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监测 一是对物理资源运行状况的监测 例 如 CPU 中央处理器 使用率等 二是对虚拟资源运行状况的监测 三是服务 质量的监测 记录其请求响应的相关技术指标 以判断是否满足差异化服务 3 3 云架构应用实例 云架构应用实例 Google 互联网搜索引擎公司 和 salesforce 云服务提供商 的云计算 产品 在业界享有盛誉 通过对这两大公司云计算服务构架的实例剖析 有助 于更好的理解云架构 salesforce 公司的 CRM 客户管理系统 云计算产品属于 SaaS 服务 由于 基础物理资源必需虚拟化和其 SaaS 服务依赖于 PaaS 的 API 所以 CRM 云服务 构架包含全部三层 如图 2 图 2 CRM 云服务架构框图 CRM 产品采用的技术包含以下几种 1 SaaS 层 采用 HTML JavaScript 和 CSS 这套组合 2 PaaS 层 采用多租户技术和支撑多租户技术的应用服务器 3 Iaas 层 采用关系型数据库 4 云管理方面 在客户层提供客户管理和计费管理 在管理功能层提 供安全管理和资源管理 在监控层提供监控管理 Google 公司的 APP Engine 产品是 PaaS 服务 云服务构架只有两层 如图 3 图 3 APP Engine 云架构系统框图 APP Engine 应用引擎 产品采用的技术包含以下几种 1 PaaS 层 采用分布式缓存技术和应用服务器 2 Iaas 层 采用 NoSOL 数据库的分布式存储 3 云管理方面 在客户层提供计费管理 能进行 API 级的细颗粒计费 在管理功能层提供运维管理和资源管理 在监控层提供监控管理 4 4 云的商业模式 云的商业模式 云的技术架构是统一的 但技术的开发是为了商业运作 因客户需求 就 会演变为不同的云模式 大致分为以下四种 1 公有云 面向公共普通用户 客户群庞大 容易形成规模效益 其 成本会变低 公有云可由云服务提供商或综合型信息服务提供商进行运营 为 公共用户提供各种 IT 资源 云服务提供商提供软件环境 应用 物理等各种资 源的管理和维护 使用公共云服务 用户按需付费即可 云中的资源对于用户 而言是透明的和未知的 正是基于此 云服务提供商能保证设施和资源的安全 性 能满足安全上的需求 2 私有云 面向企业级用户 特别是 IT 经费充足的企业 企业对数据 有很高的安全需求 不希望数据不再企业内部 而在公有云中 私有云就是将 云放置在企业的防火墙内 企业 IT 人员能对数据 安全性和服务进行有效控制 3 混合云 面向企业级用户 适合既对数据安全有一定要求 IT 经费 又不足的企业 具体思路是 将企业重要的数据和应用放至企业防火墙内 将 相对次要的数据和应用放至公有云中 4 行业云 这是未来很重要的一种云模式 云行业应用和物联网行业 应用将在此进行结合 存在巨大的商业价值 行业云将一个行业的数据和应用 放至专门的云中 能实现资源的共享和重复使用 降低行业内企业的开发成本 例如游戏行业 当然 商业模式离不开需求和针对性开展云服务提供经营 应着眼于市场 用户需求 通过移动终端 应用服务平台 基础通信设施 基础 IT 设施和服务 提供合作伙伴的整合联动 结合自身优势有选择性地开展云计算服务经营 成 功的商业模式一定