前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)范文第1篇

關(guān)鍵詞： 云計算； 橋梁安全與健康監(jiān)測； 數(shù)據(jù)中心； 數(shù)據(jù)管理技術(shù)

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）12-18-04

Basic architecture and data management technology of bridge safety and health

monitoring data center based on cloud computing

Tu Huimin1，2， Wu Jufeng1，2

（1. Wuhan Bridge Science Research Institute（BSRI） Ltd.MBEC， Wuhan， Hubei 430034， China；

2. Key laboratory of bridge structure and health of Hubei province）

Abstract： With the development of bridge safety&health monitoring data center （BSHM-DC） technology， the monitoring data is increased rapidly in exponential speed， which requires the data storage and management technology of data center to be more intelligent and efficient. In this paper， the data management technology and developing trend of BSMS-DC is put forward firstly. After illustrating the basic architecture of BSHM-DC on the basis of cloud computing， the selections of key devices and related software are discussed. Lastly， its application expectation of BSHM-DC is prospected.

Key words： cloud computing； bridge safety &health monitoring （BSHM）； data center（DC）； data management technology

0 引言

橋梁安全與健康監(jiān)測系統(tǒng)是通過在橋梁的關(guān)鍵部位布置高可靠性和耐久性的各類傳感器，對結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形、動力特性、環(huán)境狀況進(jìn)行實時監(jiān)測，獲取橋梁在營運期內(nèi)受各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，通過理論計算和規(guī)范值與實測值的對比、分析，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)異常響應(yīng)報警、結(jié)構(gòu)營運安全性評估、結(jié)構(gòu)損傷識別等。由于該系統(tǒng)7*24小時不間斷檢測，所采集的數(shù)據(jù)量飛速增長。在面對多座橋梁監(jiān)測系統(tǒng)集成管理的情況下通常采用直聯(lián)式數(shù)據(jù)存儲方式，其數(shù)據(jù)的存儲能力、數(shù)據(jù)管理難度、數(shù)據(jù)安全，以及存儲資源的利用等，都難以滿足系統(tǒng)設(shè)計需求。

云計算可以滿足新一代數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡(luò)、存儲和計算的業(yè)務(wù)需求，并能提供豐富的應(yīng)用服務(wù)，是新一代數(shù)據(jù)中心的核心要素[1-2]。本文通過引入云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)，建立了基于云計算的橋梁安全與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)中心，將分散在全國各地的監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中可靠的存儲與管理，并通過云計算數(shù)據(jù)中心向用戶提供高效、安全的服務(wù)。

1 橋梁安全與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)中心建設(shè)的現(xiàn)狀

隨著在役橋梁安全與健康監(jiān)測建設(shè)的發(fā)展，橋梁安全與健康監(jiān)測系統(tǒng)中海量數(shù)據(jù)的存儲與有效利用日顯重要，并成為在役系統(tǒng)普遍關(guān)注的一個重點。一個中等橋梁安全與健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)日增長量在3GB/天左右，一年有1.1TB增量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的維護(hù)管理主要依賴系統(tǒng)管理員定期執(zhí)行，數(shù)據(jù)管理的實施方式難以統(tǒng)一。隨著數(shù)據(jù)量的增加，數(shù)據(jù)管理工作量、管理難度及管理成本成倍增加，數(shù)據(jù)也得不到有效利用。

橋梁安全與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)中心引入云計算，可將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和應(yīng)用在公有云和私有云之間同步，當(dāng)數(shù)據(jù)中心構(gòu)建的私有云出現(xiàn)故障，應(yīng)用可以無縫遷移到公有云中。通過云計算將分散在全國各地的業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過INTERNET進(jìn)行集中存儲與管理，可向橋梁技術(shù)研究者提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)分析橋梁健康監(jiān)測海量數(shù)據(jù)；橋梁管理單位即使不具備橋梁專業(yè)技術(shù)知識也可以在任何地方、任何時間監(jiān)測到橋梁的實際運營狀況，獲得橋梁健康監(jiān)測報告及橋梁營運安全性評估等服務(wù)并實時反饋專家意見，大大提高了橋梁管養(yǎng)效率。

基于云計算的橋梁安全與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)中心建設(shè)分兩部分，一部分是集成中心，另一部分是分散在全國各地的分中心。集成中心的數(shù)據(jù)增長量在10GB/天，分中心的數(shù)據(jù)增長量在3GB/天左右，增長量會隨著業(yè)務(wù)量的增加而增加。集成中心利用云計算技術(shù)對服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等IT資源進(jìn)行虛擬化，將所有的IT資源放在一個資源池中并進(jìn)行動態(tài)資源管理，對IT資源進(jìn)行監(jiān)管和云管理。當(dāng)資源池中分配給某個橋梁安全與健康監(jiān)測系統(tǒng)的資源出現(xiàn)故障或者該系統(tǒng)獲得的資源不夠用的時候，云管理平臺會自動分配給它新的資源，從而保證系統(tǒng)7*24小時不間斷運行。

分中心的數(shù)據(jù)通過公共Internet網(wǎng)絡(luò)與集成中心組成云網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，在集成中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行異地容災(zāi)備份。集成中心有兩份數(shù)據(jù)，一份數(shù)據(jù)面向橋梁安全與健康監(jiān)測系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫A），一份數(shù)據(jù)是完全備份數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)庫B）。我們主要考慮如何優(yōu)化實時數(shù)據(jù)讀取和歷史數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)庫B中保留所有數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫A只保留最近1周的數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)系統(tǒng)實時讀取的是數(shù)據(jù)庫A中的數(shù)據(jù)，而查詢一周之前的數(shù)據(jù)就讀取數(shù)據(jù)庫B中的數(shù)據(jù)。

圖1 分中心數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)與操作

2 關(guān)鍵技術(shù)

云計算（Clouding Computing）由Google、Amazon等公司于2006年首先提出，它是一種利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)隨時隨地、按需、便捷地訪問共享資源池（如計算設(shè)施、存儲設(shè)備、應(yīng)用程序等）的計算模式[3]。我國政府高度重視對云計算的發(fā)展，把其列為重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)[4-5]，云計算技術(shù)的應(yīng)用已成為國內(nèi)外的熱點研究問題[6-8]。

基于云計算的橋梁安全與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)中心的建設(shè)所需專業(yè)涉及面較廣，如橋梁專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)通信專業(yè)、計算機(jī)專業(yè)等。本節(jié)著重討論其在計算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)實現(xiàn)云計算數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)能讓所有計算元件在虛擬的基礎(chǔ)上運行，是實現(xiàn)云計算數(shù)據(jù)中心不可缺少的功能。通過把有限的固定的資源根據(jù)不同需求進(jìn)行重新規(guī)劃以達(dá)到最大利用率的思路，在IT領(lǐng)域就叫虛擬化技術(shù)[9-10]（Virtual Technology）。這種解決方案能在很大程度上優(yōu)化資源、節(jié)約成本。虛擬化技術(shù)包括計算虛擬化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)、存儲虛擬化技術(shù)。系統(tǒng)虛擬化前后的特點如表1所述。

表1 虛擬化前后特點比較

[虛擬化前＼&虛擬化后＼&每臺主機(jī)一個操作系統(tǒng)＼&每臺主機(jī)上運行多個虛擬機(jī)，每個虛擬機(jī)一個操作系統(tǒng)

＼&每臺主機(jī)上運行多個程序，可能造成沖突

＼&多個程序可分別在運行在多個虛擬機(jī)上，應(yīng)用程序相對獨立的運行空間，避免沖突

＼&每臺主機(jī)配一個存儲，存儲資源得不到有效利用，且一旦存儲出現(xiàn)單點故障，數(shù)據(jù)可能丟失

＼&多個虛擬機(jī)共享存儲，當(dāng)一臺主機(jī)出現(xiàn)故障時，會自動分配其他主機(jī)上的硬件資源給故障主機(jī)的應(yīng)用程序＼&硬件成本高，且配置和管理困難＼&虛擬機(jī)獨立于硬件運行，可動態(tài)資源分配，新程序的部署工作只需要幾分鐘，有效節(jié)約硬件和維護(hù)成本

＼&]

目前虛擬化技術(shù)的產(chǎn)品主要有EMC的 VMware虛擬化產(chǎn)品，Microsoft的Virtual Server， Sun的Virtual Box，以及Ctrix公司的Xen Server和Xen，占市場份額最大的是EMC的 VMware虛擬化產(chǎn)品。

2.2 數(shù)據(jù)存儲技術(shù)

基于云計算的橋梁安全與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)中心需要滿足大數(shù)據(jù)管理的需求，為大量橋梁管理者提供服務(wù)并且為橋梁研究者提供大數(shù)據(jù)分析功能。數(shù)據(jù)安全可靠存儲是實現(xiàn)大數(shù)據(jù)管理分析的基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)從物理結(jié)構(gòu)來看，底層主要是磁盤，通過光纖、串口線等與磁盤后的板卡和控制器相連。目前最常用的存儲方式有DAS（直接連接存儲）、SAN（存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）和NAS（網(wǎng)絡(luò)附加存儲）。直連存儲（DAS）是直接通過SCSI線纜或者光纖直接連接到服務(wù)器上。存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）是通過網(wǎng)絡(luò)方式連接存儲設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器，目前常用的SAN結(jié)構(gòu)根據(jù)連接介質(zhì)不同而分為FC SAN和IP SAN。網(wǎng)絡(luò)附加存儲（NAS）是將網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備直接放在網(wǎng)絡(luò)上提供文件共享服務(wù)。這三種技術(shù)優(yōu)缺點如表2所示。

表2 DAS、SAN、NAS數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)缺點

[特征＼&DAS＼&SAN＼&NAS＼&安裝難易度＼&較難＼&較難＼&很容易＼&集中管理＼&難＼&專用軟件＼&基于網(wǎng)絡(luò)＼&擴(kuò)展性＼&低＼&高＼&中＼&數(shù)據(jù)共享＼&難＼&通過軟件實現(xiàn)＼&內(nèi)部實現(xiàn)＼&處理能力＼&強(qiáng)＼&強(qiáng)＼&視網(wǎng)絡(luò)情況而定＼&備份＼&傳統(tǒng)方式＼&服務(wù)器不參與＼&多種方案＼&容災(zāi)＼&基于服務(wù)器＼&端對端及多點容災(zāi)＼&端對端方案＼&安全＼&中＼&高＼&低＼&]

目前主要存儲廠商的FC SAN存儲可以實現(xiàn)8Gbit/S的傳輸速率，但費用較高，所以中大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)中還是處于領(lǐng)先地位。但是隨著IP SAN技術(shù)的發(fā)展，較高的性價比使FC SAN存儲逐漸擴(kuò)大了在市場的份額。

2.3 動態(tài)資源管理

云計算的資源包括存儲資源、計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、基礎(chǔ)設(shè)施資源以及其他資源[2]。當(dāng)應(yīng)用云計算時，面對大量設(shè)備和相關(guān)技術(shù)，如何有效整合各種資源并實施動態(tài)資源管理是實現(xiàn)云計算的關(guān)鍵。云計算動態(tài)資源管理系統(tǒng)的基本功能，是接受資源請求，合理地調(diào)度相應(yīng)的資源并且把特定的資源分配給資源請求者，使請求資源的業(yè)務(wù)得以運行。它能跨資源池智能動態(tài)調(diào)整計算資源，使IT與業(yè)務(wù)優(yōu)先級對應(yīng)，動態(tài)提高系統(tǒng)的管理效率。

云計算的動態(tài)資源管理必須處理好存儲架構(gòu)問題，解決資源部署、監(jiān)控和調(diào)度策略等問題。在VMware虛擬化產(chǎn)品中，DRS（vsphere Distributed Resources Scheduler）可以根據(jù)每一個虛機(jī)的實際運行情況，適時地對內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡(luò)的消耗進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，將其平均分配到DRS集群的每一臺主機(jī)上面。動態(tài)分配依靠VMotion實現(xiàn)，所以，VMotion是DRS的先決條件。

3 云計算數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)

基于云計算的橋梁安全與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲虛擬化及負(fù)載均衡，其基礎(chǔ)架構(gòu)拓?fù)鋱D如圖2所示。

整個方案通過兩路6核服務(wù)器配合后端IP SAN存儲技術(shù)，并采用云計算虛擬化技術(shù)來實現(xiàn)橋梁安全與健康實時監(jiān)測。在云計算操作系統(tǒng)軟件的支持下，將3臺兩路6核服務(wù)器組建HA集群，并配合DRS及VMotion等高級功能，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的連續(xù)性，減少計劃內(nèi)宕機(jī)時間，有效地提高資源利用率。

3.1 計算系統(tǒng)設(shè)備及軟件實現(xiàn)

計算系統(tǒng)設(shè)備主要是指服務(wù)器，服務(wù)器的選擇上主要考慮的是服務(wù)器的性能，滿足五年內(nèi)橋梁安全與健康監(jiān)測業(yè)務(wù)的需要，主要計算能力由3臺兩路6核服務(wù)器擔(dān)任。

而計算系統(tǒng)虛擬化的實現(xiàn)主要是利用軟件將服務(wù)器虛擬化。目前主流的、最具代表性的虛擬化軟件是VMware的Vsphere軟件。

本方案采用3臺企業(yè)級兩路服務(wù)器（HP Enterprise Server）作為核心數(shù)據(jù)庫平臺。該服務(wù)器能滿足數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的高可用性、可恢復(fù)性，并具有錯誤檢測及消除單點故障的功能。采用數(shù)據(jù)庫雙機(jī)方案也增強(qiáng)了應(yīng)用的可擴(kuò)展性，滿足業(yè)務(wù)不斷增長的需要。由于該型服務(wù)器采用全新的因特爾快速互聯(lián)通道互聯(lián)架構(gòu)配合因特爾志強(qiáng)E5系列處理器及SAS 6Gbps高性能磁盤控制器，使系統(tǒng)聯(lián)機(jī)處理性能提升2.5倍以上，數(shù)據(jù)庫性能提升3倍以上，更加適用于基礎(chǔ)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫核心應(yīng)用。

3.2 存儲設(shè)備及數(shù)據(jù)管理軟件

在保障客戶應(yīng)用的前提下，存儲將成為一個必須受到關(guān)注的核心環(huán)節(jié)，因此雙控制器、多處理器和高可靠光纖8Gb存儲成為首選，這能有效保障業(yè)務(wù)的物理穩(wěn)定特性。出于數(shù)據(jù)安全備份的考慮，配置大存儲容量6TB存儲空間服務(wù)器作為虛擬機(jī)的備份服務(wù)器，可以保證在光纖存儲故障時或維護(hù)時的業(yè)務(wù)連續(xù)性，并對客戶的應(yīng)用數(shù)據(jù)也做到了統(tǒng)一備份。為了保障業(yè)務(wù)運行的高性能、可持續(xù)性和可擴(kuò)展性，我們選擇了IP-SAN的存儲模式，通過串口線連接磁盤與控制器。云計算計算節(jié)點服務(wù)器通過交換機(jī)連接存儲設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的高品質(zhì)性能保障。

在數(shù)據(jù)的統(tǒng)一備份處理上，基于虛擬機(jī)文件駐留在共享SAN存儲上，可以使用存儲區(qū)的映像來備份虛擬機(jī)文件，這樣做不會在運行虛擬機(jī)的云計算計算節(jié)點主機(jī)上引起任何額外的負(fù)載。統(tǒng)一備份功能可以滿足縮短虛擬機(jī)的備份時間，移除客戶應(yīng)用服務(wù)器上的備份工作負(fù)載，以及從中央服務(wù)器中執(zhí)行備份的工作。其工作流程是從運作中的主機(jī)上剝離磁盤，將磁盤鏈接到專用的統(tǒng)一備份服務(wù)器上，然后備份磁盤中適當(dāng)?shù)奈募?，此時原始主機(jī)仍能看到該磁盤并能正常工作。通過有效利用虛擬機(jī)存儲區(qū)的映象文件，高效地保障客戶數(shù)據(jù)安全。

3.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)需實現(xiàn)雙鏈路可靠冗余連接、負(fù)載均衡，充分考慮網(wǎng)絡(luò)的可管理性。本方案采用兩臺DLINK交換機(jī)實現(xiàn)設(shè)備冗余，同時通過實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化來保證網(wǎng)絡(luò)策略安全，使之不受虛擬機(jī)位置遷移的影響。

3.4 云平臺管理

云管理平臺是負(fù)責(zé)整個數(shù)據(jù)中心的資源池管理、是實現(xiàn)IAAS的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本方案采用VMware公司的Vcenter軟件，與其他的管理軟件相比，該軟件的使用為IT管理者大大降低了云計算虛擬環(huán)境管理的難度。

該云平臺是目前最強(qiáng)大的虛擬環(huán)境管理平臺，它能提高在虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)每個級別上的集中控制和可見性，無論是幾十臺還是幾千臺虛擬機(jī)，都能集中、簡單地管理。它可以通過使用向?qū)Щ蛘吣０?，在幾分鐘?nèi)創(chuàng)建新的虛擬機(jī)或主機(jī)，最大限度地減少錯誤和停機(jī)；它還可以借用DRS（vsphere Distributed Resources Scheduler） 持續(xù)監(jiān)控各個資源池的使用情況。此外，借助vCenter API和.NET可實現(xiàn)vCenter Server和其他工具的集成，并且支持在vSphere Client中嵌入自定義插件，為管理IT環(huán)境提供選擇自由。

4 結(jié)束語

目前，基于云計算的橋梁安全與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)中心建設(shè)還處在初級階段，隨著橋梁安全監(jiān)測技術(shù)和云計算技術(shù)的發(fā)展，云計算數(shù)據(jù)中心會逐漸形成系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的全國性的橋梁安全與健康監(jiān)測平臺。該平臺能面向所有橋梁行業(yè)的客戶，提供存儲空間及橋梁安全與健康監(jiān)測服務(wù)；同時還能根據(jù)存儲的大量橋梁相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘及數(shù)據(jù)分析，在橋梁學(xué)術(shù)研究方面具有重要意義。

基于云計算的數(shù)據(jù)中心建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，本文著重從橋梁安全監(jiān)測數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵技術(shù)方面闡述了系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)，以及關(guān)鍵設(shè)備和軟件的選型，希望能為其他行業(yè)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)提供一些參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林小村.數(shù)據(jù)中心建設(shè)與運行管理[M].科學(xué)出版社，2010.

[2] 劉鵬.云計算[M].電子工業(yè)出版社，2011.

[3] MELL P， GRANCE T. The NIST Definition of Cloud Computing[R].

National Institute of Standards and Technology， SP800-145， Gaithersburg：U.S Dept. of Commerce，2011.

[4] 國家科學(xué)技術(shù)部.中國云科技發(fā)展"十二五"專項規(guī)劃[EB/01].

/tztg/201209/W020120918516104069531.doc，2012

[5] 工業(yè)和信息化部電信研究院.云計算白皮書（2012）[M].工業(yè)和信息化

部電信研究院，2012.

[6] 田冠華，孟丹，詹劍鋒.云計算環(huán)境下基于失效規(guī)則的資源動態(tài)提供

策略[J].計算機(jī)學(xué)報，2010.33（10）：1859-1872

[7] 朱仕村，張宇峰，張立濤，朱曉文，胡云輝.面向長大橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測

物聯(lián)網(wǎng)的云計算[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2011.8（1）：24-27

[8] 孟凡立，徐明，張慰.基于云計算的高校數(shù)據(jù)中心設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代

教育技術(shù)，2012.22（3）：99-103

[9] 楊望仙，朱定局，謝毅，范朝冬.虛擬化技術(shù)在云計算中的研究進(jìn)展[J].

先進(jìn)技術(shù)研究通報，2010.4（8）：5-10

云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)范文第2篇

1)云架構(gòu)云計算的一開始出現(xiàn)主要是為了解決計算機(jī)硬件資源問題，它通過虛擬化方式大大降低企業(yè)數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用成本。在這些年的發(fā)展之后，云計算的概念和范疇已經(jīng)擴(kuò)展為3個層次：基礎(chǔ)架構(gòu)云（InfrastructureasaService,IaaS）、平臺云（PlatformasaService,PaaS）和軟件應(yīng)用云（SoftwareasaService,SaaS）。IaaS指基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，這一層的作用是提供虛擬機(jī)或者其他資源作為服務(wù)提供給用戶。PaaS指平臺即服務(wù)，其作用是將一個開發(fā)平臺作為服務(wù)提供給用戶。SaaS指軟件即服務(wù)，是指將應(yīng)用作為服務(wù)提供給客戶。它們主要提供的服務(wù)如圖1。企業(yè)利用云計算架構(gòu)去進(jìn)一步解決它的煙囪式問題，但主要目標(biāo)是降低IT運營成本、提升IT資源的利用率，促進(jìn)企業(yè)自身IT建設(shè)從粗曠型向集約型進(jìn)行轉(zhuǎn)變。從上圖可以看出，從底至上，IaaS層主要是將服務(wù)器、存儲及網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化，將虛擬后的資源作為服務(wù)提供給用戶；PaaS層可以為用戶提供一個包括開發(fā)、測試環(huán)境以及文檔等的開發(fā)平臺，用戶可以在此開發(fā)平臺上編寫應(yīng)用，并且不用關(guān)心服務(wù)器部署、網(wǎng)絡(luò)和存儲等問題；SaaS層主要是給普通用戶提供無需安裝就能直接使用的應(yīng)用。

由于SOA架構(gòu)主要涉及的是軟件體系的架構(gòu)，而云計算的三層架構(gòu)中的PaaS的平臺開發(fā)中亦涉及到軟件架構(gòu)問題，所以本文中主要將云計算中的PaaS模式與SOA進(jìn)行分析。在PaaS模式中，對用戶提供的服務(wù)是一種分布式平臺服務(wù)，包括開發(fā)環(huán)境、測試環(huán)境、服務(wù)器平臺、硬件資源等。通過PaaS提供的服務(wù)，用戶可在分布式平臺上定制開發(fā)應(yīng)用程序，并通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞給其他客戶。PaaS能夠給企業(yè)或個人提供研發(fā)的中間件平臺，提供應(yīng)用程序開發(fā)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)器、試驗、托管及應(yīng)用服務(wù)。Gartner將PaaS分成兩類，APaaS(applicationplatformasaservice)和IPaaS(integrationplatformasaservice)。APaaS主要為應(yīng)用提供運行環(huán)境和數(shù)據(jù)存儲，能夠?qū)⑵髽I(yè)內(nèi)部自建的簡單三層架構(gòu)的應(yīng)用直接部署到APaaS；IPaaS主要用于集成和構(gòu)建復(fù)合應(yīng)用。據(jù)Gartner稱，雖然PaaS市場的規(guī)模相對較小，但在市場上提供不完全PaaS產(chǎn)品的公司卻有超過150多家。目前市場上的PaaS產(chǎn)品既包括綜合PaaS產(chǎn)品，例如網(wǎng)站旗下的，也包含獨立的應(yīng)用基礎(chǔ)架構(gòu)組件，如數(shù)據(jù)庫及其它為云計算服務(wù)提供支持的功能型中間件。目前代表產(chǎn)品有GoogleAppEngine,Salesforce的平臺，八百客的800APP等。以GoogleAppEngine為例，它是一個由python應(yīng)用服務(wù)器群、BigTable數(shù)據(jù)庫及GFS組成的平臺，為開發(fā)者提供一體化主機(jī)服務(wù)器及可自動升級的在線應(yīng)用服務(wù)。用戶編寫應(yīng)用程序并在Google的基礎(chǔ)架構(gòu)上運行就可以為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供服務(wù)，Google提供應(yīng)用運行及維護(hù)所需要的平臺資源。

另外，云計算除了三層架構(gòu)之外，從橫向范疇來說，云還可以劃分為公有云、私有云、社區(qū)云和混合云等。公有云是指第三方提供商為用戶提供的能夠使用的云，可在整個開放的公有網(wǎng)絡(luò)中提供服務(wù)。在公有云中，云服務(wù)提供商通過自己的基礎(chǔ)設(shè)施直接向外部用戶提供服務(wù)，外部用戶通過互聯(lián)網(wǎng)訪問服務(wù)，并不擁有云計算資源。私有云是為一個客戶單獨使用而構(gòu)建的，該客戶擁有基礎(chǔ)設(shè)施，并可以控制在此基礎(chǔ)設(shè)施上部署應(yīng)用程序的方式。私有云可由公司自己的IT機(jī)構(gòu)，也可由云服務(wù)提供商進(jìn)行構(gòu)建，可部署在企業(yè)數(shù)據(jù)中心的防火墻內(nèi)，也可部署在一個安全的主機(jī)托管場所。社區(qū)云是由幾個組織共享的云端基礎(chǔ)設(shè)施，支持特定的社區(qū)。混合云由兩個或者更多云端系統(tǒng)組成云端基礎(chǔ)設(shè)施，這些云端系統(tǒng)中可能包含公有云、私有云、社區(qū)云等，這些系統(tǒng)保有獨立性，但借由標(biāo)準(zhǔn)化或封閉式專屬技術(shù)相互結(jié)合，可確保資料與應(yīng)用程序的可攜性。

2)SOA架構(gòu)長期以來企業(yè)面臨的關(guān)鍵問題是如何解決已形成的煙囪式的企業(yè)計算環(huán)境，SOA的出現(xiàn)就是為了解決獨立系統(tǒng)間的整合問題，或者說系統(tǒng)架構(gòu)的問題。SOA作為一種面向服務(wù)的架構(gòu)，是一種軟件架構(gòu)設(shè)計的模型和方法論。SOA將異構(gòu)平臺上的應(yīng)用程序拆分為不同的功能單元（服務(wù)），服務(wù)之間通過定義良好的接口和規(guī)范以松耦合的方式整合在一起。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，它獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言，這使得構(gòu)建在各種系統(tǒng)中的服務(wù)可以使用一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。從業(yè)務(wù)角度來看，SOA利用企業(yè)現(xiàn)有的各種軟件體系，重新整合并構(gòu)建起一套新的軟件架構(gòu)。這套軟件架構(gòu)能夠隨著業(yè)務(wù)的變化，隨時靈活地結(jié)合現(xiàn)有服務(wù)，組成新軟件，共同服務(wù)于整個企業(yè)的業(yè)務(wù)體系。我們可以把SOA看作是模塊化的組件，每個模塊都可以實現(xiàn)獨立功能，而不同模塊之間的結(jié)合則可以提供不同的服務(wù)，模塊之間的接口遵循統(tǒng)一準(zhǔn)，可以實現(xiàn)低成本的重構(gòu)和重組。在SOA的技術(shù)框架下，可以把雜亂無章的龐大系統(tǒng)整合成一個全面有序的系統(tǒng)，從而增加企業(yè)在業(yè)務(wù)發(fā)展過程中應(yīng)用系統(tǒng)的靈活性，實現(xiàn)最大的IT資產(chǎn)利用率。

2云架構(gòu)與SOA架構(gòu)各自的優(yōu)缺點

從上兩節(jié)云架構(gòu)和SOA架構(gòu)的概念來看，它們的出現(xiàn)也是為了解決不同的問題，但它們都是企業(yè)或政務(wù)信息化實施的架構(gòu)，在業(yè)界看來屬于競爭關(guān)系，甚至有些學(xué)者認(rèn)為云計算可以取代SOA成為新的架構(gòu)風(fēng)格。實質(zhì)上，云計算和SOA架構(gòu)應(yīng)用在企業(yè)或政務(wù)信息化中，各有優(yōu)勢，也有自己的局限性。從發(fā)展至今，云計算主要有處理能力強(qiáng)大、應(yīng)用高度集成、用戶成本低、大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲等優(yōu)勢。但云計算還處于發(fā)展初期，局限性也有明顯。云的安全性是企業(yè)或政府需要考慮的首要問題。另外，現(xiàn)在不同云服務(wù)之間的交互能力非常弱，混合云架構(gòu)缺乏成熟的技術(shù)支撐。同時網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制也會給云的部署和實施帶來一定影響。SOA的優(yōu)勢主要有模塊的重用性、模塊之間的交互能力以及快速應(yīng)變能力。SOA方法從服務(wù)提供者和服務(wù)消費者的角度對功能方面涉及的對象、數(shù)據(jù)、組件、業(yè)務(wù)流程、界面等進(jìn)行層次化，為所有服務(wù)提取安全架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)、集成架構(gòu)、服務(wù)質(zhì)量管理等中的共用部分。SOA架構(gòu)契合了企業(yè)信息化建設(shè)過程中業(yè)務(wù)創(chuàng)新的需要，同時也可以達(dá)到業(yè)務(wù)重用的效果，充分降低了企業(yè)的成本。但是SOA在企業(yè)信息化實施過程中仍有一些不足。目前SOA最好的實現(xiàn)方式是web服務(wù)，但web服務(wù)本身也有不成熟的地方，比如在可靠消息傳遞、web事務(wù)處理等方面的標(biāo)準(zhǔn)還有待完善。另外，如何快速組裝服務(wù)以及控制服務(wù)顆粒度這兩方面，還有待進(jìn)一步研究，而服務(wù)顆粒大小問題在某種程度上決定了整個系統(tǒng)的靈活性和效率。

3云架構(gòu)與SOA架構(gòu)的交叉與結(jié)合

上一節(jié)提到云架構(gòu)與SOA架構(gòu)在信息化建設(shè)中各有優(yōu)缺點，但其實它們之間除了競爭之外，還有著比較復(fù)雜的關(guān)系。我們認(rèn)為，云架構(gòu)和SOA架構(gòu)之間可以取長補(bǔ)短，在一定程度上結(jié)合起來形成新的架構(gòu)來更好地支撐復(fù)雜的信息化建設(shè)。首先，從云計算的架構(gòu)和SOA的概念來看，SOA在云計算中最廣泛使用的地方是PaaS平臺的中間件組件。PaaS的中間件包含事務(wù)型中間件、消息中間件、遠(yuǎn)程過程/對象調(diào)用中間件、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、ESB、BPM等多種類型，SOA架構(gòu)本身即是一種組件模型，可以組合異構(gòu)平臺中的各種應(yīng)用程序，而目前PaaS平臺的能力還尚未成熟，PaaS架構(gòu)中正是需要這種標(biāo)準(zhǔn)化的組件模型，來支持其平臺中應(yīng)用程序的開發(fā)及部署。同時，SOA架構(gòu)的特性決定了它可用于包括PaaS在內(nèi)的任何云服務(wù)（包括基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)IaaS和軟件服務(wù)SaaS）的創(chuàng)建與交付中。其次，云計算對于SOA有著良好的促進(jìn)作用。由于SOA架構(gòu)是一個好的架構(gòu)方法，使用SOA架構(gòu)建成的信息系統(tǒng)間的運行與協(xié)作更加方便、標(biāo)準(zhǔn)化。為了獲得云計算的優(yōu)勢，企業(yè)用戶需要通過接口和架構(gòu)延展出去連接到云計算資源。

為了更好的使用云計算的資源，企業(yè)內(nèi)部需要一定的架構(gòu)在核心企業(yè)信息系統(tǒng)和云計算資源之間建立鏈接，而這正是SOA可以做到的。另外，市場上云的類型很多，私有云、公有云、社區(qū)云將長時間在市場上共存，形成混合云架構(gòu)。在這種情況下，SOA架構(gòu)可以很好的支持混合云的發(fā)展，利用模塊化架構(gòu)既可以更好地將模塊遷移到云，同時還可幫助云端的應(yīng)用程序進(jìn)行整合。SOA在企業(yè)應(yīng)用與混合云架構(gòu)中的作用大致如圖2所示。如圖2所示，企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用可通過SOA與混合云中某種云的應(yīng)用進(jìn)行互相遷移，同時混合云中不同平臺的應(yīng)用及服務(wù)也可通過SOA來進(jìn)行整合或遷移?？偟膩碚f，云計算的發(fā)展對于SOA架構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)架構(gòu)上的應(yīng)用都造成一定的影響，它們并不是排斥的關(guān)系，相反云計算的發(fā)展不僅對SOA不是一種取代關(guān)系，而是有顯著的促進(jìn)作用，同時云計算中也需要SOA架構(gòu)的應(yīng)用，有效地部署云計算服務(wù)需要SOA方法。云計算時代的到來，給SOA架構(gòu)帶來了更大的發(fā)展空間。

4發(fā)展趨勢

通過對云計算和SOA架構(gòu)之間關(guān)系的分析，可以看出兩者之間的關(guān)系比較復(fù)雜，并不是簡單的替代關(guān)系。上一節(jié)最后也提到，SOA與云計算架構(gòu)是密不可分的，對于將來的發(fā)展趨勢來說，由于兩種架構(gòu)各自的優(yōu)勢，更實際的方式是將兩種架構(gòu)結(jié)合應(yīng)用。將兩種架構(gòu)結(jié)合起來有兩種方式，一種是在SOA架構(gòu)中引入云計算，另一種是在云計算架構(gòu)中引入SOA，兩種方式各有偏重，主要區(qū)別是解決問題的出發(fā)點和側(cè)重點不一致，而實現(xiàn)的途徑基本一致。1)在SOA中引入云計算在SOA架構(gòu)中引入云計算，主要目的還是為了更好的集成軟件服務(wù)，包括企業(yè)內(nèi)部信息系統(tǒng)與外部服務(wù)的集成，如SaaS和IaaS。有研究表示，使用SOA整合SaaS是可以實現(xiàn)的。通過SOA來整合SaaS服務(wù)，可以將較小粒度的SaaS服務(wù)集成到一起，提供更抽象、粗粒度的軟件服務(wù)。SOA平臺中的ESB總線可以將云計算中的分布式計算模塊、云存儲等以服務(wù)的方式接入。同時SOA平臺需要的IT硬件基礎(chǔ)設(shè)施，可以直接使用云計算中IaaS層的虛擬化的計算能力單元和存儲能力單元，均以服務(wù)的方式接入到ESB總線上。前文中提到了，SOA中的中間件平臺類似于云計算中的PaaS平臺，SOA中所包含的ESB總線、流程引擎、規(guī)則引擎等都可以發(fā)展為PaaS平臺的能力。2)在云計算中引入SOA在云計算中引入SOA，主要是為了解決云計算中不同云服務(wù)之間的交互能力弱的問題。如圖2所示，混合云架構(gòu)中不同云服務(wù)之間通常很難進(jìn)行整合和遷移，將SOA應(yīng)用到此處將有益于解決此問題。同時，通過引入SOA中的ESB總線，還可實現(xiàn)云計算中SaaS、PaaS、IaaS三層架構(gòu)之間的集成。另外，PaaS層可以將SOA中的數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)、流程、展現(xiàn)服務(wù)均納入，提供給在線開發(fā)環(huán)境中應(yīng)用，這些服務(wù)在線進(jìn)行服務(wù)編排和組裝可借助SOA本身已有的流程引擎和規(guī)則引擎來完成。

5結(jié)論

云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)范文第3篇

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù) 云計算 資源池

歷史上曾發(fā)生過三次技術(shù)革命，分別是十八世紀(jì)中葉的工業(yè)革命、十九世紀(jì)的電力革命和二十世紀(jì)至今的信息技術(shù)革命。每一次技術(shù)革命都促進(jìn)了生產(chǎn)力的大幅度提高，尤其是信息技術(shù)革命期間，計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，極大地提高了生產(chǎn)力，甚至從許多方面改變了人們的生活和工作方式，人們也因此步入了信息時代。物聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)、ERP等新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為企業(yè)運營管理帶來便利的同時，也產(chǎn)生了大量結(jié)構(gòu)化的非格式化的數(shù)據(jù)。如何通過數(shù)據(jù)挖掘，從海量數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)中獲得有用的信息，為用戶提供更好的用戶體驗，從而增強(qiáng)企業(yè)的競爭力，這對企業(yè)來說是一個巨大的挑戰(zhàn)，同時又是一個難得的機(jī)遇。

隨著信息時代的來臨，企業(yè)為解決大數(shù)據(jù)難題，在傳統(tǒng)的網(wǎng)格計算等計算技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了云計算技術(shù)。云計算是被改進(jìn)了的分布式計算技術(shù)的一種，它能夠以極低的成本高效處理海量數(shù)據(jù)，被越來越多的企業(yè)所關(guān)注和研究。數(shù)據(jù)處理是企業(yè)運營的一個重要內(nèi)容，也是其關(guān)鍵部分。云計算技術(shù)憑借其眾多優(yōu)點和無限的發(fā)展?jié)摿?，必將繼計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后，成為信息技術(shù)革命期間第三個深刻影響未來的發(fā)明。

1 云計算概述

云計算最早的定義是由Ramnath Chellappa教授于1997年在美國芝加哥召開的INFORMS（運籌學(xué)和管理學(xué)研究協(xié)會）會議上提出的，那時的云計算界限是由經(jīng)濟(jì)的合理性來決定的。后來云計算憑借其“高效率，低成本”的優(yōu)越性，被許多IT企業(yè)所關(guān)注 ，并被越來越多地應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域，經(jīng)過如亞馬遜、Google、IBM、微軟等眾多大型IT企業(yè)近兩年的研究實踐，云計算技術(shù)的商業(yè)特性得到了前所未有的開發(fā)。云計算從單純的一種架構(gòu)技術(shù)，發(fā)展成為一種服務(wù)，甚至是一種資源。

1.1概念

云計算是一種計算服務(wù)的交付和使用模式，它通過網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、分布式計算、虛擬化等技術(shù)將若干計算機(jī)硬件個體連接成為一個巨大的計算資源池，也就是所謂的“云”。

云計算也有廣義的云計算和狹義的云計算。所謂狹義的云計算，是指基于IT基礎(chǔ)設(shè)施交付和使用的一種服務(wù)。所謂廣義的云計算，是指云計算作為一種服務(wù)被交付和使用，這種服務(wù)的范疇很廣，可以是與IT、軟件和互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是其他任意領(lǐng)域的服務(wù)。但是不論是狹義的云計算還是廣義的云計算，他們的共同特點是易擴(kuò)展，而且是按需分配和收費。

可以說，云計算既是一項技術(shù)，也是一種服務(wù)。本文是將云計算作為一種服務(wù)來解讀的。

1.2發(fā)展過程

Google成立之初并沒有充足的資金購買大量的服務(wù)器，他們的創(chuàng)始人布林和佩奇就通過購買被淘汰的主板、過期的CPU、便宜的小容量硬盤和廉價的電源等最便宜的器件自己搭建服務(wù)器，并通過自己設(shè)計的一套新型運算方法將這些獨立的服務(wù)器連接起來，實現(xiàn)了高性能運算，這就是“云計算”的雛形。

在WEB2.0時代，個人電腦和互聯(lián)網(wǎng)得到了前所未有的普及，人們也從單純的信息消費者成為了信息的生產(chǎn)者，信息的數(shù)量出現(xiàn)了爆炸性的增長，如何以高性價比的方式存儲和處理數(shù)據(jù)成為一個被大家熱議的話題。2005年，Apache基金會開發(fā)出了一個類似于Google的開源的云計算架構(gòu)的Hadoop基礎(chǔ)架構(gòu)，許多IT企業(yè)基于這個架構(gòu)開發(fā)出了自己的云計算架構(gòu)，并出租他們的云計算服務(wù)，極大地促進(jìn)了云計算技術(shù)的推廣和發(fā)展，也為許多中小型企業(yè)提供了成本極低而功能強(qiáng)大的計算平臺。

1.3原理

以Google云計算為例，云計算架構(gòu)主要由以下幾個部分構(gòu)成：Google文件系統(tǒng)GFS，并行編程模式MapReduce，分布式鎖服務(wù)Chubby，分布式結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表Bigtable，分布式存儲系統(tǒng)Megastore以及大規(guī)模分布式系統(tǒng)的監(jiān)控基礎(chǔ)架構(gòu)Dapper。Google將海量數(shù)據(jù)分成若干塊分布存儲在GFS上，然后通過MapReduce技術(shù)高效處理這些數(shù)據(jù)然后生成結(jié)構(gòu)化文件存儲在Bigtable上。

也就是說，要實現(xiàn)云計算必須要有一個分布式文件系統(tǒng)，然后通過MapReduce這種處理海量數(shù)據(jù)的并行編程模式將文件系統(tǒng)上的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將結(jié)果存儲到另外一個結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫中，從而實現(xiàn)高效的信息處理。

1.4應(yīng)用形式

從功能方面來講，云計算的應(yīng)用形式有三種，它們分別是：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)Iaas（Infrastructure as a Service）、平臺即服務(wù)Paas（Platform as a Service）以及將軟件即服務(wù)Saas（Software as a service）。Iaas提供的服務(wù)是云計算架構(gòu)中的各種硬件設(shè)施等基礎(chǔ)資源，用戶可以根據(jù)自己的需求任意部署和安裝運行任意軟件，同時管理和控制底層的云基礎(chǔ)設(shè)施。Paas為用戶提供一個已經(jīng)部署好的云計算基礎(chǔ)架構(gòu)，用戶可以在這個既成架構(gòu)上任意部署自己需要的應(yīng)用程序，但不用自己管理和控制云基礎(chǔ)設(shè)施。Saas為用戶直接提供已經(jīng)安裝在云基礎(chǔ)設(shè)施上的應(yīng)用程序，用戶不用自己管理云基礎(chǔ)設(shè)施和上面的應(yīng)用程序，只需通過客戶端對云平臺進(jìn)行訪問即可應(yīng)用云基礎(chǔ)設(shè)施上面的應(yīng)用程序。

2 云計算在商業(yè)應(yīng)用中的局限性

雖然云計算在商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域有著獨特的優(yōu)越性，但其自身擁有的局限性是云計算技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和普及的最大障礙。

2.1安全性

安全性是用戶選擇云計算時的首要考慮的因素，也是云計算實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。由于多個用戶共享同一個云基礎(chǔ)設(shè)施，這就必然造成用戶對自身企業(yè)數(shù)據(jù)泄露的擔(dān)憂，這也是許多大型企業(yè)對云計算技術(shù)始終保持觀望態(tài)度的重要原因。

目前許多提供云計算服務(wù)的企業(yè)開發(fā)出了公有云、私有云和混合云等不同的云架構(gòu)，其目的就在于為企業(yè)提供更多的選擇，從而更好的避免數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險。

云計算的安全性研究是今后云計算發(fā)展的一個重要課題，解決好云計算的安全性問題，必將推動云計算向更高水平發(fā)展。

2.2帶寬限制

云計算的服務(wù)是通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的，而云計算資源池中的海量數(shù)據(jù)也是通過互聯(lián)網(wǎng)流動的，由此就容易發(fā)生服務(wù)中斷、網(wǎng)絡(luò)延遲等問題。企業(yè)如果要實現(xiàn)云計算的流暢運行和操作，多多少少都要改變企業(yè)自身的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，而且需要更大的寬帶帶寬。然而企業(yè)并不是每時每刻都面臨海量數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，改變自身網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和一次性部署大帶寬對他們來說并不劃算。因此要使云計算走進(jìn)企業(yè)，解決網(wǎng)絡(luò)接入和寬帶帶寬技術(shù)的問題也成為一項重要議題。

3 結(jié)束語

云計算技術(shù)具有“低成本，高效，環(huán)?！钡莫毺厣虡I(yè)特性，該特性不但能夠被應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域，更能被拓展利用于科研、數(shù)據(jù)挖掘和人工智能等社會的各方各面，必將在今后對社會經(jīng)濟(jì)文化的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張為民、唐劍峰、羅治國、錢嶺，《云計算深刻改變未來》，科學(xué)出版社，2009（12）.

云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)范文第4篇

關(guān)鍵詞：云計算；軟件架構(gòu)；數(shù)據(jù)管理

中圖分類號：TP371.11

互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展使人們的生活更加便利，傳統(tǒng)門戶網(wǎng)已經(jīng)無法滿足人們的需求，而對高業(yè)務(wù)量的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需求與日俱增。隨著計算機(jī)存儲信息及硬件設(shè)備、數(shù)據(jù)庫建設(shè)及維護(hù)等方面的相對成本逐漸上升，利用新的平臺及調(diào)度機(jī)制以進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)處理顯得尤為重要。近多年來，云計算成為國際上業(yè)界學(xué)者進(jìn)行相關(guān)研究的熱潮，是信息產(chǎn)業(yè)較大的一項創(chuàng)新。云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)的一種動態(tài)的能夠伸縮虛擬化的新型計算模式，為用戶提供了包括計算能力、存儲能力、交互能力等多種計算資源的服務(wù)。云計算不同于傳統(tǒng)方式下采用桌面計算資源的模式，其新型的資源管理模式使計算資源成為提供大眾服務(wù)的一項社會基礎(chǔ)設(shè)施。隨著云計算的不斷發(fā)展和深入，更多的應(yīng)用逐步遷移到云計算。不過，云計算在發(fā)展過程中也存在著一些非常關(guān)鍵的問題，最突出的莫過于數(shù)據(jù)的安全性問題，這也是限制云計算發(fā)展的首要因素。只有對云計算所存在的眾多問題進(jìn)行全面正確的分析，才能夠使其在眾多組織、企業(yè)中被普遍的應(yīng)用，將自身的數(shù)據(jù)資源安心的存放到云計算所提供的服務(wù)中以便進(jìn)行企業(yè)的管理。因此，提出一種能夠安全可靠的進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問的方案對用戶來說至關(guān)重要。

1 云計算的基本概念

云計算逐漸的被大眾認(rèn)可，其概念與相關(guān)技術(shù)也被普遍的提及并得到大量的研究，但是并沒有出臺世界范圍內(nèi)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我國云計算網(wǎng)所給出的定義，云計算在分布式計算（Distributed Computing）、并行計算（Parallel Computing）及網(wǎng)格計算（Grid Comouting）的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，是較為新型的一種商業(yè)性計算模型。云計算的基本特性有分布式計算、存儲特性、較高的擴(kuò)展性以及良好的管理等。該技術(shù)的特征：云計算系統(tǒng)提供服務(wù)的實現(xiàn)機(jī)制是透明的，不需要用戶作具體的了解便可方便的獲取所需服務(wù)；云計算系統(tǒng)利用軟件即數(shù)據(jù)冗余及分布式存儲的方式降低系統(tǒng)的出錯率，確保數(shù)據(jù)可靠；云計算具有海量存儲及高效的計算性能而為用戶提供更好的服務(wù)，具有較高的可用性；云計算系統(tǒng)采用高層次的編程模型方便用戶根據(jù)自身的數(shù)據(jù)特點編寫滿足自身需求的云計算程序；服務(wù)多樣且具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

2 基于云計算平臺的軟件架構(gòu)

2.1 云計算的軟件架構(gòu)層

通過對現(xiàn)有的關(guān)于云計算產(chǎn)品及其系統(tǒng)架構(gòu)的分析和總結(jié)，可以將云計算的架構(gòu)分為三層，它們分別是核心服務(wù)層、服務(wù)管理層和用戶訪問接口層。核心服務(wù)層作為架構(gòu)層的主體，其主要作用是將系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)設(shè)施、軟件運行環(huán)境及應(yīng)用程序整合成面向用戶的，具有高可靠性、多樣化及適應(yīng)能力強(qiáng)的應(yīng)用服務(wù)。而服務(wù)管理層則主要是對核心服務(wù)層的活動進(jìn)行管理和控制，以確保其始終安全穩(wěn)定的提供面向用戶的服務(wù)。用戶訪問接口層的作用是為用戶端與云系統(tǒng)之間提供訪問和交流的通道。

2.1.1 核心服務(wù)層

一般來說，云計算的核心服務(wù)層又可以分為3個子層：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層（IaaS）、平臺即服務(wù)層（PaaS）和軟件即服務(wù)層（SaaS）。其中IaaS主要是為用戶按需提供實體或虛擬的計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源等基礎(chǔ)設(shè)施部署服務(wù)。在這個過程中，用戶需要向供應(yīng)商提供相關(guān)的配置信息及個人數(shù)據(jù)。而PaaS是為云計算應(yīng)用程序部署及其管理提供服務(wù)。通過基于該層的軟件工具和開發(fā)語言，軟件開發(fā)者可以繞過底層網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和存儲的限制，很方便的使用云計算平臺進(jìn)行軟件架構(gòu)。SaaS是一種基于云計算基礎(chǔ)平臺所開發(fā)的應(yīng)用程序。對于企業(yè)來說，通過該層可以建立自己的電子郵件服務(wù)系統(tǒng)。而對于普通用戶來說，SaaS可以實現(xiàn)對云系統(tǒng)應(yīng)用程序的泛在訪問。

2.1.2 服務(wù)管理層

服務(wù)管理層主要是面向核心服務(wù)層，它能為核心服務(wù)層的安全穩(wěn)定及可靠運行提供保障。其服務(wù)內(nèi)容包括服務(wù)質(zhì)量保障和安全管理等。由于云計算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大、服務(wù)繁雜，用戶很難直接找到自己所需的資源。因此，通過服務(wù)質(zhì)量保障協(xié)議，云計算服務(wù)提供商就能根據(jù)用戶的具體需求，提供相應(yīng)的服務(wù)，保障其面向每一個用戶的服務(wù)質(zhì)量。而用戶在獲取云數(shù)據(jù)和云服務(wù)時，確保信息交流的安全性是非常重要的。通過安全管理協(xié)議，可以對云系統(tǒng)采取數(shù)據(jù)隔離、隱私保護(hù)和訪問控制等安全保護(hù)措施，確保核心服務(wù)層的安全穩(wěn)定運行。

2.1.3 用戶訪問接口層

用戶訪問接口層能夠?qū)崿F(xiàn)用戶對云系統(tǒng)程序的泛在訪問。其表現(xiàn)形式一般包括命令行、Web服務(wù)和Web門戶等。其中命令行和Web服務(wù)作為一種直接的訪問云系統(tǒng)的工具，能夠?qū)崿F(xiàn)多種服務(wù)方式的組合。而Web門戶則是將用戶端與云系統(tǒng)連接起來的通道和平臺。通過它，用戶可以將本地的應(yīng)用程序轉(zhuǎn)移到云系統(tǒng)中。這樣用戶只要能連接到云系統(tǒng)服務(wù)器，就可以隨時隨地的訪問其本地的數(shù)據(jù)和程序。這顯然可以極大的釋放本地服務(wù)器的壓力，提高用戶的辦公效率。

2.2 云計算軟件架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)

云計算是以數(shù)據(jù)為中心的一種數(shù)據(jù)密集型的超級計算方式。在數(shù)據(jù)的存儲、管理及編程模式方面都采用特有的多種先進(jìn)技術(shù)，其中主要的關(guān)鍵性技術(shù)包括海量數(shù)據(jù)存儲與處理、編程模型及虛擬化技術(shù)。

2.2.1 海量數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)

云計算系統(tǒng)以數(shù)據(jù)冗余和分布式方式進(jìn)行大數(shù)據(jù)集的分析、處理以保證高可用性和經(jīng)濟(jì)性。為及時滿足海量用戶的不同需求，并行提供各種服務(wù)，云計算所采用的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)必然具備高傳輸率、高吞吐率的能力。未來的發(fā)展方向會集中于高效的數(shù)據(jù)定位及超大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲、加密、安全可靠性和持續(xù)提高I/O速率等方面。

2.2.2 編程模型

為了讓用戶可以利用編程模型根據(jù)自身需要編寫簡單的程序而更加輕松的獲得云計算帶來的服務(wù)，所采用的編程模型須非常簡單。同時要保證后臺的并行執(zhí)行及任務(wù)調(diào)度對用戶及編程人員的透明化。改進(jìn)現(xiàn)有的編程模式以便程序員可以方便的進(jìn)行緊耦合程序的編寫，實現(xiàn)運行過程中的高效調(diào)度和任務(wù)的執(zhí)行，是將來MapReduce發(fā)展的主要方向。

2.2.3 虛擬化技術(shù)

虛擬化的實質(zhì)是將整合之后的資源用和物理量沒有關(guān)聯(lián)的方式進(jìn)行調(diào)用，是一種由物理資源轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)形態(tài)的過程。虛擬化的應(yīng)用使硬件的容量增大同時使軟件的管理維護(hù)過程得到簡化，提高了資源的靈活性和使用率，實現(xiàn)了物理資源的復(fù)用，是未來實現(xiàn)資源的自動協(xié)調(diào)和配置的基礎(chǔ)。虛擬化技術(shù)把操作系統(tǒng)和物理硬件相隔離，允許多個操作系統(tǒng)不相同的虛擬機(jī)在一個物理機(jī)上獨立運行。不管所采用的物理硬件是否相同，操作系統(tǒng)均把它們看作是一致的標(biāo)準(zhǔn)化硬件。

2.3 云計算的軟件架構(gòu)應(yīng)用

軟件系統(tǒng)框架有架構(gòu)元件、聯(lián)結(jié)器及任務(wù)流三個元素，為提高軟件的安全可靠性及擴(kuò)展能力需要對軟件架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。三層架構(gòu)設(shè)計是軟件框架設(shè)計的一種重要結(jié)構(gòu)，它將系統(tǒng)在應(yīng)用邏輯上分成數(shù)據(jù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層及表示層。表示層主要用于用戶與系統(tǒng)的交互，通常指的是系統(tǒng)的操作界面。業(yè)務(wù)邏輯層的功能是數(shù)據(jù)的格式及其是否有效進(jìn)行驗證，用戶的合法性驗證等以保證系統(tǒng)能夠健壯的運行。數(shù)據(jù)服務(wù)層專用于數(shù)據(jù)庫的交互并執(zhí)行數(shù)據(jù)的修改、增刪、顯示等操作。目前的軟件系統(tǒng)大都采用基于C/S技術(shù)的三層架構(gòu)，數(shù)據(jù)的存儲一般采用DBMS或者XML文檔的方式易使服務(wù)器發(fā)生不可修復(fù)的錯誤后產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失的可能。

軟件的設(shè)計開發(fā)隨著云計算技術(shù)的迅猛發(fā)展而面臨挑戰(zhàn)，三層架構(gòu)模式能夠完全遷移至云計算中的SaaS服務(wù)模式中。不過SaaS服務(wù)模式也存在一些較為突出的問題，包括與云計算服務(wù)供應(yīng)商之間的信任，以及軟件對云計算服務(wù)過于依賴的問題。此外，在云計算服務(wù)正常時，網(wǎng)絡(luò)狀況也會對軟件的使用產(chǎn)生影響?；谠朴嬎慵夹g(shù)目前的發(fā)展情況，為降低軟件對云計算和網(wǎng)絡(luò)性能的依賴程度，下面提出一種較為可行的基于云計算平臺的軟件架構(gòu)模式

與傳統(tǒng)的三層架構(gòu)模式相比，基于云計算平臺的軟件架構(gòu)在表示層及業(yè)務(wù)邏輯層并不發(fā)生變化，只是在數(shù)據(jù)服務(wù)層提供包括本地數(shù)據(jù)及云數(shù)據(jù)的兩種數(shù)據(jù)服務(wù)。本地數(shù)據(jù)服務(wù)不需安裝DBMS軟件而只采用XML文檔存儲數(shù)據(jù)，從而使服務(wù)器的性能得到提升。不論是選擇本地服務(wù)器的XML文檔或是云計算服務(wù)中的數(shù)據(jù)服務(wù)，軟件均能夠一次讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)存中，在完成數(shù)據(jù)處理以后再把數(shù)據(jù)處理結(jié)果傳回數(shù)據(jù)服務(wù)并長久儲存，有效的提高了系統(tǒng)的工作效率。

基于云計算平臺的軟件架構(gòu)新增了同步服務(wù)層，它不僅使本地服務(wù)器XML文檔與云計算服務(wù)中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)同步，也能夠監(jiān)測數(shù)據(jù)服務(wù)的運行狀態(tài)。在軟件系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信息一次讀入內(nèi)存之后，用戶在內(nèi)存中進(jìn)行各種數(shù)據(jù)操作。數(shù)據(jù)同步服務(wù)可以利用時間控件在用戶不使用軟件系統(tǒng)的時間終止業(yè)務(wù)邏輯層的相關(guān)服務(wù)，同時把放入內(nèi)存的數(shù)據(jù)更新到本地服務(wù)器的XML文檔及云計算服務(wù)中，完成同步操作以后就可以重新進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯層的服務(wù)，提高了網(wǎng)絡(luò)寬帶的使用率。同步服務(wù)監(jiān)測軟件可以保證在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)問題后立刻啟動新的數(shù)據(jù)服務(wù)，使其不再依賴云計算。

在基于云計算平臺的軟件架構(gòu)中，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)同時備份在本地服務(wù)器的XML文檔及云計算服務(wù)中的數(shù)據(jù)服務(wù)中。即使出現(xiàn)云計算服務(wù)障礙，軟件依舊保存相對應(yīng)的數(shù)據(jù)備份。在本地服務(wù)器發(fā)生故障而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失時，云計算服務(wù)保留數(shù)據(jù)備份，從而使軟件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有雙重備份而得到保障。此外，這種軟件架構(gòu)模式具有不產(chǎn)生孤島信息、不需涉及數(shù)據(jù)遷移等優(yōu)點。

從軟件架構(gòu)的數(shù)據(jù)流圖中能夠看到本地數(shù)據(jù)及云數(shù)據(jù)是通過數(shù)據(jù)緩存實現(xiàn)同步的。在用戶需要獲取系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息時，會把被訪問的數(shù)據(jù)表存入到緩存區(qū)域以方便用戶能夠進(jìn)行再次訪問。用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的再次訪問時不需反復(fù)的讀取數(shù)據(jù)庫而只是從內(nèi)存中對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。這樣就在很大程度上縮短了系統(tǒng)響應(yīng)的時間，從而有效的提升了運行的效率。

3 結(jié)束語

上述基于云計算平臺的軟件架構(gòu)模型提高了云計算條件下數(shù)據(jù)的安全可靠性。隨著云計算的廣泛應(yīng)用，為提高系統(tǒng)的運行效率，系統(tǒng)架構(gòu)的升級有待進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]李剛健.基于虛擬化技術(shù)的云計算平臺架構(gòu)研究[J].吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報，2011（01）.

[2]程國江.云計算簡介及應(yīng)用前景[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（08）.

[3]李曉輝.云計算技術(shù)研究與應(yīng)用綜述[J].電子測量技術(shù)，2011（07）.

[4]韓金華.云計算綜述[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2010（15）.

云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)范文第5篇

虛擬化：

云計算的第一步

業(yè)界普遍認(rèn)為，虛擬化是通往云世界最自然也是最合理的方式。而目前，企業(yè)在虛擬化方面仍然存在一定障礙或者說擔(dān)心，影響到虛擬化的部署，進(jìn)而影響了企業(yè)向云計算的遷移。

通常，虛擬化的部署分為三個階段，即IT生產(chǎn)、業(yè)務(wù)生產(chǎn)和IT即服務(wù)。在IT生產(chǎn)階段，IT部門會將其控制的諸如開發(fā)、測試等低風(fēng)險的工作負(fù)載遷移到虛擬化平臺上，此階段追求的是成本降低；業(yè)務(wù)生產(chǎn)是將企業(yè)的核心業(yè)務(wù)遷往云平臺，此階段追求的是可靠性；而IT即服務(wù)階段則是IT部門像業(yè)務(wù)部門一樣運作，IT基礎(chǔ)架構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活高效的資源池和具有自我管理能力的虛擬架構(gòu)，此階段追求的是業(yè)務(wù)靈活和敏捷。目前，大部門企業(yè)還處于從IT生產(chǎn)階段邁向業(yè)務(wù)生產(chǎn)的階段，也就是正在逐步把企業(yè)核心和關(guān)鍵業(yè)務(wù)向虛擬化平臺遷移，但很多企業(yè)同時存在擔(dān)心：虛擬化技術(shù)能否承載這些關(guān)鍵應(yīng)用。

“新一代的vSphere在性能和可靠性上都有了新一步的提高，可以讓用戶更有信心地在虛擬化平臺上部署關(guān)鍵應(yīng)用?！盫Mware(中國)公司高級產(chǎn)品經(jīng)理吳啟新說。

據(jù)悉，vSphere 5有著近200 項全新或經(jīng)過增強(qiáng)的功能，特別是增加了一些非常重要的新特性，比如提供智能策略管理以支持無需人工干預(yù)的自動化服務(wù)器部署和存儲管理。正是基于這些改進(jìn)和增強(qiáng)，使得vSphere 5的虛擬機(jī)性能比上一代提高了4倍，支持虛擬內(nèi)存空間達(dá)到了1TB、虛擬CPU數(shù)達(dá)到了32個，虛擬機(jī)每秒達(dá)到了100多萬次I/O操作，能勝任幾乎所有計算密集型的關(guān)鍵企業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用。

簡化云基礎(chǔ)架構(gòu)管理

在本次全球同步的云基礎(chǔ)架構(gòu)套件中，除了最為核心的產(chǎn)品vSphere 5之外，還包括一系列其他產(chǎn)品，以提供云基礎(chǔ)架構(gòu)平臺部署和管理所需要的自動化、自助服務(wù)和安全特性， 這包括三款新產(chǎn)品的升級版：

1．VMware vShield 5: 為虛擬化和云環(huán)境設(shè)計提供自適應(yīng)、基于軟件的安全模式，其中提供有企業(yè)應(yīng)用所需的敏感數(shù)據(jù)保護(hù)功能。

2. VMware vCenter Site Recovery Manager 5: 推出內(nèi)置式存儲復(fù)制功能、全新的自動回復(fù)功能和經(jīng)過規(guī)劃的遷移功能。

3. VMware vCloud Director 1.5:實現(xiàn)了橫跨內(nèi)外部資源架構(gòu)供給的自服務(wù)模式，從而大幅縮短提供新服務(wù)器所必需的時間。