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云計算的體系架構(gòu)
云計算，至少作為虛擬化的一種延伸，影響范圍已經(jīng)越來越大。但是，云計算還不能支持復(fù)雜的企業(yè)環(huán)境。因此云計算架構(gòu)呼之欲出，經(jīng)驗表明，在云計算走向成熟之前，我們更應(yīng)該關(guān)注系統(tǒng)云計算架構(gòu)的細(xì)節(jié)。基于對現(xiàn)有的一些云計算產(chǎn)品的分析和個人一些經(jīng)驗，總結(jié)出一套云計算架構(gòu)，云計算架構(gòu)主要可分為四層。
顯示層
多數(shù)數(shù)據(jù)中心云計算架構(gòu)的這層主要是用于以友好的方式展現(xiàn)用戶所需的內(nèi)容和服務(wù)體驗，并會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頁面技術(shù)，主要以HTML4為主，但是將要推出的HTML5會在很多方面推動Web頁面的發(fā)展，比如視頻［和本地存儲等方面。
JavaScript：一種用于Web頁面的動態(tài)語言，通過JavaScript，能夠極大地豐富Web頁面的功能，并且用以JavaScript為基礎(chǔ)的AJAX創(chuàng)建更具交互性的動態(tài)頁面。
CSS：主要用于控制Web頁面的外觀，而且能使頁面的內(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)所無法提供的基于Web的富應(yīng)用，而且在用戶體驗方面，非常不錯。
Silverlight：來自業(yè)界巨擎微軟的RIA技術(shù)，雖然其市場占有率稍遜于Flash，但由于其可以使用C#［5］來進(jìn)行編程，所以對開發(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，也可以直接讓用戶調(diào)用，并主要有五種技術(shù)：
REST：通過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：就是能讓一個單獨的應(yīng)用實例可以為多個組織服務(wù)，而且保持良好的隔離性和安全性，并且通過這種技術(shù)，能有效地降低應(yīng)用的購置和維護(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：通過分布式緩存技術(shù)，不僅能有效地降低對后臺服務(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準(zhǔn)備其所需的計算和存儲等資源，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”，因為通過虛擬化技術(shù)，能夠在一個物理服務(wù)器上生成多個虛擬 機(jī)，并且能在這些虛擬機(jī)之間能實現(xiàn)全面的隔離，這樣不僅能減低服務(wù)器的購置成本，而且還能同時降低服務(wù)器的運維成本，成熟的X86虛擬化技術(shù)有 VMware的ESX和開源的Xen。
分布式存儲：為了承載海量的數(shù)據(jù)，同時也要保證這些數(shù)據(jù)的可管理性，所以需要一整套分布式的存儲系統(tǒng)。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫：基本是在原有的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的基礎(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：為了滿足一些關(guān)系數(shù)據(jù)庫所無法滿足的目標(biāo)，比如支撐海量的數(shù)據(jù)等，一些公司特地設(shè)計一批不是基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫。
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)，主要有下面這六個方面：
帳號管理：通過良好的帳號管理技術(shù)，能夠在安全的條件下方便用戶地登錄，并方便管理員對帳號的管理。
SLA監(jiān)控：對各個層次運行的虛擬機(jī)，服務(wù)和應(yīng)用等進(jìn)行性能方面的監(jiān)控，以使它們都能在滿足預(yù)先設(shè)定的SLA（Service Level Agreement）的情況下運行。
計費管理：也就是對每個用戶所消耗的資源等進(jìn)行統(tǒng)計，來準(zhǔn)確地向用戶索取費用。
安全管理：對數(shù)據(jù)，應(yīng)用和帳號等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：通過將流量分發(fā)給一個應(yīng)用或者服務(wù)的多個實例來應(yīng)對突發(fā)情況。
運維管理：主要是使運維操作盡可能地專業(yè)和自動化，從而降低云計算中心的運維成本。
云計算架構(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，通過這三層技術(shù)能夠提供非常豐富的云計算能力和友好的用戶界面，云計算架構(gòu)還有一層是縱向的，稱為管理層，是為了更好地管理和維護(hù)橫向的三層而存在的。
云計算架構(gòu)分層
一般來說，大家比較公認(rèn)的云架構(gòu)是劃分為基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺層和軟件服務(wù)層三個層次的。對應(yīng)名稱為IaaS，PaaS和SaaS。IaaS， Infrastructure as a Service，中文名為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，有點拗口，大家習(xí)慣了就好。如圖1所示。
圖1 云計算架構(gòu)示意圖
IaaS主要包括計算機(jī)服務(wù)器、通信設(shè)備、存儲設(shè)備等，能夠按需向用戶提供的計算能力、存儲能力或網(wǎng)絡(luò)能力等IT基礎(chǔ)設(shè)施類服務(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)，通過虛擬化技術(shù)可以將形形色色計算設(shè)備統(tǒng)一虛擬化為虛擬資源池中的計算資源，將存儲設(shè)備統(tǒng)一虛擬化為虛擬資源池中的存儲資源，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)用戶訂購這些資源時，數(shù)據(jù)中心管理者直接將訂購的份額打包提供給用戶，從而實現(xiàn)了IaaS。
PaaS， Platform as a Service，中文名為平臺即服務(wù)。如果以傳統(tǒng)計算機(jī)架構(gòu)中“硬件+操作系統(tǒng)/開發(fā)工具+應(yīng)用軟件”的觀點來看待，那么云計算的平臺層應(yīng)該提供類似操作系統(tǒng)和開發(fā)工具的功能。實際上也的確如此，PaaS定位于通過互聯(lián)網(wǎng)為用戶提供一整套開發(fā)、運行和運營應(yīng)用軟件的支撐平臺。就像在個人計算機(jī)軟件開發(fā)模式下，程序員可能會在一臺裝有Windows或Linux操作系統(tǒng)的計算機(jī)上使用開發(fā)工具開發(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平臺中最為知名的兩個產(chǎn)品了。
SaaS，軟件即服務(wù)。簡單地說，就是一種通過互聯(lián)網(wǎng)提供軟件服務(wù)的軟件應(yīng)用模式。在這種模式下，用戶不需要再花費大量投資用于硬件、軟件和開發(fā)團(tuán)隊的建設(shè)，只需要支付一定的租賃費用，就可以通過互聯(lián)網(wǎng)享受到相應(yīng)的服務(wù)，而且整個系統(tǒng)的維護(hù)也由廠商負(fù)責(zé)。
云計算的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些
云計算將在IT產(chǎn)業(yè)各個方面都有其用武之地，以下是云計算十個比較典型的應(yīng)用場景！
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)、自動化管理技術(shù)和智慧的能源監(jiān)控技術(shù)等。通過IDC的云平臺，用戶能夠使用到虛擬機(jī)和存儲等資源。還有，IDC可通過引入新的云技術(shù)來提供許多新的具有一定附加值的服務(wù)，比如，PaaS等。現(xiàn)在已成型的IDC云有Linode和Rackspace等。
2. 企業(yè)云
企業(yè)云對于那些需要提升內(nèi)部數(shù)據(jù)中心的運維水平和希望能使整個IT服務(wù)更圍繞業(yè)務(wù)展開的大中型企業(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. 云存儲系統(tǒng)
云存儲系統(tǒng)可以解決本地存儲在管理上的缺失，降低數(shù)據(jù)的丟失率，它通過整合網(wǎng)絡(luò)中多種存儲設(shè)備來對外提供云存儲服務(wù)，并能管理數(shù)據(jù)的存儲、備份、復(fù)制和存檔，云存儲系統(tǒng)非常適合那些需要管理和存儲海量數(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. 開發(fā)測試云
開發(fā)測試云可以解決開發(fā)測試過程中的棘手問題，其通過友好的Web界面，可以預(yù)約、部署、管理和回收整個開發(fā)測試的環(huán)境，通過預(yù)先配置好（包括操作系統(tǒng)，中間件和開發(fā)測試軟件）的虛擬鏡像來快速地構(gòu)建一個個異構(gòu)的開發(fā)測試環(huán)境，通過快速備份/恢復(fù)等虛擬化技術(shù)來重現(xiàn)問題，并利用云的強大的計算能力來對應(yīng)用進(jìn)行壓力測試，比較適合那些需要開發(fā)和測試多種應(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)和存在的問題，從而做出更好、更快和更全面的決策。其工作過程是大規(guī)模數(shù)據(jù)處理云通過將數(shù)據(jù)處理軟件和服務(wù)運行在云計算平臺上，利用云計算的計算能力和存儲能力對海量的數(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)建一個專屬的云，并在這個云搭建整套的協(xié)作軟件，并將這些軟件共享給用戶，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用的企業(yè)與個人。
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質(zhì)的專業(yè)游戲設(shè)計的，整個游戲都將在運行云中，但會將最新生成的畫面?zhèn)髦量蛻舳耍容^適合專業(yè)玩家。
9. HPC云
HPC云能夠為用戶提供可以完全定制的高性能計算環(huán)境，用戶可以根據(jù)自己的需求來改變計算環(huán)境的操作系統(tǒng)、軟件版本和節(jié)點規(guī)模，從而避免與其他用戶的沖突，并可以成為網(wǎng)格計算的支撐平臺，以提升計算的靈活性和便捷性。HPC云特別適合需要使用高性能計算，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的殺毒軟件，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有嫌疑的數(shù)據(jù)時，殺毒軟件可以將有嫌疑的數(shù)據(jù)上傳至云中，并通過云中龐大的特征庫和強大的處理能力來分析這個數(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捍衛(wèi)其電腦安全的用戶。
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