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摘要：由于云計算分為和三種類型不同的廠家又提供了不同的解決方案目前還沒有一個統(tǒng)一的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)對讀者了解云計算的原理構(gòu)成了障礙。云計算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為層物理資源層資源池層管理中間件層和構(gòu)建層如圖所示。
由于云計算分為IaaS、PaaS和SaaS三種類型,不同的廠家又提供了不同的解決方案,目前還沒有一個統(tǒng)一的技術(shù)體系結(jié)構(gòu),對讀者了解云計算的原理構(gòu)成了障礙。為此,本文綜合不同廠家的方案,構(gòu)造了一個供商榷的云計算體系結(jié)構(gòu)。這個體系結(jié)構(gòu)如圖1所示,它概括了不同解決方案的主要特征,每一種方案或許只實現(xiàn)了其中部分功能,或許也還有部分相對次要功能尚未概括進來。
云計算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為4層:物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構(gòu)建層,如圖1所示。物理資源層包括計算機、存儲器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫和軟件等;資源池層是將大量相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)或接近同構(gòu)的資源池,如計算資源池、數(shù)據(jù)資源池等。構(gòu)建資源池更多是物理資源的集成和管理工作,例如研究在一個標準集裝箱的空間如何裝下2000個服務(wù)器、解決散熱和故障節(jié)點替換的問題并降低能耗;管理中間件負責對云計算的資源進行管理,并對眾多應(yīng)用任務(wù)進行調(diào)度,使資源能夠高效、安全地為應(yīng)用提供服務(wù);SOA構(gòu)建層將云計算能力封裝成標準的Web Services服務(wù),并納入到SOA體系進行管理和使用,包括服務(wù)注冊、查找、訪問和構(gòu)建服務(wù)工作流等。管理中間件和資源池層是云計算技術(shù)的最關(guān)鍵部分,SOA構(gòu)建層的功能更多依靠外部設(shè)施提供。
云計算的管理中間件負責資源管理、任務(wù)管理、用戶管理和安全管理等工作。資源管理負責均衡地使用云資源節(jié)點,檢測節(jié)點的故障并試圖恢復(fù)或屏蔽之,并對資源的使用情況進行監(jiān)視統(tǒng)計;任務(wù)管理負責執(zhí)行用戶或應(yīng)用提交的任務(wù),包括完成用戶任務(wù)映象(Image)的部署和管理、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)執(zhí)行、任務(wù)生命期管理等等;用戶管理是實現(xiàn)云計算商業(yè)模式的一個必不可少的環(huán)節(jié),包括提供用戶交互接口、管理和識別用戶身份、創(chuàng)建用戶程序的執(zhí)行環(huán)境、對用戶的使用進行計費等;安全管理保障云計算設(shè)施的整體安全,包括身份認證、訪問授權(quán)、綜合防護和安全審計等。
基于上述體系結(jié)構(gòu),本文以IaaS云計算為例,簡述云計算的實現(xiàn)機制,如圖2所示。
用戶交互接口向應(yīng)用以Web Services方式提供訪問接口,獲取用戶需求。服務(wù)目錄是用戶可以訪問的服務(wù)清單。系統(tǒng)管理模塊負責管理和分配所有可用的資源,其核心是負載均衡。配置工具負責在分配的節(jié)點上準備任務(wù)運行環(huán)境。監(jiān)視統(tǒng)計模塊負責監(jiān)視節(jié)點的運行狀態(tài),并完成用戶使用節(jié)點情況的統(tǒng)計。執(zhí)行過程并不復(fù)雜:用戶交互接口允許用戶從目錄中選取并調(diào)用一個服務(wù)。該請求傳遞給系統(tǒng)管理模塊后,它將為用戶分配恰當?shù)馁Y源,然后調(diào)用配置工具來為用戶準備運行環(huán)境。
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