云計(jì)算的體系架構(gòu)

　　云計(jì)算，至少作為虛擬化的一種延伸，影響范圍已經(jīng)越來(lái)越大。但是，云計(jì)算還不能支持復(fù)雜的企業(yè)環(huán)境。因此云計(jì)算架構(gòu)呼之欲出，經(jīng)驗(yàn)表明，在云計(jì)算走向成熟之前，我們更應(yīng)該關(guān)注系統(tǒng)云計(jì)算架構(gòu)的細(xì)節(jié)?；趯?duì)現(xiàn)有的一些云計(jì)算產(chǎn)品的分析和個(gè)人一些經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一套云計(jì)算架構(gòu)，云計(jì)算架構(gòu)主要可分為四層。

　　顯示層

　　多數(shù)數(shù)據(jù)中心云計(jì)算架構(gòu)的這層主要是用于以友好的方式展現(xiàn)用戶(hù)所需的內(nèi)容和服務(wù)體驗(yàn)，并會(huì)利用到下面中間件層提供的多種服務(wù)，主要有五種技術(shù)：

　　HTML：標(biāo)準(zhǔn)的Web頁(yè)面技術(shù)，主要以HTML4為主，但是將要推出的HTML5會(huì)在很多方面推動(dòng)Web頁(yè)面的發(fā)展，比如視頻［和本地存儲(chǔ)等方面。

　　JavaScript：一種用于Web頁(yè)面的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，通過(guò)JavaScript，能夠極大地豐富Web頁(yè)面的功能，并且用以JavaScript為基礎(chǔ)的AJAX創(chuàng)建更具交互性的動(dòng)態(tài)頁(yè)面。

　　CSS：主要用于控制Web頁(yè)面的外觀，而且能使頁(yè)面的內(nèi)容與其表現(xiàn)形式之間進(jìn)行優(yōu)雅地分離。

　　Flash［2］：業(yè)界最常用的RIA（Rich Internet Applications）技術(shù)，能夠在現(xiàn)階段提供HTML等技術(shù)所無(wú)法提供的基于Web的富應(yīng)用，而且在用戶(hù)體驗(yàn)方面，非常不錯(cuò)。

　　Silverlight：來(lái)自業(yè)界巨擎微軟的RIA技術(shù)，雖然其市場(chǎng)占有率稍遜于Flash，但由于其可以使用C#［5］來(lái)進(jìn)行編程，所以對(duì)開(kāi)發(fā)者非常友好。

　　中間層

　　這層是承上啟下的，它在下面的基礎(chǔ)設(shè)施層所提供資源的基礎(chǔ)上提供了多種服務(wù)，比如緩存服務(wù)和REST服務(wù)等，而且這些服務(wù)即可用于支撐顯示層，也可以直接讓用戶(hù)調(diào)用，并主要有五種技術(shù)：

　　REST：通過(guò)REST技術(shù)，能夠非常方便和優(yōu)雅地將中間件層所支撐的部分服務(wù)提供給調(diào)用者。

　　多租戶(hù)：就是能讓一個(gè)單獨(dú)的應(yīng)用實(shí)例可以為多個(gè)組織服務(wù)，而且保持良好的隔離性和安全性，并且通過(guò)這種技術(shù)，能有效地降低應(yīng)用的購(gòu)置和維護(hù)成本。

　　并行處理：為了處理海量的數(shù)據(jù)，需要利用龐大的X86集群進(jìn)行規(guī)模巨大的并行處理，Google的MapReduce是這方面的代表之作。

　　應(yīng)用服務(wù)器：在原有的應(yīng)用服務(wù)器的基礎(chǔ)上為云計(jì)算做了一定程度的優(yōu)化，比如用于Google App Engine的Jetty應(yīng)用服務(wù)器。

　　分布式緩存：通過(guò)分布式緩存技術(shù)，不僅能有效地降低對(duì)后臺(tái)服務(wù)器的壓力，而且還能加快相應(yīng)的反應(yīng)速度，最著名的分布式緩存例子莫過(guò)于Memcached。

　　基礎(chǔ)設(shè)施層

　　這層作用是為給上面的中間件層或者用戶(hù)準(zhǔn)備其所需的計(jì)算和存儲(chǔ)等資源，主要有四種技術(shù)：

　　虛擬化：也可以理解它為基礎(chǔ)設(shè)施層的“多租戶(hù)”，因?yàn)橥ㄟ^(guò)虛擬化技術(shù)，能夠在一個(gè)物理服務(wù)器上生成多個(gè)虛擬 機(jī)，并且能在這些虛擬機(jī)之間能實(shí)現(xiàn)全面的隔離，這樣不僅能減低服務(wù)器的購(gòu)置成本，而且還能同時(shí)降低服務(wù)器的運(yùn)維成本，成熟的X86虛擬化技術(shù)有 VMware的ESX和開(kāi)源的Xen。

　　分布式存儲(chǔ)：為了承載海量的數(shù)據(jù)，同時(shí)也要保證這些數(shù)據(jù)的可管理性，所以需要一整套分布式的存儲(chǔ)系統(tǒng)。

　　關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)：基本是在原有的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上做了擴(kuò)展和管理等方面的優(yōu)化，使其在云中更適應(yīng)。

　　NoSQL：為了滿(mǎn)足一些關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)所無(wú)法滿(mǎn)足的目標(biāo)，比如支撐海量的數(shù)據(jù)等，一些公司特地設(shè)計(jì)一批不是基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　管理層

　　這層是為橫向的三層服務(wù)的，并給這三層提供多種管理和維護(hù)等方面的技術(shù)，主要有下面這六個(gè)方面：

　　帳號(hào)管理：通過(guò)良好的帳號(hào)管理技術(shù)，能夠在安全的條件下方便用戶(hù)地登錄，并方便管理員對(duì)帳號(hào)的管理。

　　SLA監(jiān)控：對(duì)各個(gè)層次運(yùn)行的虛擬機(jī)，服務(wù)和應(yīng)用等進(jìn)行性能方面的監(jiān)控，以使它們都能在滿(mǎn)足預(yù)先設(shè)定的SLA（Service Level Agreement）的情況下運(yùn)行。

　　計(jì)費(fèi)管理：也就是對(duì)每個(gè)用戶(hù)所消耗的資源等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，來(lái)準(zhǔn)確地向用戶(hù)索取費(fèi)用。

　　安全管理：對(duì)數(shù)據(jù)，應(yīng)用和帳號(hào)等IT資源采取全面地保護(hù)，使其免受犯罪分子和惡意程序的侵害。

　　負(fù)載均衡：通過(guò)將流量分發(fā)給一個(gè)應(yīng)用或者服務(wù)的多個(gè)實(shí)例來(lái)應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。

　　運(yùn)維管理：主要是使運(yùn)維操作盡可能地專(zhuān)業(yè)和自動(dòng)化，從而降低云計(jì)算中心的運(yùn)維成本。

　　云計(jì)算架構(gòu)其中有三層是橫向的，分別是顯示層、中間件層和基礎(chǔ)設(shè)施層，通過(guò)這三層技術(shù)能夠提供非常豐富的云計(jì)算能力和友好的用戶(hù)界面，云計(jì)算架構(gòu)還有一層是縱向的，稱(chēng)為管理層，是為了更好地管理和維護(hù)橫向的三層而存在的。

　　云計(jì)算架構(gòu)分層

　　一般來(lái)說(shuō)，大家比較公認(rèn)的云架構(gòu)是劃分為基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺(tái)層和軟件服務(wù)層三個(gè)層次的。對(duì)應(yīng)名稱(chēng)為IaaS，PaaS和SaaS。IaaS， Infrastructure as a Service，中文名為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，有點(diǎn)拗口，大家習(xí)慣了就好。如圖1所示。

　　圖1 云計(jì)算架構(gòu)示意圖

　　IaaS主要包括計(jì)算機(jī)服務(wù)器、通信設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備等，能夠按需向用戶(hù)提供的計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力或網(wǎng)絡(luò)能力等IT基礎(chǔ)設(shè)施類(lèi)服務(wù)，也就是能在基礎(chǔ)設(shè)施層面提供的服務(wù)。IaaS能夠得到成熟應(yīng)用的核心在于虛擬化技術(shù)，通過(guò)虛擬化技術(shù)可以將形形色色計(jì)算設(shè)備統(tǒng)一虛擬化為虛擬資源池中的計(jì)算資源，將存儲(chǔ)設(shè)備統(tǒng)一虛擬化為虛擬資源池中的存儲(chǔ)資源，將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備統(tǒng)一虛擬化為虛擬資源池中的網(wǎng)絡(luò)資源。當(dāng)用戶(hù)訂購(gòu)這些資源時(shí)，數(shù)據(jù)中心管理者直接將訂購(gòu)的份額打包提供給用戶(hù)，從而實(shí)現(xiàn)了IaaS。

　　PaaS， Platform as a Service，中文名為平臺(tái)即服務(wù)。如果以傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)架構(gòu)中“硬件+操作系統(tǒng)/開(kāi)發(fā)工具+應(yīng)用軟件”的觀點(diǎn)來(lái)看待，那么云計(jì)算的平臺(tái)層應(yīng)該提供類(lèi)似操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)工具的功能。實(shí)際上也的確如此，PaaS定位于通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)為用戶(hù)提供一整套開(kāi)發(fā)、運(yùn)行和運(yùn)營(yíng)應(yīng)用軟件的支撐平臺(tái)。就像在個(gè)人計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)模式下，程序員可能會(huì)在一臺(tái)裝有Windows或Linux操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上使用開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)并部署應(yīng)用軟件一樣。微軟公司的Windows Azure和谷歌公司的GAE，可以算是PaaS平臺(tái)中最為知名的兩個(gè)產(chǎn)品了。

　　SaaS，軟件即服務(wù)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是一種通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供軟件服務(wù)的軟件應(yīng)用模式。在這種模式下，用戶(hù)不需要再花費(fèi)大量投資用于硬件、軟件和開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，只需要支付一定的租賃費(fèi)用，就可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)享受到相應(yīng)的服務(wù)，而且整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)也由廠商負(fù)責(zé)。

　　云計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些

　　云計(jì)算將在IT產(chǎn)業(yè)各個(gè)方面都有其用武之地，以下是云計(jì)算十個(gè)比較典型的應(yīng)用場(chǎng)景！

　　1. IDC云

　　IDC云是在IDC原有數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，加入更多云的基因，比如系統(tǒng)虛擬化技術(shù)、自動(dòng)化管理技術(shù)和智慧的能源監(jiān)控技術(shù)等。通過(guò)IDC的云平臺(tái)，用戶(hù)能夠使用到虛擬機(jī)和存儲(chǔ)等資源。還有，IDC可通過(guò)引入新的云技術(shù)來(lái)提供許多新的具有一定附加值的服務(wù)，比如，PaaS等?，F(xiàn)在已成型的IDC云有Linode和Rackspace等。

　　2. 企業(yè)云

　　企業(yè)云對(duì)于那些需要提升內(nèi)部數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維水平和希望能使整個(gè)IT服務(wù)更圍繞業(yè)務(wù)展開(kāi)的大中型企業(yè)非常適合。相關(guān)的產(chǎn)品和解決方案有IBM的WebSphere CloudBurst Appliance、Cisco的UCS和VMware的vSphere等。

　　3. 云存儲(chǔ)系統(tǒng)

　　云存儲(chǔ)系統(tǒng)可以解決本地存儲(chǔ)在管理上的缺失，降低數(shù)據(jù)的丟失率，它通過(guò)整合網(wǎng)絡(luò)中多種存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)對(duì)外提供云存儲(chǔ)服務(wù)，并能管理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、備份、復(fù)制和存檔，云存儲(chǔ)系統(tǒng)非常適合那些需要管理和存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)的企業(yè)。

　　4. 虛擬桌面云

　　虛擬桌面云可以解決傳統(tǒng)桌面系統(tǒng)高成本的問(wèn)題，其利用了現(xiàn)在成熟的桌面虛擬化技術(shù)，更加穩(wěn)定和靈活，而且系統(tǒng)管理員可以統(tǒng)一地管理用戶(hù)在服務(wù)器端的桌面環(huán)境，該技術(shù)比較適合那些需要使用大量桌面系統(tǒng)的企業(yè)。

　　5. 開(kāi)發(fā)測(cè)試云

　　開(kāi)發(fā)測(cè)試云可以解決開(kāi)發(fā)測(cè)試過(guò)程中的棘手問(wèn)題，其通過(guò)友好的Web界面，可以預(yù)約、部署、管理和回收整個(gè)開(kāi)發(fā)測(cè)試的環(huán)境，通過(guò)預(yù)先配置好（包括操作系統(tǒng)，中間件和開(kāi)發(fā)測(cè)試軟件）的虛擬鏡像來(lái)快速地構(gòu)建一個(gè)個(gè)異構(gòu)的開(kāi)發(fā)測(cè)試環(huán)境，通過(guò)快速備份/恢復(fù)等虛擬化技術(shù)來(lái)重現(xiàn)問(wèn)題，并利用云的強(qiáng)大的計(jì)算能力來(lái)對(duì)應(yīng)用進(jìn)行壓力測(cè)試，比較適合那些需要開(kāi)發(fā)和測(cè)試多種應(yīng)用的組織和企業(yè)。

　　6. 大規(guī)模數(shù)據(jù)處理云

　　大規(guī)模數(shù)據(jù)處理云能對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模的處理，可以幫助企業(yè)快速進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)可能存在的商機(jī)和存在的問(wèn)題，從而做出更好、更快和更全面的決策。其工作過(guò)程是大規(guī)模數(shù)據(jù)處理云通過(guò)將數(shù)據(jù)處理軟件和服務(wù)運(yùn)行在云計(jì)算平臺(tái)上，利用云計(jì)算的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模的處理。

　　7. 協(xié)作云

　　協(xié)作云是云供應(yīng)商在IDC云的基礎(chǔ)上或者直接構(gòu)建一個(gè)專(zhuān)屬的云，并在這個(gè)云搭建整套的協(xié)作軟件，并將這些軟件共享給用戶(hù)，非常適合那些需要一定的協(xié)作工具，但不希望維護(hù)相關(guān)的軟硬件和支付高昂的軟件許可證費(fèi)用的企業(yè)與個(gè)人。

　　8. 游戲云

　　游戲云是將游戲部署至云中的技術(shù)，目前主要有兩種應(yīng)用模式，一種是基于Web游戲模式，比如使用JavaScript、Flash和Silverlight等技術(shù)，并將這些游戲部署到云中，這種解決方案比較適合休閑游戲；另一種是為大容量和高畫(huà)質(zhì)的專(zhuān)業(yè)游戲設(shè)計(jì)的，整個(gè)游戲都將在運(yùn)行云中，但會(huì)將最新生成的畫(huà)面?zhèn)髦量蛻?hù)端，比較適合專(zhuān)業(yè)玩家。

　　9. HPC云

　　HPC云能夠?yàn)橛脩?hù)提供可以完全定制的高性能計(jì)算環(huán)境，用戶(hù)可以根據(jù)自己的需求來(lái)改變計(jì)算環(huán)境的操作系統(tǒng)、軟件版本和節(jié)點(diǎn)規(guī)模，從而避免與其他用戶(hù)的沖突，并可以成為網(wǎng)格計(jì)算的支撐平臺(tái)，以提升計(jì)算的靈活性和便捷性。HPC云特別適合需要使用高性能計(jì)算，但缺乏巨資投入的普通企業(yè)和學(xué)校。

　　10. 云殺毒

　　云殺毒技術(shù)可以在云中安裝附帶龐大的病毒特征庫(kù)的殺毒軟件，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有嫌疑的數(shù)據(jù)時(shí)，殺毒軟件可以將有嫌疑的數(shù)據(jù)上傳至云中，并通過(guò)云中龐大的特征庫(kù)和強(qiáng)大的處理能力來(lái)分析這個(gè)數(shù)據(jù)是否含有病毒，這非常適合那些需要使用殺毒軟件來(lái)捍衛(wèi)其電腦安全的用戶(hù)。

　　小編推薦閱讀：

　　云計(jì)算是學(xué)什么的_云計(jì)算需要學(xué)哪些

　　云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)是什么_云計(jì)算有哪三種部署模式

　　云計(jì)算有哪些類(lèi)型_云計(jì)算的三大核心技術(shù)

　　云計(jì)算很難學(xué)嗎_云計(jì)算應(yīng)用前景