3系统的框架和组建模块333.3.1系统框架333.3.2 系统组建模块343.4分布式网页块的设计363.4.1分布式网页块管理363.4.2系统实现的具体算法373.5系统评价38结论40参 考 文 献41附 录A43附 录B54在 学 取 得 成 果62致谢63- 96 -引 言云计算(Cloud Computing)1是一项正在兴起中的技术。它的出现，有可能完全改变用户现有的以桌面为核心的使用习惯，而转移到以Web为核心，使用Web上的存储与服务。人类有可能因此迎来一个新的信息化时代！云计算绝不仅仅是一个计算的问题，它需要融合许许多多的技术与成果。现有的许多研究问题将来必然是云计算的一部分，例如Web数据集成、个人数据空间管理、数据外包服务、移动路网上的研究以及隐私问题的研究，都会成为未来云计算的重要组成部分。云计算:cloud computing，分布式计算技术的一种，其最基本的概念，是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。透过这项技术，网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大效能的网络服务。 狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源（硬件、平台、软件）。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在用户看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施。广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以使任意其他的服务。云计算强调专有，任何人都可以获取自己的专有资源，并且这些资源是由少数团体提供的，用户不需要贡献自己的资源。在云计算中，计算资源被转换形式去适应工作负载，它支持网格类型应用，也支持非网格环境，比如运行传统Web2.0 应用的三层网络架构。网格计算侧重并行的计算集中性需求，并且难以自动扩展。云计算侧重事务性应 用，大量的单独的请求，可以实现自动或半自动的扩展。“云计算”2一词用来同时描述一个系统平台或者一种类型的应用程序。一个云计算的平台按需进行动态地部署(provision)、配置(configuration)、重新(reconfigure)以及取消服务(deprovision)等。在云计算平台中的服务器可以是物理的服务器或者虚拟的服务器高级的计算云通常包含一些其他的计算资源，例如存储区域网络(SANs)。网络设备，防火墙以及其他安全设备等。云计算在描述应用方面，它描述了一种可以通过互联网Internet进行访问的可扩展的应用程序。“云应用”3使用大规模的数据中心以及功能强劲的服务器来运行网络应用程序与网络服务。任何一个用户可以通过合适的互联接入设备以及一个标准的浏览器就能够访问一个云计算应用程序。云计算承载通信行业未来，受限于体积和便携性的要求，移动设备的处理、运算和存储能力的提升都是有瓶颈的，但是“云计算”的概念为此打开的另外一扇门。利用远端“云”的高速处理能力，即使移动设备本身性能不高。但只要满足与远端“云”的输入输出数据交换，便能够得到理想的结果。而这将在加速互联网与通信网融合的同时，给通信行业带来巨变。“云计算”不是一个计算模式，而是一种服务模式。让所有的用户随时随地能够用到任何软件、任何服务，任何一台PC或者终端设备都能够实现。显然，基于移动终端的云计算服务将会成为主流。“Google4、Baidu、QQ和UCWEB这几家主流应用和服务提供商当前在移动互联网上采用的都是云计算的技术框架。”针对大客户而推出的MAS业务也是一定程度基于移动云计算技术5。但是想取得更佳的移动使用体验和更多的综合服务，运营商和服务提供商都需要做更多的努力才行。可以预见的是，未来的互联网和移动通信是密不可分的一个整体，而不是现在各自为战偶有合作的嫁接。而以技术为驱动的互联网对移动通信的技术演变和借鉴自然也是不可小觑的。移动通信的发展其实也是有根源的沟通的无障碍。从某种程度而言，这正与移动云计算的根源相似。以云计算为代表的互联网应用技术，所以会很快成为现代信息社会的重要信息来源，成为信息时代的国家基础设施之一，由于它功能强大、使用方便、不论固定网还是移动网或者无线网，云计算都能结合，形成大量的新应用、新产品，迅速地进入我们日常工作、学习、生活和娱乐中。1绪论1.1课题研究的背景和意义1.1.1课题背景该课题依据最新的云计算技术进行学习分析，结合当今的主流通信技术进行结合研究，智能手机、智能车、智能家电、智能电网、智能化控制系统，一场科技革命正热闹展开。看似单一产品的创新，背后其实有着更大的驱动力，那就是当移动通信与因特网结合后，催生出来的Mobile Internet6新领域：所有数据都上网、所有物品都连网、所有人都上网。从个人到企业都必须做好准备，软件支持已不重要，重要的是信息化和网络化，计算完全归属于服务器。 现在的移动网络还是无线网络，都将是下一代最具重要性的网络建设之一。移动网络现在与未来都将会比众人想得更具规模，从大主计算（mainframe computing）、迷你计算机（mini computing）、个人计算机（personal computing）直到桌面网络（desktop internet computing），每阶段的计算机运算时代都较前一个成长十倍。相较于已拥有十亿用户台的桌面网络，由移动上网领衔主演的新运算世代，将把数字直接推升到至少百亿台的规模。根据统计，全球已有四十三亿人口使用手机，而近日出炉的分析报告也纷纷指出，在不久之后的2013年，甚至是2012年，移动上网用户数就会超越计算机上网用户，而且在包括印度、中国等新兴市场，移动上网和无线上网7更会是主要的上网途径。 “全世界只有低于25的人拥有网络服务，现在都能够通过手机接触到网络，”浏览器公司Opera执行长谭咏文（Jon S.von Tetzchner）如此观察。市场调研公司Mobilesquared分析师主管蓝恩（Mick Lane）8更进一步强调：“两年之内，移动装置将成为品牌及企业，与消费者沟通的主要管道。”在过去几年中，云计算、物联网和智慧地球等颇具前瞻性的概念，在某种程度上打破了我们原来对电信技术及其应用的固有看法。人们正摆脱自建信息系统的惯常模式，逐步认识到硬件也好，平台也好，软件也好，都可以以云计算的服务租用模式实现，并进一步拓展到商业智能和社会智能，信息技术已经上升为让整个物理世界更加智能的智慧地球的新阶段。1.1.2研究意义由于下一代无线网络9还是移动网络都需要采集、传输、处理、分析大量信息，而完成这些任务，云计算是一种比较适合的平台也是下一代信息化和信息服务社会的核心技术。图1.1 下一代信息化和信息服务架构云计算中比较重要的是虚拟化技术，通过虚拟化技术可以将分散在不同地理位置的计算机虚拟成一个云，可以将高度集中的计算器虚拟成一个云，不同的云可以相互连在一起形成一个更大的云，目前云计算与无线网、移动通信网10等互联网的应用暂时还处于起步阶段，但是云计算已经被公认为下一代信息技术的重要趋势。在图中可以看出，业务和应用平台、业务逻辑控制和网络控制等功能，非常适合架构在云服务器平台上；终端侧的设备也可以形成终端云，下一代的信息化和信息社会将是一个云计算统治的社会。1.2本课题国外研究进展“云计算”这个词率先在国外诞生，1984年云计算最初由Sun公司John Ellison提出“网络即计算机”。在技术飞速发展的IT时代，云计算概念是由Google提出的，这是一个美丽的网络应用模式。目前云计算市场规模相对较小，全球云计算市场规模为160亿美元，但增长速度将相当快，IDC报告显示未来4年全球云计算市场平均每年将增长27%，2012年将增长至420亿美元。云计算在美国政府机构的IT政策和战略中扮演越来越重要的角色，政府正在大力推行云计算计划，第一大元素就是Apps.gov政府网站的改革，整合商业、社交媒体、生产力应用与云端IT服务。2010年美国联邦预算着重加强了对云计算的安排，资助众多试点项目，包括中央认证、目标架构与安全、隐私以及采购相关内容。此外，美国国防信息系统部门（DISA）正在其数据中心内部搭建云环境，而美国宇航局（NASA）下设的艾姆斯研究中心最近也推出了一个名为“星云”（Nebula）的云计算环境。日本内务部和通信监管机构计划建立一个大规模的云计算基础设施，以支持所有政府运作所需的信息系统，这一系统被命名为“Kasumigaseki Cloud”的基础设施将在2015年完工，目标是巩固政府的所有IT系统到一个单一的云基础设施，以提高运营效率和降低成本。云计算是多种技术混合演进的结果，又有大公司推动，发展极为迅速。Amazon、Google、IBM、微软和Yahoo等大公司是云计算的先行者。云计算领域的众多成功公司还包括Sales force、Face book、You tube、Mys pace等。云计算的技术和商业前景已使资金、人才与创新更加聚集。美国硅谷目前已经约有150家涉及云计算的企业，新的商业模式层出不穷，公开宣布进入或支持云计算技术开发的业界巨头包括微软、谷歌、IBM、亚马逊、Netsuite、NetApp、Adobe等。微软加快进军云计算领域。2008年微软进军云计算的战略越来越清晰，相继发布了一系列产品，推出了新操作系统Azure，企业Exchange的网络版和Office网络版；计划在最短的时间内打造20个顶尖水准的数据中心，即“云计算中心”，每个中心预计耗资10亿美元。以微软在圣安东尼奥的数据中心为例，该中心的大部分建设仅用了9个月时间，微软希望借此速度在云计算领域快速超越竞争对手谷歌。谷歌云计算布局日趋明朗。继推出Google App近两年后，App Engine服务平台问世，其基本功能是让外部开发者借助谷歌的App Engine开发新的WEB应用，而谷歌通过自己强大的云中心向用户提供上述应用的网络服务。Google当数最大的云计算的使用者。Google搜索引擎就建立在分布在200多个地点、超过100万台服务器的支撑之上，这些设施的数量正在迅猛增长。Google地球、地图、Gmail、Docs等也同样使用了这些基础设施。采用Google Docs之类的应用，用户数据会保存在互联网上的某个位置，可以通过任何一个与互联网相连的系统十分便利地访问这些数据。目前，Google已经允许第三方在Google的云计算中通过Google App Engine运行大型并行应用程序。Google值得称颂的是它不保守。它早已以发表学术论文的形式公开其云计算三大法宝：GFS、MapReduce和BigTable，并在美国、中国等高校开设如何进行云计算编程的课程。IBM注重外部合作。2007年IBM推出了“蓝云(Blue Cloud)”计划，与政府机构、大学和互联网企业展开云计算计划方面的合作，并于2008年向客户正式推出第一套支持Power和x86处理器系统的“蓝云”产品。亚马逊在云计算商业拓展方面保持领先。2008年亚马逊正式推出了运用于云计算服务EC2的弹性块存储技术(EBS)，2008年财务报表显示其云计算业务收入已经超过1亿美元。Amazon使用弹性计算云（EC2）和简单存储服务（S3）为企业提供计算和存储服务。收费的服务项目包括存储服务器、带宽、CPU资源以及月租费。月租费与电话月租费类似，存储服务器、带宽按容量收费，CPU根据时长(小时)运算量收费。Amazon把云计算做成一个大生意没有花太长的时间：不到两年时间，Amazon上的注册开发人员达44万人，还有为数众多的企业级用户。有第三方统计机构提供的数据显示，Amazon与云计算相关的业务收入已达1亿美元。云计算是Amazon增长最快的业务之一。云计算能够快速发展，学术界、企业间的密切联动与合作起到重要作用。谷歌与IBM在包括卡内基美隆大学、麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学柏克莱分校及马里兰大学等，推广云计算计划，降低分布式计算技术在学术研究方面的成本，并为这些大学提供相关的软硬件设备及技术支持。雅虎、惠普和英特尔的一项涵盖美国、德国和新加坡的联合研究计划，推出云计算研究测试床。该计划要与合作伙伴建立6个数据中心作为研究试验平台，每个数据中心配置1400个至4000个处理器，合作伙伴包括新加坡资讯通信发展管理局、德国卡尔斯鲁厄大学Steinbuch计算中心、美国伊利诺伊大学香宾分校。1.3本课题国内研究进展我国云计算建设尚在雏形阶段，处在学术层面以及试商用层面的云计算环境。云计算产业的发展以实践为着力点，从切合产业需求的角度将该新兴领域推动起来。政府聚焦云计算平台建设。北京市计算中心与Platform软件公司共建联合实验室，推进“北京云”的建设。该公共云计算平台定位于工业计算，以IaaS和SaaS两种方式，为政府单位和广大中小企业提供最新的硬件和软件设施、虚拟原型制作、可视化技术、网络技术、数据挖掘等，增强工业企业的产品研发能力。2010年1月13日，北京市科学技术研究院主持召开了北京云公共计算平台一期建设工程专家鉴定会，北京市计算中心建成的20万亿次公共云计算平台得到与会专家一致认可，顺利通过鉴定。北京云公共计算平台基于Xen和KVM虚拟化技术及LSF和ISF云计算中间件，提供全局资源监控管理、全局资源调度和动态应用部署。在能耗管理上率先采用AMB节能内存芯片，可明显节省系统能耗。“北京云”提供服务化的Ansys、Fluent、Abaqus、BLAST、Gromacs等20余种工业计算、生物计算和科学计算应用软件，用户可基于Web Portal、命令行方式提交作业，实现应用服务定制。“北京云”已成功应用于国庆60周年天安门阅兵LED显示系统模拟、北京长城华冠汽车公司的汽车碰撞仿真、北京同仁医院的鼻腔病变研究、北京生命科学研究所的生物计算研究等项目。随着黄河三角洲逐步上升为国家开发战略，山东省东营市政府与IBM一起筹建黄河三角洲云计算中心，主要建设内容包括：云计算基础资源平台、软件公共技术及测试管理服务平台、外包人才实训平台和企业创新服务平台等，未来还可提供电子政务、数字化城市、公共医疗、企业OA服务等应用服务，作为山东省内各个计算中心的上级管理、监控、调度和软件资产管理节点，完成全省运算能力、IT资产等资源的统一调度和统一管理，真正实现全省信息资源的共享。广东东莞和佛山以政府为主导搭建本地化的公益性云计算平台。东莞松山湖的项目是国内首个具有自主产权的云计算平台，出自中科院计算所广东电子工业研究院，合作企业有中国新联通集团、网通研究院、北京汉唐教育集团等，而有意向使用该平台的企业就有三千多家，该平台建成后预计年产出将达到18亿元至30亿元。江苏省无锡市联手IBM创建了世界第一个商业云计算中心，在无锡云计算中心二期建设规划中，IBM将帮助无锡加强云计算中心基础设施建设，重点搭建商务云平台、开发云平台和政务云平台三大云计算服务平台，IBM全球最新发布的云计算容量规划方案将应用于上述三大云计算服务平台。IBM、谷歌、微软等国际IT巨头已纷纷在中国宣布自己的云计算战略。2008年IBM先后在无锡太湖新城科教产业园、北京IBM中国创新中心建立云计算中心。与之呼应的，中国IT企业也启动云计算工作，迄今为止，虽有瑞星、阿里巴巴等企业宣布了自己的“云计划”，但还未能达到打造一条完整产业链的地步。上海电信与EMC公司合作，将分布在异构存储系统与平台中的数据进行虚拟化云存储，推出了面向家庭和个人用户的云信息服务“e云”， EMC提供云计算核心技术，存储和新服务平台及技术支持，上海电信负责日常运营，产品品牌策划、推广、营销，客户服务等一系列信息服务商所承担的工作。继推出“e云”云存储服务以后，上海电信正在筹划“云手机”业务，该业务将简化手机功能，利用未来3G高带宽的优势，将大量手机上的应用转移到运营商运营的云端，降低消费者支出成本。 阿里巴巴集团旗下子公司阿里软件与南京市政府签订了2009年战略合作框架协议，于2009年初在南京建立国内首个“电子商务云计算中心”，首期投资额将达上亿元人民币；世纪互联推出了CloudEx产品线，包括完整的互联网主机服务“CloudEx Computing Service”、基于在线存储虚拟化的“CloudEx Storage Service”和供个人、企业进行互联网云端备份等一系列互联网云计算服务；联想公司不仅将云计算架构用在自身的研发平台中，还通过软件研发，将云计算与客服系统结合起来，优化用户体验。而友友新创运用虚拟化技术做云计算中间件，通过关联传统硬件基础设施和平台，转成云计算架构的服务模式，从而使用户不需要更换硬件或操作系统平台就可以享受云计算的优越性。此外，国内企业创造的“云安全”概念，在国际云计算领域独树一帜，瑞星、江民科技、金山、360安全卫士等都推出了云安全解决方案。中国移动“大云”11研发和应用探索，随着社会信息化程度不断深化，单纯的通信服务已经无法满足用户全方位、多层地的信息消费的需求，中国移动适时提出了“从移动通信专家向移动信息专家转型”的战略，并预见到云计算在未来信息服务竞争中的重要地位，从2007年启动了“大云”云计算研究和开发计划，是国内最早介入云计算研发和实践的企业之一。“大云”项目是中国移动为了打造高性能、低成本的信息处理平台，以满足IT支撑系统12、移动互联网应用等需求的超前研究和系统开发项目。2007年，中国移动研究院开始对大规模机群环境中的云计算系统开展深入的研究和评估13，并于2008年建成了256个PC服务器节点的 “大云”试验平台，2009年该试验平台扩容到1024个节点，是国内规模最大的云计算试验平台之一。在Hadoop等开源软件基础上，中国移动研究院自主开发了“大云(Big Cloud)”云计算系统，包括弹性计算系统(BC-EC)、并行计算执行环境(Map Reduce)、结构化海量数据存储系统(Huge table)、并行数据挖掘系统(BC-PDM)、非结构化云存储系统(BC-NAS)和搜索引擎(BC-SE)等关键模块，并已申请10余项专利。为了尽快推动新技术形成生产力，中国移动依托“大云”平台积极开展云计算领域的试验和试点，在多个省公司进行了数据挖掘、网络信令分析、话单/日志存储查询等试验，并与天津市经信委合作进行了基于“大云”的无线城市应用试点。实践证明，云计算技术与传统IT技术相比不但大大提高了系统的性能、可扩展性，而且具有极为明显的成本优势。云计算技术的成功依赖产业链各环节的支持和合作，中国移动积极推动云计算在国内外的标准化和产业化工作。中国移动研究院广泛参与了DMTF、SNIA、CGF、TGG等组织的云计算标准化项目，活跃于Hadoop等开源组织的工作；作为中国大陆唯一成员加入了全球云计算开放实验室Open Cirrus14，提供几十个云计算节点用于云计算产的教育和科研工作；2008年11月，中国移动战略咨询委员会名誉主任、前邮电部部长吴基传以及工程院院士李德毅、倪光南、中国移动研究院院长黄晓庆等专家牵头的“中国云计算专委会”在中国移动研究院召开大会正式成立，中国的产业界、学术界、科研机构开始了对云计算的广泛讨论与合作；可以预见，未来几年，中国云计算产业必将迎来一个充满生机的全新发展时期。1.4课题研究的内容、方法和目的1.4.1研究内容1) 查阅移动通信系统、无线wifi互联网技术文献；2) 分析移动通信系统和wifi系统的联网接入技术，云计算在当今互联网中的关键技术及应用；3) 掌握现有云计算技术的特点，研究将移动通信网和无线wifi接入云计算中的可能性，根据当今3G带来的应用的移动云计算展开研究，完成将移动通信网络以及wifi网络接入到云计算网络中。1.4.2研究方法1）解决移动通信网络和无线wifi在云计算平台的接入问题；2）学习当前典型的云计算关键技术，研究当前几大企业的云计算服务模型，结合现在3G网络和无线wifi创建软件服务模型；3) 由于大多数网站是针对台式机设计，这是非常不适合无线手持设备小屏幕和有限的用户界面浏览的的大页面。 So it is necessary to adapt these web pages to small screen devices.因此，设计一种适配小屏幕设备浏览是这些网页一种必要之举。1.4.3研究目的在研究移动通信网络和无线wifi体系后，针对云计算在当今互联网中的关键技术特点，研究相应的的接入技术原理，参照现代运营商和企业的云接入应用服务，达到以下指标：在该接口技术下，移动通信网络和无线wifi能够访问到互联网里的云计算服务器，并实现相应的云端控制应用。此外，由于无线手持设备的有限计算能力和存储容量，部署适配现有网页引擎也是极具挑战性的。 By referring to huge computing ability and storage resource of cloud computing infrastructure, a new wireless web access mode is proposed.通过参考云计算基础设施巨大的运算能力和存储资源，我们提出了基于无线网络的接入方式。 Firstly, the system framework is present.首先，展示的是系统架构。 Subsequently, the two key components of system are described in detail: the one is distributed web page adaptation engine, which is designed for the purpose that the engine can be carried by computing cloud distributed and parallel; the other is distributed web page blocks management based on cloud computing, which is proposed so that the web page adaptation engine can be deployed reasonably.随后，对系统的两个关键组成部分进行详细描述：一个是分布式网页的适配引擎，设计的目的是通过分布式和并行式云计算，另一种是分布式Web page blocks management基础云计算，这是建议的网页适应引擎可以部署合理的。 Moreover, a prototype system and a set of evaluation experiments have been implemented.此外，一个原型系统和评价组实验已得到执行。2云计算与无线通信技术的结合2.1云计算应用的原理及技术2.1.1 云计算的基本原理云计算的基本原理是，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。基于云计算的发展和我们对云计算的理解，概括性给出云计算的基本原理为：利用非本地或远程服务器的分布式计算机为互联网用户提供服务。这使得用户可以将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。云计算可以把普通的服务器或者PC连接起来以获得超级计算机计算机的计算和存储等功能，但是成本更低。云计算真正实现了按需计算，从而有效地提高了对软硬件资源的利用效率。云计算的出现使高性并行计算不再是科学家和专业人士的专利，普通的用户也能通过云计算享受高性能并行计算所带来的便利，使人人都有机会使用并行机，从而大大提高了工作效率和计算资源的利用率。云计算模式中用户不需要了解服务器在哪里，不用关心内部如何运作，通过高速互联网就可以透明地使用各种资源。云计算的资源是动态易扩展而且虚拟化的15，通过互联网提供。终端用户不需要了解“云”中基础设施的细节，不必具有相应的专业知识，也无需直接进行控制,只关注自己真正需要什么样的资源以及如何通过网络来得到相应的服务。云计算的特点主要体现在：按需采用“即用即付费”的方式分配计算、存储和带宽资源16；动态扩展功能和部署新服务的高可扩展性；各类资源的高利用率等。同时云计算集成了多种计算范例的特性：分布式计算中任务分解、分别执行、结果汇总的计算模式；网格计算中将地理上分布、系统异构的多种计算资源互连协同解决大型应用问题的作业模式；对等计算中计算资源的组织和发现方式；公用计算中将聚合计算资源封装成公共服务的资源高用率使用模式；虚拟计算环境iVCE17下用户将富余资源按需聚合和自主协同的思想。云计算是全新的基于互联网18的超级计算理念和模式，实现云计算需要多种技术结合，并且需要用软件实现将硬件资源进行虚拟化管理和调度，形成一个巨大的虚拟化资源池，把存储于个人电脑、移动设备和其他设备上的大量信息和处理器资源集中在一起，协同工作。按照最大众化、最通俗理解云计算就是把计算资源都放到互联网上，互联网即是云计算时代的云。2.1.2云计算的关键技术按需部署是云计算的核心。要解决按需部署，必须解决资源的动态可重构、监控和自动化部署等，而这些又需要以虚拟化、高性能存储、处理器、高速互联网等技术为基础。所以云计算除了需要仔细研究其体系结构外，还要特别注意研究资源的动态可重构、自动化部署、资源监控、虚拟化、高性能存储、处理器等关键技术。云计算典型的技术特征可分为虚拟化技术、分布式技术、并行计算/分布式计算、SaaS、WEB X.0和其他技术等。目前已涉及到的关键技术如表2.1所示：表2.1 领域中应用的关键技术技术类型具体技术设备架设数据中心节能/节点互联技术改善服务技术可用性技术/容错性技术资源管理技术数据存储技术/数据管理技术任务管理技术数据切分技术/任务调度技术/编程模型技术其他相关技术虚拟机技术/并行计算技术/负载均衡技术几个较为常用的典型技术：1）数据存储技术：为了保证无线通信设备的数据交换能力和存储能力，保证高可用、高可靠和经济性，云计算采用分布式存储的方式来存储数据，采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性，即为同一份数据存储多个副本。经过研究发现云计算系统需要同时满足大量用户的需求，并行地为大量用户提供服务。因此，云计算的数据存储技术必须具有高吞吐率和高传输率的特点。比如现在流行的云存储技术：在线服务提供商提供用户主机代管、虚拟主机、数据备份等等服务。对于目前无线通信的系统，都严重存在着存储空间有限问题，对于云计算的高速数据交换产生影响。为此，云存储的到来将会为无线通信与云计算的完美结合垫下基石。云计算的数据存储技术未来的发展将集中在超大规模的数据存储、数据加密和安全性保证以及继续提高IO速率等方面。以GFS为例。GFS是一个管理大型分布式数据密集型计算的可扩展的分布式文件系统。它使用廉价的商用硬件搭建系统并向大量用户提供容错的高性能的服务。GFS系统由一个Master和大量块服务器构成。Master存放文件系统的所有元数据，包括名字空间、存取控制、文件分块信息、文件块的位置信息等。GFS中的文件切分为64 MB的块进行存储。在GFS文件系统中，采用冗余存储的方式来保证数据的可靠性。每份数据在系统中保存3个以上的备份。为了保证数据的一致性，对于数据的所有修改需要在所有的备份上进行，并用版本号的方式来确保所有备份处于一致的状态。客户端不通过Master读取数据，避免了大量读操作使Master成为系统瓶颈。客户端从Master获取目标数据块的位置信息后，直接和块服务器交互进行读操作。即客户端在获取Master的写授权后，将数据传输给所有的数据副本，在所有的数据副本都收到修改的数据后，客户端才发出写请求控制信号。在所有的数据副本更新完数据后，由主副本向客户端发出写操作完成控制信号当然，云计算的数据存储技术并不仅仅只是GFS，其他厂商，包括微软、Hadoop开发团队也在开发相应的数据管理工具。本质上是一种分布式的数据存储技术，以及与之相关的虚拟化技术，对上层屏蔽具体的物理存储器的位置、信息等。快速的数据定位、数据安全性、数据可靠性以及底层设备内存储数据量的均衡等方面都需要继续研究完善。云存储是利用云计算中服务器集群强大的存储能力为客户保存数据，用户不需要知道自己的文件存储是存储在一个服务器节点还是多个节点之中，也不需要知道节点是否可信，这些都将由云服务器来处理解决。云存储的实现并不存在技术上的障碍，它需要云设备、云软件、云服务等有机地集合在一起，为用户提供无障碍的云服务。同时云存储需要真正适合云环境的文件系统架构来支撑文件存储的合理性与有效性。然而现有的GFS、HDFS、FastDFS等分布式文件系统并不能完全满足云计算环境下的存储需求。现有的云计算提供商基本都提供基本的云存储服务，这些存储服务都是基于各自提出的分布式文件存储系统。Google拥有如今最大的信息库和知识库，因此对海量数据的存储有自己的独特之处，它所提出的GFS文件存储系统能够实现对文件实时监控、容错检测、自动恢复等功能，是建立在不可信节点的存储条件下的一个相对很优良的文件系统。它对于大型文件的管理是很高效的，优化的程度也很高，其对与小文件的存储并没有提供有效的优化方案。这点使得它并不能完全适应云计算环境下用户海量的小文件存储。FastDFS是一个开源的文件系统，它在大容量存储和负载均衡上做的很优秀，但是在小文件存储上仍然没有合理地优化。2）数据管理技术云计算系统对大数据集进行处理、分析向用户提供高效的服务。因此，数据管理技术必须能够高效地管理大数据集。其次，如何在规模巨大的数据中找到特定的数据，也是云计算数据管理技术所必须解决的问题。云计算的特点是对海量的数据存储、读取后进行大量的分析，数据的读操作频率远大于数据的更新频率，云中的数据管理是一种读优化的数据管理。因此，云系统的数据管理往往采用数据库领域中列存储的数据管理模式。将表按照列形式后存储。研究发现云计算采用列存储的方式管理数据，如何提高数据的更新速率以及进一步提高随机读速率是未来的数据管理技术必须解决的问题。而通过资料查询，采用列存储的方式，是提高数据读取效率主要形式。以Big Table为例。Big Table数据管理方式设计者Google给出了如下定义：“Big Table是一种为了管理结构化数据而设计的分布式存储系统，这些数据可以扩展到非常大的规模，例如在数千台商用服务器上的达到PB规模的数据。”Big Table对数据读操作进行优化，采用列存储的方式，提高数据读取效率。Big Table管理的数据的存储结构为：-string。Big Table的基本元素是：行，列，记录板和时间戳。其中，记录板是一段行的集合体。Big Table中的数据项按照行关键字的字典序排列，每行动态地划分到记录板中。每个节点管理大约100个记录板。时间戳是一个64位的整数，表示数据的不同版本。列族是若干列的集合，Big Table中的存取权限控制在列族的粒度进行。Big Table在执行时需要三个主要的组件：链接到每个客户端的库，一个主服务器，多个记录板服务器。主服务器用于分配记录板到记录板服务器以及负载平衡，垃圾回收等。记录板服务器用于直接管理一组记录板，处理读写请求等。为保证数据结构的高可扩展性，Big Table采用三级的层次化的方式来存储位置信息，如图2.1所示。其中第一级的Chubby file中包含Root Tablet的位置，Root Tablet有且仅有一个，包含所有METADATA tablets的位置信息，每个METADATA tablets包含许多User Table的位置信息。图2.1 Big Table中存储记录板位置信息的结构当客户端读取数据时，首先从Chubby file中获取Root Tablet的位置，并从中读取相应METADATA tablet的位置信息。接着从该METADATA tablet中读取包含目标数据位置信息的User Table的位置，然后从该User Table中读取目标数据的位置信息项。据此信息到服务器中特定位置读取数据。这种数据管理技术虽然已经投入使用，但是仍然具有部分缺点。例如，对类似数据库中的Join操作效率太低，表内数据如何切分存储，数据类型限定为string类型过于简单等。而微软的Dryad LINQ系统则将操作的对象封装为.NET类，这样有利于对数据进行各种操作，同时对Join进行了优化，得到了比Big Table +Map-Reduce更快的Join速率和更易用的数据操作方式。3） 编程模型技术为了使用户能更轻松地享受云计算带来的服务，让用户能利用该编程模型编写简单的程序来实现特定的目的，云计算上的编程模型必须十分简单。必须保证后台复杂的并行执行和任务调度向用户和编程人员透明。云计算主要采用MapReduce编程模式，Map-Reduce不仅仅是一种编程模型，同时也是一种高效的任务调度模型。MapReduce这种编程模型并不仅适用于云计算，在多核和多处理器、ceil processor以及异构机群上同样有良好的性能。经研究发现编程模式仅适用于编写任务内部松耦合、能够高度并行化的程序。如何改进该编程模式，使程序员得能够轻松地编写紧耦合的程序，运行时能高效地调度和执行任务，是Map-Reduce编程模型未来的发展方向。如图2.2可以看出，执行一个Map-Reduce程序需要五个步骤：输入文件、将文件分配给多个worker并行地执行、写中间文件多个Reduce workers并行的运行、输出最终结果。本地写中间文件在减少了对网络带宽的压力同时减少了写中间文件的时间耗费。执行Reduce时，根据从Master获得的中间文件位置信息，Reduce使用远程过程调用，从中间文件所在节点读取所需的数据。MapReduce模型具有很强的容错性，当worker节点出现错误时，只需要将该worker节点屏蔽在系统外等待修复，并将该worker上执行的程序迁移到其他worker上重新执行，同时将该迁移信息通过Master发送给需要该节点处理结果的节点。Map-Reduce使用检查点的方式来处理Master出错失败的问题，当Master出现错误时，可以根据最近的一个检查点重新选择一个节点作为Master并由此检查点位置继续运行。图2.2 Map-Reduce程序的具体执行过程2.1.3云计算的技术特点1)云计算系统提供的是服务。服务的实现机制对用户透明，用户无需了解云计算的具体机制，就可以获得需要的服务。2)用冗余方式提供可靠性。云计算系统由大量商用计算机组成集群向用户提供数据处理服务。随着计算机数量的增加，系统出现错误的概率大大增加。在没有专用的硬件可靠性部件的支持下，采用软件的方式，即数据冗余和分布式存储来保证数据的可靠性。3)高可用性。通过集成海量存储和高性能的计算能力，云能提供较高的服务质量。云计算系统可以自动检测失效节点，并将失效节点排除，不影响系统的正常运行。4)高层次的编程模型。云计算系统提供高层次的编程模型。用户通过简单学习，就可以编写自己的云计算程序，在“云”系统上执行，满足自己的需求。5)经济性。组建一个采用大量的商业机组成的集群相对于同样性能的超级计算机花费的资金要少很多。6)服务多样性。用户可以支付不同的费用，以获得不同级别的服务等。为了更好地定义云计算，必须从云计算的服务使用者，服务提供者，组织方式，内部实现机制等方面同时定义。2.2 云计算平台架构2.2.1云计算基础架够面临的挑战由于一个可以实用化的云计算基础架构需要解决许多关键的技术，云计算时代IT技术人员需要协调有史以来最大规模的服务器群，并保证整个系统能够持续不断地正常运行。云计算时代用户的大量关键数据、高可靠性、高性能成为对云计算系统的基本要求。要实现上万台甚至上百万台服务器的协调工作，并向开发者提供丰富的API，满足普通用户和企业级用户多样化的需求是一件非常困难的问题，所以一个可以实用化的云计算系统是一个复杂的系统工程，甚至不是一个企业能够独立完成的，它需要服务器提供商、存储设备提供商、网络设备提供商、网络带宽提供商、应用开发商共同努力。从Google的经验和未来服务器集群的庞大规模来看，将服务器实效作为云计算系统的服务器模型是符合实际情况的，这种情况下单个服务器刻意看作是不可信的节点，在系统设计时需要将不可信服务器节点的实效屏蔽在系统之内，不能向开发者和普通者用户传递。2.2.2无线云计算基础架够的应用场景一个可使用的云计算基础架构一定是面向真实场景的架构，如最实际的就是无线通信领域的广大用户。云计算的生命力就是面向用户、以用户为中心，对于3G移动通信和wifi19等无线接入方式提供的运营商来讲，困难可想而知，该应用场景主要为以下几点：1）节点数量的规模十分巨大，单个节点的失控概率比较大，从而整个系统出现某个节点失效的概率是相当大的。这一场景要求系统能对所有的节点进行有效监控和协调，及时对节点失效故障作出迅速的报警，并将故障的详细情况向管理节点汇报，作出相应的数据和计算迁移操作，保证系统连续运行。2）云计算中心可能跨区域的在多个中心之间融合，由于云计算中心会出现在不同地方，中心之间的协调20和通信是系统必须要考虑好的问题，而且由于存在跨区域的云计算中心为数据存储提供了一个比跨机更为高级的跨区域数据安全保证级别，对于安全性要求很高的数据可以提供跨区域级的数据备份，从而也就可以在重大节点故障发生时实现跨区域的计算和存储的迁移，系统实现更高的可用性。3）用户在云计算系统上要求从事数据密集和计算密集的工作的，而不是单一的存储和计算工作。现有的很多云计算系统未实现数据密集应用和计算密集应用同时支持，而今后云计算系统在面向多样化的用户时，不同需求的用户将在同一个系统运行和工作