云计算的总体架构

云计算的总体架构、应用及模式探讨云计算的总体架构、应用及模式探讨 1.1.引言引言 云计算，是一种可用于商业化运作的技术架构。云计算是新一代的 IT （计算机技术）模式，是IT 发展历程的回归，自乔布斯创新 PC（个人电脑）分 散应用以来的 IT 领域第一次大集中应用。 云计算的诞生，仍然得遵循经济规律， 利用技术上的创新实现需求的增长和运营成本的降低。 面对大量资源利用率不足 的计算机，通过云的形式，利用富裕的已存在性能资源，使其虚拟成池以提供服 务满足社会各方面的信息软件化需求，这是目前 IT 业大举进攻的目标市场。云 计算是技术， 有自身的技术架构，通过对云计算架构中功能模块的解析和架构应 用实例的列举， 阐述了云计算实现的基本模型，并对云计算的商业模式进行了分 类展望。 2.2.云架构云架构 云计算经过初期的摸索，架构渐渐清晰，主流是分为两部分服务和管 理。 云架构的总体结构框如图 1 图 1 云架构系统框图 服务分三层SaaS（软件即服务）、PaaS（平台即服务）和 IaaS（基础 设施即服务）。 SaaS 是出现最早，最普遍的云计算服务。随着互联网的高速发展，基础 网络条件的日益成熟，用户通过浏览器联网即能用云上的软件服务。SaaS 最靠 近用户， 只需按需付费就能享受云计算服务商提供的软件服务，用户因此省去了 前期软硬件和后期维护的资金投入，这种高体验性服务，促成了 SaaS 产品在云 计算产品中的高市场份额。SaaS 包含以下常见技术 （1）、HTML（超文本标记语言）。Web（网站）页面标准技术，现主流是 HTML4，逐步会过渡至 HTML5，视频的高品质需求体验是其推动力。 （2）、JavaScript（物件导向语言）。用于丰富Web 页面功能的动态描述 语言，提高人机交互时的动画体验。 （3）、CSS级联样式表。控制 Web 页面的外观，例如链接文字的变化， 页面的内容和表现的形式相互独立。 另外还有 RIA（富联网应用）的技术，Flash（动画和矢量表示工具）和 Sliverlight（微软富联网应用），这里不做叙述。开发涉及成本，由于 Adobe （电脑软件公司）和微软涉及软件许可和应用的收费，所以以上三种技术的组合 被市场广泛采纳，通用且学习成本低。在HTML5 被人们广泛接受之前，RIA 的应 用会占到一定的比例，与 HTML4 相比，RIA 在用户体验性方面具有优势。 PaaS 是目前出现最晚但潜力较大的云计算服务。提供软件开发和部署应 用平台给应用软件的开发人员。平台包括软件开发工具、开发部署和测试环境， 平台具有高整合率，支持上万的应用软件。平台的高经济型，使得开发人员省去 服务器软硬件和网络搭建的高投入。PaaS 包含以下的常见技术 （1）、REST（表述性状态迁移）。响应服务调用的技术，将中间件层所支撑 的部分服务提供给调用者。 （2）、多租户。一对多的服务，一个应用实例对应多个组织，具有高经济性。 （3）、并行处理。应对于海量数据处理，服务器集群规模大，面向科研及统 计分析机构。 （4）、应用服务器。处理 Web 响应的呼叫。 （5）、分布式缓存。降低后台服务器的高负荷压力，提升响应速率，使服务 器保持较好的数据处理能力。 不同的 PaaS 平台，对以上技术的选取也是不同的。应用服务器和分布式 缓存是必需的。REST 用于对外的接口。多租户技术用于 SaaS 应用的后台，对于 有些公司的 PaaS 平台，SaaS 的 API（用户编程接口）是依赖PaaS 的 API 的。并 行服务的特殊性决定了其作为单独服务推出。 IaaS 是底层技术的云计算服务。面向大中型企业，这类服务的需求是企 业级的。其常见技术如下 （1）、虚拟化技术。在物理服务器上虚拟多个虚拟机，类似电脑中存在多 个操作系统。服务器的购置成本和维护成本将大大降低。 （2）、分布式存储。将海量数据分配至多台服务器上进行存储和管理。 （3）、关系型数据库。利用改良的事物关系表达抽象数据库结构模型以适 应云服务的应用。 （4）、NoSQL（非关系型数据库）。对关系型数据库的补充，应对非关系 型数据库和海量数据管理的需求。 不同 IaaS 平台对以上技术的选取也是不同的。虚拟化技术是必需的。数据库技 术和分布式存储技术则应不同 IaaS 云计算服务企业的投放服务灵活选取。 管理同样分三层客户层、管理功能层和监控层。 客户层， 面向使用云计算服务的客户，通过以下 4 个功能模块为客户提供优质服 务 （1）、客户管理。客户管理包含三个方面，账号管理、登陆管理和客户配 置管理。账号管理对客户的身份及访问权限进行有效管理，当然也包括用户组。 登陆管理，这个在云服务登陆中显得很特别，应对云中所有可登陆的系统，只需 一次登陆成功，就能访问所有能登陆的系统。客户配置管理，针对每个客户，配 置的不同性能和应用都要进行记录、管理和追踪，实现资源的合理和合法使用。 （2）、客户支持。客户支持是增强客户的体验的重要手段，在遇到云服务 使用困难时，能得到及时有效的解决，客户支持系统显得很关键。客户系统应体 现差异化服务，针对不同重要级别的客户，能提供不同的客户支持服务，客户体 验的效果会很明显。 （3）、计费管理。利用监控层采集的数据，对用户使用的资源和服务进行 精确收费，并能提供详细的费用清单。 （4）、服务管理。云服务中的特殊功能模块，云是基于SOA（面向服务的 体系结构）架构，系统是松耦合的，应用可以拆分为多个服务，服务可以通过接 口进行连接， 既能整合成流程提高运行效率又能支持扩展修改。云中存在许多服 务，这使得服务管理对于云服务的提供显得很重要。 管理功能层，保障云整体环境的安全性及管理自动化，分为以下 4 个模块 （1）、运维管理。运维管理体现在三个方面预防维护、能源管理和告警 性能管理。预防维护是建立在告警性能管理之上的，对潜在故障隐患进行预警， 对已发生的故障采取冗余或重启硬件操作。能源管理是对闲置能源进行关闭，能 根据设备负荷对相关耗能硬件进行调节， 也能根据机房温度和能耗统计进行能源 的精益管理。告警和性能管理，对云中的发生的事件进行捕捉、记录和上报。 （2）、资源管理。资源管理面向云中的物理设备，首先是将云中物理资源 进行虚拟化，类似于建水池，集中建造一个资源池，然后，加以规则，建立资源 使用流程，得以自动部署资源的使用，最后进行资源调度使用，能均衡资源于各 种应用。 （3）、安全管理。安全管理是云服务的重要点，对数据、应用和账号都要 实施安全保障。云安全涉及有 7 个方面，一是对安全进行全面检测梳理漏洞，二 是物理隔离，三是利用网络技术实施隔离，四是对数据进行加密，五是实施不同 的安全策略和制定不同的安全规则，六是按责任划分权限，七是做好数据备份， 避免数据因人为和管理上的漏洞而丢失。 （4）、冗余支持。数据中心要建立冗余，主数据中心发生毁坏时，云仍能 依靠备用数据中心进行运行。主备之间要能实时同步，主备能实现自动和快速的 倒换。 对于物理节点， 其失效是正常的， 可以屏蔽掉故障节点或恢复它正常工作， 但前提是不影响云服务的正常运行。 监测层，主要涉及三个方面的