虚拟计算技术

Posted 2022-04-09 左直拳

虚拟计算的本质是资源共享。P2P计算、云计算、网格计算、普适计算都属于虚拟计算。

一、概述

虚拟计算（Virtual Computing)的本质是资源共享。虚拟计算技术不仅能使人们更有效地共享现有的资源，而且能通过重组等手段，为人们提供更多、更完善的共享服务。

作为计算机技术与通信技术融合的产物，互联网正由一般意义下的计算机通信平台逐步演变称为广泛存在的虚拟计算环境。所谓虚拟计算环境，是指建立在开放的网络基础设施之上，通过对分布自治资源的集成和综合利用，为终端用户或应用系统提供和谐、安全和透明的一体化服务的环境，实现有效资源共享和便捷合作工作。构建虚拟计算环境，可以释放互联网资源的巨大能力。虚拟计算环境的核心是网络资源的聚合与协同。

P2P计算、云计算、网格计算、普适计算都属于虚拟计算。

二、P2P计算

P2P（Peer To Peer，对等网络）是一种新型分布式网络通信技术，使得计算机之间可以直接访问和交换文件，而无须像过去那样连接到服务器去浏览与下载。

具体原理是，P2P参与者通过网络共享他们的部分硬件资源（如处理能力，存储能力，网络连接能力、打印机等），其他节点（peer）可以直接访问而无须通过中间实体。在P2P系统中，参与者既是资源提供者，又是资源使用者。

P2P技术改变了传统互联网以大网站为中心的状态，使得网络资源处于“非中心化”的地位，并把访问权交还给对等的用户。P2P计算模式的三大关键问题是：
1）资源存放
2）资源定位
3）资源获取

1、资源存放
P2P系统中，个人资源并非都放在本机，很可能是所有机器共同管理资源，即你的部分资料会放在别的用户机器上。

2、资源定位
通过集中方式、广播方式和DHT方式进行资源定位。集中方式就是有若干个目录服务器，首先通过它们进行资源定位；广播方式通过相邻节点直接广播传递查找；DHT（Distributed Hash Table，分布式哈希表）是大多数P2P系统的资源定位方式。

3、资源获取
充分发挥所有节点的带宽资源，并行下载。电驴吧。

P2P引导网络计算模式从集中式向分布式偏移，网络应用的核心从中央服务器向网络边缘的终端设备扩散，使得Internet上的共享提高了一个层次。

三、云计算

云计算是一种基于并高度依赖于Internet，用户与实际服务提供的计算资源相分离，集合了大量计算设备和资源，并向用户屏蔽底层差异的分布式处理架构。

事实上，人们很早就提出和实现了基于网络的多台计算机的协同技术，比如分布式、服务器集群、负载均衡和Web Service等，在互联网的基础上对这些技术进行扩展，再加以创新，基本就构成了现在的云计算。

1、云计算的特点
1）集合了大量计算机，规模成千上万
2）多种软硬件技术相结合，比如分布式、负载均衡、服务器集群等
3）对客户端设备的要求低
4）规模化效应。服务器和客户都规模宏大，使得管理和维护集中，降低成本，资源利用充分。当然也加深了灾难的蝴蝶效应，一旦出现问题，影响太大。

2、云计算的架构
从总体功能上可以分为6层，从上到下分别是
1）客户层
2）服务层
3）应用层
4）平台层
5）存储层
6）基础设施层

四、网格计算

网格是把一个局域网、城域网甚至整个Internet整合成一台巨大的超级计算机，实现知识资源、存储资源和计算资源的全面共享。网格可以分为各种地区性网格，比如公司集团内部网格、局域网网格、甚至个人网格，但网格的根本特征是资源共享而不是它的规模。

1、网格的3个条件
一般认为，网格满足3个条件：
1）网格能协调非集中式的资源和用户在不同控制域内的活动。
2）使用标准、开放、通用的协议和接口
3）提供高质量服务

2、网格的分类
网格可分为
1）计算网格
整合专门留出用于计算能力的资源。

2）拾遗网格
常用于大量桌面系统，收集机器上可用的CPU周期和其他资源，以便完成某一个功能。

3）数据网格
负责容纳和提供跨多个组织的数据访问。用户无须关心数据存放于哪里。

3、网格计算的特点

1）异构性
资源的异构性。物理位置不同，操作系统，存储设备等可能也不同。

2）结构的不可预测性
整体结构经常变化

3）可适应性
网格中的资源是异构的、分布式的、经常变化，甚至发生故障。网格需要做到动态适应。

4）可扩展性
网格系统必须能够适应规模的增加，克服规模膨胀造成的性能下降或计算延迟。

5）多级管理域
由于构成网格系统的计算资源通常属于不同组织，使用不同的安全机制，因此需要不同的组织共同参与，解决多级管理域问题。

五、普适计算

普适计算（Ubiquitous computing（ubicomp）、pervasive computing），又称普存计算、普及计算、遍布式计算、泛在计算，是一个强调和环境融为一体的计算概念，而计算机本身则从人们的视线里消失。在普适计算的模式下，人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理。

普适计算的核心思想是小型、便宜、网络化的处理设备广泛分布在日常生活的各个场所，计算设备将不只依赖命令行、图形界面进行人机交互，而更依赖“自然”的交互方式，计算设备的尺寸将缩小到毫米甚至纳米级。

间断连接与轻量计算是普适计算最重要的两个特征，普适计算系统就是要实现在这种环境下的事务和数据处理。

我觉得我的华为手表是普适计算的一个应用例子。