云计算和负载均衡论文例文关于云计算和负载均衡方面论文范例8000字有关写作资料-论文写作网

云计算和负载均衡论文范文

《云计算环境下基于负载均衡的资源分配技术专利综述》

本文是云计算和负载均衡论文范文数据库跟云计算有关论文例文.

摘要：当前,随着云计算技术的发展,云计算环境下的资源分配成为各国和各大企业发展的重点.在日常的云计算资源分配的过程中,不可避免的出现资源分配不均的问题,因此,云计算环境下基于负载均衡的资源分配技术被各大企业关注和研究.本文从中国以及全球的视角,对云计算环境下基于负载均衡的资源分配技术进行了较为全面的专利分析,分析了专利申请的趋势、专利申请分布情况和重要申请人信息.最后本文对重要的企业的专利进行了深入的发掘和比较研究,得到重点企业的技术发展脉络,探索云计算环境下的資源分配技术未来发展的方向.

关键词：云计算;资源分配;负载均衡

中图分类号：TP3911 文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）06-0151-07

1 引言

云计算作为一种新型的IT资源供应模式,是分布式计算、网格计算、并行计算和互联网技术的延伸与发展,它的主要吸引力在于能够为用户提供按需的、灵活的、弹性的、可靠的和廉价的资源服务,可以减少用户在信息化建设过程中前期的软硬件投入和后期的运维成本[1].

互联网发展的最初阶段,用户数量少且操作相对简单,此时用户的需求利用单个服务器即可完成.随着互联网技术的不断发展,不仅网络用户数量迅速增长,用户的操作也更复杂,此时对服务器的响应时间、稳定性都提出了更高的要求,单个的服务器已不再能满足用户的要求,因此必须从单一的服务器转变为使用服务器集群解决这些问题.用户的需求由服务器集群中的各个服务器协作完成[2].

在服务器协作工作过程中,不可避免地出现服务器间负载不均衡的状况,例如一些服务器节点上的任务很多或者存储数据多,负载比较重,而另一些服务器处于空闲状态或者存储数据少,负载比较轻.这将会导致整个集群系统的性能下降.因此如何在多台服务器间合理的进行数据存储、分配任务、调度资源是一个迫切需要解决的问题,这就是所谓的负载均衡的问题[3].负载均衡问题就是为了获得最优的资源利用率,在多个进程、计算机、磁盘或者其它资源间进行任务的合理调度,降低计算时间.负载均衡问题一直是云计算研究领域里的热点研究问题之一,尤其对于异构系统,由于系统中节点配置、资源类型的多样性,使得负载均衡更加困难[4].

本文主要通过对涉及“云计算环境下基于负载均衡的资源分配技术”的国内外专利文献进行检索和研究分析,从而揭示该项技术的发展脉络、发展现状以及技术特点,为技术人员在该领域的继续探索和研究提供参考.

2 数据采集和取样

本文采用中国专利文摘数据库（CNABS）、德温特世界专利索引数据库（DWPI）.其中,CNABS用于中文专利检索;利用DWPI完成英文库专利的检索.

本文主要云计算环境下基于负载均衡的资源分配技术,检索关键词包括云,cloud,数据中心,datacenter,检索涉及的CPC分类号包括G06F9/5083,G06F9/5088.将检索时限截止到2019年7月3日,其中由于专利文献从提出申请到向公众公开有时间的延后,因此,2018年及2019年的样本会有不完整的问题.所以,对于以下分析图中有关2017年和2018年申请量的下降曲线不排除是由于样本数据量的不完整而造成的.

3 专利分布总体情况

3.1 专利申请态势分析

图1示出了基于负载均衡的云计算资源分配的全球专利申请趋势状况.通过图1可以看出,基于负载均衡的资源分配专利申请最早的申请为2008年的两篇,距离Google在2006年8月9日首次提出“云计算”（Cloud Computing）的概念不足两年的时间,且几乎没有萌芽期,一开始就以非常快速的态势突飞猛进,从2008年到2012年的专利申请数量逐年倍增,并迅速在2016年达到了一次高峰.这说明云计算的技术改革与创新速度非常快.这与云计算的关键技术同样存在于网格计算、分布式计算等其他传统的计算平台有关,这样将传统计算平台的技术在云计算平台中重新赋予新的意义也更加容易实现.

2011—2012年专利申请量的激增与各国政府的刺激密切相关.2010—2012年期间,我国国务院以及各地地方政府、美国、欧盟等纷纷出台云计算发展战略,鼓励发展云计算技术.在政府的鼓励下各企业纷纷发展云计算技术,导致2011—2012年专利申请量的激增.

2013至2014年专利申请量相比2012有所减缓,这与云计算技术已经发展较为成熟,来自传统计算平台的负载均衡技术已经在云计算资源分配管理中转换完毕.新的技术需要根据云计算平台的特点进行研发,因此,研发的脚步有所放缓,然而依然维持在一个相对高的水平.

2015年至2016年的专利申请数据又一次出现了快速增长的趋势,这与市场的刺激有关,由于云计算规模的扩大,云计算的负载均衡管理问题不仅是降低运营成本的问题,还是保证云计算平台稳定运行的问题.通过云计算平台中各负载资源的再平衡技术,能够保证云平台中各个用户都能够得到优质、稳定的服务,并且降低云平台的资源消耗[5].

2017年资源负载均衡技术专利申请量首次呈现出负增长,2017年专利申请量较前一年减少31%.这是因为云平台中资源负载均衡技术已经成熟,其发展达到瓶颈.

2018至2019年的申请数据出现了下降,这与专利申请的延时公开政策和数据库的收录延时有关.

3.2 技术活跃度分析

图2显示了申请负载均衡的云计算资源分配的申请人的数量的变化情况,可以看出,从2006年提出云计算开始,至2008年不足两年的时间,申请人已经开始关注云平台的负载均衡问题,且一直到2010年,各个申请人踊跃加入在负载均衡研究,通过负载均衡使云计算资源分配更加合理有效成为了各个大公司和科研机构的研究热点.这与计算机业界巨头的强势推动有关,Google、Amazon、IBM和Microsoft等计算机业界的巨头们以前所未有的速度和规模推动着云计算技术的发展和云计算产品的普及,刺激了学术界的一些研究者们也迅速将云计算作为自己的研究课题.由于云计算技术是由其他传统平台的技术演进而来,而其他传统平台管理中的负载均衡管理也有相对成熟的技术,因此,计算机传统技术领域的申请人转而研究云计算技术相对容易,新增申请人的占比逐年攀升,并在2016年达到顶峰.

在2008年至2012年,申请人数量快速增加,这期间由于云计算作为一个新出现的领域,引起了各企业以及科研机构的关注,因此他们争相投入云计算进行研究.在2013年至2015年申请人的总量以及新增申请人的数量开始缓慢下降,但是专利申请量并未下降,依然在逐年上涨,这是由于经过几年时间的研究,基于负载均衡的云计算资源分配技术由积累较多的企业申请专利,一些技术积累较少的申请人,无法持续投入资源进行研究,因此出现了申请人数量下降,但是申请量并未下降的现象[6].

经过前几年的技术积累以及资源投入,2016年专利申请人数量出现大幅度增加,达到了历年专利申请量的峰值,但是此后的2017以及2018年申请人的数量开始下降,且新增申请人的占比也在下降,原有申请人数量也开始有了下降的趋势,这说明云计算经过了几年的发展,参与云计算资源管理中负载均衡方向的研究者队伍也开始稳定.

2019年的申请数据由于专利数据的延时公开特性,数据存在误差.

3.3 专利申请布局分析

从图3可以看出,在基于负载均衡的云计算资源分配技术领域,中国和美国既是主要的技术来源国,也是重要的技术目标国.且来自中国和美国申请的专利布局占据了所有专利申请的绝大多数.这说明在基于负载均衡的云计算资源分配技术领域的技术创新,中国和美国已经站在了世界的顶峰.

而从各个国家的专利分布可以看出,中国和美国仍然是专利申请的目标国家,这说明中国和美国的市场是云计算平台的主要分布市场,且从图中可以看出,来源于欧洲地区的专利申请占比较低,但是申请目标国家和地区为欧洲地区的专利申请的数量占比相对较高,这说明其他国家和地区有在欧洲地区的市场进行竞争.

图4展示了专利的五局流向,从图中可以看出,中国的专利申请,绝大多数都是在中国本地进行的专利申请,其次专利申请选择向美国和欧洲地区进行专利布局,对日本以及韩国的专利布局较少.这说明中国申请人注重国内市场,对海外市场的专利布局重点在于美国和欧洲地区.

美国的申请扩张度极高,虽然美国国内的专利申请同样占据了较高的比例,但是美国的申请人非常注重国外市场的拓展,中国和欧洲是美国的主要技术输出国家地区,这说明中国市场和欧洲市场对于美国来说非常重要.美国虽然在日本和韩国也有进行专利布局,但是专利布局的数量明显少于在中国和欧洲地区的专利布局数量.

欧洲地区的专利申请虽然体量不大,其专利布局在美国以及欧洲地区,并且欧洲地区的申请人在欧洲专利局的专利申请数量与其在美国进行专利申请的数量基本持平这说明欧洲地区的申请人非常重视美国市场.欧洲地区的专利申请人并未向中国、日本、韩国进行专利布局,这说明欧洲地区的申请人对中国、日本以及韩国市场并不重视.

日本的申请人与欧洲的申请人相似,他们都十分重视美国市场,专利布局主要在本国以及美国.日本对中国、欧洲以及韩国仍有专利布局,虽然专利的申请量很少,但是这说明日本申请人还是比较谨慎,对每个地区都进行了专利布局.

韩国的申请人也同样将在本国申请的专利申请大部分在美国进行了专利布局.韩国申请人对中国、欧洲地区都进行了少量的专利布局,但是并未对日本进行专利布局,这说明韩国不重视日本市场.

综上可以看出,美国在基于负载均衡的云平台资源分配专利申请量最大,并且在五局中都进行了专利布局,技术输出态势非常明显.另外,除美国之外的其他4个国家和地区的申请人都向USPTO进行了专利申请,但是申请的数量无法和美国相抗衡,这说明美国是世界各国争相布局的主要市场,并且在美国市场,美国在基于负载均衡的云计算资源分配技术领域依然处于霸主地位.中国专利申请量仅次于美国,但是在五局专利布局上,主要布局在美国和欧洲,并且申请量较少,这说明中国申请人大多数并未走出国门,在基于负载均衡的云平台资源分配领域与美国还有很大差距.

3.4 专利申请人分析

图5为基于负载均衡的云计算资源分配技术领域专利申请人排名,从图中可以看出,专利申请量排名第一的是IBM,其申请量远远超过其他申请人,这也体现出IBM公司在云计算领域的技术统治地位,另外,专利申请量排名前五中的IBM、微软、VMWARE、惠普都是美国的申请人.

排名前十的申请人中,中国的申请人仅有浪潮、华为两个企业,这说明书中国的专利申请人在基于负载均衡的云计算资源分配技术领域的技术储备不足,存在很大的进步空间.

图6为基于负载均衡的云计算资源分配技术领域专利申请人排名,其中,浪潮排名第一,但是他的专利布局仅限于国内,并未布局海外,因此浪潮的专利竞争性不足.另外,在国内申请人的排名中,位于前十的中国申请人有浪潮、华为、阿里巴巴、国家电网、东南大学、北京邮电大学、华南理工大学、上海交通大学,其中有4个申请人为大学申请人,说明我国在基于负载均衡的云计算资源分配技术领域的研究主要位于实验室的研究中.另外,前十的在华申请人中存在两个外国申请人微软和IBM,他们均是美国的企业,这说明美国企业还是很重视中国市场的.

4 重点申请人分析

通过上述分析可以知道,IBM是基于负载均衡的云计算资源分配技术领域专利申请量最大的企业.华为和浪潮是基于负载均衡的云计算资源分配技术领域专利申请量最大的两个中国企业.因此,选取IBM、华为和浪潮三个企业作为重点申请人进行分析.

4.1 IBM

根据市场研究机构IDC公布的2018年全球公有云厂商市场份额数据显示,IBM在全球云计算市场的份额确在不断下滑,其排名在亚马逊、微软、阿里巴巴之后,处于第四位.但是,IBM在基于负载均衡的云计算资源分配中的授权专利量处于绝对领先地位.因此,选择IBM进行分析,以获得云计算资源管理技术领域的专利技术发展和布局特点.

IBM在基于负载均衡的云计算资源分配技术的专利布局是从2009年开始.从2009—2010年,IBM针对云计算需求和云提供者进行静态的能力分配,以达到相对负载均衡,提高系统的效率.如：US2011131329A1中基于处理资源消耗量将组件部署到与计算系统相关联的服务器,减少软件应用程序的执行时间.可以提高软件应用程序的处理效率;US2011138048A1在云计算环境中提供云漫游服務的方法,涉及基于请求者的简档和云提供者集的能力确定提供所请求的云服务的云提供者的集合;US2011246992A1中将一个VM从云计算机移动到单独的云计算机,以便在云计算机上留下另一个VM,从而有效地将提供有亲和性要求的VM移动到云计算环境中的单独计算机.该方法使得能够将云计算识别为通过虚拟平台提供信息技术服务的成本效益,使得具有数百或数千个刀片服务器的云使系统管理员能够构建高度的虚拟机以满足各种各样的最终用户需求.

5 总结

基于负载均衡的云计算资源分配专利申请分为初步发展时期（2008年至2010年）、快速增长期1（2011年至2012年）、稳步调整期（2013年至2014年）、快速增长期2（2015年至2016年）、调整期（2017年）四个发展阶段.

专利申请量排名前15的申请人中,有10家美国企业,分别是IBM、微软、VMware、惠普、SPLUNK、英特尔、红帽、rackspace、谷歌、爱立信.美国是云计算技术发展最早的国家,最早提出云计算概念的谷歌就是美国企业,美国申请人凭借其在信息和通信技术领域发展的优势,在技术上处于领先地位,牢牢占据了霸主地位,走在了世界的前列,是主要的技术来源国.且云计算领域行业“马太效应”明显,超大规模运营商的主要云服务市场份额逐年增长,行业集中度不断提高,进一步挤压了小众玩家的生存空间.

中国的申请人在云计算资源分配领域的起步较晚,从2009年开始才有了自己的专利布局,而且,中国的企业仍然以国内市场为主,专利申请集中在国内,除了华为之外,极少向中国之外的国家和地区提交专利申请,没有形成全球專利布局.

作为传统IT企业的老牌企业,IBM在云计算资源分配中的授权专利量处于绝对领先地位,且其专利申请具有延续性的技术发展脉络.浪潮作为中国本土综合实力强大的IT企业之一,根据IDC发布的《中国政务云服务运营商市场份额,2017》报告,浪潮云以市场份额占比18.7的成绩,位居2017中国政务云服务运营商市场占有率第一位.且浪潮也是在云计算资源分配技术领域中专利申请量最多的中国企业.然而,从浪潮进行专利申请的布局来看,浪潮仅有1件专利申请向国外进行了专利布局,绝大多数的专利申请仅在中国进行了专利布局.这与浪潮的云计算业务主要分布在国内市场有关.

华为是全球领先的信息与通信技术解决方案供应商,专注于信息与通信技术领域,在电信运营商、企业、终端和云计算等领域构筑了端到端的解决方案.在IDC最新发布的《2018中国云系统与服务管理软件市场Tracker》中,华为云Stack云管理平台ManageOne的市场占有率位居第一.同时华为也是云计算资源分配技术领域中专利申请量在中国企业中排名第二,其在云计算资源分配技术领域的专利申请布局遍布中国、美国、欧洲等国家和地区,这与其在这些国家和地区都有业务市场,且重视专利的国际化布局有关.但是华为在云计算市场上的保守也使得华为不论在云计算的市场份额上还是在专利申请数据上,都不处于优势地位.

参考文献：

[1] 郝卫东.云计算及其实践教程[M].西安：西安电子科技大学出版社,2014：1-2.

[2] 网优雇佣军.云计算定义、发展史及三个层次详解,[EB/OL].电子发烧友网站,2017-12-02.

[3] S.K. SONKAR,等. A Review on Resource Allocation and VM Scheduling Techniques and a Model for Efficient Resource Management in Cloud Computing Environment[C]. 2016 International Conference on ICT in Business Industry & Government （ICTBIG）. IEEE, 2016.

[4] 方晓平,等.云计算资源分配策略研究[J].湖北师范学院学报（自然科学版）,2013,33（4）：59-62.

[5] 周斌斌.基于云计算的资源调度和负载均衡的研究[D].成都：西南交通大学,2018.

[6] Internet Data Center report on Optimizing Infrastructure and Server Managementin Tough Economic Times. http：//www.idc.com/.

此文评论:上文是关于云计算方面的相关大学硕士和云计算和负载均衡本科毕业论文以及相关云计算和负载均衡论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.

云计算和负载均衡引用文献: