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Introducción a los sistemas en la nube

La revolución de las tecnologías de la información, dominada por los ordenadores, la microelectrónica y las tecnologías de la comunicación, se ha convertido en el motor de la informatización social: su desarrollo ha pasado por dos etapas y actualmente entra en la tercera.

La primera etapa es la aparición de las computadoras. La aparición de la computadora es uno de los principales logros científicos y tecnológicos del siglo XX. Su rápido desarrollo ha promovido en gran medida el desarrollo de la economía del conocimiento y el proceso de informatización social, y ha provocado profundos cambios en la sociedad. En términos de métodos informáticos, las computadoras electrónicas han pasado por tres etapas: computación centralizada, computación descentralizada y computación en red. En febrero de 1946 se desarrolló con éxito en la Universidad de Pensilvania (Estados Unidos) el primer ordenador electrónico del mundo, el ENIAC. Se utilizó principalmente para cálculos balísticos y el desarrollo de bombas de hidrógeno. En 1952, apareció el primer mainframe IBM7 (I1) para informática científica. Veinte años después del nacimiento de las computadoras, los mainframes eran el pilar y los cálculos se realizaban a través de la computación centralizada de los mainframes, a cargo de programadores especializados. personal de entrada dedicado responsable de la entrada y salida. Los usuarios interactúan con la aplicación host a través de un "terminal tonto" con solo una pantalla, un teclado y una línea de conexión del host. Debido a que el terminal no tiene potencia de procesamiento, todo debe ser hecho por el. mainframe, incluida la pantalla del terminal. La característica informática de esta etapa es la computación centralizada por el mainframe.

El 12 de agosto de 1981, IBM lanzó oficialmente la primera computadora personal del mundo, la IBM PC. La máquina usaba un procesador Intel 8088 con una potencia principal de 4,77 MH y ejecutaba el sistema operativo MS-DOS desarrollado por Microsoft específicamente para la PC IBM. A partir de entonces, la gente pudo usar sus propias computadoras IBM. Permitió que las computadoras se utilizaran rápidamente en todos los ámbitos de la vida. Esta etapa se caracteriza por la computación distribuida mediante PC, pero se utilizan principalmente en la producción y la investigación científica, y rara vez se utilizan en la vida familiar. , el desarrollo de las computadoras ha seguido reduciéndose en tamaño y mejorando en rendimiento. Ha pasado por varias etapas de tubos de electrones, transistores, circuitos integrados, circuitos integrados a gran escala y muy grandes. El 19 de abril de 1965, el entonces. Se fundó Fairchild Semiconductor Company Gordon Moore, director del Laboratorio de Investigación y Desarrollo, propuso la famosa Ley de Moore: la cantidad de transistores que se pueden acomodar en un circuito integrado se duplicará aproximadamente cada pocos meses, y el rendimiento también se duplicará, y el rendimiento. El costo seguirá siendo el mismo. Según las estadísticas publicadas por Intel, el número de transistores en un solo chip aumentó de 2.300 en el procesador 40X" en 1971 a 7,5 millones en el procesador Pentium en 1997, un aumento de 26 años. Esta famosa ley creó un mito en el mundo de las tecnologías de la información y dominó el desarrollo de la industria de la información electrónica durante más de medio siglo. La primera computadora, ENIAC, podía realizar 5.000 operaciones de suma y 500 operaciones de multiplicación por segundo. Sugon Personal Computer (PHPC100), la primera computadora personal de alto rendimiento desarrollada en mi país en 2019, puede alcanzar una velocidad de operación máxima de 250 mil millones de veces por segundo.

La segunda etapa es el surgimiento de la red. El surgimiento de Internet y el rápido desarrollo de la tecnología de las PC han conectado las PC que originalmente estaban dispersas por todo el mundo, haciendo de las computadoras la principal herramienta para la adquisición e intercambio de información, haciendo que todos los aspectos de la sociedad humana sin excepción estén relacionados con Internet. : desde importantes infraestructuras nacionales como finanzas, transporte, comunicaciones, electricidad y energía, hasta instalaciones militares clave como satélites, aviones y portaaviones, hasta instituciones públicas como educación, comercio, cultura y salud que están estrechamente relacionadas con La vida de las personas. * Las instalaciones dependen cada vez más de Internet.

En 1969, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Defensa de Estados Unidos financió el establecimiento de la primera red experimental de conmutación de paquetes del mundo, ARPANET, que conecta cuatro universidades. en los Estados Unidos. En 1980 se desarrolló con éxito el protocolo TCP/IP. En 1986, Yaoguo construyó M1SFNET, la principal red de tecnología CP/IP, conectando varios centros de supercomputación, importantes universidades y centros de investigación en los Estados Unidos. Nació la primera Internet del mundo y rápidamente se conectó a todas partes del mundo.

En la década de 1990, con la aparición de la tecnología web y los navegadores correspondientes, el desarrollo y las aplicaciones de Internet dieron un nuevo salto. En 1995, NSFNFT inició sus operaciones comerciales.

Internet ha llevado la velocidad y la escala de la recopilación y difusión de información a un nivel sin precedentes, permitiendo el intercambio y la interacción de información global. Sin embargo, los problemas asociados con esto son: explosión e inundación de información. En los últimos 30 años, los humanos hemos producido más información que en los últimos 3.000 años juntos. Según un informe de investigación estadounidense "Contracción económica, expansión del universo digital", la información digital creada en el mundo en 2008 fue aproximadamente igual a 3,9. Su longitud será 10 veces la distancia de la Tierra a Plutón.

Desde 1995, a medida que la tecnología de red continúa madurando, el ancho de banda continúa aumentando y los servicios de red continúan aumentando, el número de usuarios de Internet ha crecido exponencialmente. Según el "25º Informe sobre el estado del desarrollo de Internet en China" publicado por el Centro de información de la red de Internet de China (CNNEC), en diciembre de 2009, el número de usuarios de Internet en mi país alcanzó los 384 millones y la tasa de penetración de Internet alcanzó el 28,9. QQ, salas de chat BBS, correo electrónico, buscadores, blogs, juegos online, etc. se han convertido en una parte indispensable e importante de la vida de las personas. Cabe mencionar que las compras online han mostrado una tendencia creciente año tras año, lo que ha tenido un impacto sumamente importante en el modelo de negocio del sacrificio humano. Según el Informe de investigación del mercado de compras en línea de China de 2009 publicado por CNN IC, en junio de 2009, el número de usuarios de compras en línea en mi país era de 87,88 millones, un aumento interanual de 24,59 millones, y la tasa de crecimiento anual era 8.9. En el primer semestre de 2009, el consumo nacional de compras en línea ascendió a 119,52 mil millones de yuanes. Los internautas gastaron 106,37 mil millones y 13,15 mil millones en sitios web de compras de C a C y de B a C, respectivamente. Los sitios web de compras C representaron el 89 del monto total de compras en línea.

Además, las personas también obtienen información en línea a través de teléfonos móviles y otras herramientas de comunicación, según el "25º Informe Estadístico sobre el Desarrollo de la Red de Internet de China" y el Informe de Encuesta de Usuarios de Internet Móvil y 3G de China de 2009. ), en diciembre de 2009, el número de usuarios de Internet móvil en mi país aumentó rápidamente. Llegó a 233 millones, lo que representa el 6,08% del total de usuarios de Internet, un aumento de 120 millones en un año. Nuevo punto de crecimiento para los usuarios de Internet de mi país y muestra una tendencia ascendente estable. La tendencia de portabilidad y portabilidad es obvia, según las estadísticas de los foros CDG y U11T5, las noticias móviles, el chat móvil y la búsqueda móvil. y 46,9 usuarios respectivamente. Los usuarios globales de 3G han superado los 810 millones, lo que significa que la comercialización global de 3G ha entrado en una etapa de desarrollo acelerado. En 2009, China entró en la era 3C La reorganización de los operadores nacionales, la emisión de licencias 3G. La continua actualización de la tecnología y el continuo aumento del ancho de banda se intensifican. La competencia entre los operadores lanza constantemente una variedad de productos terminales y servicios de aplicaciones con potentes funciones: como buzón móvil, búsqueda móvil, posicionamiento móvil, juegos móviles, música móvil. y otros servicios, lo que ha hecho que muchas aplicaciones basadas en PC ahora se puedan implementar en terminales móviles, ampliando enormemente el espacio de trabajo de las personas. La arquitectura del sistema en la nube no es complicada y consta principalmente de dos partes: computación en la nube y almacenamiento en la nube. la informática generalmente se refiere a la informática distribuida. El centro de datos configura un grupo de servidores informáticos para proporcionar a los usuarios diferentes aplicaciones a través de la red. Lo mismo ocurre con el almacenamiento en la nube, que almacena los datos del usuario en la nube para evitar el uso del almacenamiento de recursos local; el propósito del uso y almacenamiento fuera del sitio

El sistema en la nube se compone de software, hardware y componentes de seguridad. Es rentable, seguro y estable, tiene una larga vida útil y es sólido. funciones, es altamente manejable y fácil de mantener. Puede ayudar a los usuarios de varias máquinas a lograr los resultados de aplicaciones informáticas más eficientes con la menor inversión.

Los sistemas operativos de computación en la nube generalmente incluyen los siguientes módulos: administración básica de software y hardware a gran escala, administración de computación virtual, sistema de archivos distribuido, administración de programación de recursos/negocios, control de administración de seguridad y otros módulos importantes. La información de la nube es muy gratuita. Por ejemplo, si está en la empresa, puede copiar datos de otras nubes en cualquier momento para completar su trabajo, cuando vaya a un centro comercial, puede consultar la información más reciente sobre los productos y los descuentos del centro comercial. nube. En realidad, estas funciones dependen del sistema de servidor en la nube.

La seguridad de la nube es muy alta, incluida la tecnología de bloqueo de la nube regional, huellas dactilares de áreas públicas, iris, etc. Si observamos a los fabricantes de TI nacionales y extranjeros, excepto Inspur y Huawei, que han declarado que desarrollarán sistemas operativos en la nube, y VMware, que ha promocionado su vSphere como un sistema operativo en la nube, la gran mayoría de ellos no parecen tener tales ambiciones. . Pero otro fenómeno interesante es que, ya sean fabricantes de servidores, fabricantes de almacenamiento o fabricantes de redes, en los últimos dos años han lanzado varias plataformas de gestión de la nube denominadas "plataforma de gestión de infraestructura de nube" y "plataforma de gestión de nube". Además, desde el punto de vista publicitario, la plataforma de gestión de la nube también puede realizar la gestión y programación de diversos recursos en el centro de datos. La gente no puede evitar preguntar cuál es la relación entre la plataforma de gestión de la nube y el sistema operativo de la nube. ?

Un ingeniero senior de Red Hat que no quiso ser identificado dijo que el "sistema operativo en la nube" y la plataforma de administración de la nube propuestos por algunos proveedores de TI son a menudo solo una herramienta de administración de "recursos virtuales de hipervisor", y algunos también proporcionarán ciertas interfaces API para lograr una administración centralizada. Para ser precisos, debería ser una "plataforma de virtualización administrable". Esto está lejos de las funciones que un sistema operativo en la nube abierto y universal necesita lograr. Por supuesto, también es mucho más difícil desarrollar un sistema operativo en la nube.

Cuando se trata de dificultades en investigación y desarrollo, Dang Chongzhi cree que existen principalmente los siguientes puntos.

El primero es la gestión de recursos de software y hardware a gran escala. "En teoría, este recurso debería incluir varios recursos heterogéneos en los centros de datos, como computación, almacenamiento y redes, pero en realidad no muchos pueden hacer esto", dijo Dang Chongzhi.

“Debido a que el alcance de este recurso es en realidad muy amplio”, explicó Dang Chongzhi, “tomando como ejemplo los recursos informáticos, debería incluir no solo máquinas virtuales (servidores virtuales), sino también máquinas reales (sin ellas). virtualización) desde una perspectiva de máquina real, incluye no solo servidores x86, sino también minicomputadoras de IBM, HP y Oracle; desde una perspectiva de máquina virtual, incluye no solo máquinas virtuales VMware, sino también otros tipos de máquinas virtuales. máquinas de Microsoft, Xen, etc. Y también necesita poder programar recursos dispersos entre centros de datos en diferentes ubicaciones. Por lo tanto, muchos fabricantes no llamarán a sus productos sistemas operativos en la nube porque saben que sus productos no alcanzan este nivel. ”

Aunque las opiniones de Dang Chongzhi son un poco duras, también son ciertas. La mayoría de las plataformas de gestión de la nube actuales solo admiten entornos homogéneos y algunas solo pueden gestionar entornos virtuales puros. Aunque algunos son mejores y pueden gestionar entornos no virtuales, todavía tienen limitaciones. Por ejemplo, el director de tecnología de Fujitsu China, Zhou Ping, admitió francamente que aunque su plataforma de gestión de infraestructura en la nube ROR puede gestionar "máquinas virtuales y máquinas reales", esta "máquina real" se limita a los propios servidores físicos de Fujitsu.

El segundo se basa en la estructura distribuida. Sólo a través de una estructura completamente distribuida podemos lograr la expansión de miles de servidores a millones de servidores, creando así capacidades informáticas masivas y también capacidades de almacenamiento masivas. Y la falla de un solo nodo no afecta la confiabilidad del sistema.

Además, Inspur y Huawei también ponen especial énfasis en el almacenamiento distribuido, porque aunque las plataformas tradicionales de "computación en la nube" basadas en tecnología de virtualización pueden realizar la migración de máquinas virtuales, la tolerancia a fallas y otras funciones, generalmente dependen de * ** Disfrute del almacenamiento. De esta manera, existe un peligro oculto fatal: una vez que el almacenamiento compartido deja de funcionar, todas las máquinas virtuales creadas en el almacenamiento compartido dejarán de funcionar. Para resolver este problema, la plataforma de computación en la nube debe construirse sobre un sistema de almacenamiento distribuido para lograr redundancia de datos. El sistema de archivos distribuido basado en dispositivos de bloques se ha convertido en la base para construir un sistema operativo en la nube.

Aunque debido a algunas dificultades técnicas o comerciales, aún no se ha lanzado un verdadero sistema operativo en la nube, un sistema operativo en la nube abierto y universal debería ser una piedra angular importante de la computación en la nube y la dirección futura del desarrollo tecnológico. .